JPH0467665B2 - - Google Patents

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JPH0467665B2
JPH0467665B2 JP18474585A JP18474585A JPH0467665B2 JP H0467665 B2 JPH0467665 B2 JP H0467665B2 JP 18474585 A JP18474585 A JP 18474585A JP 18474585 A JP18474585 A JP 18474585A JP H0467665 B2 JPH0467665 B2 JP H0467665B2
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JP
Japan
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input
output
latch circuit
mode
bus
Prior art date
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JP18474585A
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English (en)
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JPS6243757A (ja
Inventor
Akira Ban
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
Original Assignee
NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
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Publication of JPS6243757A publication Critical patent/JPS6243757A/ja
Publication of JPH0467665B2 publication Critical patent/JPH0467665B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入出力ポートに関し、特に相補型電界
効果トランジスタ(以下、CMOSという)で構
成された入出力ポートに関する。
〔従来の技術〕
第3図はCMOSの基本構成図である。CMOS
はPチヤンネル型電界効果トランジスタ(以下、
PMOSという)21とNチヤンネル型電界効果
トランジスタ(以下、NMOSという)22が相
補的に直列に接続されている。入力電圧VINが接
地電圧レベル(以下、ロウレベルという)の時、
PMOS21は導通、NMOS22は遮断して、出
力電圧VOUTは電源電圧レベル(以下、ハイレベ
ルという)となり、一方、入力電圧VINがハイレ
ベルの時、PMOS21は遮断、NMOS22は導
通となり、出力電圧VOUTはロウレベルとなる。
これは所謂インバータ回路として動作するもので
ある。
第4図は第3図で示したCMOSインバータ回
路の入出力特性を示すグラフである。CMOS回
路の安定状態(期間aおよびc)において、
PMOS21およびNMOS22は、両方が共に導
通状態になることはなく、電源からPMOS21
とNMOS22を直列に通りGNDへ電流が流れる
ことはない。したがつて、安定動作時の消費電力
が少ないことがCMOS回路の大きな特徴である。
しかし、入力および出力電圧VIN、VOUTがハイレ
ベルからロウレベル、あるいはロウレベルからハ
イレベルに変化する遷移状態(期間b)において
は、出力から次段回路の入力までの負荷容量を充
放電する電流と、PMOS21とNMOS22の両
方が導通状態になるため、電源からPMOS21
とNMOS22を直列に通りGNDへ流れる電流
(以下、貫通電流という)がある。CMOS回路に
おいては、負荷容量の充放電電流と貫通電流が消
費電力の大部分であり、特に負荷容量の充放電能
力を高めるために導通状態の抵抗を小さくした回
路では大きな貫通電流が流れる。
ところで、半導体集積回路により構成された入
出力ポートを内蔵したマイクロコンピユータ等で
は主にピン数を減らす目的で、同一ピンを入力モ
ードと出力モードに切換え可能とした入出力ポー
トがよく使用される。
第2図はこの種のCMOSで構成された入出力
ポートの従来例の回路図である。
出力モード時は、アドレス信号Aがハイレベ
ル、かつ書込み信号Wがハイレベルになつたと
き、2入力アンドゲート3aの出力がハイレベル
となり、ラツチ回路5にバス上のデータが記憶さ
れる。入出力切換信号Cがロウレベルであるので
インバータ11の出力がハイレベルとなつて、出
力バツフア6とトランスフアーゲート4がオンす
る。よつて、ラツチ回路5に記憶されているデー
タは出力バツフア6を介して入出力端子7へ出力
され、同時にトランスフアーゲート4を介して節
点14へ出力される。なお、出力モード時は、ラ
ツチ回路5に記憶されているデータをトランスフ
アーゲート4とバスドライバ13を介してバスへ
必要に応じて出力できるが、必要がなければトラ
ンスフアーゲート4は省略できる。また、入力モ
ード時は、入出力切換信号Cがハイレベルに設定
されインバータ11の出力はロウレベルになるの
で、出力バツフア6はオフし、入力バツフア8が
オンとなり、入出力端子7に入力されたデータが
入力バツフア8を介して節点14へ出力される。
そして、アドレス信号Aがハイレベル、かつ読出
し信号Rがハイレベルになつたとき、2入力アン
ドゲート10の出力がハイレベルとなり、バスド
ライバ13がオンして、節点14のデータがバス
ドライバ13を介してバスへ出力される。このよ
うにして入出力動作が行なわれる。
第5図はCMOSで構成され第2図に示された
バスドライバ13の回路図である。入力Eは第2
図の節点14からの入力、制御入力信号Dは第2
図の2入力アンドゲート10からの入力である。
出力Fはバスの出力である。
制御入力信号Dがロウレベルのとき、インバー
タ27の出力がハイレベルとなり、PMOS24
とNMOS25が遮断し、出力Fは入力Eに関係
なく、電源、GNDのどちらにも接続されないハ
イインピーダンスの状態になる。また、制御入力
信号Dがハイレベルのときは、インバータ27の
出力がロウレベルとなり、PMOS24とNMOS
25が導通して、PMOS23、PMOS24、
NMOS25、NMOS26はインバータ28の出
力を入力とするインバータとして動作する。通
常、バスには、マイクロコンピユータ等の場合、
演算部、レジスタ部、ポート部等多くの回路が接
続され、バスドライバからみた負荷容量は大き
く、PMOS23、PMOS24、NMOS25、
NMOS26は負荷容量の充放電能力を高めるた
め、導通状態での抵抗が小さくなるよう設計され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の入出力ポートは、入力モード
時、入出力端子にハイレベルとロウレベルの中間
レベルが入力された場合、入力バツフアが遷移状
態となつて入力バツフアに貫通電流が流れ、さら
に入力バツフアの出力がハイレベルとロウレベル
の中間レベルとなるため、バスドライバも遷移状
態となりバスドライバに貫通電流が流れるという
欠点がある。
入力バツフアに流れる貫通電流は、入力バツフ
アの負荷容量が小さく、入力バツフアの導通状態
の抵抗を大きく設定できるため、バスドライバに
比べて小さく影響は少ないが、特にバスドライバ
はバスの負荷容量の充電能力を高めるために導通
状態の抵抗が小さく、大きな貫通電流が流れ、消
費電力の増大と電源、GNDへのノイズの原因と
なる。
本発明の目的は、バスドライバに流れる貫通電
流を、簡単な回路を付加するだけで減少させた入
出力ポートを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の入出力ポートは、入出力端子と、入出
力端子またはバスからデータをラツチするラツチ
回路と、ラツチ回路とバスの間に接続され、入出
力切換信号が出力モードを示すときオンし、入出
力切換信号が入力モードを示すときオフするトラ
ンスフアーゲートと、入出力切換信号が入力モー
ドを示すとき、入出力端子からの入力をトランス
フアーゲートを介さずにラツチ回路へ出力する入
力バツフアと、入出力切換信号が出力モードを示
すとき、ラツチ回路からの出力を入出力端子へ出
力する出力バツフアと、アドレス信号と読出し信
号が共に入力したときオンとなりラツチ回路から
の出力をバスへ出力するバスドライバであつて、
前記バスドライバは論理“1”レベルと論理
“0”レベルとの間の中間レベルが入力された場
合に電源間に貫通電流が流れるように構成された
バスドライバと、入出力切換信号が入力モードを
示すとき外部から入力したクロツク信号をそのま
まラツチ回路のクロツク信号として出力し、入出
力切換信号が出力モードを示すとき、アドレス信
号と書込み信号が共に入力した場合にラツチ回路
へクロツク信号を出力するクロツク信号発生回路
を有する。
このように、入力モード時入力バツフアの出力
を一旦、ラツチ回路にラツチした後、バスドライ
バによりバスに出力することにより、入力バツフ
アに中間レベルが入力された場合、中間レベルは
ハイレベルまたはロウレベルに増幅され、バスド
ライバに貫通電流の流れることが防止される。な
お、入力モード時にバス上のデータがラツチ回路
にラツチされるのを防止するためにトランスフア
ーゲートが設けられ、また、入力モード時、入力
バツフアの出力をラツチ回路にラツチするために
外部のクロツクを利用している。
〔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。
第1図は本発明の入出力ポートの一実施例のブ
ロツク図である。
データを記憶するラツチ回路5の入力は、トラ
ンスフアーゲート4を介してバスへ、入力バツフ
ア8を介して入出力端子7へ接続されている。ま
た、ラツチ回路5の出力はバスドライバ9を介し
てバスへ、出力バツフア6を介して入出力端子7
へ接続されている。ラツチ回路5のクロツク信号
は、入出力切換信号C(入力モードのときハイレ
ベル、出力モードのときロウレベル)と周期的に
発生されるマイクロコンピユータなどの外部から
入力するクロツク信号Tの論理積をとるアンドゲ
ート2の出力と、アドレス信号Aと書込み信号W
とインバータ11の出力の論理積をとる3入力ア
ンドゲート3の出力の論理和をとるオアゲート1
の出力として得られる。したがつて、入力モード
時には外部から入力したクロツク信号Tがそのま
まクロツク信号として出力され、出力モード時に
はアドレス信号Aと書込み信号Wの論理積がクロ
ツク信号となる。また、出力バツフア6は入出力
切換信号Cを入力とするインバータ11の出力で
制御され、入力バツフア8は入出力切換信号Cで
制御され、バスドライバ9は、アドレス信号Aと
読出し信号Rの論理積をとるアンドゲートの出力
で制御される。なお、クロツク信号Tと、読出し
信号Rは、同時にハイレベルにならない関係にな
つている。
次に、本実施例の回路動作について説明する。
出力モード時は、入出力切換信号Cがロウレベ
ルであり、インバータ11の出力はハイレベル
で、トランスフアーゲート4、出力バツフア6は
オンしている。アドレス信号Aがハイレベル、か
つ書込信号Wがハイレベルになつたとき、3入力
アンドゲート3の出力はハイレベルとなり、2入
力オアゲート1の出力はハイレベルとなつて、バ
スのデータがトランスフアーゲート4を介してラ
ツチ回路5に記憶される。さらにラツチ回路5に
記憶されたデータは出力バツフア6を介して入出
力端子7に出力される。入力モード時は、入出力
切換信号Cがハイレベルであり、インバータ11
の出力はロウレベルになつている。よつて出力バ
ツフア6とトランスフアーゲート4はオフし、入
力バツフア8がオンする。入出力端子7に入力さ
れたデータは、入力バツフア8を介して、周期的
に発生されるクロツク信号Tがハイレベルのと
き、2入力アンドゲート2がハイレベルとなり、
2入力オアゲート1がハイレベルとなつて、ラツ
チ回路5に記憶される。さらに、アドレス信号A
がハイレベル、かつ読出し信号Rがハイレベルの
とき、2入力アンドゲート10の出力がハイレベ
ルとなつて、バスドライバ9がオンし、ラツチ回
路5に記憶されたデータはバスドライバ9を介し
てバスに出力される。このようにして入出力動作
は行なわれ、データを記憶するラツチ回路5は入
力モード時も出力モード時も使用される。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、入力モード時、
入力バツフアの出力を一旦ラツチ回路にラツチし
た後、バスドライバによりバスに出力することに
より、入力バツフアに中間レベル入力された場
合、中間レベルはハイレベルまたはロウレベルに
増幅されて、バスドライバに貫通電流が流れるこ
とを防止することができ、したがつて貫通電流に
よる消費電力の増大と電源、GNDのノイズを防
止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の入出力ポートの一実施例のブ
ロツク図、第2図は従来例のブロツク図、第3図
はCMOSで構成されたインバータの回路図、第
4図は第3図のインバータ回路の入出力特性を示
すグラフ、第5図はCMOSで構成されたバスド
ライバの回路図である。 1……2入力オアゲート、2,10……2入力
アンドゲート、3……3入力アンドゲート、4…
…トランスフアーゲート、5……ラツチ回路、6
……出力バツフア、7……入出力端子、8……入
力バツフア、9……バスドライバ、11……イン
バータ、T……クロツク信号、W……書込み信
号、R……読出し信号、A……アドレス信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入出力端子と、 入出力端子またはバスからのデータをラツチす
    るラツチ回路と、 ラツチ回路とバスの間に接続され、入出力切換
    信号が出力モードを示すときオンし、入出力切換
    信号が入力モードを示すときオフするトランスフ
    アーゲートと、 入出力切換信号が入力モードを示すとき、入出
    力端子からの入力をトランスフアーゲートを介さ
    ずにラツチ回路への出力する入力バツフアと、 入出力切換信号が出力モードを示すとき、ラツ
    チ回路からの出力を入出力端子へ出力する出力バ
    ツフアと、 アドレス信号と読出し信号が共に入力したとき
    オンとなりラツチ回路からの出力をバスへ出力す
    るバスドライバであつて、前記バスドライバは論
    理“1”レベルと論理“0”レベルとの間の中間
    レベルが入力された場合に電源間に貫通電流が流
    れるように構成されたバスドライバと、 入出力切換信号が入力モードを示すとき外部か
    ら入力したクロツク信号をそのままラツチ回路の
    クロツク信号として出力し、入出力切換信号が出
    力モードを示すとき、アドレス信号と書込み信号
    が共に入力した場合にラツチ回路へクロツク信号
    を出力するクロツク信号発生回路を有する入出力
    ポート。
JP18474585A 1985-08-21 1985-08-21 入出力ポ−ト Granted JPS6243757A (ja)

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