JPH04258018A - 振幅変換回路 - Google Patents
振幅変換回路Info
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- JPH04258018A JPH04258018A JP3019594A JP1959491A JPH04258018A JP H04258018 A JPH04258018 A JP H04258018A JP 3019594 A JP3019594 A JP 3019594A JP 1959491 A JP1959491 A JP 1959491A JP H04258018 A JPH04258018 A JP H04258018A
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- JP
- Japan
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- circuit
- conversion circuit
- channel mos
- amplitude conversion
- trs
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- Logic Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は振幅変換回路に関し、特
にCMOS論理回路の論理信号の振幅をECL論理回路
の論理信号の振幅に変換する振幅変換回路に関する。
にCMOS論理回路の論理信号の振幅をECL論理回路
の論理信号の振幅に変換する振幅変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の振幅変換回路は、図3に示すよう
に、トランジスタQ1,Q2と正補の負荷抵抗であるR
1,R2とからなる差動回路1と、抵抗R3〜R5から
なる減衰回路7と、抵抗R6,R7からなるバイアス回
路8と、差動回路1の動作電流を供給する定電流源I1
とから構成され、CMOS論理回路6の論理信号の振幅
を低減することによりECL論理回路の論理信号の振幅
に変換していた。
に、トランジスタQ1,Q2と正補の負荷抵抗であるR
1,R2とからなる差動回路1と、抵抗R3〜R5から
なる減衰回路7と、抵抗R6,R7からなるバイアス回
路8と、差動回路1の動作電流を供給する定電流源I1
とから構成され、CMOS論理回路6の論理信号の振幅
を低減することによりECL論理回路の論理信号の振幅
に変換していた。
【0003】次に、従来の振幅変換回路の動作について
説明する。
説明する。
【0004】減衰回路7は、CMOS論理回路6の出力
信号の振幅を低減する作用をする。差動回路1と負荷の
抵抗R1,R2と定電流源I1とにより、ECL論理回
路に対するバッファを構成している。端子TO,TOI
は、それぞれ正相出力端子と補相出力端子であり、EC
L論理回路に対して適当な振幅の信号に変換された信号
が出力される。バイアス回路8は、差動回路1のトラン
ジスタQ2に直流バイアスを供給するためのものである
。
信号の振幅を低減する作用をする。差動回路1と負荷の
抵抗R1,R2と定電流源I1とにより、ECL論理回
路に対するバッファを構成している。端子TO,TOI
は、それぞれ正相出力端子と補相出力端子であり、EC
L論理回路に対して適当な振幅の信号に変換された信号
が出力される。バイアス回路8は、差動回路1のトラン
ジスタQ2に直流バイアスを供給するためのものである
。
【0005】まず、電源V1の電圧をV1、CMOS論
理回路6の出力回路の出力抵抗、すなわち、出力トラン
ジスタのオン抵抗をrとする。抵抗R3〜R5からなる
減衰回路7に印加されるCMOS論理回路6の出力がハ
イレベルである場合の等価回路を図3(a)に示す。こ
の場合の差動回路1のトランジスタQ1のベース電位V
AHは次式で示される。
理回路6の出力回路の出力抵抗、すなわち、出力トラン
ジスタのオン抵抗をrとする。抵抗R3〜R5からなる
減衰回路7に印加されるCMOS論理回路6の出力がハ
イレベルである場合の等価回路を図3(a)に示す。こ
の場合の差動回路1のトランジスタQ1のベース電位V
AHは次式で示される。
【0006】
【0007】次に、減衰回路7に印加されるCMOS論
理回路6の出力がローレベルである場合の等価回路を図
3(b)に示す。この場合の差動回路1のトランジスタ
Q1のベース電位VALは次式で示される。
理回路6の出力がローレベルである場合の等価回路を図
3(b)に示す。この場合の差動回路1のトランジスタ
Q1のベース電位VALは次式で示される。
【0008】
【0009】具体的な数値例として、V1=5V,r=
3KΩ,R4=R5=20KΩ,R3=40KΩとする
と、VAH=2.94V,VAL=2.06Vとなり、
2.5Vを中心に約1Vの信号振幅が得られることにな
る。したがって、バイアス回路8の抵抗R6,R7を、
たとえば、 R4/R5=R6/R7………………………………
………………………(3)のように選ぶことにより、差
動回路1のトランジスタQ1,Q2が交互に導通および
遮断の動作を行ない、定電流源I1の電流値と、負荷抵
抗である抵抗R1,R2で決定される信号振幅を正補の
出力端子TO,TOIから出力するというものであった
。
3KΩ,R4=R5=20KΩ,R3=40KΩとする
と、VAH=2.94V,VAL=2.06Vとなり、
2.5Vを中心に約1Vの信号振幅が得られることにな
る。したがって、バイアス回路8の抵抗R6,R7を、
たとえば、 R4/R5=R6/R7………………………………
………………………(3)のように選ぶことにより、差
動回路1のトランジスタQ1,Q2が交互に導通および
遮断の動作を行ない、定電流源I1の電流値と、負荷抵
抗である抵抗R1,R2で決定される信号振幅を正補の
出力端子TO,TOIから出力するというものであった
。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の振幅変
換回路は、抵抗回路網からなる減衰回路による差動回路
の入力端子における入力インピーダンスが高いため、僅
かの浮遊容量の存在でも著しい遅延を発生し動作速度を
低下させるという欠点があった。
換回路は、抵抗回路網からなる減衰回路による差動回路
の入力端子における入力インピーダンスが高いため、僅
かの浮遊容量の存在でも著しい遅延を発生し動作速度を
低下させるという欠点があった。
【0011】上述の数値例では、この入力インピーダン
スは8.1KΩとなり、1pF程度の浮遊容量でも約8
nSの遅延を発生する。この入力インピーダンスを低減
するためには、減衰回路を構成する抵抗の抵抗値を低減
すればよいが、そうすると、消費電流が増加するという
動作速度と消費電流とが二率背反の関係にあるという問
題点があった。
スは8.1KΩとなり、1pF程度の浮遊容量でも約8
nSの遅延を発生する。この入力インピーダンスを低減
するためには、減衰回路を構成する抵抗の抵抗値を低減
すればよいが、そうすると、消費電流が増加するという
動作速度と消費電流とが二率背反の関係にあるという問
題点があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の発明の振幅変換回
路は、差動回路を構成し正補それぞれの出力信号を出力
する第一および第二のトランジスタと、前記差動回路の
動作電流を供給する定電流源と、前記定電流源と前記第
一および第二のトランジスタのそれぞれのエミッタとの
間にそれぞれ接続され、インピーダンス素子を並列に接
続した第一および第二のアナログスイッチ回路と、前記
第一および第二のアナログスイッチ回路を相補的に導通
または遮断状態にそれぞれ制御するスイッチ制御回路と
を備えて構成されている。
路は、差動回路を構成し正補それぞれの出力信号を出力
する第一および第二のトランジスタと、前記差動回路の
動作電流を供給する定電流源と、前記定電流源と前記第
一および第二のトランジスタのそれぞれのエミッタとの
間にそれぞれ接続され、インピーダンス素子を並列に接
続した第一および第二のアナログスイッチ回路と、前記
第一および第二のアナログスイッチ回路を相補的に導通
または遮断状態にそれぞれ制御するスイッチ制御回路と
を備えて構成されている。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0014】図1は本発明の振幅変換回路の一実施例を
示す回路図である。
示す回路図である。
【0015】本実施例の振幅変換回路は、図1に示すよ
うに、トランジスタQ1,Q2と正補の負荷抵抗である
R1,R2とからなる差動回路1と、トランスミッショ
ンゲート1,2と、インバータ回路4,5と、差動回路
1の動作電流を供給する定電流源I1と、電源V1と、
トランジスタQ1,Q2のバイアス電源V2とから構成
されている。図1には、さらに、説明のため従来例と同
様入力信号源であるCMOS論理回路6が示されている
。
うに、トランジスタQ1,Q2と正補の負荷抵抗である
R1,R2とからなる差動回路1と、トランスミッショ
ンゲート1,2と、インバータ回路4,5と、差動回路
1の動作電流を供給する定電流源I1と、電源V1と、
トランジスタQ1,Q2のバイアス電源V2とから構成
されている。図1には、さらに、説明のため従来例と同
様入力信号源であるCMOS論理回路6が示されている
。
【0016】トランスミッションゲートは、周知のよう
に、PチャンネルMOSトランジスタとNチャンネルM
OSトランジスタのそれぞれのドレンインとソースをそ
れぞれ共通接続し、それぞれのゲートを相補極性のパル
スにより導通または遮断状態にそれぞれ制御するアナロ
グスイッチである。
に、PチャンネルMOSトランジスタとNチャンネルM
OSトランジスタのそれぞれのドレンインとソースをそ
れぞれ共通接続し、それぞれのゲートを相補極性のパル
スにより導通または遮断状態にそれぞれ制御するアナロ
グスイッチである。
【0017】トランスミッションゲート1は、Pチャン
ネルMOSトランジスタP1とNチャンネルMOSトラ
ンジスタN1とで構成され、差動回路1のトランジスタ
Q1のエミッタと定電流源I1との間に接続され、さら
に、インピーダンス素子Z1を並列接続している。
ネルMOSトランジスタP1とNチャンネルMOSトラ
ンジスタN1とで構成され、差動回路1のトランジスタ
Q1のエミッタと定電流源I1との間に接続され、さら
に、インピーダンス素子Z1を並列接続している。
【0018】トランスミッションゲート2は、Pチャン
ネルMOSトランジスタP2とNチャンネルMOSトラ
ンジスタN2とで構成され、差動回路1のトランジスタ
Q2のエミッタと定電流源I1との間に接続され、さら
に、インピーダンス素子Z2を並列接続している。
ネルMOSトランジスタP2とNチャンネルMOSトラ
ンジスタN2とで構成され、差動回路1のトランジスタ
Q2のエミッタと定電流源I1との間に接続され、さら
に、インピーダンス素子Z2を並列接続している。
【0019】インピーダンス素子Z1,Z2は、たとえ
ば、トランスミッションゲート1,2の導通抵抗に比し
十分大きい値の抵抗である。
ば、トランスミッションゲート1,2の導通抵抗に比し
十分大きい値の抵抗である。
【0020】インバータ回路4は、PチャンネルMOS
トランジスタP3,NチャンネルMOSトランジスタN
3からなり、CMOS論理回路6からの入力信号を反転
してインバータ回路5に入力するとともに、トランスミ
ッションゲート1,2の一方の極正の駆動信号としてこ
れを駆動する。
トランジスタP3,NチャンネルMOSトランジスタN
3からなり、CMOS論理回路6からの入力信号を反転
してインバータ回路5に入力するとともに、トランスミ
ッションゲート1,2の一方の極正の駆動信号としてこ
れを駆動する。
【0021】インバータ回路5は、PチャンネルMOS
トランジスタP4,NチャンネルMOSトランジスタN
4からなり、インバータ回路4からの信号をさらに反転
してトランスミッションゲート1,2の他方の極正の駆
動信号としてこれを駆動する。
トランジスタP4,NチャンネルMOSトランジスタN
4からなり、インバータ回路4からの信号をさらに反転
してトランスミッションゲート1,2の他方の極正の駆
動信号としてこれを駆動する。
【0022】次に、本実施例の動作について説明する。
【0023】まず、トランスミッションゲート1のNチ
ャンネルMOSトランジスタN1とトランスミッション
ゲート2のPチャンネルMOSトランジスタP2のそれ
ぞれのゲートには、インバータ回路4からの駆動信号が
印加されている。同時に、トランスミッションゲート1
のPチャンネルMOSトランジスタP1とトランスミッ
ションゲート2のNチャンネルMOSトランジスタN2
のそれぞれのゲートには、インバータ回路5からの駆動
信号が印加されている。インバータ回路4,5の出力の
極性は、前述のように、相互に反転しているので、トラ
ンスミッションゲート1,2は、一方が導通していると
きは他方が必然的に遮断状態となる。
ャンネルMOSトランジスタN1とトランスミッション
ゲート2のPチャンネルMOSトランジスタP2のそれ
ぞれのゲートには、インバータ回路4からの駆動信号が
印加されている。同時に、トランスミッションゲート1
のPチャンネルMOSトランジスタP1とトランスミッ
ションゲート2のNチャンネルMOSトランジスタN2
のそれぞれのゲートには、インバータ回路5からの駆動
信号が印加されている。インバータ回路4,5の出力の
極性は、前述のように、相互に反転しているので、トラ
ンスミッションゲート1,2は、一方が導通していると
きは他方が必然的に遮断状態となる。
【0024】従来例と同様に、数式により動作を説明す
る。
る。
【0025】ここで、インピーダンス素子Z1,Z2を
同一値の抵抗であるとし、その値をREとする。また、
PチャンネルMOSトランジスタおよびNチャンネルM
OSトランジスタのそれぞれの導通抵抗をrとすると、
トランスミッションゲート1,2のそれぞれの導通抵抗
は1/2rとなる。さらに、REはrに比し非常に大き
い値であるとする。
同一値の抵抗であるとし、その値をREとする。また、
PチャンネルMOSトランジスタおよびNチャンネルM
OSトランジスタのそれぞれの導通抵抗をrとすると、
トランスミッションゲート1,2のそれぞれの導通抵抗
は1/2rとなる。さらに、REはrに比し非常に大き
い値であるとする。
【0026】まず、インバータ回路4の出力がハイレベ
ルであり、インバータ回路5の出力がローレべルの場合
は、トランスミッションゲート1が導通状態となり、ト
ランスミッションゲート2が遮断状態となる。したがっ
て、インピーダンス素子Z1は、r/2で短絡された状
態となる。故に、差動回路1のトランジスタQ1のエミ
ッタにはおよそr/2の抵抗が挿入されることになる。
ルであり、インバータ回路5の出力がローレべルの場合
は、トランスミッションゲート1が導通状態となり、ト
ランスミッションゲート2が遮断状態となる。したがっ
て、インピーダンス素子Z1は、r/2で短絡された状
態となる。故に、差動回路1のトランジスタQ1のエミ
ッタにはおよそr/2の抵抗が挿入されることになる。
【0027】このときの、トランジスタQ1のコレクタ
電流をIC1、トランジスタQ2のコレクタ電流をIC
2とし、定電流源I1の電流をI1とすると、これらの
電流の間には、次式に示す関係がある。
電流をIC1、トランジスタQ2のコレクタ電流をIC
2とし、定電流源I1の電流をI1とすると、これらの
電流の間には、次式に示す関係がある。
【0028】
IC1+IC2=I1…………………………………
………………………(4)
………………………(4)
【0029】
【0030】ここで、RE=60KΩ,r=3KΩ,I
1=200μAとすると、(4),(5)式より、
IC1・r/2−(I1−IC1)・RE=0…………
…………………(6)となり、これより、IC1=19
5μA,IC2=5μAとなる。
1=200μAとすると、(4),(5)式より、
IC1・r/2−(I1−IC1)・RE=0…………
…………………(6)となり、これより、IC1=19
5μA,IC2=5μAとなる。
【0031】負荷抵抗の抵抗R1,R2の値を、R5=
R6=2KΩとすると、端子TOの電位は電源電圧V1
の電位に対し、V1−390mV、また、端子TOIの
電位は、V1−10mVとなる。次に、インバータ回路
5の出力がハイレベルであり、インバータ回路4の出力
がローレべルの場合は、トランスミッションゲート2が
導通状態となり、トランスミッションゲート1が遮断状
態となる。この場合は、前述の場合とは逆に、端子TO
Iの電位は電源電圧V1の電位に対し、V1−390m
V、また、端子TOの電位は、V1−10mVとなる。 以上の結果として、信号振幅380mVP−Pを平衡出
力で得られることになる。これは、ECL論理回路の駆
動信号としては充分な値である。
R6=2KΩとすると、端子TOの電位は電源電圧V1
の電位に対し、V1−390mV、また、端子TOIの
電位は、V1−10mVとなる。次に、インバータ回路
5の出力がハイレベルであり、インバータ回路4の出力
がローレべルの場合は、トランスミッションゲート2が
導通状態となり、トランスミッションゲート1が遮断状
態となる。この場合は、前述の場合とは逆に、端子TO
Iの電位は電源電圧V1の電位に対し、V1−390m
V、また、端子TOの電位は、V1−10mVとなる。 以上の結果として、信号振幅380mVP−Pを平衡出
力で得られることになる。これは、ECL論理回路の駆
動信号としては充分な値である。
【0032】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限られることなく種種の変形が可能で
ある。
明は上記実施例に限られることなく種種の変形が可能で
ある。
【0033】たとえば、インピーダンス素子Z1,Z2
を同一値の抵抗であるとしたが、これらをトランジスタ
のエミッタ電流に対し、順方向に接続されたダイオード
としてもよい。この場合は、ダイオードの順方向電圧の
ため、遮断状態のトランスミッションゲートに接続され
た方のトランジスタが、ICの典型的な値としては約6
pA程度とほぼ完全に遮断状態となる。
を同一値の抵抗であるとしたが、これらをトランジスタ
のエミッタ電流に対し、順方向に接続されたダイオード
としてもよい。この場合は、ダイオードの順方向電圧の
ため、遮断状態のトランスミッションゲートに接続され
た方のトランジスタが、ICの典型的な値としては約6
pA程度とほぼ完全に遮断状態となる。
【0034】以上述べたように、本発明においては、差
動回路を構成する2個のトランジスタは、言わば、ベー
ス接地増幅器として動作する。抵抗やダイオード等のイ
ンピーダンス素子がエミッタに直列に接続されているの
でこれらの素子の有する浮遊容量もエミッタに接続され
ることになる。しかし、エミッタは、本実施例では約2
60Ωと本質的に低インピーダンスであり、また、エミ
ッタの電位は、信号レベルによって殆ど変化しないので
、これらの影響は無視することができる。
動回路を構成する2個のトランジスタは、言わば、ベー
ス接地増幅器として動作する。抵抗やダイオード等のイ
ンピーダンス素子がエミッタに直列に接続されているの
でこれらの素子の有する浮遊容量もエミッタに接続され
ることになる。しかし、エミッタは、本実施例では約2
60Ωと本質的に低インピーダンスであり、また、エミ
ッタの電位は、信号レベルによって殆ど変化しないので
、これらの影響は無視することができる。
【0035】また、CMOS論理回路側から見ると、従
来例が高抵抗の減衰回路と浮遊容量を負荷として駆動し
ていたのに対し、本発明では、2個のMOSトランジス
タのゲートを駆動するだけでよいので、減衰回路による
遅延は全く存在しないことになる。
来例が高抵抗の減衰回路と浮遊容量を負荷として駆動し
ていたのに対し、本発明では、2個のMOSトランジス
タのゲートを駆動するだけでよいので、減衰回路による
遅延は全く存在しないことになる。
【0036】たとえば、従来例と同様の1pF程度の浮
遊容量では遅延は約0.26nSとなり、非常に改善さ
れるということができる。
遊容量では遅延は約0.26nSとなり、非常に改善さ
れるということができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の振幅変換
回路は、差動回路を構成するトランジスタの本質的に低
インピーダンスであるエミッタ端子に挿入されたイピー
ダンス素子をアナログスイッチで短絡することにより、
浮遊容量による遅延の発生を無視し得る程度に低減でき
、したがって、消費電流の増大をすることなく回路の動
作を高速化できるという効果がある。
回路は、差動回路を構成するトランジスタの本質的に低
インピーダンスであるエミッタ端子に挿入されたイピー
ダンス素子をアナログスイッチで短絡することにより、
浮遊容量による遅延の発生を無視し得る程度に低減でき
、したがって、消費電流の増大をすることなく回路の動
作を高速化できるという効果がある。
【図1】本発明の振幅変換回路の一実施例を示す回路図
である。
である。
【図2】従来の振幅変換回路の一例を示す回路図である
。
。
【図3】図2に示す減衰回路の等価回路を示す回路図で
ある。
ある。
1 差動回路
2,3 トランスミッションゲート4,5
インバータ回路 6 CMOS論理回路 7 減衰回路 8 バイアス回路 N1〜N4 NチャンネルMOSトランジスタP
1〜P4 PチャンネルMOSトランジスタQ1
,Q2 トランジスタ R1〜R7 抵抗
インバータ回路 6 CMOS論理回路 7 減衰回路 8 バイアス回路 N1〜N4 NチャンネルMOSトランジスタP
1〜P4 PチャンネルMOSトランジスタQ1
,Q2 トランジスタ R1〜R7 抵抗
Claims (4)
- 【請求項1】差動回路を構成し正補それぞれの出力信号
を出力する第一および第二のトランジスタと、前記差動
回路の動作電流を供給する定電流源と、前記定電流源と
前記第一および第二のトランジスタのそれぞれのエミッ
タとの間にそれぞれ接続され、インピーダンス素子を並
列に接続した第一および第二のアナログスイッチ回路と
、前記第一および第二のアナログスイッチ回路を相補的
に導通または遮断状態にそれぞれ制御するスイッチ制御
回路とを備えることを特徴とする振幅変換回路。 - 【請求項2】前記アナログスイッチ回路はPチャンネル
MOSトランジスタとNチャンネルMOSトランジスタ
のそれぞれのドレンインとソースをそれぞれ共通接続し
、それぞれのゲートを相補極性のパルスにより前記導通
または前記遮断状態にそれぞれ制御するトランスミッシ
ョンゲート回路であることを特徴とする請求項1記載の
振幅変換回路。 - 【請求項3】前記インピーダンス素子は前記アナログス
イッチ回路の導通抵抗に比し十分大きい値の抵抗である
ことを特徴とする請求項1記載の振幅変換回路。 - 【請求項4】前記インピーダンス素子は前記エミッタか
ら前記定電流源に流れる電流に対し順方向に接続したダ
イオードであることを特徴とする請求項1記載の振幅変
換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019594A JPH04258018A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 振幅変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019594A JPH04258018A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 振幅変換回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258018A true JPH04258018A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=12003571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3019594A Pending JPH04258018A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 振幅変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04258018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0606061A3 (en) * | 1993-01-05 | 1995-11-02 | Nec Corp | Analog circuit for generating a non-linear luminance / control voltage characteristic for LCD. |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP3019594A patent/JPH04258018A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0606061A3 (en) * | 1993-01-05 | 1995-11-02 | Nec Corp | Analog circuit for generating a non-linear luminance / control voltage characteristic for LCD. |
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