JPH04354416A - Bi−CMOS論理回路 - Google Patents
Bi−CMOS論理回路Info
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- JPH04354416A JPH04354416A JP3129607A JP12960791A JPH04354416A JP H04354416 A JPH04354416 A JP H04354416A JP 3129607 A JP3129607 A JP 3129607A JP 12960791 A JP12960791 A JP 12960791A JP H04354416 A JPH04354416 A JP H04354416A
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- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
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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、バイポーラトランジス
タ(Bi)とCMOS(相補型MOSトランジスタ)と
を組合わせたNAND回路やNOR回路等のBi−CM
OS論理回路、特に負荷容量を充放電する際の放電速度
の高速化を図ったBi−CMOS論理回路に関するもの
である。
タ(Bi)とCMOS(相補型MOSトランジスタ)と
を組合わせたNAND回路やNOR回路等のBi−CM
OS論理回路、特に負荷容量を充放電する際の放電速度
の高速化を図ったBi−CMOS論理回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、文献:飯塚哲哉著「CMOS超LSIの設計」
(1989−4−25) 培風館 p.27に記載
されるようなものがあった。以下、その構成を図を用い
て説明する。
例えば、文献:飯塚哲哉著「CMOS超LSIの設計」
(1989−4−25) 培風館 p.27に記載
されるようなものがあった。以下、その構成を図を用い
て説明する。
【0003】図2は、Bi−CMOS論理回路の一つで
ある従来のBi−CMOS2入力NAND回路の回路図
である。
ある従来のBi−CMOS2入力NAND回路の回路図
である。
【0004】このNAND回路は、入力信号Sa,Sb
入力用の入力端子1,2及び出力信号D出力用の出力端
子3を有している。入力端子1,2には、CMOSで構
成されたプッシュプル型の第1及び第2の入力回路10
,20が接続され、その第1及び第2の入力回路10,
20に、第1,第2の放電回路30,40がそれぞれ接
続されている。さらに、第1,第2の入力回路10,2
0の出力側には、トーテムポール形の出力回路50が接
続されている。
入力用の入力端子1,2及び出力信号D出力用の出力端
子3を有している。入力端子1,2には、CMOSで構
成されたプッシュプル型の第1及び第2の入力回路10
,20が接続され、その第1及び第2の入力回路10,
20に、第1,第2の放電回路30,40がそれぞれ接
続されている。さらに、第1,第2の入力回路10,2
0の出力側には、トーテムポール形の出力回路50が接
続されている。
【0005】第1の入力回路10は、入力信号Saと入
力信号Sbの否定論理和を求める回路であり、pチャネ
ルMOS型トランジスタ(以下、pMOSという)11
とpMOS12とで構成されている。pMOS11とp
MOS12は、ゲートがそれぞれ入力端子1,2に接続
され、ノードN1とノードN2との間に並列接続されて
いる。
力信号Sbの否定論理和を求める回路であり、pチャネ
ルMOS型トランジスタ(以下、pMOSという)11
とpMOS12とで構成されている。pMOS11とp
MOS12は、ゲートがそれぞれ入力端子1,2に接続
され、ノードN1とノードN2との間に並列接続されて
いる。
【0006】第2の入力回路20は、第1の入力回路1
0に対して相補的にオン,オフ動作し、nチャネルMO
S型トランジスタ(以下、nMOSという)21とnM
OS22とで構成されている。nMOS21とnMOS
22は、ゲートがそれぞれ入力端子1,2に接続され、
ノードN3とノードN4との間に直列接続されている。
0に対して相補的にオン,オフ動作し、nチャネルMO
S型トランジスタ(以下、nMOSという)21とnM
OS22とで構成されている。nMOS21とnMOS
22は、ゲートがそれぞれ入力端子1,2に接続され、
ノードN3とノードN4との間に直列接続されている。
【0007】放電回路30は、入力回路10の出力側の
ノードN2上の電荷を放電する回路であり、nMOS3
1とnMOS32とで構成されている。nMOS31と
nMOS32は、ゲートがそれぞれ入力端子1,2に接
続され、ノードN2と接地電位GND との間に直列接
続されている。
ノードN2上の電荷を放電する回路であり、nMOS3
1とnMOS32とで構成されている。nMOS31と
nMOS32は、ゲートがそれぞれ入力端子1,2に接
続され、ノードN2と接地電位GND との間に直列接
続されている。
【0008】放電回路40は、入力回路20の出力側の
ノードN4上の電荷を放電する回路であり、ゲートが電
源電位Vccに接続されたnMOS41で構成され、ノ
ードN4と接地電位GND との間に接続されている。
ノードN4上の電荷を放電する回路であり、ゲートが電
源電位Vccに接続されたnMOS41で構成され、ノ
ードN4と接地電位GND との間に接続されている。
【0009】トーテムポール形の出力回路50は、第1
の入力回路10の出力に基づき出力端子3の充電を行う
プルアップ用の第1のバイポーラトランジスタ51及び
第2の入力回路20の出力に基づき出力端子3の放電を
行うプルダウン用の第2のバイポーラトランジスタ52
を有し、トランジスタ51が電源電位Vccと出力端子
3との間に接続され、トランジスタ52が出力端子3と
接地電位GND との間に接続されている。
の入力回路10の出力に基づき出力端子3の充電を行う
プルアップ用の第1のバイポーラトランジスタ51及び
第2の入力回路20の出力に基づき出力端子3の放電を
行うプルダウン用の第2のバイポーラトランジスタ52
を有し、トランジスタ51が電源電位Vccと出力端子
3との間に接続され、トランジスタ52が出力端子3と
接地電位GND との間に接続されている。
【0010】次に、このNAND回路の動作を説明する
。
。
【0011】入力信号Sa,Sbが共にハイレベル(以
下“H”という)の時、入力回路10は、pMOS11
,12がオフでオフ動作する。放電回路30は、nMO
S31,32がオンでオン状態であるため、ノードN2
の電荷が放電され、接地電位GND になってトランジ
スタ51のベースには、ロウレベル(以下“L”という
)のベース電流が出力される。このため、トランジスタ
51がオフ状態となる。入力回路20は、nMOS21
,22がオンでオン動作し、出力端子3側に充電された
電荷がノードN3を介してノードN4へ流れ、トランジ
スタ52へベース電流を出力する。トランジスタ52が
オン状態となって出力端子3の電荷が放電されて出力端
子3には、“L”の出力信号Dが出力される。
下“H”という)の時、入力回路10は、pMOS11
,12がオフでオフ動作する。放電回路30は、nMO
S31,32がオンでオン状態であるため、ノードN2
の電荷が放電され、接地電位GND になってトランジ
スタ51のベースには、ロウレベル(以下“L”という
)のベース電流が出力される。このため、トランジスタ
51がオフ状態となる。入力回路20は、nMOS21
,22がオンでオン動作し、出力端子3側に充電された
電荷がノードN3を介してノードN4へ流れ、トランジ
スタ52へベース電流を出力する。トランジスタ52が
オン状態となって出力端子3の電荷が放電されて出力端
子3には、“L”の出力信号Dが出力される。
【0012】入力信号Sa,Sbが共に“L”の時、入
力回路10は、pMOS11,12がオンでオン動作す
る。放電回路30は、nMOS31,32がオフでオフ
状態であるため、ノードN2へ電源電位Vccの電位“
H”が出力される。このため、トランジスタ51がオン
状態となり、出力端子3に接続される負荷容量を充電す
る。入力回路20は、nMOS21,22がオフでオフ
状態となり、ノードN4の電荷がnMOS41をドレイ
ン電流として流れて放電される。このため、ノードN4
は“L”になり、トランジスタ52がオフ状態になって
出力端子3には“H”の出力信号Dが出力される。
力回路10は、pMOS11,12がオンでオン動作す
る。放電回路30は、nMOS31,32がオフでオフ
状態であるため、ノードN2へ電源電位Vccの電位“
H”が出力される。このため、トランジスタ51がオン
状態となり、出力端子3に接続される負荷容量を充電す
る。入力回路20は、nMOS21,22がオフでオフ
状態となり、ノードN4の電荷がnMOS41をドレイ
ン電流として流れて放電される。このため、ノードN4
は“L”になり、トランジスタ52がオフ状態になって
出力端子3には“H”の出力信号Dが出力される。
【0013】入力信号Sa,Sbのいづれかが“L”で
入力端子1と入力端子2に入力した場合は、入力回路2
0がオフ状態となり、出力端子3には“H”の出力信号
Dが出力される。
入力端子1と入力端子2に入力した場合は、入力回路2
0がオフ状態となり、出力端子3には“H”の出力信号
Dが出力される。
【0014】このように、入力信号Sa,Sbが共に“
H”で入力端子1と入力端子2に入力した時のみ、出力
端子3に“L”の出力信号Dが出力される。
H”で入力端子1と入力端子2に入力した時のみ、出力
端子3に“L”の出力信号Dが出力される。
【0015】このNAND回路は、CMOSで構成され
た第1及び第2の入力回路10,20の低消費電力、高
動作マージン性を損なうことなく、バイポーラトランジ
スタ51,52の高い電流駆動能力を生かして負荷容量
の充放電の高速化を実現している。
た第1及び第2の入力回路10,20の低消費電力、高
動作マージン性を損なうことなく、バイポーラトランジ
スタ51,52の高い電流駆動能力を生かして負荷容量
の充放電の高速化を実現している。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のNAND回路では、入力信号Sa,Sbをすべて“
H”として出力端子3に“L”の出力信号Dを出力する
時、例えば、入力端子2に“H”を入力した状態で入力
端子1を“L”から“H”に変化させる場合(a)と、
入力端子1に“H”を入力した状態で入力端子2を“L
”から“H”に変化させる場合(b)とでは、(a)の
方が入力回路20の入力容量、即ちnMOS21,22
の寄生容量を充電した後にノードN4にベース電流が現
れるため、トランジスタ52へのベース電流の供給が遅
れる。このため、入力信号Sa,Sbの変化に対して出
力信号Dの遅延時間が遅れるという問題があった。
成のNAND回路では、入力信号Sa,Sbをすべて“
H”として出力端子3に“L”の出力信号Dを出力する
時、例えば、入力端子2に“H”を入力した状態で入力
端子1を“L”から“H”に変化させる場合(a)と、
入力端子1に“H”を入力した状態で入力端子2を“L
”から“H”に変化させる場合(b)とでは、(a)の
方が入力回路20の入力容量、即ちnMOS21,22
の寄生容量を充電した後にノードN4にベース電流が現
れるため、トランジスタ52へのベース電流の供給が遅
れる。このため、入力信号Sa,Sbの変化に対して出
力信号Dの遅延時間が遅れるという問題があった。
【0017】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、入力信号の変化に対して出力信号の遅延時間が
遅れるという点について解決したBi−CMOS論理回
路を提供するものである。
として、入力信号の変化に対して出力信号の遅延時間が
遅れるという点について解決したBi−CMOS論理回
路を提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第1の発明は、複数の入力信号により相補的にオン
,オフ動作して逆位相の論理をとるプッシュプル型CM
OS構成の第1及び第2の入力回路と、出力端子に接続
され、前記第1の入力回路の出力をベースに入力して該
出力端子側を充電するプルアップ用の第1のバイポーラ
トランジスタと、前記出力端子に接続され、前記第2の
入力回路の出力をベースに入力して前記出力端子側を放
電するプルダウン用の第2のバイポーラトランジスタと
、前記第1及び第2のバイポーラトランジスタのベース
電荷をそれぞれ放電する第1及び第2の放電回路とを、
備えたBi−CMOS論理回路において、前記第2の入
力回路を次のように構成したものである。
に、第1の発明は、複数の入力信号により相補的にオン
,オフ動作して逆位相の論理をとるプッシュプル型CM
OS構成の第1及び第2の入力回路と、出力端子に接続
され、前記第1の入力回路の出力をベースに入力して該
出力端子側を充電するプルアップ用の第1のバイポーラ
トランジスタと、前記出力端子に接続され、前記第2の
入力回路の出力をベースに入力して前記出力端子側を放
電するプルダウン用の第2のバイポーラトランジスタと
、前記第1及び第2のバイポーラトランジスタのベース
電荷をそれぞれ放電する第1及び第2の放電回路とを、
備えたBi−CMOS論理回路において、前記第2の入
力回路を次のように構成したものである。
【0019】即ち、第2の入力回路は、前記複数の入力
信号によりそれぞれオン,オフ動作する所定のゲート幅
の複数のMOSトランジスタが直列接続された第1の直
列回路と、前記各MOSトランジスタのゲートと交差接
続されたゲートをそれぞれ有する所定のゲート幅の複数
のMOSトランジスタが直列接続された第2の直列回路
とを備え、前記第1及び第2の直列回路を前記第2のバ
イポーラトランジスタのベースと前記出力端子との間に
並列接続したものである。
信号によりそれぞれオン,オフ動作する所定のゲート幅
の複数のMOSトランジスタが直列接続された第1の直
列回路と、前記各MOSトランジスタのゲートと交差接
続されたゲートをそれぞれ有する所定のゲート幅の複数
のMOSトランジスタが直列接続された第2の直列回路
とを備え、前記第1及び第2の直列回路を前記第2のバ
イポーラトランジスタのベースと前記出力端子との間に
並列接続したものである。
【0020】第2の発明は、第1の発明のBi−CMO
S論理回路において、前記第1及び第2の入力回路をN
AND回路で構成したものである。
S論理回路において、前記第1及び第2の入力回路をN
AND回路で構成したものである。
【0021】
【作用】第1の発明は、以上のようにBi−CMOS論
理回路を構成したので、プルアップ用の第1のバイポー
ラトランジスタは、第1の入力回路の出力により、出力
端子側を充電する。第2の入力回路は、オン動作時に出
力端子側の電荷がMOSトランジスタのドレイン電流と
して流れ、プルダウン用の第2のバイポーラトランジス
タへベース電流を供給するように働く。
理回路を構成したので、プルアップ用の第1のバイポー
ラトランジスタは、第1の入力回路の出力により、出力
端子側を充電する。第2の入力回路は、オン動作時に出
力端子側の電荷がMOSトランジスタのドレイン電流と
して流れ、プルダウン用の第2のバイポーラトランジス
タへベース電流を供給するように働く。
【0022】ここで、第2の入力回路の入力容量は、第
1及び第2の直列回路が第2のバイポーラトランジスタ
のベースと前記出力端子との間に並列接続しているため
、各MOSトランジスタの寄生容量を小さく形成できる
。入力信号のすべてが“H”または“Lへ変化した時、
MOSトランジスタの寄生容量への充電が速く、高速に
ベース電流を供給できる。これにより、第2のバイポー
ラトランジスタは、高速なプルダウン動作を行い、出力
端子の電荷が放電する。
1及び第2の直列回路が第2のバイポーラトランジスタ
のベースと前記出力端子との間に並列接続しているため
、各MOSトランジスタの寄生容量を小さく形成できる
。入力信号のすべてが“H”または“Lへ変化した時、
MOSトランジスタの寄生容量への充電が速く、高速に
ベース電流を供給できる。これにより、第2のバイポー
ラトランジスタは、高速なプルダウン動作を行い、出力
端子の電荷が放電する。
【0023】第2の発明によれば、入力信号の変化に対
して立下り遅延時間の速いNANDゲートを構成できる
。従って、前記課題を解決できるのである。
して立下り遅延時間の速いNANDゲートを構成できる
。従って、前記課題を解決できるのである。
【0024】
【実施例】第1の実施例
図1は、本発明のBi−CMOS論理回路の第1の実施
例を示すBi−CMOS2入力NAND回路の回路図で
ある。
例を示すBi−CMOS2入力NAND回路の回路図で
ある。
【0025】このNAND回路は、入力信号Sa,Sb
入力用の入力端子61,62及び出力信号D出力用の出
力端子63を有している。入力端子61,62には、C
MOSで構成されたプッシュプル型の第1及び第2の入
力回路70,80が接続され、その第1及び第2の入力
回路70,80に、第1,第2の放電回路90,100
がそれぞれ接続されている。さらに、第1,第2の入力
回路70,80の出力側には、トーテムポール形の出力
回路110が接続されている。
入力用の入力端子61,62及び出力信号D出力用の出
力端子63を有している。入力端子61,62には、C
MOSで構成されたプッシュプル型の第1及び第2の入
力回路70,80が接続され、その第1及び第2の入力
回路70,80に、第1,第2の放電回路90,100
がそれぞれ接続されている。さらに、第1,第2の入力
回路70,80の出力側には、トーテムポール形の出力
回路110が接続されている。
【0026】第1の入力回路70は、入力信号Saと入
力信号Sbの否定論理和を求める回路であり、図2の従
来の入力回路10と同一構成のpMOS71とpMOS
72とで構成されている。pMOS71とpMOS72
は、ゲートがそれぞれ入力端子61,62に接続され、
ノードN6とノードN7との間に並列接続されている。
力信号Sbの否定論理和を求める回路であり、図2の従
来の入力回路10と同一構成のpMOS71とpMOS
72とで構成されている。pMOS71とpMOS72
は、ゲートがそれぞれ入力端子61,62に接続され、
ノードN6とノードN7との間に並列接続されている。
【0027】第2の入力回路80は、第1の入力回路7
0と相補的にオン,オフ動作し、図2の従来の入力回路
20のnMOS21,22のゲート幅に対して1/2の
ゲート幅で形成したnMOS81,nMOS82が直列
接続された第1の直列回路80aと、nMOS81,n
MOS82のゲートと交差接続されたゲートを有するn
MOS83,nMOS84が直列接続された第2の直列
回路80bとを有し、nMOS81及びnMOS84の
ゲートが入力端子61に接続され、nMOS82及びn
MOS83のゲートが入力端子62に接続されている。 そして、第1,第2の直列回路80a,80bが、ノー
ドN8とノードN9との間に並列接続されている。この
入力回路80の入力容量は、図2の従来の入力回路20
の入力容量と同一容量となっている。
0と相補的にオン,オフ動作し、図2の従来の入力回路
20のnMOS21,22のゲート幅に対して1/2の
ゲート幅で形成したnMOS81,nMOS82が直列
接続された第1の直列回路80aと、nMOS81,n
MOS82のゲートと交差接続されたゲートを有するn
MOS83,nMOS84が直列接続された第2の直列
回路80bとを有し、nMOS81及びnMOS84の
ゲートが入力端子61に接続され、nMOS82及びn
MOS83のゲートが入力端子62に接続されている。 そして、第1,第2の直列回路80a,80bが、ノー
ドN8とノードN9との間に並列接続されている。この
入力回路80の入力容量は、図2の従来の入力回路20
の入力容量と同一容量となっている。
【0028】放電回路90は、入力回路70の出力側の
ノードN7上の電荷を放電する回路であり、図2の従来
の入力回路10と同一構成のnMOS91とnMOS9
2とで構成されている。nMOS91とnMOS92は
、ゲートがそれぞれ入力端子61,62に接続され、ノ
ードN7と接地電位GND との間に直列接続されてい
る。
ノードN7上の電荷を放電する回路であり、図2の従来
の入力回路10と同一構成のnMOS91とnMOS9
2とで構成されている。nMOS91とnMOS92は
、ゲートがそれぞれ入力端子61,62に接続され、ノ
ードN7と接地電位GND との間に直列接続されてい
る。
【0029】放電回路100は、入力回路80の出力側
のノードN9上の電荷を放電する回路であり、ゲートが
電源電位Vccに接続されたnMOS101がノードN
9と接地電位GND との間に接続されている。
のノードN9上の電荷を放電する回路であり、ゲートが
電源電位Vccに接続されたnMOS101がノードN
9と接地電位GND との間に接続されている。
【0030】出力回路110は、第1の入力回路70の
出力に基づき出力端子63の充電を行うプルアップ用の
第1のバイポーラトランジスタ111と第2の入力回路
80の出力に基づき出力端子63の放電を行うプルダウ
ン用の第2のバイポーラトランジスタ112とを有して
いる。トランジスタ111が、電源電位Vccと出力端
子63との間に接続され、トランジスタ112が、出力
端子63と接地電位GND との間に接続されている。 トランジスタ111のベースに、ノードN7が接続され
、トランジスタ112のベースに、ノードN9が接続さ
れている。
出力に基づき出力端子63の充電を行うプルアップ用の
第1のバイポーラトランジスタ111と第2の入力回路
80の出力に基づき出力端子63の放電を行うプルダウ
ン用の第2のバイポーラトランジスタ112とを有して
いる。トランジスタ111が、電源電位Vccと出力端
子63との間に接続され、トランジスタ112が、出力
端子63と接地電位GND との間に接続されている。 トランジスタ111のベースに、ノードN7が接続され
、トランジスタ112のベースに、ノードN9が接続さ
れている。
【0031】次に、このNAND回路の動作を、図3を
参照しつつ、入力端子61に入力される入力信号Saが
“L”で入力端子62に入力される入力信号Sbが“H
”の時の動作(A)、及び(A)の状態から入力端子6
1に入力される入力信号Saが“L”→“H”に変化し
たときの動作(B)で説明する。
参照しつつ、入力端子61に入力される入力信号Saが
“L”で入力端子62に入力される入力信号Sbが“H
”の時の動作(A)、及び(A)の状態から入力端子6
1に入力される入力信号Saが“L”→“H”に変化し
たときの動作(B)で説明する。
【0032】図3は、図1中の入出力波形図であり、図
中破線で示す出力波形は、図2の従来回路の入力信号の
変化に対する出力信号の立下り動作を示すものである。
中破線で示す出力波形は、図2の従来回路の入力信号の
変化に対する出力信号の立下り動作を示すものである。
【0033】(A) 入力信号Saが“L”で入力信
号Sbが“H”の場合 この動作では、常に、入力端子62に、“H”の入力信
号Sbを入力しておくため、第1,第2の入力回路70
,80において、pMOS72はオフ状態、nMOS8
2,83はオン状態である。
号Sbが“H”の場合 この動作では、常に、入力端子62に、“H”の入力信
号Sbを入力しておくため、第1,第2の入力回路70
,80において、pMOS72はオフ状態、nMOS8
2,83はオン状態である。
【0034】入力端子61に入力される入力信号Saが
“L”であるので、入力回路70において、pMOS7
1はオン状態で導通状態になっている。入力回路80に
おいてnMOS81,84は共にオフ状態である。
“L”であるので、入力回路70において、pMOS7
1はオン状態で導通状態になっている。入力回路80に
おいてnMOS81,84は共にオフ状態である。
【0035】入力回路70では、ノードN7の電位が電
源電位Vccになり、pMOS71のドレイン電流によ
り、トランジスタ111にベース電流を供給する。この
ため、トランジスタ111はオン状態になり、出力端子
63に接続される負荷及びトランジスタ112のコレク
タ・ベース間,nMOS81,83,84のドレイン・
ソース間の寄生容量を充電する。ここで、nMOS81
がオフ状態であるためにnMOS82の充電は行われな
い。nMOS83はオン状態であるので、nMOS83
のドレイン電流によってnMOS84の寄生容量を充電
する。
源電位Vccになり、pMOS71のドレイン電流によ
り、トランジスタ111にベース電流を供給する。この
ため、トランジスタ111はオン状態になり、出力端子
63に接続される負荷及びトランジスタ112のコレク
タ・ベース間,nMOS81,83,84のドレイン・
ソース間の寄生容量を充電する。ここで、nMOS81
がオフ状態であるためにnMOS82の充電は行われな
い。nMOS83はオン状態であるので、nMOS83
のドレイン電流によってnMOS84の寄生容量を充電
する。
【0036】このように、入力端子61に入力される入
力信号Saが“L”の場合、出力端子63に接続される
負荷及びトランジスタ112,nMOS81,83,8
4の寄生容量を充電した状態にあるので、出力端子63
に出力される出力信号Dは“H”である。
力信号Saが“L”の場合、出力端子63に接続される
負荷及びトランジスタ112,nMOS81,83,8
4の寄生容量を充電した状態にあるので、出力端子63
に出力される出力信号Dは“H”である。
【0037】(B) 入力信号Saが“L”→“H”
に変化した場合 入力端子61に入力される入力信号Saが“H”になる
と、入力回路70において、pMOS71はオフでオフ
動作となり、トランジスタ111がオフする。この時、
トランジスタ111を強制的に、オフさせるために、放
電回路90のnMOS91,92がオンとなり、ノード
N7上の電荷、即ちベース電流の放電が行われる。
に変化した場合 入力端子61に入力される入力信号Saが“H”になる
と、入力回路70において、pMOS71はオフでオフ
動作となり、トランジスタ111がオフする。この時、
トランジスタ111を強制的に、オフさせるために、放
電回路90のnMOS91,92がオンとなり、ノード
N7上の電荷、即ちベース電流の放電が行われる。
【0038】入力回路80において、nMOS81,8
4がオン状態となる。nMOS81がオンすることによ
り、ノードN8の電荷が第1の直列回路80aを流れて
nMOS81,82の寄生容量を充電し、トランジスタ
112にベース電流を供給する。
4がオン状態となる。nMOS81がオンすることによ
り、ノードN8の電荷が第1の直列回路80aを流れて
nMOS81,82の寄生容量を充電し、トランジスタ
112にベース電流を供給する。
【0039】nMOS84がオン状態となることにより
、ノードN8の電荷が第2の直列回路80bを流れてn
MOS84の寄生容量のみを充電し、トランジスタ11
2にベース電流を供給する。各nMOS81〜84のゲ
ート幅は、図2の従来の入力回路20におけるnMOS
21,22のそれぞれのゲート幅に対し1/2と小さく
形成されているので、その寄生容量の充電は速く、かつ
ノードN9、即ちトランジスタ112のベースに直接、
接続されたnMOS84により、高速にベース電流の供
給が行われる。出力回路110では、トランジスタ11
2がオン状態となって出力端子63の電荷が急速に放電
され、出力端子63には、“L”の出力信号Dが出力さ
れる。
、ノードN8の電荷が第2の直列回路80bを流れてn
MOS84の寄生容量のみを充電し、トランジスタ11
2にベース電流を供給する。各nMOS81〜84のゲ
ート幅は、図2の従来の入力回路20におけるnMOS
21,22のそれぞれのゲート幅に対し1/2と小さく
形成されているので、その寄生容量の充電は速く、かつ
ノードN9、即ちトランジスタ112のベースに直接、
接続されたnMOS84により、高速にベース電流の供
給が行われる。出力回路110では、トランジスタ11
2がオン状態となって出力端子63の電荷が急速に放電
され、出力端子63には、“L”の出力信号Dが出力さ
れる。
【0040】本実施例によれば、入力回路80において
、nMOS81〜84のそれぞれのゲート幅を図2の従
来の入力回路20のnMOS21,22のゲート幅の1
/2とし、第1の直列回路80a及び第2の直列回路8
0bをトランジスタ112のベースと出力端子63との
間に並列接続した構成としている。このため、第1,第
2の直列回路80a,80bにドレイン電流が流れる間
、トランジスタ112のベースに直接、接続されるnM
OS84の寄生容量を充電すればよく、その充電時間だ
け、短縮されてベース電流を速い時間で供給できる。 このため、トランジスタ112を急速にオン動作させる
ことができる。図3に示すように、図2の従来の入力信
号Saの立上り動作に対する出力信号Dの立下り時の遅
延時間が小さくなり、出力端子63に接続される負荷容
量の電荷を接地電位GND に放電し、高速なプルダウ
ン動作が行える。
、nMOS81〜84のそれぞれのゲート幅を図2の従
来の入力回路20のnMOS21,22のゲート幅の1
/2とし、第1の直列回路80a及び第2の直列回路8
0bをトランジスタ112のベースと出力端子63との
間に並列接続した構成としている。このため、第1,第
2の直列回路80a,80bにドレイン電流が流れる間
、トランジスタ112のベースに直接、接続されるnM
OS84の寄生容量を充電すればよく、その充電時間だ
け、短縮されてベース電流を速い時間で供給できる。 このため、トランジスタ112を急速にオン動作させる
ことができる。図3に示すように、図2の従来の入力信
号Saの立上り動作に対する出力信号Dの立下り時の遅
延時間が小さくなり、出力端子63に接続される負荷容
量の電荷を接地電位GND に放電し、高速なプルダウ
ン動作が行える。
【0041】第2の実施例
図4は、本発明のBi−CMOS論理回路の第2の実施
例を示すBi−CMOS4入力NAND回路の回路図で
ある。
例を示すBi−CMOS4入力NAND回路の回路図で
ある。
【0042】この第2の実施例が前記第1の実施例と異
なる点は、入力の数を4とし、第1の入力回路70−1
を、入力数に対応する数のpMOS71〜74をノード
N6とノードN7との間に並列に接続し、第2の入力回
路80−1をそれぞれの入力にゲートが接続するnMO
S81〜84を直列に接続した第3の直列回路80a−
1及びnMOS85〜88を直列に接続した第4の直列
回路80a−1をノードN6とノードN7との間に並列
に接続したことである。他の放電回路90,100と出
力回路110については、第1の実施例の放電回路90
,100、出力回路110と同一構成である。
なる点は、入力の数を4とし、第1の入力回路70−1
を、入力数に対応する数のpMOS71〜74をノード
N6とノードN7との間に並列に接続し、第2の入力回
路80−1をそれぞれの入力にゲートが接続するnMO
S81〜84を直列に接続した第3の直列回路80a−
1及びnMOS85〜88を直列に接続した第4の直列
回路80a−1をノードN6とノードN7との間に並列
に接続したことである。他の放電回路90,100と出
力回路110については、第1の実施例の放電回路90
,100、出力回路110と同一構成である。
【0043】第2の入力回路80−1において、第3,
第4の直列回路80a−1,80b−1の各nMOS8
1〜88のゲート幅は、第1の実施例と同様に、図2の
従来回路のnMOS21,22のゲート幅に対して1/
2のゲート幅で形成されている。
第4の直列回路80a−1,80b−1の各nMOS8
1〜88のゲート幅は、第1の実施例と同様に、図2の
従来回路のnMOS21,22のゲート幅に対して1/
2のゲート幅で形成されている。
【0044】このNANDゲートでは、入力の変化に対
して第2の入力回路80−1が高速にベース電流を出力
するので、第2のトランジスタ112により、高速なプ
ルダウン動作が行える。
して第2の入力回路80−1が高速にベース電流を出力
するので、第2のトランジスタ112により、高速なプ
ルダウン動作が行える。
【0045】なお、本発明は、前記各実施例に限らず種
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。
【0046】(I) 図1の第1,第2の入力回路7
0,80、及び放電回路90,100を構成するnMO
SやpMOSは、それぞれチャネルの極性を変えて用い
てもよい。この場合、入力信号Sa,Sbの信号レベル
をインバータにより反転して用いるようにすれば、前記
実施例と同様の動作が行える。また、図1の放電回路9
0,100は、抵抗素子やダイオード等で構成してもよ
い。
0,80、及び放電回路90,100を構成するnMO
SやpMOSは、それぞれチャネルの極性を変えて用い
てもよい。この場合、入力信号Sa,Sbの信号レベル
をインバータにより反転して用いるようにすれば、前記
実施例と同様の動作が行える。また、図1の放電回路9
0,100は、抵抗素子やダイオード等で構成してもよ
い。
【0047】(II) 図1の第2の入力回路80で
は、nMOS81,82及びnMOS83,84のゲー
ト幅を図2に示す従来回路のnMOS21,22のゲー
ト幅の1/2として回路の入力容量を一定にしたが、ゲ
ート幅の設定に代えて、ゲートの膜厚等を変更するよう
にしてもよい。
は、nMOS81,82及びnMOS83,84のゲー
ト幅を図2に示す従来回路のnMOS21,22のゲー
ト幅の1/2として回路の入力容量を一定にしたが、ゲ
ート幅の設定に代えて、ゲートの膜厚等を変更するよう
にしてもよい。
【0048】(III) 図1では、第1,第2の直
列回路80a,80bを2列並列に接続して図2の従来
回路の入力回路20と同じ入力容量を得るようにしたが
、MOSトランジスタを直列接続した直列回路を3列以
上並列に接続して入力回路80を構成してもよい。この
場合、MOSトランジスタのゲート幅を列数に応じて小
さくすればよい。
列回路80a,80bを2列並列に接続して図2の従来
回路の入力回路20と同じ入力容量を得るようにしたが
、MOSトランジスタを直列接続した直列回路を3列以
上並列に接続して入力回路80を構成してもよい。この
場合、MOSトランジスタのゲート幅を列数に応じて小
さくすればよい。
【0049】(IV) 図1の出力回路110は、N
PN型トランジスタ111,112に代えて、PNP型
トランジスタを用いた構成としてもよい。この場合、第
1及び第2の電源電位の極性を変えて回路構成を適宜に
変形すればよい。
PN型トランジスタ111,112に代えて、PNP型
トランジスタを用いた構成としてもよい。この場合、第
1及び第2の電源電位の極性を変えて回路構成を適宜に
変形すればよい。
【0050】(V) 本発明に係るBi−CMOSN
AND回路は、図1及び図4以外の複数入力のNAND
回路とした構成が可能である。また、本発明では、Bi
−CMOS論理回路をNAND回路について説明したが
、図示の以外のNOR回路やインバータ等の他の論理回
路に適用できる。
AND回路は、図1及び図4以外の複数入力のNAND
回路とした構成が可能である。また、本発明では、Bi
−CMOS論理回路をNAND回路について説明したが
、図示の以外のNOR回路やインバータ等の他の論理回
路に適用できる。
【0051】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、Bi−CMOS論理回路において、プルダウ
ン側の第2の入力回路を、MOSトランジスタを直列接
続した第1,第2の直列回路を第2のトランジスタのベ
ースと出力端子側との間に並列接続した構成としたため
、第2の入力回路の入力容量の充電時間の短縮化が得ら
れ、ベース電流を速い時間で供給できて出力端子側の放
電速度の高速化が可能となる。また、相乗効果として従
来回路よりも平均伝搬遅延時間の高速化が期待できる。
によれば、Bi−CMOS論理回路において、プルダウ
ン側の第2の入力回路を、MOSトランジスタを直列接
続した第1,第2の直列回路を第2のトランジスタのベ
ースと出力端子側との間に並列接続した構成としたため
、第2の入力回路の入力容量の充電時間の短縮化が得ら
れ、ベース電流を速い時間で供給できて出力端子側の放
電速度の高速化が可能となる。また、相乗効果として従
来回路よりも平均伝搬遅延時間の高速化が期待できる。
【0052】第2の発明によれば、入力信号の変化に対
して立下り遅延時間の速いNANDゲートを実現できる
。
して立下り遅延時間の速いNANDゲートを実現できる
。
【図1】本発明のBi−CMOS論理回路の第1の実施
例を示すBi−CMOS2入力NAND回路の回路図で
ある。
例を示すBi−CMOS2入力NAND回路の回路図で
ある。
【図2】Bi−CMOS論理回路の一つである従来のB
i−CMOS2入力NAND回路の回路図である。
i−CMOS2入力NAND回路の回路図である。
【図3】図1中の入出力波形図である。
【図4】本発明のBi−CMOS論理回路の第2の実施
例を示すBi−CMOS4入力NAND回路の回路図で
ある。
例を示すBi−CMOS4入力NAND回路の回路図で
ある。
70,80 第1,第2の入力回路
63 出力端子
111,112 第1,第2のトランジスタ90,1
00 第1,第2の放電回路81,82,83,84
nMOS 80a,80b 第1,第2の直列回路Sa,Sb
入力信号
00 第1,第2の放電回路81,82,83,84
nMOS 80a,80b 第1,第2の直列回路Sa,Sb
入力信号
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の入力信号により相補的にオン,
オフ動作して逆位相の論理をとるプッシュプル型CMO
S構成の第1及び第2の入力回路と、出力端子に接続さ
れ、前記第1の入力回路の出力をベースに入力して該出
力端子側を充電するプルアップ用の第1のバイポーラト
ランジスタと、前記出力端子に接続され、前記第2の入
力回路の出力をベースに入力して前記出力端子側を放電
するプルダウン用の第2のバイポーラトランジスタと、
前記第1及び第2のバイポーラトランジスタのベース電
荷をそれぞれ放電する第1及び第2の放電回路とを、備
えたBi−CMOS論理回路において、前記第2の入力
回路は、前記複数の入力信号によりそれぞれオン,オフ
動作する所定のゲート幅の複数のMOSトランジスタが
直列接続された第1の直列回路と、前記各MOSトラン
ジスタのゲートと交差接続されたゲートをそれぞれ有す
る所定のゲート幅の複数のMOSトランジスタが直列接
続された第2の直列回路とを備え、前記第1及び第2の
直列回路を前記第2のバイポーラトランジスタのベース
と前記出力端子との間に並列接続したことを特徴とする
Bi−CMOS論理回路。 - 【請求項2】 請求項1記載のBi−CMOS論理回
路において、前記第1及び第2の入力回路をNAND回
路で構成したBi−CMOS論理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3129607A JPH04354416A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | Bi−CMOS論理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3129607A JPH04354416A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | Bi−CMOS論理回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04354416A true JPH04354416A (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=15013645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3129607A Withdrawn JPH04354416A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | Bi−CMOS論理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04354416A (ja) |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP3129607A patent/JPH04354416A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980806 |