JPH04309012A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
- Publication number
- JPH04309012A JPH04309012A JP3100358A JP10035891A JPH04309012A JP H04309012 A JPH04309012 A JP H04309012A JP 3100358 A JP3100358 A JP 3100358A JP 10035891 A JP10035891 A JP 10035891A JP H04309012 A JPH04309012 A JP H04309012A
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- JP
- Japan
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- circuit
- transistor
- differential
- pull
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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。
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、信号伝送技術さらには
電圧駆動方式による差動伝送に適用して特に有効な技術
に関し、例えばECL系論理LSI間の信号伝送に利用
して有効な技術に関する。
電圧駆動方式による差動伝送に適用して特に有効な技術
に関し、例えばECL系論理LSI間の信号伝送に利用
して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、LSI内においてある回路から他
の回路へ信号を伝送する方式としては、例えば内部バス
方式のように信号線の電位をハイレベルとロウレベルに
振り受信側でしきい値電圧と比較するとで信号レベルを
検出する電圧駆動方式と、差動増幅器で一対の信号線を
逆方向に駆動する電流駆動方式がある(特開昭59−4
7698号)。一方、論理LSI間の信号伝送方式とし
ては、一般にMOSLSIでは電圧駆動方式が、またバ
イポーラLSIで電流駆動方式が適用されており、いず
れもピン数を節約するため伝送される信号はシングルエ
ンド(差動信号ではない)とされていた。例えば、EC
LゲートやNTLゲートを基本論理ゲートとするゲート
アレイのようなECL系論理LSI間で信号を伝送する
方式としては、図3に示すように、差動回路(カレント
スイッチ)CSによって駆動されるエミッタフォロワの
抵抗Rfを外付け抵抗とし、これを受信側LSIの近傍
に線路の特性インピーダンスに整合された終端抵抗とし
て接続して送信側の出力トランジスタQoで電流駆動す
る方式が使用されていた(特願昭63−81645号)
。
の回路へ信号を伝送する方式としては、例えば内部バス
方式のように信号線の電位をハイレベルとロウレベルに
振り受信側でしきい値電圧と比較するとで信号レベルを
検出する電圧駆動方式と、差動増幅器で一対の信号線を
逆方向に駆動する電流駆動方式がある(特開昭59−4
7698号)。一方、論理LSI間の信号伝送方式とし
ては、一般にMOSLSIでは電圧駆動方式が、またバ
イポーラLSIで電流駆動方式が適用されており、いず
れもピン数を節約するため伝送される信号はシングルエ
ンド(差動信号ではない)とされていた。例えば、EC
LゲートやNTLゲートを基本論理ゲートとするゲート
アレイのようなECL系論理LSI間で信号を伝送する
方式としては、図3に示すように、差動回路(カレント
スイッチ)CSによって駆動されるエミッタフォロワの
抵抗Rfを外付け抵抗とし、これを受信側LSIの近傍
に線路の特性インピーダンスに整合された終端抵抗とし
て接続して送信側の出力トランジスタQoで電流駆動す
る方式が使用されていた(特願昭63−81645号)
。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電流駆動方
式の信号伝送においては、次のような欠点があることが
本発明者によって明らかにされた。すなわち、(1)出
力回路に論理しきい値としての基準電位(Vbb)を必
要とするため、電源電圧Veeを−3Vから−2Vのよ
うに高くして信号を低振幅化して高速化を図ろうとする
と、電源電圧の変動等による基準電圧のわずかな変動、
バラツキによって動作マージンが劣化してしまう。 (2)出力信号がシングルエンドであるため、ノイズマ
ージンが低い。しかも、これを防止するには出力信号の
振幅を大きくしなければならないが、信号の大振幅化に
よってLSIの消費電力が増大し、かつ信号伝達速度が
遅くなってしまう。 (3)終端抵抗がLSIの外付け抵抗となるため、ワン
チップ化が阻害され、プリント基板等への実装密度が低
下する。 (4)パッケージに設けられた外部ピンの抵抗が大きい
と、伝送信号が電位ドロップを起こす。 というものである。
式の信号伝送においては、次のような欠点があることが
本発明者によって明らかにされた。すなわち、(1)出
力回路に論理しきい値としての基準電位(Vbb)を必
要とするため、電源電圧Veeを−3Vから−2Vのよ
うに高くして信号を低振幅化して高速化を図ろうとする
と、電源電圧の変動等による基準電圧のわずかな変動、
バラツキによって動作マージンが劣化してしまう。 (2)出力信号がシングルエンドであるため、ノイズマ
ージンが低い。しかも、これを防止するには出力信号の
振幅を大きくしなければならないが、信号の大振幅化に
よってLSIの消費電力が増大し、かつ信号伝達速度が
遅くなってしまう。 (3)終端抵抗がLSIの外付け抵抗となるため、ワン
チップ化が阻害され、プリント基板等への実装密度が低
下する。 (4)パッケージに設けられた外部ピンの抵抗が大きい
と、伝送信号が電位ドロップを起こす。 というものである。
【0004】本発明の目的は、ECL系論理LSI間の
信号伝送を差動信号を用いて行なうシステムにおいて、
信号伝送に伴うマージンを向上させることにある。本発
明の他の目的は、ECL系論理LSI間の信号伝送を差
動信号を用いて行なうシステムにおいて、LSIの低消
費電力化および高速化を図ることにある。
信号伝送を差動信号を用いて行なうシステムにおいて、
信号伝送に伴うマージンを向上させることにある。本発
明の他の目的は、ECL系論理LSI間の信号伝送を差
動信号を用いて行なうシステムにおいて、LSIの低消
費電力化および高速化を図ることにある。
【0005】本発明の他の目的は、ECL系論理LSI
間の信号伝送を差動信号を用いて行なうシステムにおい
て、システムを構成するLSIのワンチップ化を容易に
することにある。本発明の他の目的は、ECL系論理L
SI間の信号伝送を差動信号を用いて行なうシステムに
おいて、伝送される信号の電位ドロップを防止すること
にある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規
な特徴については、本明細書の記述および添附図面から
明らかになるであろう。
間の信号伝送を差動信号を用いて行なうシステムにおい
て、システムを構成するLSIのワンチップ化を容易に
することにある。本発明の他の目的は、ECL系論理L
SI間の信号伝送を差動信号を用いて行なうシステムに
おいて、伝送される信号の電位ドロップを防止すること
にある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規
な特徴については、本明細書の記述および添附図面から
明らかになるであろう。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、ECL系論理LSIの出力回路
の最終出力段を、エミッタ共通接続された一対の差動ト
ランジスタを含む差動回路で構成し、差動トランジスタ
対の各コレクタ端子をそれぞれ外部出力端子に接続して
差動形式で出力させるようにしたものである。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、ECL系論理LSIの出力回路
の最終出力段を、エミッタ共通接続された一対の差動ト
ランジスタを含む差動回路で構成し、差動トランジスタ
対の各コレクタ端子をそれぞれ外部出力端子に接続して
差動形式で出力させるようにしたものである。
【0007】
【作用】上記手段によれば、差動信号で出力するため、
電源電圧の変動等による基準電圧のわずかな変動、バラ
ツキによって入出力回路の動作マージンが劣化すること
がないとともに、耐雑音性にすぐれ、低振幅化が可能で
ある。また、電流駆動でなくコレクタ端子からの電圧駆
動となるため、チップ内に終端抵抗を設ける必要がなく
なってワンチップ化が容易となるとともに、伝送線路に
流される電流は極めて小さくなり出力ピンに抵抗があっ
ても電位ドロップをほとんど起こすことがなく、出力信
号レベルの安定化を図ることができる。
電源電圧の変動等による基準電圧のわずかな変動、バラ
ツキによって入出力回路の動作マージンが劣化すること
がないとともに、耐雑音性にすぐれ、低振幅化が可能で
ある。また、電流駆動でなくコレクタ端子からの電圧駆
動となるため、チップ内に終端抵抗を設ける必要がなく
なってワンチップ化が容易となるとともに、伝送線路に
流される電流は極めて小さくなり出力ピンに抵抗があっ
ても電位ドロップをほとんど起こすことがなく、出力信
号レベルの安定化を図ることができる。
【0008】
【実施例】図1には、本発明を適用した伝送回路の一実
施例が示されている。この実施例の伝送回路は、プリン
ト基板等に搭載された2つの論理LSI1,2間をツイ
ステッドペア線等からなる伝送線路3a,3bによって
接続した構成として示されている。送信側のLSI1内
に設けられた出力回路10は、電源電圧Vcc−Vee
間にコレクタ抵抗RcとトランジスタQiおよびエミッ
タ抵抗Reが直列接続されてなるNTL回路(ノンスレ
ッショールド・ロジック回路)の入力段と同一のインバ
ータ回路11と、エミッタ共通接続された一対の差動ト
ランジスタQ1,Q2と、この差動トランジスタQ1,
Q2の共通エミッタ端子に接続された定電流源CCと、
上記差動トランジスタQ1,Q2のコレクタ側に接続さ
れた抵抗Rc1,Rc2とからなる差動回路12とによ
って構成され、上記差動トランジスタQ1,Q2のコレ
クタ端子がLSIの信号出力端子Ta,Tbに接続され
ている。この実施例では、上記インバータ回路11のノ
ードN1の電位が上記差動回路11の一方のトランジス
タQ1のベース端子に、またインバータ回路11の入力
信号Vinがそのまま他方のトランジスタQ2ベース端
子に印加されている。なお、図1において、インバータ
回路11のエミッタ抵抗Reと並列に接続されているコ
ンデンサCsはスピードアップ用のものであり、省略す
ることが可能である。
施例が示されている。この実施例の伝送回路は、プリン
ト基板等に搭載された2つの論理LSI1,2間をツイ
ステッドペア線等からなる伝送線路3a,3bによって
接続した構成として示されている。送信側のLSI1内
に設けられた出力回路10は、電源電圧Vcc−Vee
間にコレクタ抵抗RcとトランジスタQiおよびエミッ
タ抵抗Reが直列接続されてなるNTL回路(ノンスレ
ッショールド・ロジック回路)の入力段と同一のインバ
ータ回路11と、エミッタ共通接続された一対の差動ト
ランジスタQ1,Q2と、この差動トランジスタQ1,
Q2の共通エミッタ端子に接続された定電流源CCと、
上記差動トランジスタQ1,Q2のコレクタ側に接続さ
れた抵抗Rc1,Rc2とからなる差動回路12とによ
って構成され、上記差動トランジスタQ1,Q2のコレ
クタ端子がLSIの信号出力端子Ta,Tbに接続され
ている。この実施例では、上記インバータ回路11のノ
ードN1の電位が上記差動回路11の一方のトランジス
タQ1のベース端子に、またインバータ回路11の入力
信号Vinがそのまま他方のトランジスタQ2ベース端
子に印加されている。なお、図1において、インバータ
回路11のエミッタ抵抗Reと並列に接続されているコ
ンデンサCsはスピードアップ用のものであり、省略す
ることが可能である。
【0009】上記出力端子Ta,Tbには、伝送線路l
a,lbを介して受信側のLSIの入力端子Tc,Td
が接続されている。また、入力端子Tc,Tdには、公
知のECLゲート回路と同一形式の回路からなる入力回
路20が接続されている。なお、図1において、符号r
1,r2,r3,r4で示されているのは、パッケージ
の外部出力ピンの持つ抵抗値である。
a,lbを介して受信側のLSIの入力端子Tc,Td
が接続されている。また、入力端子Tc,Tdには、公
知のECLゲート回路と同一形式の回路からなる入力回
路20が接続されている。なお、図1において、符号r
1,r2,r3,r4で示されているのは、パッケージ
の外部出力ピンの持つ抵抗値である。
【0010】上記出力回路11から送信される出力信号
Va,Vbのレベルは上記差動回路12の定電流源CC
の電流値とコレクタ抵抗Rc1,Rc2の値とによって
決まる。この実施例では、コレクタ抵抗Rc1,Rc2
の抵抗値は50Ω程度のかなり低い値に、また定電流源
CCの電流値は例えば4mAに設定され、200mVの
低振幅の信号Va,Vbが出力される。また、特に制限
されるものでないが、この実施例では、出力信号Va,
Vbの低振幅化に伴って差動回路12の電源電圧Vee
が、インバータ回路11の電源電圧Veeと同一の−2
Vの電圧とされている。従って、この実施例の出力回路
10の消費電力は、8mWと極めて少なくなる。
Va,Vbのレベルは上記差動回路12の定電流源CC
の電流値とコレクタ抵抗Rc1,Rc2の値とによって
決まる。この実施例では、コレクタ抵抗Rc1,Rc2
の抵抗値は50Ω程度のかなり低い値に、また定電流源
CCの電流値は例えば4mAに設定され、200mVの
低振幅の信号Va,Vbが出力される。また、特に制限
されるものでないが、この実施例では、出力信号Va,
Vbの低振幅化に伴って差動回路12の電源電圧Vee
が、インバータ回路11の電源電圧Veeと同一の−2
Vの電圧とされている。従って、この実施例の出力回路
10の消費電力は、8mWと極めて少なくなる。
【0011】なお、上記実施例では出力回路10の入力
段をNTL回路の入力段と同一のインバータ回路11で
構成しているが、インバータ回路の代わりに、通常のエ
ミッタフォロワ付きのNTLゲート回路や図2に示すよ
うなSPL回路を用いても良い。図2の回路は、通常の
NTL回路のエミッタフォロワの代わりにプルアップ用
トランジスタとプルダウン用トランジスタとからなるプ
ッシュプル回路を用い、これにいわゆるアクティブプル
ダウン回路を付加して出力のハイレベルからロウレベル
へのスイッチング速度を高速化させたものである。
段をNTL回路の入力段と同一のインバータ回路11で
構成しているが、インバータ回路の代わりに、通常のエ
ミッタフォロワ付きのNTLゲート回路や図2に示すよ
うなSPL回路を用いても良い。図2の回路は、通常の
NTL回路のエミッタフォロワの代わりにプルアップ用
トランジスタとプルダウン用トランジスタとからなるプ
ッシュプル回路を用い、これにいわゆるアクティブプル
ダウン回路を付加して出力のハイレベルからロウレベル
へのスイッチング速度を高速化させたものである。
【0012】すなわち、NTL回路の出力段を構成する
エミッタフォロワ・トランジスタQ21のエミッタ端子
と電源電圧端子Vtt間のエミッタ抵抗の代わりに、プ
ルダウン用トランジスタQ22を接続するとともに、入
力段11を構成するトランジスタQiのエミッタ端子に
CR微分回路(Rd,Cd)を接続してノードN1のレ
ベルの変化を検出し、出力の立下り時に微分回路の出力
でプルダウン用トランジスタQ22を一時的にオンさせ
ることでロウレベルへの変化を高速化させたものである
。このような高速回路を使用することにより、次段の差
動回路12の駆動に必要な相補信号を容易に得ることが
できる。なお、図2において、CR微分回路を構成する
抵抗Rdと直列に接続されそのベース端子に定電圧Vb
1が印加されたトランジスタQ31は、出力トランジス
タQ22のバイアス点を与えるため設けられたトランジ
スタである。
エミッタフォロワ・トランジスタQ21のエミッタ端子
と電源電圧端子Vtt間のエミッタ抵抗の代わりに、プ
ルダウン用トランジスタQ22を接続するとともに、入
力段11を構成するトランジスタQiのエミッタ端子に
CR微分回路(Rd,Cd)を接続してノードN1のレ
ベルの変化を検出し、出力の立下り時に微分回路の出力
でプルダウン用トランジスタQ22を一時的にオンさせ
ることでロウレベルへの変化を高速化させたものである
。このような高速回路を使用することにより、次段の差
動回路12の駆動に必要な相補信号を容易に得ることが
できる。なお、図2において、CR微分回路を構成する
抵抗Rdと直列に接続されそのベース端子に定電圧Vb
1が印加されたトランジスタQ31は、出力トランジス
タQ22のバイアス点を与えるため設けられたトランジ
スタである。
【0013】以上説明したように、上記実施例は、EC
L系論理LSIの出力回路の最終出力段を、エミッタ共
通接続された一対の差動トランジスタと該差動トランジ
スタのコレクタ端子に接続された抵抗と、上記差動トラ
ンジスタの共通エミッタ端子に接続された定電流源とか
らなる差動回路で構成し、差動トランジスタ対の各コレ
クタ端子をそれぞれ外部出力端子に接続して差動形式で
出力させるようにしたので、電源電圧の変動等によって
出力回路の動作マージンが劣化することがないとともに
、耐雑音性にすぐれているため、低振幅化が可能である
。また、低振幅であるため、システム全体の低消費電力
を低減させることができる。さらに、電流駆動でなくコ
レクタ端子からの電圧駆動となるため、チップ内に終端
抵抗を設ける必要がなくなってワンチップ化が容易とな
るとともに、伝送線路に流される電流は極めて小さくな
り出力ピンに抵抗があっても電位ドロップをほとんど起
こすことがなく、出力信号レベルの安定化を図ることが
できるという効果がある。
L系論理LSIの出力回路の最終出力段を、エミッタ共
通接続された一対の差動トランジスタと該差動トランジ
スタのコレクタ端子に接続された抵抗と、上記差動トラ
ンジスタの共通エミッタ端子に接続された定電流源とか
らなる差動回路で構成し、差動トランジスタ対の各コレ
クタ端子をそれぞれ外部出力端子に接続して差動形式で
出力させるようにしたので、電源電圧の変動等によって
出力回路の動作マージンが劣化することがないとともに
、耐雑音性にすぐれているため、低振幅化が可能である
。また、低振幅であるため、システム全体の低消費電力
を低減させることができる。さらに、電流駆動でなくコ
レクタ端子からの電圧駆動となるため、チップ内に終端
抵抗を設ける必要がなくなってワンチップ化が容易とな
るとともに、伝送線路に流される電流は極めて小さくな
り出力ピンに抵抗があっても電位ドロップをほとんど起
こすことがなく、出力信号レベルの安定化を図ることが
できるという効果がある。
【0014】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、出力回路10の入力段をNTL回路の入
力段と同一形式のインバータ回路もしくは通常のエミッ
タフォロワ付きのNTLゲート回路や図2に示すような
SPL回路で構成するとしているが、これらの代わりに
ECLゲートを用いることも可能である。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、出力回路10の入力段をNTL回路の入
力段と同一形式のインバータ回路もしくは通常のエミッ
タフォロワ付きのNTLゲート回路や図2に示すような
SPL回路で構成するとしているが、これらの代わりに
ECLゲートを用いることも可能である。
【0015】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である論理L
SI間の信号伝送に適用した場合について説明したが、
この発明はそれに限定されるものでなく、ウェーハスケ
ールのLSIにおけるチップ間の信号伝送に利用するこ
とができる。
なされた発明をその背景となった利用分野である論理L
SI間の信号伝送に適用した場合について説明したが、
この発明はそれに限定されるものでなく、ウェーハスケ
ールのLSIにおけるチップ間の信号伝送に利用するこ
とができる。
【0016】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、ECL系論理LSI間の信
号伝送を差動信号を用いて行なうシステムにおいて、信
号伝送に伴うマージンを向上させ、システムの低消費電
力化および高速化を図ることができるとともに、LSI
のワンチップ化が容易となり、かつ伝送される信号の電
位ドロップを防止することができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、ECL系論理LSI間の信
号伝送を差動信号を用いて行なうシステムにおいて、信
号伝送に伴うマージンを向上させ、システムの低消費電
力化および高速化を図ることができるとともに、LSI
のワンチップ化が容易となり、かつ伝送される信号の電
位ドロップを防止することができる。
【図1】本発明に係る半導体集積回路を用いた信号伝送
回路の一実施例を示す回路図である。
回路の一実施例を示す回路図である。
【図2】信号出力回路の入力段の他の実施例を示す回路
図である。
図である。
【図3】従来の電流駆動方式の信号伝送回路の一例を示
す回路図である。
す回路図である。
1 送信側LSI
2 受信側LSI
3a,3b 伝送線路
10 出力回路
12 最終出力段
20 入力回路
Q1,Q2 差動トランジスタ
CC 定電流源
Claims (3)
- 【請求項1】 外部へ信号を送信する出力回路の最終
出力段を、エミッタ共通接続された一対の差動トランジ
スタと、この差動トランジスタのコレクタ端子に接続さ
れた抵抗と、上記差動トランジスタ対の共通エミッタ端
子に接続された定電流源とを含む差動回路によって構成
し、上記差動トランジスタ対の各コレクタ端子をそれぞ
れ外部出力端子に接続して差動形式の信号を出力可能に
したことを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】 上記最終出力段の前段には、ベース入
力のトランジスタとそのコレクタ抵抗およびエミッタ抵
抗とからなるインバータ回路が入力段として設けられて
いることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。 - 【請求項3】 上記最終出力段の前段には、ベース入
力のトランジスタとそのコレクタ抵抗およびエミッタ抵
抗とからなるインバータ回路と、プルアップトランジス
タとプルダウントランジスタとを含むプッシュプル回路
および上記インバータ回路内のレベルの変化を検出して
上記プッシュプル回路のプルダウン側トランジスタを駆
動するレベル検出手段とからなる回路が、入力段として
設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体
集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100358A JPH04309012A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100358A JPH04309012A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309012A true JPH04309012A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=14271863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3100358A Pending JPH04309012A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04309012A (ja) |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP3100358A patent/JPH04309012A/ja active Pending
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