JPH04212518A - 信号レベル変換器 - Google Patents

信号レベル変換器

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JPH04212518A
JPH04212518A JP3013882A JP1388291A JPH04212518A JP H04212518 A JPH04212518 A JP H04212518A JP 3013882 A JP3013882 A JP 3013882A JP 1388291 A JP1388291 A JP 1388291A JP H04212518 A JPH04212518 A JP H04212518A
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transistor
level converter
cml
cmos
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JP3013882A
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Claude Barre
クラウデ、バレ
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Siemens Corp
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Publication date
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    • H03M7/20Conversion to or from n-out-of-m codes
    • H03M7/22Conversion to or from n-out-of-m codes to or from one-out-of-m codes
    • HELECTRICITY
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    • H03K17/693Switching arrangements with several input- or output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
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    • H03K19/017509Interface arrangements
    • 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制御トランジスタを有
し、その制御電極がCMOS入力信号レベルに対する信
号レベル変換器入力端としての役割をする第1の増幅器
枝と、参照トランジスタを有し、その制御電極が参照電
位に接続されている第2の増幅器枝とを有し、電流スイ
ッチとしての役割をする差増幅器装置を使用して、CM
OS論理‐入力信号レベルをCMLまたはECL出力信
号レベルに変換するための信号レベル変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】このような信号レベル変換器は一般に、
CMOS論理信号レベルにより表された2進値をCMO
S規範に従って同定し、また電流スイッチ論理(CML
)またはエミッタ結合論理(ECL)の規範に従ってこ
の2進値を表すために定められている相応の信号レベル
を発生するために設けられている。
【0003】ディジタルLおよびHレベルに対する電圧
値が供給電圧電位の値に相当するCMOS論理の信号レ
ベルにくらべて、電流スイッチ論理(CML)ではディ
ジタルHレベルは両供給電圧電位の正のほうの値に、ま
たディジタルLレベルは約05Vに過ぎない負のほうの
電圧値にある。エミッタ結合論理(ECL)の場合には
ディジタルHレベルは約09Vに、またディジタルLレ
ベルは両供給電圧電位の正のほうの値よりも約17V負
の値にある。
【0004】約5Vの供給電圧電位差から出発すると、
CMOS論理‐入力信号レベルからCMLまたはECL
出力信号レベルへの変換のための信号レベル変換器は5
Vの入力信号レベルスパンをCMLおよびECLに対す
る05Vの出力信号レベルスパンに、そのつどのSN比
の顧慮のもとに、変換しなければならない。
【0005】CMOS論理‐入力信号レベルからCML
またはECL出力信号レベルへの変換のための公知の信
号レベル変換器(以下ではCMOS‐CML/ECLレ
ベル変換器と呼ぶ)はCMLまたはECL回路技術をわ
ずかに変更したスイッチング段から成っている。
【0006】CMLまたはECL回路技術のこのような
スイッチング段は、それぞれNPNトランジスタとして
構成された制御または参照トランジスタを有する第1お
よび第2の増幅器枝を有する定電流を供給される差増幅
器から形成されている。両NPNトランジスタのエミッ
タ電極は互いに接続されており、また定電流源に接続さ
れている。制御トランジスタのベース電極はスイッチン
グ段入力端としての役割をし、また参照トランジスタの
ベース電極は、スイッチング段のスイッチングしきいを
決定し、従ってまたスイッチング段を切換えるべくスイ
ッチング段入力端において上方または下方超過されなけ
ればならない電圧値を有する一定の参照電圧電位を与え
られている。
【0007】両NPNトランジスタのコレクタ電極は相
補性のスイッチング段出力端を成し、また各1つの動作
抵抗を介して両供給電圧電位の正のほうの電位に接続さ
れている。この電位は、ディジタルCMLおよびCMO
S‐Hレベルを表すので、レベル基準電位とも呼ばれる
【0008】公知のCMOS‐CML/ECLレベル変
換器を形成するため、このようなスイッチング段にCM
OS回路技術のディジタルレベルに対する両電圧値の間
の中央に位置する値を有する参照電圧電位が供給される
(従ってディジタルHレベルが0V、ディジタルLレベ
ルが−5Vの際には参照電圧電位は−25Vの値を有す
る)。
【0009】さらに、制御トランジスタの動作抵抗は省
略されなければならない。なぜならば、スイッチング段
入力端は信号レベル変換器入力端としての役割をし、ま
た制御トランジスタは導通状態で既に非常に低いコレク
タ‐エミッタ間電圧を有し、従って制御トランジスタの
飽和は動作抵抗なしでしか確実に回避され得ないからで
ある。制御トランジスタの飽和は公知のように望ましく
ない信号伝播時間上昇に通ずる。
【0010】公知の信号レベル変換器はそれによって相
補性の信号レベル変換器出力端を成さない。また、論理
アンド演算回路の形成のための第1の増幅器枝のなかの
多くの制御トランジスタの直列回路が同じ理由から実現
可能でない。論理オア演算回路の形成のための多くの制
御トランジスタの並列回路が同じ理由から実現可能でな
い。なぜならば、逆相の入力信号レベルの際に阻止性制
御トランジスタの最大ベース‐エミッタ間電圧が上方超
過されるからである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題は
、冒頭に述べた構成の信号レベル変換器を、レベル変換
に追加して論理機能も実現可能であるようにわずかな費
用で改良することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、制御トランジスタが電界効果トランジスタとして
構成されることにより解決される。
【0013】
【作用効果】電界効果トランジスタとして構成された制
御トランジスタは、バイポーラトランジスタにくらべて
、そのドレイン‐ソース間電圧が、バイポーラトランジ
スタのように飽和状態に入ることなしに、任意に低くな
ってよいという主要な利点を有する。
【0014】本発明により構成された信号レベル変換器
において、参照電圧電位がディジタルCMOSレベルに
対する両電圧値の中央に位置する値を必ずしも有してい
なくてよいことは有利であるといえる。ことに参照電圧
電位としてCMLまたはECL回路技術のスイッチング
段に対してスイッチングしきいの決定のために形成され
る参照電圧電位も使用し得るので、参照電圧電位の形成
のための費用が低減され得る。
【0015】制御トランジスタがPチャネル電界効果ト
ランジスタとして構成されていれば、信号レベル変換器
のスイッチングしきいは参照電圧電位の高さにより影響
されない。
【0016】本発明の有利な実施態様は請求項2以下に
記載されている。
【0017】本発明により構成された信号レベル変換器
はわずかな回路技術的手段で論理機能の実現のために拡
張され得るので、これらの機能の形成のための費用のか
さむ論理スイッチング段が節減され得る。それにより集
積回路上のゲート密度が高められ、また信号伝播時間お
よび損失電力が減ぜられる。
【0018】電界効果トランジスタとして構成された参
照トランジスタにより、信号レベル変換器の外部で発生
される参照電圧電位の供給が省略される。それによって
参照電圧電位の発生のための構成部分も必要でない。
【0019】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を一層詳細
に説明する。 図8には公知のCMOS‐CML/ECL信号レベル変
換器の回路図が示されている。この公知の信号レベル変
換器はCML回路技術のスイッチング段から形成されて
おり、また共通の定電流源から供給される第1および第
2の増幅器枝を有し、電流スイッチとしての役割をする
差増幅器装置から成っている。スイッチング段の電圧供
給のために−5Vまたは0Vの電圧値を有する2つの供
給電圧電位VEE、VCCが設けられている。定電流源
としての役割は1つのNPNトランジスタとして構成さ
れた電流源トランジスタQがしており、そのエミッタ電
極はエミッタ抵抗を介して両供給電圧電位の負のほうの
電位VEEに接続されている。電流源トランジスタQの
ベース電極には定電圧VSIが供給され、その電圧値は
エミッタ抵抗に関係して電流源トランジスタQのコレク
タ電流を決定する。
【0020】第1の増幅器枝は電流源トランジスタQの
コレクタ電極からNPNトランジスタとして構成された
制御トランジスタSTのエミッタ‐コレクタ間パスを経
て両供給電圧電位の正のほうの電位VCC(0V)に通
じており、この電位は同時にCMOS‐Hレベルおよび
CML‐Hレベルに対するレベル基準電位としての役割
をする。
【0021】制御トランジスタSTのベース電極は、両
供給電圧電位VCC、VEEの電圧値により表されるC
MOS入力信号レベルに対する信号レベル変換器入力端
E‐CMOSとしての役割をする。
【0022】第2の増幅器枝は電流源トランジスタQの
コレクタ電極からNPNトランジスタとして構成された
参照トランジスタRTのエミッタ‐コレクタ間パスを経
て、またそのコレクタ電極と接続されている動作抵抗R
を経て同じく両供給電圧電位の正のほうの電位VCC(
0V)に通じている。
【0023】参照トランジスタRTのコレクタ電極、従
ってまた動作抵抗Rと接続されている取り出し点はCM
L出力信号レベルに対する信号レベル変換器出力端A‐
CMLを形成し、また必要の際にはNPNトランジスタ
として構成されたエミッタホロワーのベース電極に接続
されている。エミッタホロワーのコレクタ電極は両供給
電圧電位の正のほうの電位VCCと接続されており、そ
のエミッタ電極はECL出力信号レベルに対する信号レ
ベル変換器出力端A‐ECLとしての役割をする。
【0024】参照トランジスタRTのベース電極は、橋
絡されたCMOSインバータにより発生される参照電圧
電位を与えられている。
【0025】橋絡されたCMOSインバータ(図8では
破線により信号レベル変換器から隔てられている)はP
チャネルおよびNチャネルMOS電界効果トランジスタ
の直列回路から成っており、それらのドレインおよびゲ
ート電極は互いに接続されており、また参照トランジス
タRTのベースへの接続導線を有する。
【0026】橋絡されたCMOSインバータにより、両
供給電圧電位VCC、VEEの中途に位置する電圧値(
すなわち−25V)が発生されるので、信号レベル変換
器のスイッチングしきいは正確にディジタルCMOSレ
ベルに対する両電圧値の間の中央に位置する。
【0027】CMOS入力信号の電圧値が少なくとも約
100mVだけ参照電圧電位よりも正であれば、定電流
源から発生される電流、たとえば1mAは完全に第1の
増幅器枝を通って流れ、他方、CMOS入力信号の電圧
値が少なくとも約100mVだけ参照電圧電位よりも負
であれば、定電流源から発生される電流は完全に第2の
増幅器枝を通って流れる。
【0028】信号レベル変換器入力端E‐CMOSにお
けるCMOS‐Hレベルはそれによって第2の増幅器枝
のなかの動作抵抗Rにおける電圧降下に通じない。すな
わち信号レベル変換器出力端A‐CMLにCML‐Hレ
ベルが得られる。信号レベル変換器入力端E‐CMOS
におけるCMOS‐Lレベルの際には参照トランジスタ
RTは導通しており、また約500Ωの抵抗値を有する
動作抵抗RにCML‐Lレベルの大きさに相当する約0
5Vの電圧降下が生ずる。
【0029】信号レベル変換器入力端E‐CMOSにC
MOS‐Hレベルが与えられている際の参照トランジス
タRTの飽和は生じ得ない。なぜならば、第1の増幅器
枝のなかに動作抵抗が存在しないために、コレクタ‐エ
ミッタ間電圧が07V(ベース‐エミッタ間電圧に相当
)よりも低くなり得ず、従って約02Vの飽和電圧のは
るかに上に位置しているからである。
【0030】図1には、図8による公知の信号レベル変
換器と同じく共通の定電流源から供給される第1および
第2の増幅器枝により形成されており電流スイッチとし
ての役割をする差増幅器装置から成る本発明により改良
されたCMOS‐ECLレベル変換器の回路図が示され
ている。定電流源は公知の信号レベル変換器のそれと同
一に構成されており、また図面の簡単化のために電流源
シンボルの形態で示されている。
【0031】第1の増幅器枝は、自己阻止性Pチャネル
MOS電界効果トランジスタとして構成された3つの制
御トランジスタST1、ST2、ST3を有する。以下
でPMOS‐FETと呼ばれるこれらの電界効果トラン
ジスタはそれらのドレイン‐ソース電極配置に関して対
称に構成されているので、正のほうの電圧電位に位置す
る電極は常にソース電極である。
【0032】詳細には第1の増幅器枝は下記のように構
成されている。電流源SQに第2および第3の制御トラ
ンジスタST2、ST3のドレイン電極が接続されてい
る。第2および第3の制御トランジスタST2、ST3
の互いに接続されているソース電極は第1の制御トラン
ジスタST1のドレイン電極に導かれており、そのソー
ス電極は信号レベル変換器出力端A‐CML/としての
役割をする取り出し点を有し、また動作抵抗R1を介し
て両供給電圧電位の正のほうの電位VCCと接続されて
いる。3つの制御トランジスタST1、ST2、ST3
のゲート電極はCMOS入力信号レベルに対する信号レ
ベル入力端E1‐CMOS、E2‐CMOS、E3‐C
MOSとしての役割をする。
【0033】第2の増幅器枝はNPNトランジスタとし
て構成された参照トランジスタRTから成っており、そ
のエミッタ電極は電流源SQに、またそのコレクタ電極
は動作抵抗Rを介して両供給電圧電位の正のほうの電位
VCCに接続されている。参照トランジスタRTのコレ
クタ電極にはさらに、CML信号レベルに対する論理的
に相補性の信号レベル変換器出力端A‐CMLとしての
役割をする取り出し点が存在している。参照トランジス
タRTのベース電極は、CMLスイッチング段における
スイッチングしきいの決定のためにも必要とされ、また
一般に既に用意されている約−025Vの高さの参照電
圧電位VSVを与えられている。
【0034】3つの制御トランジスタST1、ST2、
ST3の直列および並列接続によりディジタル入力値の
論理演算が実現される。なぜならば、第1の増幅器枝に
は、第1の制御トランジスタST1のベース電極にも第
2または第3の制御トランジスタST2、ST3の少な
くとも1つのベース電極にもCMOS‐Lレベルが与え
られているときにのみ電流が流れるからである。両増幅
器は1つの動作抵抗および信号レベル変換器出力端とし
ての役割をする1つの取り出し点を有するので、両信号
レベル変換器出力端A‐CML、A‐CML/における
ディジタル値は互いに相補性に挙動する。
【0035】1つの制御トランジスタのゲート電極にお
けるCMOS‐Hレベルは0Vのゲート‐ソース間電圧
を発生し、当該の制御トランジスタはそれによって非常
に高抵抗である。ゲート電極におけるCMOS‐Lレベ
ルの際には当該の制御トランジスタは通過接続されてい
る。電流(たとえばmA)が定電流源SQから第1の増
幅器枝を通って流れると、第1の増幅器枝の動作抵抗に
CML‐Lレベルによる大きさに相当する05Vの電圧
降下が生ずる。
【0036】制御トランジスタST1、ST2、ST3
はそれらのしきい値に関して、信号レベル変換器のスイ
ッチングしきいがディジタルCMOS信号レベルに対す
る両電圧値のほぼ中途に位置するように選定されている
【0037】図2には、本発明により論理機能の実施の
ために補足された、CML信号レベルの供給のためのレ
リーズ入力端を有するCMOS‐CML信号レベル変換
器の回路図が示されている。
【0038】この信号レベル変換器も共通の定電流源S
Qにより供給される第1および第2の増幅器枝から成っ
ている。第1の増幅器枝は論理オア機能の形成のために
2つの並列に接続されているPMOS‐FETとして構
成された制御トランジスタST1、ST2を有し、これ
らの制御トランジスタはそれらのドレイン電極で定電流
源SQに、またそれらのソース電極で両供給電圧電位の
正のほうの電位VCCに接続されている。
【0039】NPNトランジスタとして構成された入力
トランジスタETはそのエミッタ電極で定電流源SQに
、またそのコレクタ電極で両供給電圧電位の正のほうの
電位VCCに接続されており、またそれによって第1の
増幅器枝に並列に接続されている。
【0040】入力トランジスタのベース電極は信号レベ
ル変換器のレリーズ入力端E‐CMLとしての役割をし
、またCML信号レベルを与えられる。両制御トランジ
スタST1、ST2のゲート電極はCMOS信号レベル
に対する信号レベル変換器入力端E1‐CMOSまたは
E2‐CMOSとしての役割をする。
【0041】第2の増幅器枝は図1による信号レベル変
換器のそれと同一に構成されている。
【0042】信号レベル変換器のレリーズ入力端E‐C
MLにCML‐Hレベル(0V)が与えられている場合
には、電流は参照トランジスタRTを通って流れない。 第2の増幅器枝の信号レベル変換器出力端A‐CMLに
はそれによってCML‐Hレベルが与えられている。
【0043】レリーズ入力端E‐CMLにおけるCML
‐Lレベルの際には定電流源の電流は、両信号レベル変
換器入力端E1‐CMOSまたはE2‐CMOSにCM
OS‐Hレベルが与えられているときにのみ第2の増幅
器枝を通って流れる(すなわち信号レベル変換器出力端
A‐CMLにCML‐Lレベルが生ずる)。信号レベル
変換器はそれによって論理ノット‐オア演算を行う。
【0044】図3には、本発明により“1‐アウトオブ
‐3”デコーディング論理により補足されたCMOS‐
CML信号レベル変換器の回路図が示されている。
【0045】この信号レベル変換器も、共通の定電流源
SQにより供給される第1および第2の増幅器枝を有す
る。第1の増幅器枝のなかに、PMOS‐FETとして
構成された制御トランジスタSTが配置されており、こ
の制御はそのドレイン電極で定電流源SQに、またその
ソース電極で動作抵抗R2を介して両供給電圧電位の正
のほうの電位VCCに接続されている。ソース電極と接
続されている取り出し点はCML信号レベルに対する信
号レベル変換器出力端A1‐CMLを形成する。制御ト
ランジスタSTのゲート電極はCMOS信号レベルに対
する信号レベル変換器入力端E‐CMOSとしての役割
をする。
【0046】第2の増幅器枝は図1または図2による信
号レベル変換器のそれと同一に構成されている。
【0047】第3の増幅器枝はNPNトランジスタとし
て構成されたブリッジトランジスタBTを形成し、その
エミッタ電極は定電流源SQと、またそのコレクタ電極
は第3の動作抵抗R3を介して両供給電圧電位の正のほ
うの電位VCCと接続されている。
【0048】ブリッジトランジスタBTのコレクタ電極
における取り出し点はCML出力信号レベルに対する第
3の信号レベル変換器出力端A3‐CMLとしての役割
をする。
【0049】ブリッジトランジスタBTのベース電極は
、両供給電圧電位の負のほうの電位に接続されている別
の定電流源SQ1と、またNPNトランジスタとして構
成されまたエミッタホロワーとして動作する入力トラン
ジスタETのエミッタ‐コレクタ間パスを介して両供給
電圧電位の正のほうの電位VCCと接続されている。 入力トランジスタETのベース電極はCML入力信号レ
ベルを与えられ、また信号レベル変換器により形成され
るデコーディング論理の“1‐アウトオブ‐3”に対す
る選択出力端としての役割をする。
【0050】入力トランジスタETは別の定電流源SQ
1と結び付いて、ブリッジトランジスタBTにおけるベ
ース電圧を導通状態で、すなわちCML‐Hレベルが与
えられている際に、ブリッジトランジスタBTが第3の
動作抵抗R3における電圧降下に基づいて飽和状態に入
るほど正にならせない役割をする。
【0051】以下に、デコーディング論理の“1‐アウ
トオブ‐3”の論理機能の一層良好な理解のために、選
択入力端E‐CMLおよび信号レベル変換器入力端E‐
CMOSにおけるディジタル入力信号レベルの組み合わ
せに関係して信号レベル変換器出力端A1‐CML、A
2‐CML、A3‐CMLに生ずるディジタル出力信号
レベルを示す数値表〔表1〕があげられている。
【0052】
【表1】 E‐CML  C‐CMOS      A1‐CML
  A2‐CML  A2‐CML  L      
    L                  L 
           H            H
  L          H           
       H            L    
        H  H          L  
                L        
    H            H  H    
      H                  
H            H           
 L
【0053】図4には、本発明により信号選択論理
の形成のために構成されたCMOS‐CML信号レベル
変換器の回路図が示されている。この信号レベル変換器
は、共通の定電流源から供給される第1および第2のベ
ース増幅器枝を有するベース差増幅器から成っており、
そのなかにそれぞれ後段に接続されている差増幅器が配
置されている。
【0054】第1のベース増幅器枝のなかに、PMOS
‐FETとして構成されたベース制御トランジスタBS
Tが位置しており、このベース制御トランジスタはその
ドレイン電極で定電流源SQに、またそのソース電極で
第1のベース増幅器枝のなかで後段に接続されている差
増幅器の両増幅器枝と接続されている。
【0055】第2のベース増幅器枝はNPNトランジス
タとして構成されたベース参照トランジスタBRTを有
し、そのエミッタ電極は定電流源SQに接続されており
、またそのコレクタ電極は第2のベース増幅器枝のなか
に配置され後段に接続されている差増幅器の両増幅器枝
と接続されている。
【0056】後段に接続されている差増幅器は同一に構
成されており、また第1の増幅器枝のなかのPMOS‐
FETとして構成された制御トランジスタST1;ST
2および第2の増幅器枝のなかのNPNトランジスタと
して構成された参照トランジスタRT1;RT2を有す
る第1および第2の増幅器枝から成っている。
【0057】第1のベース増幅器枝の後段に接続されて
いる差増幅器では制御トランジスタST1のドレイン電
極は参照トランジスタRT1のエミッタ電極と接続され
ており、またベース制御トランジスタBSTのソース電
極に接続されている。それと類似して、第2のベース増
幅器枝の後段に接続されている差増幅器では制御トラン
ジスタST2のドレイン電極は参照トランジスタRT2
のエミッタ電極と接続されており、またベース参照トラ
ンジスタBRTのコレクタ電極に接続されている。
【0058】それらのソース電極で制御トランジスタS
T1、ST2は両供給電圧電位の正のほうの電位VCC
に導かれている。後段に接続されている両差増幅器の参
照トランジスタRT1、RT2はそれらのコレクタ電極
で互いに接続されており、また動作抵抗Rを介して同じ
く両供給電圧電位の正のほうの電位VCCに導かれてい
る。参照トランジスタRT1、RT2のコレクタ電極に
おける、従ってまた動作抵抗Rにおける取り出し点はC
ML信号レベルに対する信号レベル変換器出力端A‐C
MLとしての役割をする。
【0059】後段に接続されている差増幅器のなかの両
参照トランジスタRT1、RT2のベース電極は互いに
接続されており、また第1の参照電圧電位VSVXを与
えられ、その電圧値はほぼディジタルCMLレベルに対
する両電圧値の間、すなわち約−025Vに位置する。
【0060】ベース参照トランジスタBRTのベースに
は第2の参照電圧電位VSVYが導かれており、その電
圧値は第1の参照電圧電位VSVXにくらべて少なくと
もベース参照トランジスタBRTの飽和電圧だけ負であ
る。すなわち約−10Vである。
【0061】ベース制御トランジスタBSTのゲート電
極はCMOS信号レベルに対する選択入力端E‐CMO
Sとしての役割をし、また後段に接続されている差増幅
器に属する制御トランジスタST1、ST2のゲート電
極はCMOS信号レベルに対する信号レベル変換器入力
端E1‐CMOS、E2‐CMOSとしての役割をする
【0062】以下に、信号レベル変換器のなかで実行さ
れる信号選択論理の論理機能の一層良好な理解のために
、選択入力端E‐CMOSおよび両信号レベル変換器入
力端E1‐CMOS、E2‐CMOSにおけるディジタ
ル入力信号レベルの組み合わせに関係して信号レベル変
換器出力端A‐CMLにおける対応付けられているディ
ジタル出力信号レベルを示す数値表があげられている。
【0063】
【表2】 E‐CMOS      E1‐CMOS      
E2‐CMOS      A‐CML  L    
              L          
        L                
H  L                  L  
                H        
        H  L             
     H                  L
                L  L     
             H           
       H                L
  H                  L   
               L         
       H  H              
    L                  H 
               L  H      
            H            
      L                H 
 H                  H    
              H          
      L
【0064】この数値表から、選択入力
端E‐CMOSにおけるLレベルの際には信号レベル変
換器入力端E1‐CMOSに与えられているレベル値が
、また選択入力端E‐CMOSにおけるHレベルの際に
は信号レベル変換器入力端E2‐CMOSに与えられて
いるレベル値が論理的に反転されて信号レベル変換器出
力端A‐CMLに通過接続されることは明らかである。
【0065】図5には、本発明により電界効果トランジ
スタとして構成された参照トランジスタを設けられてい
るCMOS‐CML信号レベル変換器の回路図が示され
ている。この信号レベル変換器も共通の定電流源から供
給される第1および第2の増幅器枝から成っている。第
1の増幅器枝は論理アンド演算の形成のために2つの直
列に接続されておりPMOS‐FETとして構成された
制御トランジスタST1、ST2を有し、それらのゲー
ト電極はCMOS信号レベルに対する信号レベル変換器
入力端E1‐CMOS、E2‐CMOSとしての役割を
する。
【0066】第2の増幅器枝のなかに、自己阻止性Nチ
ャネルMOS‐FET(以下では短縮してN‐MOS‐
FETと呼ばれる)として構成された参照トランジスタ
RTが配置されており、そのソース電極は定電流源SQ
に、またそのドレイン電極は動作抵抗Rを介して両供給
電圧電位の正のほうの電位VCCに接続されている。ド
レイン電極における、従ってまた動作抵抗Rにおける取
り出し点はCML信号レベルに対する信号レベル変換器
出力端A‐CMLとしての役割をする。参照トランジス
タRTのゲート電極は両供給電圧電位の正のほうの電位
VCCに接続されている。
【0067】定電流源SQの電流は、両信号レベル変換
器入力端E1‐CMOS、E2‐CMOSにLレベルが
与えられているときにのみ第1の増幅器枝を通って流れ
る。なぜならば、その場合、両制御トランジスタST1
、ST2が低抵抗であり、また同時に参照トランジスタ
RTにおけるゲート‐ソース間電圧が参照トランジスタ
RTのしきい点以下に低下しており、それによって参照
トランジスタRTが高抵抗になるからである。
【0068】信号レベル変換器入力端E1‐CMOS、
E2‐CMOSに一方にHレベルが与えられていると、
第1の増幅器枝は高抵抗であり、また参照トランジスタ
RTにおけるゲート‐ソース間電圧は参照トランジスタ
RTのしきい点以上である。信号レベル変換器出力端A
‐CMLにはCML‐Lレベルに相応する−05Vの電
圧値が生ずる。
【0069】図6には、本発明により相補性に対応付け
られている参照トランジスタを設けられているCMOS
‐CML信号レベル変換器の回路図が示されている。図
5による信号レベル変換器と相違して、この信号レベル
変換器では第1の増幅器枝のなかの各制御トランジスタ
ST1、ST2に第2の増幅器枝のなかのN‐MOS‐
FETとして構成された参照トランジスタRT1、RT
2がそれぞれ対応付けられている。参照トランジスタR
T1、RT2により形成されたスイッチング回路網は制
御トランジスタST1、ST2のそれに相補性に構成さ
れている。いまの例では制御トランジスタST1、ST
2はアンド論理演算の形成のために直列に接続されてお
り、従って参照トランジスタRT1、RT2は相補性の
スイッチング回路網の形成のために、すなわちオア論理
演算の形成のために並列に接続されている。
【0070】制御トランジスタST1、ST2のゲート
電極はCMOS信号レベルに対する信号レベル変換器入
力端E1‐CMOS、E2‐CMOSとしての役割をし
、また各参照トランジスタRT1、RT2はそのゲート
電極でそれに対応付けられている制御トランジスタST
1、ST2に接続されている。
【0071】定電流源SQの電流は、両信号レベル変換
器入力端E1‐CMOS、E2‐CMOSにLレベルが
与えられているときにのみ第1の増幅器枝を通って流れ
る。なぜならば、その場合に両参照トランジスタRT1
、RT2におけるゲート‐ソース間電圧が0になってお
り、それによって高抵抗になるからである。
【0072】信号レベル変換器入力端E1‐CMOS、
E2‐CMOSに少なくともCMOS‐Hレベルが与え
られている場合には、第1の増幅器枝は高抵抗であり、
また電流は完全に第2の増幅器枝を通って流れる。なぜ
ならば、参照トランジスタRT1、RT2の少なくとも
一方が高いゲート‐ソース間電圧に基づいて低抵抗にな
るからである。
【0073】図5による信号レベル変換器に比較して図
6による信号レベル変換器は、急峻な、従ってまたスイ
ッチング挙動のために一層望ましいトランスファ曲線を
有する。
【0074】図7には,本発明により電界効果トランジ
スタとして構成された参照トランジスタを設けられてい
るCMOS‐CML信号レベル変換器の回路図が示され
ている。この信号レベル変換器は構成の点で図5による
信号レベル変換器に類似している。図5による信号レベ
ル変換器にくらべて第1の増幅器枝のなかに動作抵抗R
1が設けられており、この動作抵抗が制御トランジスタ
ST1、ST2の直列回路、従ってまた定電流源SQと
反対側の制御トランジスタST1のソース電極を両供給
電圧電位の正のほうの電位VCCと接続する。さらに動
作抵抗R1に、従ってまた制御トランジスタST1のソ
ース電極に取り出し点が存在しており、この取り出し点
は参照トランジスタRTのゲート電極と接続されている
【0075】少なくとも両信号レベル変換器入力端E1
‐CMOS、E2‐CMOSの一方にHレベルが与えら
れていると、定電流源SQの電流は第2の増幅器枝を通
って流れる。なぜならば、参照トランジスタRTのゲー
ト電極に与えられている電圧が両供給電圧電位の正のほ
うの電位VCCに一致し、また参照トランジスタRTが
負のほうの電位にあるソース電極に基づいて低抵抗にな
るからである。
【0076】両信号レベル変換器入力端E1‐CMOS
、E2‐CMOSにLレベルが与えられている場合には
、定電流源SQの電流は第1の増幅器枝を通って流れ、
また参照トランジスタRTはそのより負になるゲート電
圧に基づいて高抵抗になる。
【0077】トランスファ曲線について云えば、図7の
信号レベル変換器はほぼ図5による信号レベル変換器と
図6による信号レベル変換器との間に位置する。
【0078】最後に言及すべきこととして、図面に示さ
れている信号レベル変換器は単に実施例を示すものであ
り、また任意の論理演算の形成のために拡張され得る。 電界効果トランジスタとして構成された各個の制御トラ
ンジスタの代わりに制御トランジスタの並列アンド/オ
ア直列回路を設けることもできる。
【0079】実施例では制御トランジスタが自己阻止性
のPチャネルMOS電界効果トランジスタとして構成さ
れているが、制御トランジスタはたとえば自己阻止性の
NチャネルMOS電界効果トランジスタとして構成され
ていてもよい。
【0080】ECL信号レベルに対する信号レベル変換
器出力端A‐ECLを形成するため、CML信号レベル
に対する各信号レベル変換器出力端A‐CMLの後にエ
ミッタホロワーを接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多数のCMOS入力信号の論理アンド‐オア演
算を形成するための、相補性の信号レベル変換器出力端
を有する本発明により改良されたCMOS‐CML信号
レベル変換器の回路図である。
【図2】2つのCMOS入力信号の論理演算を形成する
ためのレリーズ入力端を有する、本発明により改良され
たCMOS‐CML信号レベル変換器の回路図である。
【図3】“1‐アウトオブ‐3”デコーディング論理を
形成するための本発明により改良されたCMOS‐CM
L信号レベル変換器の回路図である。
【図4】信号選択論理を形成するための本発明により改
良されたCMOS‐CML信号レベル変換器の回路図で
ある。
【図5】電界効果トランジスタとして構成された参照ト
ランジスタにおける参照電圧電位としてレベル基準電位
を使用した、本発明により改良されたCMOS‐CML
信号レベル変換器の回路図である。
【図6】電界効果トランジスタとして構成された参照ト
ランジスタに対する参照電圧電位としてCMOS入力信
号レベルを使用した、アンド論理演算を形成するための
本発明により改良されたCMOS‐CML信号レベル変
換器の回路図である。
【図7】電界効果トランジスタとして構成された参照ト
ランジスタに対する参照電圧電位として別の信号レベル
変換器出力端に得られるCML出力信号レベルを使用し
た、本発明により改良されたCMOS‐CML信号レベ
ル変換器の回路図である。
【図8】公知のCMOS‐CML/ECL信号レベル変
換器の回路図である。
【符号の説明】
A‐    出力端 BRT    ベース参照トランジスタBST    
ベース制御トランジスタBT    ブリッジトランジ
スタ E‐    入力端 ET    入力トランジスタ Q    電流源トランジスタ R    動作抵抗 RT    参照トランジスタ SQ    定電流源 ST    制御トランジスタ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  制御トランジスタを有し、その制御電
    極がCMOS入力信号レベルに対する信号レベル変換器
    入力端としての役割をする第1の増幅器枝と、参照トラ
    ンジスタを有し、その制御電極が参照電位に接続されて
    いる第2の増幅器枝とを有し、電流スイッチとしての役
    割をする差増幅器装置を使用して、CMOS論理‐入力
    信号レベルをCMLまたはECL出力信号レベルに変換
    するための信号レベル変換器において、制御トランジス
    タ(ST)が電界効果トランジスタとして構成されてい
    ることを特徴とする信号レベル変換器。
  2. 【請求項2】  第1および(または)第2の増幅器枝
    が動作抵抗(R1)を有し、この動作抵抗が入力側でレ
    ベル基準電位に接続されており、また出力側で、CML
    出力信号レベルに対する信号レベル変換器出力端(A‐
    CML/)としての役割をし、またはEML出力信号レ
    ベルに対する信号レベル変換器出力端を形成するためエ
    ミッタホロワーに接続されている取り出し点に接続され
    ていることを特徴とする請求項1記載の信号レベル変換
    器。
  3. 【請求項3】  第1の増幅器枝が電界効果トランジス
    タとして構成された少なくとも1つの制御トランジスタ
    を有し、そのドレイン‐ソース間パスが論理オア演算を
    形成するため制御トランジスタのそれと並列に接続され
    ており、または論理アンド演算の形成のために直列に接
    続されており、またそのゲート電極がCMOS入力信号
    レベルに対する別の信号レベル入力端としての役割をす
    ることを特徴とする請求項1または2記載の信号レベル
    変換器。
  4. 【請求項4】  第1の増幅器枝にバイポーラトランジ
    スタとして構成された入力トランジスタ(ET)のコレ
    クタ‐エミッタ間パスが並列に接続されており、そのベ
    ース電極がCML入力信号レベルに対する信号レベル変
    換器のレリーズ入力端(E‐CML)としての役割をす
    ることを特徴とする請求項1または3記載の信号レベル
    変換器。
  5. 【請求項5】  “1‐アウトオブ‐3”デコーディン
    グ論理の形成のために、バイポーラトランジスタとして
    構成されたブリッジトランジスタ(BT)とレベル基準
    電位と接続されている第3の動作抵抗(R3)とから形
    成された第3の増幅器枝が設けられており、第3の動作
    抵抗(R3)のレベル基準電位と反対側の端子が、CM
    L出力信号レベルに対する第3の信号レベル変換器出力
    端として、またはエミッタホロワーを介してECL出力
    信号レベルに対する第3の信号レベル変換器出力端とし
    ての役割をする取り出し点を有し、ブリッジトランジス
    タ(BT)のベース電極が別の電流源(SQ1)に接続
    されており、またバイポーラトランジスタとして構成さ
    れまたエミッタホロワーとして接続された入力トランジ
    スタ(ET)のスイッチング‐パスを介して接続されて
    おり、また入力トランジスタ(ET)のベース電極がC
    ML出力信号レベルに対する選択入力端(E‐CML)
    としての役割をすることを特徴とする請求項1ないし4
    の1つに記載の信号レベル変換器。
  6. 【請求項6】  信号選択論理の形成のために第1およ
    び(または)第2の増幅器枝が、信号レベル変換器の後
    に請求項1ないし5の1つに従って構成された後に接続
    されている各1つの差増幅器装置を介してレベル基準電
    位と接続されていることを特徴とする請求項1ないし5
    の1つに記載の信号レベル変換器。
  7. 【請求項7】  参照トランジスタが電界効果トランジ
    スタとして構成されており、またレベル基準電位が参照
    電位としての役割をすることを特徴とする請求項1ない
    し6の1つに記載の信号レベル変換器。
  8. 【請求項8】  制御トランジスタがPチャネル‐電界
    効果トランジスタとして構成されており、各制御トラン
    ジスタにNチャネル‐電界効果トランジスタとして構成
    された参照トランジスタが対応付けられており、参照ト
    ランジスタが制御トランジスタに対して相補性である回
    路網を形成しており、また各個の制御トランジスタのゲ
    ート電極がそれに対応付けられている参照トランジスタ
    のゲート電極と接続されていることを特徴とする請求項
    1ないし6の1つに記載の信号レベル変換器。
  9. 【請求項9】  参照トランジスタが電界効果トランジ
    スタとして構成されており、またそのゲート電極が第1
    の増幅器枝のなかに配置された動作抵抗の取り出し点と
    接続されていることを特徴とする請求項1ないし6の1
    つに記載の信号レベル変換器。
JP3013882A 1990-01-12 1991-01-11 信号レベル変換器 Withdrawn JPH04212518A (ja)

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DE4000780.4 1990-01-12

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