JPH0399514A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPH0399514A
JPH0399514A JP1235775A JP23577589A JPH0399514A JP H0399514 A JPH0399514 A JP H0399514A JP 1235775 A JP1235775 A JP 1235775A JP 23577589 A JP23577589 A JP 23577589A JP H0399514 A JPH0399514 A JP H0399514A
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    • H03K19/017518Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET]
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、バスドライバ用集積回路等に形成される出力
回路に係り、特にバイポーラ(Bi)素子と絶縁ゲート
型CMOS)素子とを混載したB1−MOS型集積回路
に形成されるBi−MO8型出力回路の制御回路に関す
る。
(従来の技術) TTL(トランジスタ・トランジスタ・ロジック)レベ
ルの信号を出力するBi−MO3型出力回路は、出力段
のバイポーラトランジスタをMOSトランジスタを用い
て導通制御しており、その−例を第3図に示している。
この出力回路において、入力信号が供給される入力端子
INは位相分割用のNチャネルMOSトランジスタM1
のゲートに接続されており、このMOSトランジスタM
1のドレインは抵抗R1を介してVCC電源に接Hされ
、そのソースはプルダウン回路PDを介して接地電位G
NDに接続されている。出力段には、Vce電源と接地
電位GNDとの間にプルアップ用のNPN トランジス
タQ2とプルダウン用の例えばショットキーバリヤ型の
NPN’トランジスタQ3がトーテムポール接続され、
この接続点が出力端子OUTに接続されている。
プルアップ用のNPN トランジスタQ2のコレクタと
Vce電源との間に抵抗R2が接続され、そのベース・
エミッタ間には抵抗R3が接続され、NPN トランジ
スタQ3のベースは前記プルダウン回路PDに接続され
ている。また、NPNトランジスタQ2には例えばショ
ットキー、バリヤ型のNPN トランジスタQ1がダー
リントン接続され、このNPN トランジスタQ1のベ
ースはMOSトランジスタM1のドレインに接続されて
いる。このNPN トランジスタQ1のエミッタとMO
SトランジスタM1のドレインとの間に例えばショット
キーバリヤ型の第1のダイオードD1が接続され、また
、出力端子OUTとMOSトランジスタM1のドレイン
との間に例えばショットキーバリヤ型の第2のダイオー
ドD2が接続されている。
次に、上記出力回路の動作について説明する。
入力端子INに供給される入力信号がCMOSレベルの
“1“から“0”レベルに遷移する際には、MO8I−
ランジスタM1はオフ状態になる。これにより、NPN
トランジスタQ1はVce電源から抵抗R1を介してベ
ース電流が供給されてオンになり、プルアップ用のNP
NトランジスタQ2もオン状態になる。一方、この時、
プルダウン用のNPNトランジスタQ3は、プルダウン
回路PDによりベース電荷が放電されてオフ状態になる
従って、Vce電源から抵抗R2およびNPNトランジ
スタQ2を介して出力端子OUTに電流が流れ、出力電
圧はTTLレベルの“0”から1”レベルに変化する。
この場合、第1のダイオードD1および第2のダイオー
ドD2はそれぞれオフ状態になっており、回路動作に悪
い影響を及はすことはない。
これに対して、入力端子INに供給される入力信号がC
MOSレベルの′0“から“1″レベルに遷移する際に
は、MOSトランジスタM1がオン状態になる。これに
より、プルダウン用のNPN トランジスタQ3はVc
e電源から抵抗R1およびMOSトランジスタM1を介
してベース電流が供給されると共に出力端子OUTから
第2のダイオードD2を介してベース電流が供給されて
オン状態になる。一方、MOSトランジスタM1がオン
状態になると、NPNトランジスタQ1はベース電荷が
上記MO8トランジスタM]により引き抜かれてオフに
なり、プルアップ用のNPNトランジスタQ2はそのベ
ース電荷が第1のダイオードD1により速く放電されて
速くオフ状態になる。この場合、第1のダイオードD1
および第2のダイオードD2により抵抗R3の両端の電
位が同電位にされるので、プルアップ用のトランジスタ
Q2は確実にオフ状態になる。従って、出力端子OUT
の電荷はプルダウン用のNPN トランジスタQ3を介
して接地電位に引き抜かれ、出力電圧はTTLレベルの
“1mから″05レベルに変化する。
ところで、出力回路の出力電圧が“1”から“0”レベ
ルに変化する時の負荷駆動能力を上げるためには、抵抗
R1の値を小さくしてプルダウン用のNPN トランジ
スタQ3のベース電流を増やすことにより可能になる。
この抵抗R]の値を小さくすることによる利点はもう1
つある。即ち、入力端子INに供給される入力信号がC
MOSレベルの“11から“02レベルに遷移してMO
SトランジスタM1がオフ状態になり、プルアップ用の
NPN トランジスタQ1およびQ2がオン状態になっ
て出力回路の出力電圧が“0″から“1″レベルに変化
する時、プルアップ用のNPNトランジスタQ1のベー
ス電位は、そのベース電流を無視すれば、そのベース寄
生容量と抵抗R1との時定数により変化するので、この
ベース電位の変化が速くなり、入力信号に対する出力波
形の立ち上がり点が速くなる。従って、抵抗R1の値を
小さくすることにより、出力波形の立ち下がり時間Tp
HL、出力波形の立ち上がり時間T pLIIとも高速
になる。
しかし、上記したように抵抗R1の値を小さくすると、
出力回路の出力電圧が“1”から“0″レベルに変化す
る時のプルダウン用のNPN トランジスタQ3の負荷
駆動能力が上がるので、負荷側から出力端子OUTへの
吸い込み電流(シンク電流)が過渡的に増加する。この
ような出力回路のスイッチング時(集結回路の出力変化
時)に流れる過渡的なシンク電流の増加により、集積回
路パッケージのリード等に存在するインダクタンスに生
じる電圧降下が原因となって発生するスイッチングノイ
ズが増大する。例えば集積回路の負荷容量をCで表わす
と、集積回路のシンク電流iは、i−C・dV/dt となる。ここで、dV/dtは集積回路出力波形のスル
ーレートである。集積回路パッケージのリード等に存在
するインダクタンスをLで表わすと、過渡的なシンク電
流による電圧降下ΔVは、ΔV−L  拳 di/dt =−Laced2 V/dt 2 となり、過渡的なシンク電流の増加によりスイッチング
ノイズが増大する。
(発明が解決しようとする課題) 上記したようなりi−CMO5型の出力回路は、出力回
路の出力電圧が“1”から“0”レベルに変化する時の
負荷駆動能力を上げるためにプルダウン用のNPNトラ
ンジスタの負荷駆動能力を上げると、出力回路のスイッ
チング時に流れる過渡的な電流により発生するスイッチ
ングノイズが増大するという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、出力回路の静的出力電流特性を損なうことな
く、出力回路の出力電圧が“1”から“0”レベルに変
化する時にプルダウン用のNPNトランジスタに流れる
過渡的な電流により発生するスイッチングノイズを抑制
し得る出力回路を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の出力回路は、2つの電源電位間にトーテムポー
ル接続され、相互の接続点が出力端子に接続されたプル
アップ用の第1のNPN トランジスタおよびプルダウ
ン用の第2のNPN トランジスタと、前記2つの電源
電位間に直列に接続された抵抗およびゲートに入力する
出力駆動制御信号に応じて前記第1のNPN トランジ
スタまたは前記第2のNPN トランジスタを選択的に
スイッチング駆動制御する第1のMOSトランジスタと
、前記抵抗に並列に接続され、前記出力端子の電位が所
定値以下の時を検知してオン状態になる静的電流制御回
路とを具備してなることを特徴とする。
(作 用) 入力端子に供給される入力信号がCMOSレベルの“0
″から“1−レベルに遷移することによって出力端子の
電圧がTTLレベルの1”から“O″レベル変化する際
、出力端子の電位が所定値以下になると、静的電流制御
回路がオン状態になり、静的電流制御回路から第1のM
OSトランジスタを介してプルダウン用のNPN トラ
ンジスタにベース電流を供給するので、静的出力電流は
通常通り供給されるようになる。これに対して、入力端
子に供給される入力信号がCMOSレベルの1mから′
0ルベルに遷移することによって出力端子の電圧がTT
Lレベルの0mから“1“レベルに変化する際には、出
力端子の電位が所定値以上になると、静的電流制御回路
がオフ状態になり、静的電流制御回路は出力回路に対し
て影響しなくなる。
従って、この出力回路は、第1のMOSトランジスタに
直列に接続されている抵抗の値を大きくしておけば、出
力回路の出力電圧が“1″から“0″レベルに変化する
時のプルダウン用のトランジスタのベース電流を低減で
きるので、この時の負荷駆動能力が低下し、出力端子→
プルダウン用のトランジスター接地電位GNDの経路に
流れる過渡的な電流は従来例の回路よりも抑制され、こ
の過渡的な電流により発生するスイッチングノィズが抑
制されるようになる。しかも、静的電流制御回路によっ
て出力回路の静的出力電流特性は従来通り得られる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図は、B1−MOS型半導体集積回路の出力回路の
基本構成を示しており、この出力回路は、2つの電源電
位間にトーテムポール接続され、相互の接続点が出力端
子に接続されたプルアップ用のNPN トランジスタQ
2およびプルダウン用のNPNトランジスタQ3と、前
記2つの電源電位間に直列に接続された抵抗R1−およ
びゲートに入力する出力駆動制御信号に応じてNPNト
ランジスタQ2またはNPN トランジスタQ3を選択
的にスイッチング駆動制御するNチャネル型の第1のM
OSトランジスタM1と、抵抗R1’ に並列に接続さ
れ、出力端子OUTの電位が所定値以下の時を検知して
オン状態になる静的電流制御回路10とを具備してなる
。なお、PDはプルダウン回路である。
次に、上記第1図の出力回路の動作を説明する。
入力端子INに供給される入力信号がCMOSレベルの
“O”から“1”レベルに遷移する際には、MO5I−
ランジスタM1がオン状態になる。これにより、プルダ
ウン用のN’ P N トランジスタQ3はVcc?f
i源から抵抗R]’およびMOSトランジスタM1を介
してベース電流が供給されてオフ状態になる。
一方、MOSトランジスタM1がオン状態になると、プ
ルアップ用のNPN l−ランジスタQ2はベース電荷
がMOSトランジスタM1により引き抜かれてオフ状態
になる。従って、出力端子OUTの電荷はプルダウン用
のNPN トランジスタQ3を介して接地電位に引き抜
かれ、出力電圧はTTLレベルの“1″から“0“レベ
ルに変化する。この場合、出力端子OUTの電位が所定
値以下になると、静的電流制御回路10がオン状態にな
ってプルダウン用のNPN)−ランジスタQ3にベース
電流を供給するので、静的出力電流は通常通り供給され
るようになる。
これに対して、入力端子INに供給される入力信号がC
MOSレベルの1″から“0″レベルに遷移する際には
、MOSトランジスタM1はオフ状態になる。これによ
り、プルアップ用のNPNトランジスタQ2はVcct
源から抵抗R1’を介してベース電流が供給されてオン
状態になる。一方、この時、プルダウン用のNPNトラ
ンジスタQ3は、プルダウン回路PDによりベース電荷
が放電されてオフ状態になる。従って、Vec電源から
抵抗R2およびNPNトランジスタQ2を介して出力端
子OTJ T l:電流が流れ、出力電圧はTTLレベ
ルの′0”から′″1“レベルに変化する。この場合、
出力端子OUTの電位が所定値以上になると、静的電流
制御回路10はオフ状態になり、出力回路に対して影響
しなくなる。
従って、第1図の出力回路によれば、第1のMOSトラ
ンジスタM1に直列に接続されている抵抗R1’の値を
従来よりも大きくしておけば、出力回路の出力電圧が“
1”から″O″レベルに変化する時のプルダウン用のト
ランジスタQ3のベース電流を低減できるので、この時
の負荷駆動能力が低下し、出力端子OUT→プルダウン
用のトランジスタQ3→接地電位GNDの経路に流れる
過渡的な電流は従来例の回路よりも抑制され、この過渡
的な電流により発生するスイッチングノイズが抑制され
るようになる。しかも、静的電流制御回路10によって
出力回路の静的出力電流特性は従来通り得られ、出力回
路の信号伝達遅延時間の劣化が生じることはない。
第2図は、第1図の出力回路の一実施例を示しており、
第3図を参照して前述した従来の出力回路と比べて、静
的電流制御回路10が付加されている点が異なり、その
他は同じであるので第3図中と同一符号を付している。
静的電流制御回路10は、例えば図示のように、出力端
子OUTの電位が抵抗R3を介して(または直接でもよ
い。)ゲートに与えられるPチャネル型の第2のMOS
トランジスタM2および抵抗R4が直列に接続されてな
る。
第2図の出力回路の動作は、基本的には、前述した第1
図の出力回路の動作と同様であるので、以下、静的電流
制御回路10の動作を中心に説明する。
入力端子INに供給される入力信号がCMOSレベルの
“0゛から“1″レベルに遷移することによって出力端
子OUTの電圧がTTLレベルの“1″から“O゛レベ
ル変化する際、出力端子OUTの電位が所定値以下にな
ると、静的電流制御回路10のMOSトランジスタM2
がオン状態になり、静的電流制御回路10からMOSト
ランジスタM1を介してプルダウン用のNPN トラン
ジスタQ3にベース電流を供給するので、静的出力電流
は通常通り供給されるようになる。
これに対して、入力端子INに供給される入力信号がC
MOSレベルの“1”から“0”レベルに遷移すること
によって出力端子OUTの電圧がTTLレベルの“0”
から′1”レベルに変化する際には、出力端子OUTの
電位が所定値以上になると、静的電流制御回路10のM
OSトランジスタM2がオフ状態になり、静的電流制御
回路10は出力回路に対して影響しなくなる。
第2図の出力回路によれば、出力電圧が“1゜から“0
”レベルに変化する時にプルダウン用トランジスタによ
り流れる過渡的な電流のピーク値が、従来例の出力回路
よりも13%程度低減し、これにより、出力電圧が“1
“から“0”レベルに変化する時のスイッチングノイズ
が抑制されることが確認された。
[発明の効果] 上述したように本発明の出力回路によれば、出力回路の
静的出力電流特性を損なうことなく、出力電圧が1′か
ら“0ルベルに変化する時にプルダウン用トランジスタ
に流れる過渡的な電流により発生するスイッチングノイ
ズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の出力回路の基本構成を示す回路図、第
2図は第1図の出力回路の一実施例を示す回路図、第3
図は従来の出力回路を示す回路図である。 Ql、Q2.Q3・・・NPN トランジスタ、MIM
2・・・MOSトランジスタ、R1,R2,R3゜R4
・・・抵抗、OUT・・・出力端子、10・・・静的電
′?11制御回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2つの電源電位間にトーテムポール接続され、相
    互の接続点が出力端子に接続されたプルアップ用の第1
    のNPNトランジスタおよびプルダウン用の第2のNP
    Nトランジスタと、前記2つの電源電位間に直列に接続
    された第1の抵抗およびゲートに入力する出力駆動制御
    信号に応じて前記第1のNPNトランジスタまたは前記
    第2のNPNトランジスタを選択的にスイッチング駆動
    制御する第1のMOSトランジスタと、前記抵抗に並列
    に接続され、前記出力端子の電位が所定値以下の時を検
    知してオン状態になる静的電流制御回路と を具備することを特徴とする出力回路。
  2. (2)前記第1のMOSトランジスタはNチャネル型で
    あり、前記静的電流制御回路は、前記出力端子の電位が
    抵抗を介してまたは直接にゲートに与えられるPチャネ
    ル型のMOSトランジスタおよび第2の抵抗が直列に接
    続されてなることを特徴とする請求項1記載の出力回路
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