JPH0472814A - Semiconductor integrated circuits and microprocessors - Google Patents

Semiconductor integrated circuits and microprocessors

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JPH0472814A
JPH0472814A JP2184995A JP18499590A JPH0472814A JP H0472814 A JPH0472814 A JP H0472814A JP 2184995 A JP2184995 A JP 2184995A JP 18499590 A JP18499590 A JP 18499590A JP H0472814 A JPH0472814 A JP H0472814A
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JP
Japan
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circuit
bipolar transistor
power supply
semiconductor integrated
base
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Pending
Application number
JP2184995A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoji Nishio
洋二 西尾
Fumio Murabayashi
文夫 村林
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は半導体集積回路に係り、特にMOSトランジス
タ及びバイポーラトランジスタからなる高速で低消費電
力の半導体集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a high-speed, low power consumption semiconductor integrated circuit comprising MOS transistors and bipolar transistors.

[従来の技術] 従来のバイポーラ・CMOS複合(BiCMOS)の論
理回路の例を第2図(特開昭60−125015号公報
参照)に示す。第2図はインバータ回路を示す。
[Prior Art] An example of a conventional bipolar/CMOS composite (BiCMOS) logic circuit is shown in FIG. FIG. 2 shows an inverter circuit.

vcc電源7とGND (接地)電源の間にトーテムポ
ール接続された2個のNPNバイポーラトランジスタ(
以下NPNと略す)1と2、それぞれのNPNを駆動す
るとともに論理を採るPMOSトランジスタ(以下PM
O8と略す)3とNMOSトランジスタ(以下NMO3
と略す)4、NPNlのベースとGND電源間に接続さ
れ、ゲートが入力端子8に接続されたNMO85、NP
N2のベース−エミッタ間に接続され、ゲートがNPN
lのベースに接続されたNMO86から成っている。な
お、8は入力端子、9は出力端子である。
Two NPN bipolar transistors (
(hereinafter abbreviated as NPN) 1 and 2, PMOS transistors (hereinafter PM
(abbreviated as O8) 3 and NMOS transistor (hereinafter NMO3)
) 4. NMO85, NP connected between the base of NPNl and the GND power supply, and the gate connected to input terminal 8.
Connected between base and emitter of N2, gate is NPN
It consists of an NMO 86 connected to the base of 1. Note that 8 is an input terminal and 9 is an output terminal.

入力8が、ロウレベルの時はPMO83がオン、NMO
85がオフで、NPNIがオンになり、NMO84はオ
フ、NMO86はオンで、NPN2はオフである。従っ
て出力9はハイレベルになる。
When input 8 is low level, PMO83 is on, NMO
85 is off, NPNI is on, NMO 84 is off, NMO 86 is on, and NPN2 is off. Therefore, output 9 becomes high level.

一方、入力8が、ハイレベルの時は、NMOS 4がオ
ン、NMO86がオフで、NPN2がオンになり、PM
O83がオフ、NMO85がオンテ、NPNIはオフで
ある。従って出力9はロウレベルになる。
On the other hand, when input 8 is at high level, NMOS 4 is on, NMO86 is off, NPN2 is on, and PM
O83 is off, NMO85 is on, and NPNI is off. Therefore, output 9 becomes low level.

このようにBjCMO5回路によれば、高速かつ低消費
電力の論理回路が得られる。
In this manner, the BjCMO5 circuit provides a logic circuit with high speed and low power consumption.

その他、この種のBiCMOS回路は、特開平1−12
5021号、同1.−125022号、同1.−]25
023号の各公報に開示されている。
In addition, this type of BiCMOS circuit is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 1-12
No. 5021, same 1. -125022, same 1. -]25
It is disclosed in each publication of No. 023.

[発明が解決しようとする課題] ところで、近年、半導体プロセスの微細化が進み、デバ
イスの各種耐圧が低下してきた。同時に、LSIの大規
模化によりLSIチップの消費電力が増大してきた。こ
のような観点から、LSTの電源電圧を低減させる必要
性が生じてきた。しかし、従来の構成のままで電源電圧
Vccを3Vないし2.5v程度に低下させると、Bi
CMOSh−テムポール型のメリッ1へはなくなること
がわかった。
[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, in recent years, semiconductor processes have become more miniaturized, and various breakdown voltages of devices have been reduced. At the same time, the power consumption of LSI chips has increased as the scale of LSIs has increased. From this point of view, there has been a need to reduce the power supply voltage of the LST. However, if the power supply voltage Vcc is lowered to about 3V to 2.5V with the conventional configuration, Bi
It was found that the advantage 1 of the CMOSh-Tempol type disappears.

すなわち、第3図に示すように、例えば、インバータ回
路において、第2図に示したようなりjCMOSトーテ
ムポール型とCMOS回路の0゜6pFの負荷における
それぞれの遅延時間tpdの電源電圧Vcc依存性をシ
ミュレーションしてみると、B1CMOSトーテムポー
ル型は、Vccが2.5v程度になると急激にスピード
が落ちることが判明した。この理由は以下の通りである
That is, as shown in FIG. 3, for example, in an inverter circuit, the dependence of the delay time tpd on the power supply voltage Vcc at a load of 0°6 pF for the CMOS totem pole type and CMOS circuit as shown in FIG. A simulation revealed that the speed of the B1CMOS totem pole type drops sharply when Vcc becomes about 2.5V. The reason for this is as follows.

第2図のようなりiCMOSI−−テムボール型の場合
、次式がなりたつ。
In the case of the iCMOSI-TEMBALL type as shown in FIG. 2, the following equation holds true.

Vihmin = Vbe+Vth = Vccmin
−Vbeすなわち、動作可能な最小の入力ハイ電圧Vi
hminは、NPN2の順方向電圧VbeとNMO84
のスレッショルド電圧vthとの和に等しく、かつ動作
可能な最小の電源電圧V ccminからNPNI−の
Vbeを引いた値に等しい。従って、動作可能な最小の
電源電圧Vccmjnは、 Vccmjn= 2 Vbe+ Vth=2×Q、9+
0.6 =2.4.(V) となる。従って、vccが2.5V程度になると急激に
スピードが遅くなる。
Vihmin=Vbe+Vth=Vccmin
-Vbe, that is, the minimum operable input high voltage Vi
hmin is the forward voltage Vbe of NPN2 and NMO84
is equal to the sum of the threshold voltage vth of NPNI-, and is equal to the minimum operable power supply voltage Vccmin minus Vbe of NPNI-. Therefore, the minimum operable power supply voltage Vccmjn is: Vccmjn=2 Vbe+ Vth=2×Q, 9+
0.6 = 2.4. (V) becomes. Therefore, when vcc becomes about 2.5V, the speed suddenly decreases.

このように、第2図のような従来のトーテムポール型B
iCMOS回路では、電源電圧が3Vないし2.5V程
度に低電源電圧化されるとB j、 CMOS化のメリ
ットがなくなる。
In this way, the conventional totem pole type B as shown in Figure 2
In the iCMOS circuit, when the power supply voltage is lowered to about 3V to 2.5V, the advantages of CMOS are lost.

本発明の目的は、重負荷部でCMOS回路に対してスピ
ードの優位性を保持しながら、Vccが3Vないし2.
5V程度の低電源電圧化を達成することができる半導体
集積回路を提供することにある。
An object of the present invention is to maintain a speed advantage over a CMOS circuit in a heavy load section while maintaining Vcc of 3V to 2.0V.
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can achieve a power supply voltage as low as about 5V.

本発明の他の目的は、上記半導体集積回路を用いて高性
能なマイクロプロセッサ等を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a high-performance microprocessor using the semiconductor integrated circuit described above.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明による半導体集積回
路は、出力端子と、バイポーラトランジスタおよびMO
Sトランジスタを含み、第1の電源電位と前記出力端子
との間に接続された出力プルアップ回路と、前記出力端
子にコレクタが接続され、第2の電源電位にエミッタが
接続されたバイポーラトランジスタと、該バイポーラト
ランジスタを駆動する微分回路と、該微分回路と前記出
力プルアップ回路の制御久方端子とに接続された入力端
子とを具備するものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit according to the present invention has an output terminal, a bipolar transistor and an MO
an output pull-up circuit including an S transistor and connected between a first power supply potential and the output terminal; and a bipolar transistor having a collector connected to the output terminal and an emitter connected to a second power supply potential. , a differentiating circuit for driving the bipolar transistor, and an input terminal connected to the differentiating circuit and a control terminal of the output pull-up circuit.

本発明による半導体集積回路は、他の見地によれば、ト
ーテムポール接続されたバイポーラトランジスタを出力
段に有するバイポーラ・CMOS回路において、前記ト
ーテムポール接続されたバイポーラトランジスタの下側
のトランジスタの駆動を、該下側のトランジスタのベー
スに接続された微分回路により行なうようにしたもので
ある。
According to another aspect of the semiconductor integrated circuit according to the present invention, in a bipolar CMOS circuit having totem-pole connected bipolar transistors in the output stage, driving a transistor below the totem-pole connected bipolar transistors; This is performed by a differentiating circuit connected to the base of the lower transistor.

好ましくは、本発明による半導体集積回路は、LSI中
でCMOS回路と使いわけ、重負荷部に対して前述の微
分回路を有するバイポーラ・M○S複合回路を用い、軽
負荷部に対してCMOS回路を用いる。
Preferably, in the semiconductor integrated circuit according to the present invention, a CMOS circuit is used in the LSI, a bipolar M○S composite circuit having the above-mentioned differential circuit is used for a heavy load section, and a CMOS circuit is used for a light load section. Use.

本発明の半導体集積回路もしくはマイクロプロセッサは
、好ましくは、IfA対値が3.3V以下の電位の電源
端子と、接地電位の電源端子とを有し、同電位間で動作
するものである。
Preferably, the semiconductor integrated circuit or microprocessor of the present invention has a power supply terminal with an IfA value of 3.3 V or less and a power supply terminal with a ground potential, and operates between the same potentials.

「作 用コ 従来のBiCMOSl〜−テムポール型回路は、先に述
へたように、低電源電圧になると、下側のNPNバイポ
ーラトランジスタのベース駆動が弱くなり、スピードの
劣化が激しい。そのため、本発明ではそのベース駆動を
微分回路によって行ない、低電源電圧でもベース駆動が
弱くならないようにしたものである。従って、3Vない
し2.5V程度の低電源電圧でも重負荷部でCMOS回
路より高速な論理回路が得られる。軽負荷部で高速なC
MOS@路と重負荷部で高速な本回路を使いわけること
によって、LSIの更なる高速、高集積化が可能となる
As mentioned earlier, in the conventional BiCMOS1-tempole type circuit, when the power supply voltage becomes low, the base drive of the lower NPN bipolar transistor becomes weaker and the speed deteriorates significantly. In the invention, the base drive is performed by a differentiating circuit, so that the base drive does not become weak even at low power supply voltages.Therefore, even with a low power supply voltage of about 3V to 2.5V, it is possible to perform logic that is faster than a CMOS circuit in a heavy load section. A circuit can be obtained.High-speed C in light load section
By selectively using this high-speed circuit for MOS@ circuits and heavy load sections, it becomes possible to achieve even higher speeds and higher integration of LSIs.

また、本回路の消費電力は電源電圧の2乗に比例するが
、本回路は低電源電圧化され、かつスイッチング時のみ
しか電力を消費しないので、低消費電力の論理回路を実
現することができる。逆にいえば、本発明を適用したL
SIの大規模化が許容消費電力の点で可能となる。した
がって、システムを構成するLSIチップ数を低減する
とともに、LSIの入出力インタフェース回路での大き
な遅延時間を減らすことができ、高性能なプロセッサ等
のLSIシステムを実現することが可能となる。
In addition, the power consumption of this circuit is proportional to the square of the power supply voltage, but since this circuit has a low power supply voltage and consumes power only during switching, it is possible to realize a logic circuit with low power consumption. . Conversely, L to which the present invention is applied
It becomes possible to increase the scale of SI in terms of allowable power consumption. Therefore, it is possible to reduce the number of LSI chips constituting the system, and also to reduce the large delay time in the input/output interface circuit of the LSI, making it possible to realize an LSI system such as a high-performance processor.

(以下、余白) [実施例] 以下、本発明の各種実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。
(Hereinafter, blank spaces) [Examples] Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、第1図に本発明の第1の実施例を示す。First, FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

本実施例の回路はインバータ回路である。第2図と同一
部品は同一番号で示しである。このインバータ回路は、
出力段を構成するNPNI、2とNMO8]、2、NP
NIを制御するとともに論理を採るPMO33とNM、
O85、入力端子8とN I−’N2のベースとの間に
接続されたコンデンサ10、NPN2とのベースとGN
D間に接続された抵抗1]から成る。PMO83とNP
NIとは出力プルアップ回路を構成している。
The circuit of this embodiment is an inverter circuit. Components that are the same as those in FIG. 2 are designated by the same numbers. This inverter circuit is
NPNI,2 and NMO8],2,NP that constitute the output stage
PMO33 and NM, which control NI and take logic;
O85, a capacitor 10 connected between the input terminal 8 and the base of N I-'N2, the base of NPN2 and GN
A resistor 1] connected between D and D. PMO83 and NP
NI constitutes an output pull-up circuit.

入力8がロウレベルになると、PMO83がオン、NM
O85がオフで、N I−’ N lがオンになり、N
MO312がオフになる。また、コンデンサ10と抵抗
11からなる微分回路によって、NPN2のベース電位
が下がり、NPN2がオフになる。
When input 8 becomes low level, PMO83 turns on and NM
O85 is off, N I-' N l is on, N
MO312 is turned off. Further, the base potential of the NPN2 is lowered by the differentiating circuit made up of the capacitor 10 and the resistor 11, and the NPN2 is turned off.

従って、出力9はハイレベルになる。一方、入力8がハ
イレベルになると、PMO83がオフ、NMO85がオ
ンで、NPNlがオフになり、NM○S12がオンにな
る。また、コンデンサ10と抵抗11とからなる微分回
路によって、NPN2のベース電位が上がり、NPN2
がオンになる。
Therefore, output 9 becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO 83 is turned off, NMO 85 is turned on, NPN1 is turned off, and NM○S12 is turned on. Furthermore, the base potential of NPN2 rises due to the differentiating circuit consisting of capacitor 10 and resistor 11, and NPN2
is turned on.

従って、出力9はロウレベルになる。その際、出力端子
9の負荷容量(図示せず)の電荷はオン状態のNPN2
を介して放電されるので、出力9は急速にロウレベルに
なる。また、0M08回路と同様、直流パスがないので
消費電力が小さい。
Therefore, output 9 becomes low level. At this time, the charge of the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is
The output 9 quickly becomes a low level. Also, like the 0M08 circuit, there is no DC path, so power consumption is low.

第18図は、第1図の回路を半導体基板に実装した場合
の断面構造図を示す。第1図と同一部品は同一番号で示
しである。P型基板のNウェル181内にNPNIが形
成されている。P型基板のNウェル182内にPMO8
3と、Nウェル182のVcc電位固定用のN型領域1
85が形成されている。P型基板上に、NMO85,1
2と、P型基板のGND電位固定用のP要領域184が
形成されている。Nウェル183内に、NPN2とP型
拡散抵抗11が形成されている。抵抗11は、ポリシリ
コン抵抗であってもよい。各ウェルの下にはN型埋込層
がある。各素子はフィールド酸化膜1.80によって分
離されている。1つのフィールド酸化膜180上に、絶
縁膜を間に挾んでポリシリコン膜で構成されたコンデン
サ]0が形成されている。上記各素子は第1図の回路図
にしたがって相互に結線されている。
FIG. 18 shows a cross-sectional structural diagram when the circuit of FIG. 1 is mounted on a semiconductor substrate. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. NPNI is formed in an N well 181 of a P type substrate. PMO8 is placed in the N well 182 of the P type substrate.
3 and an N-type region 1 for fixing the Vcc potential of the N well 182.
85 is formed. On the P-type substrate, NMO85,1
2 and a P required region 184 for fixing the GND potential of the P type substrate. In the N well 183, an NPN2 and a P type diffused resistor 11 are formed. Resistor 11 may be a polysilicon resistor. Below each well is an N-type buried layer. Each device is separated by a field oxide layer of 1.80 mm. A capacitor]0 made of a polysilicon film is formed on one field oxide film 180 with an insulating film interposed therebetween. The above-mentioned elements are interconnected according to the circuit diagram shown in FIG.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、第3図に示すように、2.5V程度の低電源電
圧でも、0M08回路に対してスピードの優位性をもた
せることができる。なお、NMO85の代わりに、NP
NIのベース−エミッタ間に抵抗を挿入することも可能
である。あるいは、第1図の回路のNPNIのベース−
エミッタ間に抵抗を追加することも可能である。それら
の場合は、出力レベルが電源電圧フル振幅になるので、
必要な場合はそのようにすれば良い。また、先に述へた
ように、入力8が立ち下がる時に、NPN2のベース電
位が下がるので、バイポーラトランジスタのベース−エ
ミッタ間耐圧が低い場合には、NPN2のベース−エミ
ッタ間に、クランプ用のダイオードを挿入しておけば良
い。以下の実施例では、このダイオードは省略している
が、必要な場合は挿入すれば良い。また、NOR@路等
は同様の考えで構成できることは明らかであろう。NM
O812は、なくても論理動作するが、あれば、DC(
直流)的に安定となる。
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and as shown in FIG. 3, it has a speed advantage over the 0M08 circuit even with a low power supply voltage of about 2.5V. I can do it. In addition, instead of NMO85, NP
It is also possible to insert a resistor between the base and emitter of NI. Alternatively, the base of NPNI in the circuit of FIG.
It is also possible to add a resistor between the emitters. In those cases, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so
You can do that if necessary. Furthermore, as mentioned earlier, when the input 8 falls, the base potential of NPN2 falls, so if the withstand voltage between the base and emitter of the bipolar transistor is low, a clamping voltage is applied between the base and emitter of NPN2. Just insert a diode. Although this diode is omitted in the following embodiment, it may be inserted if necessary. Also, it is clear that NOR@road etc. can be constructed based on the same idea. N.M.
O812 operates logically even if it is not present, but if it is present, DC (
(DC) stability.

なお、第18図に示したように、NPNIと2はP型基
板からアイソレーションされた縦型構造を有していので
、優れた高速性を得ることができる。また、微分回路の
抵抗は拡散層あるいはポリシリコンで形成すれば良い。
Note that, as shown in FIG. 18, since NPNI and 2 have a vertical structure isolated from the P-type substrate, excellent high-speed performance can be obtained. Further, the resistor of the differential circuit may be formed of a diffusion layer or polysilicon.

また、微分回路のコンデンサは異なる層のポリシリコン
同士で形成すれば良い。
Further, the capacitors of the differential circuit may be formed of polysilicon layers of different layers.

第16図は同様の考えでクロックド・インバータを構成
した例である。第1図と同一部品は同一番号で示す。P
MO83と電源電位7の間にPM○5160を挿入し、
NMO85とGND間にNMO8161を挿入し、NM
O812とGN、D間にNMO8163を挿入し、NP
N2のベースエミッタ間にNMO816/lを挿入して
いる。PMO8160とNMO8]、64のゲートには
制御信号φnを入力し、NMO8161と163のゲー
トには制御信号φpを入力する。通常のインバータとし
て動作させる時には、φp=n=ハイレベルD=ロウレ
ベルとする。その結果、PMO8I60とNMO816
1と163がオンし、NMO8164がオフするので、
等価回路は第1図のようになり、インバータとして動作
する。出力をハイインピーダンスとして動作させる時に
はφp−ロウレベル、φn=ハイレベルとする。その結
果、PMO8160がオフし、NPNIへのベース電流
が断たれるのでNPNIはオフする。また、NMO81
64がオンし、NPN2のベース電位がGND電位にな
るので、NPN2はオフする。さらに、NMO3]、6
1と163がオフする。したがって、ハイインピーダン
ス状態が形成される。
FIG. 16 shows an example of a clocked inverter constructed based on the same idea. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. P
Insert PM○5160 between MO83 and power supply potential 7,
Insert NMO8161 between NMO85 and GND,
Insert NMO8163 between O812 and GN, D, and connect NP
NMO816/l is inserted between the base and emitter of N2. A control signal φn is input to the gates of the PMO8160 and NMO8], 64, and a control signal φp is inputted to the gates of the NMO8161 and NMO163. When operating as a normal inverter, φp=n=high level and D=low level. As a result, PMO8I60 and NMO816
1 and 163 are turned on and NMO8164 is turned off, so
The equivalent circuit is shown in FIG. 1 and operates as an inverter. When operating the output as high impedance, φp is set to low level and φn is set to high level. As a result, the PMO 8160 is turned off and the base current to NPNI is cut off, so that NPNI is turned off. Also, NMO81
64 is turned on and the base potential of NPN2 becomes GND potential, so NPN2 is turned off. Furthermore, NMO3], 6
1 and 163 are turned off. Therefore, a high impedance state is formed.

本発明の第2の実施例を第4図に示す。本実施例の回路
はインバータ回路を例とする。第1図と同一部品は同一
番号で示す。このインバータ回路は、出力段を構成する
NPNI、2、ダイオード40とNMO8]、2、NP
NIを制御するPM○S3、入力端子8とNPN2のベ
ース間に接続されたコンデンサ10、NPN2のベース
とGNI’)間に接続された抵抗11とから成る。
A second embodiment of the invention is shown in FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. This inverter circuit consists of NPNI,2, diode 40 and NMO8],2,NP which constitute the output stage.
It consists of PM○S3 which controls NI, a capacitor 10 connected between the input terminal 8 and the base of NPN2, and a resistor 11 connected between the base of NPN2 and GNI').

入力8がロウレベルになると、PMO33がオンで、N
PNIがオンになり、NMO812がオフになる。また
、コンデンサ10と抵抗11とからなる微分回路によっ
て、NPN2のベース電位が下がり、NPN2がオフに
なる。従って、出力9はハイレベルになる。一方、入力
8がハイレベルになると、PMO83がオフで、NPN
lがオフになり、NMO812がオンになる。また、コ
ンデンサ10と抵抗11とからなる微分回路によって、
NPN2のベース電位が上がり、NPN2がオンになる
。従って、出力9はロウレベルになる。その際、出力端
子9の負荷容量(図示せず)の電荷はオン状態のNPN
2とダイオード40を介して放電されるので、出力9は
急速にロウレベルになる。また、CMOS回路と同様、
直流パスがないので消費電力が小さい。
When input 8 becomes low level, PMO33 is on and N
PNI turns on and NMO 812 turns off. Further, the base potential of the NPN 2 is lowered by the differentiating circuit made up of the capacitor 10 and the resistor 11, and the NPN 2 is turned off. Therefore, output 9 becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO 83 is off and NPN
l is turned off and NMO 812 is turned on. Also, by a differentiator circuit consisting of a capacitor 10 and a resistor 11,
The base potential of NPN2 rises and NPN2 turns on. Therefore, output 9 becomes low level. At that time, the charge of the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is the NPN in the on state.
Since the output 9 is discharged through the diode 2 and the diode 40, the output 9 quickly becomes a low level. Also, like CMOS circuits,
There is no DC path, so power consumption is low.

=20 本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5v程度の低電源電圧でもCMOS回路に
対してスピードの優位性をもたせることができる。なお
、NPNIのベース−エミッタ間に抵抗を追加すること
も可能である。その場合は、出力レベルが電源電圧フル
振幅になるので、必要な場合はそのようにすれば良い。
=20 According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a low power supply voltage of about 2.5 V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit. Note that it is also possible to add a resistor between the base and emitter of NPNI. In that case, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

また、NOR回路等は同様の考えで構成できることは明
らかであろう。
Furthermore, it is obvious that a NOR circuit etc. can be constructed based on the same idea.

本発明の第3の実施例を第5図に示す。本実施例の回路
はインバータ回路を例とする。第1図と同一部品は同一
番号で示す。この回路は、出力段を構成するNPNIと
2.NPNIを制御するとともに論理を採るPMO83
とNMO85、入力端子8とNPN2のベースとの間に
接続されたコンデンサ10.NPN2のベースとGND
間に接続された抵抗11、入力端子8とNPN2のベー
スとの間に接続されゲートが出力端子9に接続されたN
MO850から成る。
A third embodiment of the invention is shown in FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. This circuit consists of NPNI and 2. PMO83 that controls NPNI and takes logic
and NMO85, a capacitor 10. connected between input terminal 8 and the base of NPN2. NPN2 base and GND
A resistor 11 is connected between the input terminal 8 and the base of the NPN2, and the gate is connected to the output terminal 9.
Consists of MO850.

入力8がロウレベルになると、PMO83がオン、NM
O85がオフで、NPNIがオンになる。
When input 8 becomes low level, PMO83 turns on and NM
O85 is off and NPNI is on.

また、コンデンサ10と抵抗11とからなる微分回路に
よって、NPN2のベース電位が下がり、NPN2がオ
フになる。従って、出力9はハイレベルになる。一方、
入力8がハイレベルになると、PMO83がオフ、NM
O85がオンテ、NPNlがオフになる。また、コンデ
ンサ10と抵抗11とからなる微分回路によって、NP
N2のベース電位が上がり、NPN2がオンになる。そ
の時、出力9が立ち下がるまでオン状態のNMOS 5
0を介してもベース電流が供給される。従って、出力9
は急速にロウレベルになる。また、CMOS回路と同様
、直流パスがないので消費電力が小さい。
Further, the base potential of the NPN 2 is lowered by the differentiating circuit made up of the capacitor 10 and the resistor 11, and the NPN 2 is turned off. Therefore, output 9 becomes high level. on the other hand,
When input 8 becomes high level, PMO83 turns off and NM
O85 is turned on and NPN1 is turned off. Also, by a differentiating circuit consisting of a capacitor 10 and a resistor 11, the NP
The base potential of N2 rises and NPN2 turns on. At that time, NMOS 5 remains on until output 9 falls.
A base current is also supplied through 0. Therefore, output 9
quickly becomes low level. Also, like a CMOS circuit, there is no DC path, so power consumption is low.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5v程度の低電源電圧でもCMOS回路に
対してスピードの優位性をもたせることができる。なお
、NMO85の代わりに、NPNIのベース−エミッタ
間に抵抗を挿入することも可能である。あるいは、NP
NIのベース−エミッタ間に抵抗を追加することも可能
である。
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a low power supply voltage of about 2.5 V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit. Note that instead of the NMO 85, it is also possible to insert a resistor between the base and emitter of NPNI. Or, N.P.
It is also possible to add a resistor between the base and emitter of the NI.

それらの場合は、出力ハイレベルが電源電圧フル振幅に
なるので、必要な場合はそのようにすれば良い。また、
第1図のNMO81’2を付加してもよい。NOR回路
等は同様の考え方で構成できることは明らかであろう。
In those cases, the output high level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary. Also,
NMO 81'2 shown in FIG. 1 may be added. It is obvious that a NOR circuit etc. can be constructed using a similar concept.

また、第5図のNMO850を同様に、第4図に付加す
ることも可能である。
Further, it is also possible to similarly add the NMO 850 of FIG. 5 to that of FIG.

本発明の第4の実施例を第6図に示す。本実施例の回路
はインバータ回路を例とする。第1図と同一部品は同一
番号で示す。このインバータ回路は、出力段を構成する
NPNI、2とNMO8I2、NPNlを制御するとと
もに論理を採るPMO83とNMO85、NPN2のベ
ース電流供給パス上にあるNMOS 60とコンデンサ
10、NPN2のベースとGND間に接続された抵抗1
1、NMOS 60とコンデンサ〕Oの中間点とG N
 D間に接続された抵抗61から成る。
A fourth embodiment of the invention is shown in FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. This inverter circuit consists of NPNI, 2 and NMO8I2 that form the output stage, PMO83 and NMO85 that control NPN1 and take logic, NMOS 60 and capacitor 10 on the base current supply path of NPN2, and between the base of NPN2 and GND. connected resistor 1
1. Midpoint between NMOS 60 and capacitor〕O and G N
It consists of a resistor 61 connected between D and D.

入力8がロウレベルになると、PMO83がオン、NM
O85がオフで、NPNIがオンになる。
When input 8 becomes low level, PMO83 turns on and NM
O85 is off and NPNI is on.

また、NMO812がオフ、NMOS 60がオフで、
NPN2がオフになる。従って、出力9はハイレベルに
なる。一方、入力8がハイレベルになると、PMO83
がオフ、NMO85がオンで、NPNIがオフになる。
Also, NMO812 is off, NMOS60 is off,
NPN2 is turned off. Therefore, output 9 becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO83
is off, NMO85 is on, and NPNI is off.

NMO812はオンになる。また、NMOS 60がオ
ンとなり、コンデンサ10と抵抗11とからなる微分回
路によって、NPN2のベース電位が上がり、NPN2
がオンになる。従って、出力9はロウレベルになる。そ
の際、出力端子9の負荷容量(図示せず)の電荷はオン
状態のNPN2を介して放電されるので、出力9は急速
にロウレベルになる。また、CMOS回路と同様、直流
パスがないので消費電力が小さい。
NMO 812 is turned on. Also, the NMOS 60 is turned on, and the differential circuit consisting of the capacitor 10 and the resistor 11 raises the base potential of NPN2.
is turned on. Therefore, output 9 becomes low level. At this time, the charge in the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is discharged through the NPN 2 in the on state, so the output 9 rapidly becomes a low level. Also, like a CMOS circuit, there is no DC path, so power consumption is low.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5v程度の電源電圧でも、CMOS回路に
対してスピードの優位性をもたせることができる。なお
、NMO85の代わりに、NPNIのベース−エミッタ
間に抵抗を挿入することも可能である。あるいは、NP
NIのベース=23 エミッタ間に抵抗を追加することも可能である。
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a power supply voltage of about 2.5 V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit. Note that instead of the NMO 85, it is also possible to insert a resistor between the base and emitter of NPNI. Or, N.P.
Base of NI = 23 It is also possible to add a resistor between the emitters.

それらの場合は、出力レベルが電源電圧フル振幅になる
ので、必要な場合はそのようにすれば良い。
In those cases, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

同様の考えで、NAND回路やNOR回路等、CMOS
回路で構成できる回路はすべて構成できることは明らか
であろう。また、第6図の回路に、第5図のNMOS 
50を同様に付加することも可能である。
Based on the same idea, CMOS circuits such as NAND circuits and NOR circuits
It should be clear that any circuit that can be constructed from circuits can be constructed. In addition, the NMOS shown in Fig. 5 is added to the circuit shown in Fig. 6.
It is also possible to add 50 in the same way.

第7図は第6図と同様の考えで2人力NAND回路を構
成した例である。出力段を構成するNPNl、2、出力
段を構成するとともに論理を採るNMO8121,12
2、NPNIを駆動するとともに論理を採るPMO33
]、、32.NMO851,52、NPN2のベース電
流供給パス−ヒにあるNMO862,63とコンデンサ
10、NPN2のベースとGND間に接続された抵抗1
1゜、NMO863とコンデンサ10の中間点とGND
間に接続された抵抗61から成る。
FIG. 7 shows an example of a two-person NAND circuit constructed based on the same idea as FIG. 6. NPN1, 2 which constitutes the output stage, NMO8121, 12 which constitutes the output stage and takes logic.
2. PMO33 that drives NPNI and takes logic
],,32. NMO862, 63 on the base current supply path of NMO851, 52, NPN2, capacitor 10, and resistor 1 connected between the base of NPN2 and GND.
1°, midpoint between NMO863 and capacitor 10 and GND
It consists of a resistor 61 connected between.

入力8]あるいは82がロウレベルの時は、2MO83
1あるいは32がオン、NMO351あるいはNMO8
52がオフで、NPNIがオンになり、NMO8121
あるいはNMO8122と、NMO862あるいはNM
、0863がオフになる。
When input 8] or 82 is low level, 2MO83
1 or 32 is on, NMO351 or NMO8
52 is off, NPNI is on, NMO8121
Or NMO8122, NMO862 or NM
, 0863 are turned off.

従って、出力レベルは急速にハイレベルになる。Therefore, the output level quickly becomes high.

一方、入力81と82が共にハイレベルの時は、PMO
531と32がオフ、NMO551とNMOS52がオ
ンでNPNIがオフになり、NMO8121と122が
オンになる。また、NMOS62と63がオンとなり、
コンデンサ10と抵抗11とからなる微分回路によって
、NPN2のベース電位が上がり、NPN2がオンにな
る。従って、出力9はロウレベルになる。その際、出力
端子9の負荷容量(図示せず)の電荷はオン状態のNP
N2を介して放電されるので、出力9は急速にロウレベ
ルになる。また、CMOS回路と同様、直流パスがない
ので消費電力が小さい。
On the other hand, when inputs 81 and 82 are both high level, PMO
531 and 32 are turned off, NMO551 and NMOS52 are turned on, NPNI is turned off, and NMO8121 and 122 are turned on. Also, NMOS62 and 63 are turned on,
A differential circuit consisting of a capacitor 10 and a resistor 11 raises the base potential of NPN2, turning on NPN2. Therefore, output 9 becomes low level. At this time, the charge of the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is
Since it is discharged through N2, the output 9 quickly becomes a low level. Also, like a CMOS circuit, there is no DC path, so power consumption is low.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5V程度の低電源電圧でも、CMOS回路
に対してスピー1くの優位性をもたせることができる。
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a low power supply voltage of about 2.5 V, it is possible to provide a much superior speed over a CMOS circuit.

なお、NMO851と52の代わりに、N I) N1
のベース−エミッタ間に抵抗を挿入することも可能であ
る。あるいは、NPNIのベース−エミッタ間に抵抗を
追加することも可能である。それらの場合は、出力レベ
ルが電源電圧フル振幅になるので、必要な場合はそのよ
うにすれば良い。
In addition, instead of NMO851 and 52, N1)
It is also possible to insert a resistor between the base and emitter of. Alternatively, it is also possible to add a resistor between the base and emitter of the NPNI. In those cases, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

また、第7図の回路に、第5図のNMO850を同様に
付加することも可能である。後述する第9図のNMO8
90を、同様に第7図の回路に付加することも可能であ
る。
It is also possible to add the NMO 850 shown in FIG. 5 to the circuit shown in FIG. 7 in the same way. NMO8 in Figure 9, which will be described later.
90 could be added to the circuit of FIG. 7 as well.

本発明の第5の実施例を第17図に示す。本実施例の回
路はインバータ回路を例とする。第1図と同一部品は同
一番号で示す。この回路は、出力段を構成するNPNI
、2、とNMO3i2、NPNIを制御するとともに論
理を採るPMO83とNMO35、NPN2のベース電
流供給パス上にあるNMO3170とコンデンサ10、
NPN2のベースとGND間に接続された抵抗11、N
MO8170とコンデンサ1oの中間点とGND間に接
続された抵抗6]から成る。
A fifth embodiment of the invention is shown in FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. This circuit consists of NPNI that constitutes the output stage.
, 2, and NMO3i2, PMO83 and NMO35 that control NPNI and take logic, NMO3170 and capacitor 10 on the base current supply path of NPN2,
Resistor 11, N connected between the base of NPN2 and GND
It consists of a resistor 6 connected between the midpoint of the MO8170 and the capacitor 1o and GND.

入力8がロウレベルになると、PMO83がオン、NM
O85がオフで、NPNIがオンになる。
When input 8 becomes low level, PMO83 turns on and NM
O85 is off and NPNI is on.

また、NMO812がオフ、NMO8170がオフで、
NPN2がオフになる。従って、出力レベル9はハイレ
ベルになる。一方、入力8がハイレベルになると、PM
O83がオフ、NMO85がオンで、NPNIがオフに
なる。NMO8]、2はオンになる。また、NMO81
70がオンとなり、コンデンサ]0と抵抗11とからな
る微分回路によって、NPN2のベース電位が上がり、
NPN2がオンになる。従って、出力9はロウレベルに
なる。その際、出力端子9の負荷容量(図示せず)の電
荷はオン状態のNPN2を介して放電されるので、出力
9は急速にロウレベルになる。また、0M08回路と同
様、直流パスがないので消費電力が小さい。
Also, when NMO812 is off and NMO8170 is off,
NPN2 is turned off. Therefore, the output level 9 becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PM
O83 is off, NMO85 is on, and NPNI is off. NMO8], 2 is turned on. Also, NMO81
70 is turned on, the base potential of NPN2 rises due to the differentiator circuit consisting of capacitor]0 and resistor 11,
NPN2 turns on. Therefore, output 9 becomes low level. At this time, the charge in the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is discharged through the NPN 2 in the on state, so the output 9 rapidly becomes a low level. Also, like the 0M08 circuit, there is no DC path, so power consumption is low.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5V程度の低電源電圧でも、0M08回路
に対してスピードの優位性をもたせることができる。な
お、NMO35の代わりに、NPNIのベース−エミッ
タ間に抵抗を挿入することも可能である。あるいは、N
PNIのベースエミッタ間に抵抗を追加することも可能
である。
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a low power supply voltage of about 2.5V, it is possible to provide a speed advantage over the 0M08 circuit. Note that instead of the NMO 35, it is also possible to insert a resistor between the base and emitter of NPNI. Or, N
It is also possible to add a resistor between the base and emitter of the PNI.

それらの場合は、出力レベルが電源電圧フル振幅になる
ので、必要な場合はそのようにすれば良い。
In those cases, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

同様の考えで、NAND回路やNOR回路等CMOS回
路で構成できる回路はすべて構成できることは明らかで
あろう。
It is clear that all circuits that can be constructed with CMOS circuits, such as NAND circuits and NOR circuits, can be constructed using the same idea.

また、第17図の回路に、第5図のNMO850を同様
に付加することも可能である。さらに、第17図の回路
に、後述する第9図のNMO890を同様に付加するこ
とも可能である。なお、第17図の回路ではNMO81
2はなくてもDC的に安定している。
It is also possible to similarly add the NMO 850 shown in FIG. 5 to the circuit shown in FIG. 17. Furthermore, it is also possible to similarly add an NMO 890 shown in FIG. 9, which will be described later, to the circuit shown in FIG. 17. In addition, in the circuit of FIG. 17, NMO81
Even without 2, it is stable in terms of DC.

本実施例の第6の実施例を第8図に示す。本実施例の回
路はインバータ回路を例とし、第4図と第6図の構成を
組み合わせたものである。第4図、第6図と同一部品は
同一番号で示す。この回路は、出力段を構成するNPN
I、ダイオード40とNP N 2、NMO312、N
PNIを制御するPMO33、NPN2のベース電流供
給パス」二にあるNMOS 60とコンデンサ10.N
PN2のベースとGND間に接続された抵抗11、NM
O360とコンデンサ10の中間点とGND間に接続さ
れた抵抗61から成る。
A sixth embodiment of this embodiment is shown in FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example, and is a combination of the configurations of FIGS. 4 and 6. Components that are the same as those in FIGS. 4 and 6 are designated by the same numbers. This circuit consists of NPN that constitutes the output stage.
I, diode 40 and NP N 2, NMO312, N
PMO33 that controls PNI, NMOS 60 and capacitor 10 in the base current supply path of NPN2. N
Resistor 11, NM connected between the base of PN2 and GND
It consists of a resistor 61 connected between the midpoint between O360 and capacitor 10 and GND.

入力8がロウレベルになると、PMO83がオンで、N
PNIがオンになる。また、NMO8I2がオフ、NM
OS 60がオフで、NPN2がオフになる。従って、
出力9はハイレベルになる。
When input 8 becomes low level, PMO 83 is on and N
PNI is turned on. Also, NMO8I2 is off, NM
OS 60 is off and NPN2 is off. Therefore,
Output 9 becomes high level.

一方、入力8がハイレベルになると、PMO83がオフ
、NPNIがオフになる。NMO31,2はオンになる
。また、NMOS 60がオンとなり、コンデンサ10
と抵抗11とからなる微分回路によって、NPN2のベ
ース電位が」二かり、NPN2がオンになる。従って、
出力9はロウレベルになる。その際、出力端子9の負荷
容量(図示せず)の電荷はオン状態のNPN2を介して
放電されるので、出力9は急速にロウレベルになる。ま
た、0M08回路と同様、直流パスがないので消費電力
が小さい。
On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO 83 is turned off and NPNI is turned off. NMO31,2 is turned on. Also, NMOS 60 turns on and capacitor 10
The base potential of NPN2 is doubled by the differentiating circuit consisting of the resistor 11 and the resistor 11, and NPN2 is turned on. Therefore,
Output 9 becomes low level. At this time, the charge in the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is discharged through the NPN 2 in the on state, so the output 9 rapidly becomes a low level. Also, like the 0M08 circuit, there is no DC path, so power consumption is low.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5v程度の低電源電圧でも、CMOS回路
に対してスピードの優位性をもたせることができる。な
お、NPNIのベース−エミッタ間に抵抗を追加するこ
とも可能である。その場合は、出力レベルが電源電圧フ
ル振幅になるので、必要な場合はそのようにすれば良い
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a low power supply voltage of about 2.5 V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit. Note that it is also possible to add a resistor between the base and emitter of NPNI. In that case, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

同様の考えで、N A N Dl路やNOR回路等、C
M OS回路で構成できる回路はすへて構成できること
は明らかであろう。
With the same idea, N A N Dl circuit, NOR circuit, etc.
It will be clear that any circuit that can be constructed from MOS circuits can be constructed.

また、第8図に、第5図のNMO850を同様に、付加
することも可能である。
Further, it is also possible to similarly add the NMO 850 of FIG. 5 to FIG.

本発明の第7の実施例を第9図に示す。本実施例の回路
はインバータ回路を例とする。第1図と同一部品は同一
番号で示す。この回路は、出力段を構成するNPNIと
2、NPNIを制御するとともに論理を採るPMO83
とNMO85、入力端子8とNPN2のベースとの間に
接続されたコンデンサ10、NPN2のベースとGND
間に接続された抵抗11、NPN2を制御するとともに
論理を採るNMO890から成る。入力8がロウレベル
になると、PMO83がオン、NMO85がオフで、N
PNIがオンになる。また、NMO890がオフで、コ
ンデンサ10と抵抗11とからなる微分回路によって、
NPN2のベース電位が下がり、NPN2がオフになる
。従って、出力9はハイレベルになる。一方、入力8が
ハイレベルになると、PMO83がオフ、NMO85が
オンで、NPNIがオフになる。また、コンデンサ10
と抵抗11とからなる微分回路によって、NPN2のベ
ース電位が上がり、NPN2がオンになる。その時、オ
ン状態のNMO390を介してもベース電流が供給され
る。従って、出力9は急速にロウレベルになる。また、
CMOS回路と同様、直流パスがないので消費電力が小
さい。
A seventh embodiment of the invention is shown in FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. This circuit consists of the NPNI and 2 that make up the output stage, and the PMO83 that controls the NPNI and takes logic.
and NMO85, a capacitor 10 connected between the input terminal 8 and the base of NPN2, and the base of NPN2 and GND.
It consists of a resistor 11 connected between them and an NMO 890 that controls the NPN 2 and takes logic. When input 8 becomes low level, PMO83 is on, NMO85 is off, and N
PNI is turned on. Also, when NMO890 is off, the differentiating circuit consisting of capacitor 10 and resistor 11
The base potential of NPN2 drops and NPN2 is turned off. Therefore, output 9 becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO 83 is turned off, NMO 85 is turned on, and NPNI is turned off. Also, capacitor 10
The base potential of NPN2 is increased by the differentiating circuit consisting of and resistor 11, and NPN2 is turned on. At that time, the base current is also supplied through the NMO 390 which is in the on state. Therefore, the output 9 quickly becomes a low level. Also,
Like CMOS circuits, there is no DC path, so power consumption is low.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5v程度の低電源電圧でも、CMOS回路
に対してスピードの優位性をもたせることができる。な
お、NMO85の代わりに、NPNIのベース−エミッ
タ間に抵抗を挿入する3l− 一32= ことも可能である。あるいは、NPNIのベース−エミ
ッタ間に抵抗を追加することも可能である。
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a low power supply voltage of about 2.5 V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit. Note that instead of the NMO 85, it is also possible to insert a resistor between the base and emitter of NPNI. Alternatively, it is also possible to add a resistor between the base and emitter of the NPNI.

それらの場合は、出力レベルが電源電圧フル振幅になる
ので、必要な場合はそのようにすれば良い。
In those cases, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

同様の考えで、NAND回路やNOR回路等CMOS回
路で構成できる回路はすべて構成できることは明らかで
あろう。
It is clear that all circuits that can be constructed with CMOS circuits, such as NAND circuits and NOR circuits, can be constructed using the same idea.

また、第9図のNMO890を同様に第4図に付加する
ことも可能である。なお、NMO890があるので、第
1図のNMO312は本実施例では不要である。
It is also possible to add the NMO 890 of FIG. 9 to FIG. 4 in the same way. Note that since the NMO 890 is provided, the NMO 312 in FIG. 1 is unnecessary in this embodiment.

本発明の第8の実施例を第10図に示す。本実施例の回
路はインバータ回路を例とし、第6図と第9図の構成を
組み合わせたものである。第6図、第9図と同一部品は
同一番号で示す。出力段を構成するNPNIと2、NP
NIを制御するとともに論理を採るPMO83とNMO
85、NPN2のベース電流供給バス上にあるNMO8
60とコンデンサ1.O,NPN2のベースとGNDの
間に接続された抵抗11、NMOS 60とコンデンサ
10の中間点とGND間に接続された抵抗61、NPN
2を制御するとともに論理を採るNMOS90から成る
An eighth embodiment of the present invention is shown in FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example, and is a combination of the configurations of FIGS. 6 and 9. Components that are the same as those in FIGS. 6 and 9 are designated by the same numbers. NPNI and 2, NP that constitute the output stage
PMO83 and NMO control NI and take logic
85, NMO8 on the base current supply bus of NPN2
60 and capacitor 1. Resistor 11 connected between the base of O, NPN2 and GND, Resistor 61 connected between the midpoint of NMOS 60 and capacitor 10 and GND, NPN
It is composed of an NMOS 90 that controls 2 and also takes logic.

入力8がロウレベルになると、PMO83がオン、NM
O85がオフで、NPNIがオンになる。
When input 8 becomes low level, PMO83 turns on and NM
O85 is off and NPNI is on.

また、NMO860がオフ、NMO390がオフで、N
PN2がオフになる。従って、出力9はハイレベルにな
る。一方、入力8がハイレベルになると、PMO33が
オフ、NMO35がオンテ、NPNIがオフになる。ま
た、NMO860がオンとなり、コンデンサ10と抵抗
11とからなる微分回路によって、NPN2のベース電
位が上がり、NPN2がオンになる。その時、オン状態
のNMO890を介してもベース電流が供給される。
Also, NMO860 is off, NMO390 is off, and NMO860 is off.
PN2 is turned off. Therefore, output 9 becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO 33 is turned off, NMO 35 is turned on, and NPNI is turned off. Further, the NMO 860 is turned on, and the base potential of the NPN2 is increased by the differentiating circuit made up of the capacitor 10 and the resistor 11, and the NPN2 is turned on. At that time, the base current is also supplied through the NMO 890 which is in the on state.

従って、出力9は急速にロウレベルになる。また、CM
OS回路と同様、直流パスがないので消費電力が小さい
Therefore, the output 9 quickly becomes a low level. Also, CM
Like the OS circuit, there is no DC path, so power consumption is low.

本実施例によれば、低消費電力で、高速の論理回路を実
現でき、2.5V程度の低電源電圧でも、CMOS回路
に対してスピードの優位性をもたせることかできる。な
お、NM、O85の代わりに、NPN]のベース−エミ
ッタ間に抵抗を挿入することも可能である。あるいは、
NPNIのベース−エミッタ間に抵抗を追加することも
可能である。
According to this embodiment, it is possible to realize a high-speed logic circuit with low power consumption, and even with a low power supply voltage of about 2.5 V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit. Note that instead of NM and O85, it is also possible to insert a resistor between the base and emitter of NPN. or,
It is also possible to add a resistor between the base and emitter of the NPNI.

それらの場合は、出力レベルが電源電圧フル振幅になる
ので、必要な場合はそのようにすれば良い。
In those cases, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

(以下、余白) 同様の考えて、NAND回路やNOR回路等CMOS回
路で構成できる回路はすべて構成できることは明らかで
あろう。
(Hereinafter, blank spaces) Based on the same idea, it is clear that all circuits that can be constructed with CMOS circuits, such as NAND circuits and NOR circuits, can be constructed.

また、第10図のNMO890を、同様に、第8図の回
路に付加することも可能である。
It is also possible to add the NMO 890 of FIG. 10 to the circuit of FIG. 8 in the same way.

本発明の第9の実施例を第11図により説明する。本実
施例はインバータ回路を例とする。第1図と同一部品は
同一番号を示す。第1図と異なる点はNPN2にベース
バイアスを施した点である。
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment takes an inverter circuit as an example. Parts that are the same as in FIG. 1 are designated by the same numbers. The difference from FIG. 1 is that a base bias is applied to NPN2.

出力段を構成するNPNI、2とNMO812、NPN
Iを制御するとともに論理を採るPMO83と8MO8
5、入力端子8とNPN2のベースの間に接続されたコ
ンデンサ10.NPN2のベースとGND間に接続され
た抵抗11、NPN2のベース電位をバイアスするNP
NIIOから成る。NPNI 10のベースは、NPN
2のベース電位を設定する基準電位111に接続されて
いる。
NPNI, 2 and NMO812, NPN that constitute the output stage
PMO83 and 8MO8 control I and take logic
5. Capacitor 10 connected between input terminal 8 and the base of NPN2. Resistor 11 connected between the base of NPN2 and GND, NP that biases the base potential of NPN2
Consists of NIIO. The base of NPNI 10 is NPN
It is connected to a reference potential 111 that sets the base potential of No. 2.

基準電位111の電位をvRとし、バイアス時のNPN
2のベース電位をVBとすれば、vRは。
Let the potential of the reference potential 111 be vR, and the NPN at bias
If the base potential of 2 is VB, then vR is.

VR= VB+ VBII (NPNIIO)で与えら
れる。
VR=VB+VBII (NPNIIO) is given.

入力8がロウレベルになると、PMO83がオン、8M
O85がオフで、NPNlがオンになり、NMO812
がオフになる。また、コンデンサ10と抵抗11からな
る微分回路によって、NPN2のベース電位が下がり、
NPN2がオフになる。
When input 8 becomes low level, PMO83 turns on and 8M
O85 is off, NPNl is on, NMO812
is turned off. In addition, the base potential of NPN2 is lowered by the differentiating circuit consisting of the capacitor 10 and the resistor 11,
NPN2 is turned off.

従って、出力9はハイレベルになる。一方、入力8がハ
イレベルになると、PMO83がオフ、8MO85がオ
ンで、NPNIがオフになり、NMO812がオンにな
る。また、コンデンサ10と抵抗11からなる微分回路
によって、NPN2のベース電位がベースバイアス電位
から上がり、NPN2が急速にオンになる。従って、出
力9はロウレベルになる。その際、出力端子°9の負荷
容量(図示せず)の電荷は急速にオン状態になるNPN
2を介して放電されるので、出力9は急速にロウレベル
になる。
Therefore, output 9 becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO 83 is turned off, 8MO 85 is turned on, NPNI is turned off, and NMO 812 is turned on. Further, the base potential of the NPN 2 rises from the base bias potential by the differentiating circuit consisting of the capacitor 10 and the resistor 11, and the NPN 2 is rapidly turned on. Therefore, output 9 becomes low level. At that time, the charge on the load capacitor (not shown) at the output terminal °9 rapidly turns on.
2, the output 9 quickly becomes a low level.

本実施例によれば、バイアス電流が流れるので若干、消
費電力が大きいが、高速の論理回路を実現でき、2.5
V程度の低電源電圧でも、CM○S回路に対してスピー
ドの優位性をもたせることができる。なお、8MO85
の代わりに、NPNlのベース−エミッタ間に抵抗を挿
入することも可能である。あるいは、NPNIのベース
−エミッタ間に抵抗を追加することも可能である。それ
らの場合は、出力レベルが電源電圧フル振幅になるので
、必要な場合はそのようにすれば良い。また、NMO8
12は、なくても論理動作するが、あればDC的に安定
となる。
According to this embodiment, since a bias current flows, the power consumption is slightly large, but a high-speed logic circuit can be realized, and 2.5
Even with a power supply voltage as low as V, it is possible to provide a speed advantage over the CM○S circuit. In addition, 8MO85
Instead, it is also possible to insert a resistor between the base and emitter of NPN1. Alternatively, it is also possible to add a resistor between the base and emitter of the NPNI. In those cases, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary. Also, NMO8
12, the logic operates even if it is not present, but if it is present, it becomes stable in terms of DC.

同様の考えで、NOR回路等も構成できることは明らか
であろう。
It is obvious that a NOR circuit or the like can also be constructed based on the same idea.

また、第11図では、第1図の回路にベースバイアスを
施したが、今まで説明してきた回路に、同様のバイアス
法でバイアスを施すことができる。
Furthermore, in FIG. 11, a base bias is applied to the circuit of FIG. 1, but the circuits described so far can be biased using a similar biasing method.

本発明の第10の実施例を第12図により説明する。本
実施例の回路はインバータ回路を例とする。第11図と
同一部品は同一番号を示す。第11図と異なるのはNP
NIにもベースバイアスを施した点である。この回路は
、出力段を構成するNPNI、2とNMO812、NP
NIを制御するとともに論理を採るPMO83とN M
 OS 5、入力端子8とNPN2のベース間に接続さ
れたコンデンサ10、NPN2のベースとGND間に1
妄続された抵抗11、バイアス抵抗126、NPNlと
2のベース電位をバイアスするN P N ]、 1.
0から成る。NPNl 10のベースは、NPNIと2
のベース電位を設定する基準電位1」1に接続されてい
る。
A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The circuit of this embodiment takes an inverter circuit as an example. Parts that are the same as those in FIG. 11 are designated by the same numbers. The difference from Figure 11 is NP.
The point is that a base bias is applied to NI as well. This circuit consists of NPNI, 2 and NMO812, NP which constitute the output stage.
PMO83 and NM control NI and take logic
OS 5, capacitor 10 connected between input terminal 8 and the base of NPN2, 1 between the base of NPN2 and GND
N P N ], which biases the base potentials of the resistor 11, bias resistor 126, and NPN1 and NPN2 connected intermittently; 1.
Consists of 0. The base of NPNl 10 is NPNI and 2
It is connected to a reference potential 1'1 which sets the base potential of .

入力8がロウレベルになると、PMO83がオン、NM
O85がオフになり、NPNIのベース電位がバイアス
電位から上昇するので、NPNIが急速にオンになる。
When input 8 becomes low level, PMO83 turns on and NM
As O85 turns off and the base potential of NPNI rises from the bias potential, NPNI quickly turns on.

NMO812はオフになる。NMO 812 is turned off.

また、コンデンサ10と抵抗]1からなる微分回路によ
って、NPN2のベース電位が下がり、NPN2がオフ
になる。従って、出力9は急速にハイレベルになる。一
方、入力8がハイレベルになると、PMO33がオフ、
NMO85がオンで、NPNIがオフになり、NMO8
]、2がオンになる。また、コンデンサ10と抵抗11
からなる微分回路によって、NPN2のベース電位が、
ベースバイアス電位から上がり、NPN2が急速にオン
になる。従って、出力9はロウレベルになる。
Further, the base potential of the NPN 2 is lowered by the differentiating circuit including the capacitor 10 and the resistor 1, and the NPN 2 is turned off. Therefore, output 9 quickly becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, PMO33 turns off.
NMO85 is on, NPNI is off, NMO8
], 2 is turned on. Also, capacitor 10 and resistor 11
By the differentiator circuit consisting of, the base potential of NPN2 is
It rises from the base bias potential and NPN2 turns on rapidly. Therefore, output 9 becomes low level.

その際、出力端子9の負荷容量(図示せず)の電荷は急
速にオン状態になるNPN2を介して放電されるので、
出力9は急速にロウレベルになる。
At this time, the charge in the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is discharged via the NPN 2 which rapidly turns on, so that
Output 9 quickly becomes low level.

本実施例によれば、バイアス電流が流れるので若干、消
費電力が大きいが、高速の論理回路を実現でき、2.5
v程度の低電源電圧でも、CMOS回路に対してスピー
ドの優位性をもたせることができる。
According to this embodiment, since a bias current flows, the power consumption is slightly large, but a high-speed logic circuit can be realized, and 2.5
Even with a power supply voltage as low as V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit.

なお、NPNIのベース−エミッタ間に抵抗を追加する
ことも可能である。その場合は、出力レベルが電源電圧
フル振幅になるので、必要な場合はそのようにすれば良
い。また、NMO81,2は、なくても論理動作するが
、あれば、DC的に安定となる。
Note that it is also possible to add a resistor between the base and emitter of NPNI. In that case, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary. Further, although the NMOs 81 and 2 operate logically even if they are not present, if they are present, they become stable in terms of DC.

同様の考えで、NOR回路等も構成できることは明らか
であろう。
It is obvious that a NOR circuit or the like can also be constructed based on the same idea.

また、第12図では、第1図の回路にベースバイアスを
施したが、今まで説明してきた回路に、39〜 同様のバイアス法でバイアスを施すことができる。
Further, in FIG. 12, a base bias is applied to the circuit of FIG. 1, but the circuit described so far can be biased by a biasing method similar to 39.

本発明の第11の実施例を第13図に示す。本実施例の
回路は第6図の回路にベースバイアスを施したものであ
る。第6図と同一部品は同一番号を示す。第6図と異な
る点は、NPNIと2にベースバイアスを施した点であ
る。出力段を構成するN1)Nl、2とNMO81,2
、NPNIを制御するとともに論理を採るPMO83と
NMO35、NPN2のベース電流供給パス」二にある
NMOS60とコンデンサ10、NPN2のベースとG
ND間に接続された抵抗11、NMO860とコンデン
サ10の中間点とGND間に接続された抵抗61、N 
I) N 1のベースバイアスを行なうNPN133、
抵抗134,135とCMOSインバータ136、NP
N2のベースバイアスを行なうNPN130、抵抗13
1から成る。
An eleventh embodiment of the present invention is shown in FIG. The circuit of this embodiment is the circuit of FIG. 6 with a base bias applied. Parts that are the same as those in FIG. 6 are designated by the same numbers. The difference from FIG. 6 is that base bias is applied to NPNI and 2. N1) Nl,2 and NMO81,2 that constitute the output stage
, PMO83 and NMO35 that control NPNI and take logic, NMOS60 and capacitor 10 in the base current supply path of NPN2, base of NPN2 and G
Resistor 11 connected between NMO860 and capacitor 10, and Resistor 61 connected between GND and GND.
I) NPN133 with N1 base bias;
Resistors 134, 135 and CMOS inverter 136, NP
NPN130, resistor 13 for base bias of N2
Consists of 1.

入力8がロウレベルになると、PMO33がオン、NM
O85がオフで、NPN3がオンになる。
When input 8 becomes low level, PMO33 turns on and NM
O85 is off and NPN3 is on.

また、NMO812はオフ、N M OS 60がオフ
で、N I? N 2がオフになる。オンになるNPN
Iのベース電位はバイアス電位から上昇するので、NP
NIは急速にオンになる。従って、出力9は急速にハイ
レベルになる。一方、入力8がハイレベルになると、P
MO83がオフ、NMO85がオンで、NPNIがオフ
になる。NMO812はオンになる。また、NMOS 
60がオンとなり、コンデンサ10と抵抗11からなる
微分回路によって、NPN2のベース電位が上がり、N
PN2がオンになる。従って、出力9はロウレベルにな
る。その際、出力端子9の負荷容量(図示せず)の電荷
は、ベースバイアスされているために急速にオン状態に
なるNPN2を介して放電されるので、出力9は急速に
ロウレベルになる。
Also, NMO 812 is off, NMOS 60 is off, and N I? N2 is turned off. NPN turned on
Since the base potential of I rises from the bias potential, NP
NI turns on quickly. Therefore, output 9 quickly becomes high level. On the other hand, when input 8 becomes high level, P
MO83 is off, NMO85 is on, and NPNI is off. NMO 812 is turned on. Also, NMOS
60 is turned on, the differential circuit consisting of capacitor 10 and resistor 11 raises the base potential of NPN2, and NPN
PN2 turns on. Therefore, output 9 becomes low level. At this time, the charge in the load capacitance (not shown) of the output terminal 9 is discharged through the NPN 2, which rapidly turns on due to its base bias, so that the output 9 quickly becomes a low level.

本実施例によれば、バイアス電流が流れるので若干、消
費電力が大きいが、高速の論理回路を実現でき、2.5
v程度の低電源電圧でも、CMOS回路に対してスピー
ドの優位性をもたせることができる。また、ベースバイ
アス用の基準電位発生用の電源回路が不要となる。なお
、NPNJのベース−エミッタ間に抵抗を追加すること
も可能である。その場合は、出力レベルが電源電圧フル
振幅になるので、必要な場合はそのようにすれば良い。
According to this embodiment, since a bias current flows, the power consumption is slightly large, but a high-speed logic circuit can be realized, and 2.5
Even with a power supply voltage as low as V, it is possible to provide a speed advantage over a CMOS circuit. Further, a power supply circuit for generating a reference potential for base bias becomes unnecessary. Note that it is also possible to add a resistor between the base and emitter of the NPNJ. In that case, the output level will be the full amplitude of the power supply voltage, so you can do so if necessary.

同様の考えで、NAND回路やNOR回路等、CMOS
回路で構成できる回路はすべて構成できることは明らか
であろう。
Based on the same idea, CMOS circuits such as NAND circuits and NOR circuits
It should be clear that any circuit that can be constructed from circuits can be constructed.

また、第13図では、第6図の回路にベースバイアスを
施したが、今まで説明してきた回路に、同様のバイアス
法でバイアスを施すことができる。
Furthermore, in FIG. 13, a base bias is applied to the circuit of FIG. 6, but the circuits described so far can be biased using a similar biasing method.

本発明の第12の実施例を第14図に示す。この回路は
マクロセルの一例として、ラッチ回路伝承し、データの
保持を行なうCMOSインバータ320、B ]CMO
Sインバータ321、及びCMo5t〜ランスフアゲー
ト323と、ラッチパルスの反転信号を作るCMOSイ
ンバータ322と、D i nを通過/不通過を制御す
るCMO51〜ランスフアゲ−1−324からなる。B
jCMOSインバータ321は、いままで説明してきた
ものを用いればよい。Djnを人力する時は、ラッチパ
ルスTをハイレベルにする。その結果、1ヘランスフア
ゲート324がオンし、1〜ランスフアゲート323が
オフする。そしてD outのレベルがDjnのレベル
になる。その後、ラッチパルスTをロウレベルにする。
A twelfth embodiment of the present invention is shown in FIG. This circuit is an example of a macrocell, and a CMOS inverter 320, B ]CMO which inherits the latch circuit and holds data.
It consists of an S inverter 321, a CMo5t to transfer gate 323, a CMOS inverter 322 that generates an inverted signal of the latch pulse, and a CMO51 to transfer gate 1-324 that controls passing/not passing D in. B
As the jCMOS inverter 321, the one described above may be used. When manually controlling Djn, the latch pulse T is set to high level. As a result, the 1-Lance Sphere gate 324 is turned on and the 1-Lance Sphere gate 323 is turned off. Then, the level of D out becomes the level of Djn. After that, the latch pulse T is set to low level.

すると、トランスファゲート324がオフし、1〜ラン
スフアゲ−1〜323がオンし、CMOSインバータ3
20.BjCMOSインバータ321、及びCMOS+
−ランスフアゲ−1−323でデータを保持する。CM
OS回路は負荷の軽いところで速く、BiCMOS回路
は負荷の重いところで速いので、このようにCMOS回
路とBicMO8回路を使いわければ、小さい面積でス
ピードの速いマクロセルを作ることができる。本実施例
によれば、低消費電力で面積効率が良く。
Then, the transfer gate 324 turns off, transfer gates 1 to 1 to 323 turn on, and the CMOS inverter 3
20. Bj CMOS inverter 321 and CMOS+
-Lancefage-1-323 holds data. CM
The OS circuit is fast under light loads, and the BiCMOS circuit is fast under heavy loads, so if you use CMOS circuits and BicMO8 circuits differently in this way, you can create a high-speed macrocell with a small area. According to this embodiment, the power consumption is low and the area efficiency is good.

2.5■程度の低電源電圧でも、CMOS回路に対して
スピードの優位性のあるマクロセルを実現することがで
きる。
Even with a power supply voltage as low as 2.5 .ANG., it is possible to realize a macro cell that has a speed advantage over CMOS circuits.

本発明の第13の実施例を第15図に示す。同図におい
て、330はLSIチップ、331は本発明の実施例で
示したBiCMOS論理回路、332は本発明の実施例
で示したマクロセル、333は通常のCMOS論理回路
である。第20図に示すように、CMOS回路は負荷C
1の軽いところで速く、BiCMOS回路は負荷CLの
重いところで速いので、そのようにCMOS回路を使い
わけ、かつ、それらに供給するV c c電源電位を3
.3V以下にする。いままで説明してきた回路の消費電
力はベースバイアス電流を除けば、VcCの2乗に比例
するので、Vccを下げることによってLSIチップ3
30の消費電力を大幅に下げることができる。逆に言え
ば、許された消費電力まで集積度の向上が可能となる。
A thirteenth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the figure, 330 is an LSI chip, 331 is a BiCMOS logic circuit shown in the embodiment of the present invention, 332 is a macro cell shown in the embodiment of the present invention, and 333 is a normal CMOS logic circuit. As shown in Figure 20, the CMOS circuit has a load C
The BiCMOS circuit is fast when the load CL is light, and the BiCMOS circuit is fast when the load CL is heavy.
.. Set it to 3V or less. The power consumption of the circuit explained so far is proportional to the square of Vcc, excluding the base bias current, so by lowering Vcc, the LSI chip 3
30 power consumption can be significantly reduced. In other words, it is possible to improve the degree of integration up to the permissible power consumption.

したがって、システムを構成するLSIチップの数を減
らすことが可能となり、LSIの入出力インタフェース
回路での大きな遅延時間を減らすことができる。
Therefore, it is possible to reduce the number of LSI chips constituting the system, and the large delay time in the input/output interface circuit of the LSI can be reduced.

また、本発明のBiCMOS回路はVccが3゜3■な
いし2.5■程度までの低電源電圧においてもCMOS
回路に対してスピードの優位性がある。したがって、本
実施例によれば、高性能なマイクロプロセッサ等のLS
Iシステムを実現することができる。
In addition, the BiCMOS circuit of the present invention can be used as a CMOS circuit even at low power supply voltages where Vcc is about 3°3 to 2.5 cm.
It has a speed advantage over circuits. Therefore, according to this embodiment, the LS of a high-performance microprocessor, etc.
I system can be realized.

本発明の第14の実施例を第19図に示す。同図は電子
計算機の一般的な構成を示しており、バス190を介し
て中央処理装置CP U (Centra]Proce
ssjng Unjt)、このCPUと、やりとりする
データを記憶するメモリ、メモリコントローラ、I10
プロセッサが接続されている。このシステムにおいて、
例えば、CPUを例に取ると、演算を高速に行なうため
に、CPUに用いられる論理回路は高速性能が要求され
る。一方、このCPUがいくつかのLSIチップに分割
されていると、LSI間での信号の伝搬遅延時間が大き
くなり、システム性能が上がらないので、L S Iの
大規模化が必要になる。しかし、LSIが大規模化する
と、消費電力が増大するので、低消費電力の論理回路が
必須となる。したがって、以上に説明した論理回路は高
速でかつ低消費電力であるので、本論理回路を第15図
のような方法でマイクロプロセッサ等に適用すると、高
性能なシステ11を構築することができる。
A fourteenth embodiment of the present invention is shown in FIG. This figure shows the general configuration of an electronic computer, in which a central processing unit CPU (Centra) is connected via a bus 190.
ssjng Unjt), memory for storing data exchanged with this CPU, memory controller, I10
Processor is connected. In this system,
For example, taking a CPU as an example, the logic circuit used in the CPU is required to have high-speed performance in order to perform calculations at high speed. On the other hand, if this CPU is divided into several LSI chips, the propagation delay time of signals between LSIs will increase, and system performance will not improve, so it is necessary to increase the scale of the LSI. However, as LSIs become larger in scale, power consumption increases, so logic circuits with low power consumption become essential. Therefore, since the logic circuit described above has high speed and low power consumption, if this logic circuit is applied to a microprocessor or the like in the manner shown in FIG. 15, a high-performance system 11 can be constructed.

本実施例によれば、CMOSの2倍程度の性能を有する
高性能なマイクロプロセッサ等を実現することができる
According to this embodiment, it is possible to realize a high-performance microprocessor or the like having twice the performance of CMOS.

[発明の効果] 本発明によれば、低電源電圧でもスピードの劣化が小さ
い微分型BjCMOS複合回路を用いたので、Vcc=
2.5V程度の低電源電圧でも、CMOS回路に対して
重負荷部でスピーI−の優位性があり、低消費電力で、
高速の論理回路を実現できる効果がある。また、本論理
回路を用いることによって、I、 S I全体の性能の
向上を図ることができる。また、V cc二2.5V程
度の低電源電圧でも、CMOS回路に対して重負荷部で
スピー1〜の優位性があるので、本回路を適用したLS
Iの低電源電圧化及びCMOS回路との使いわけが可能
となり、LSIチップの大規模化が消費電力と回路占有
面積の点で可能になる。したがって、本回路を用いて、
高性能なプロセッサ等のI、STシステムを実現できる
[Effects of the Invention] According to the present invention, since a differential type BjCMOS composite circuit with little speed deterioration even at a low power supply voltage is used, Vcc=
Even with a low power supply voltage of about 2.5V, Speed I- has an advantage over CMOS circuits in heavy loads, and has low power consumption.
This has the effect of realizing a high-speed logic circuit. Furthermore, by using this logic circuit, it is possible to improve the overall performance of I and SI. In addition, even with a low power supply voltage of about 2.5 V, it has an advantage of speed 1 or higher in heavy load sections compared to CMOS circuits, so LS to which this circuit is applied
It becomes possible to lower the power supply voltage of I and to use it with a CMOS circuit, making it possible to increase the scale of LSI chips in terms of power consumption and circuit occupation area. Therefore, using this circuit,
I/ST systems such as high-performance processors can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例のBjCMOS複合のイ
ンバータ回路図、第2図は従来のBiCMOS複合のイ
ンバータ回路図、第3図は各種論理回路の遅延時間の電
源電圧依存性のシミュレーション結果を示すグラフ、第
4図は本発明の第2の実施例のBj、CMOS複合のイ
ンバータ回路図、第5図は本発明の第3の実施例のBi
CMOS複合のインバータ回路図、第6図は本発明の第
4の実施例のBiCMOS複合のインバータ回路図、第
7図は第6図の実施例を応用したBiCMOS複合の2
人力NAND回路図、第8図は本発明の第6の実施例の
BjCMOS複合のインバータ回路図、第9図は本発明
の第7の実施例のBiCMOS複合のインバータ回路図
、第10図は本発明の第8の実施例のBiCMOS複合
のインバータ回路図、第11図は本発明の第9の実施例
のBjCMOS複合のインバータ回路図、第12図は本
発明の第10の実施例のBiCMOS複合のインバータ
回路図、第13図は本発明の第11の実施例のBjCM
OS複合のインバータ回路図、第14図は本発明の第1
2の実施例のBiCMOS複合のラッチ回路図、第15
図は本発明の第13の実施例のB]CMOS複合のLS
Iチップの構成図、第16図は第1図実施例を応用した
BiCMOS?j(合のクロックド・インバータ回路図
、第17図は本発明の第5の実施例のBiCMOS複合
のインバータ回路図、第18図は第1図のBiCMOS
複合のインバータ回路の半導体基板へ実装した場合の断
面構造図、第19図は本発明の第14の実施例の計算機
システムの構成図、第20図はCMOS回路と本発明の
B:iCMOS回路の遅延時間の負荷依存性を示すグラ
フである。 1.2・・・NPNバイポーラトランジスタ、3PMO
8+−ランジスタ、5.12・・・NMOSトランジス
タ、10 コンデンサ、」」 抵抗、60.1、70・
・NMOSトランジスタ、330・・・LSIチップ。
Figure 1 is a BjCMOS composite inverter circuit diagram according to the first embodiment of the present invention, Figure 2 is a conventional BiCMOS composite inverter circuit diagram, and Figure 3 is a simulation of power supply voltage dependence of delay time of various logic circuits. A graph showing the results, FIG. 4 is a Bj and CMOS composite inverter circuit diagram of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a Bi of the third embodiment of the present invention.
A CMOS composite inverter circuit diagram, FIG. 6 is a BiCMOS composite inverter circuit diagram according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a BiCMOS composite inverter circuit diagram according to the fourth embodiment of the present invention.
Human power NAND circuit diagram, Figure 8 is a BjCMOS composite inverter circuit diagram of the sixth embodiment of the present invention, Figure 9 is a BiCMOS composite inverter circuit diagram of the seventh embodiment of the present invention, and Figure 10 is the present invention. FIG. 11 is a BiCMOS composite inverter circuit diagram of the eighth embodiment of the invention, FIG. 12 is a BjCMOS composite inverter circuit diagram of the ninth embodiment of the invention, and FIG. 12 is a BiCMOS composite inverter circuit diagram of the tenth embodiment of the invention. The inverter circuit diagram in FIG. 13 is the BjCM of the eleventh embodiment of the present invention.
The inverter circuit diagram of the OS combination, FIG. 14, is the first inverter circuit diagram of the present invention.
BiCMOS composite latch circuit diagram of Example 2, No. 15
The figure shows B] CMOS composite LS of the thirteenth embodiment of the present invention.
The configuration diagram of the I chip, FIG. 16, is a BiCMOS which is an application of the embodiment shown in FIG. 17 is a circuit diagram of a BiCMOS composite inverter according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a circuit diagram of a BiCMOS composite inverter of the fifth embodiment of the present invention.
A cross-sectional structural diagram of a composite inverter circuit mounted on a semiconductor substrate, FIG. 19 is a configuration diagram of a computer system according to a fourteenth embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a diagram of a CMOS circuit and a B: iCMOS circuit of the present invention. It is a graph showing load dependence of delay time. 1.2...NPN bipolar transistor, 3PMO
8 + - transistor, 5.12...NMOS transistor, 10 capacitor, "" Resistor, 60.1, 70.
・NMOS transistor, 330...LSI chip.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、出力端子と、 バイポーラトランジスタおよびMOSトランジスタを含
み、第1の電源電位と前記出力端子との間に接続された
出力プルアップ回路と、前記出力端子にコレクタが接続
され、第2の電源電位にエミッタが接続されたバイポー
ラトランジスタと、 該バイポーラトランジスタを駆動する微分回路と、 該微分回路と前記出力プルアップ回路の制御入力端子と
に接続された入力端子と を具備することを特徴とする半導体集積回路。 2、出力端子と、 バイポーラトランジスタおよびMOSトランジスタを含
み、第1の電源電位と前記出力端子との間に接続された
出力プルアップ回路と、コレクタが前記出力端子に、エ
ミッタが第2の電源電位に接続されたバイポーラトラン
ジスタと、 該バイポーラトランジスタを駆動する微分回路と、 該微分回路と前記第1の電源電位との間にチャネルが接
続されたNMOSトランジスタと、該NMOSトランジ
スタのゲートと前記出力プルアップ回路の制御端子とに
接続された入力端子と を具備することを特徴とする半導体集積回路。 3、出力端子と、 バイポーラトランジスタおよびMOSトランジスタを含
み、第1の電源電位と前記出力端子との間に接続された
出力プルアップ回路と、コレクタが前記出力端子に、エ
ミッタが第2の電源電位に接続されたバイポーラトラン
ジスタと、 該バイポーラトランジスタを駆動する微分回路と、 該微分回路と前記出力端子との間にチャネルが接続され
たNMOSトランジスタと、 該NMOSトランジスタのゲートと前記出力プルアップ
回路の制御端子とに接続された入力端子と を具備することを特徴とする半導体集積回路。 4、前記出力プルアップ回路は、前記第1の電源電位に
コレクタが接続され前記出力端子にエミッタが接続され
たバイポーラトランジスタと、該バイポーラトランジス
タのベースと前記第1の電源電位との間にチャネルが接
続され前記入力端子にゲートが接続されたPMOSトラ
ンジスタとにより構成されることを特徴とする請求項1
、2または3記載の半導体集積回路。 5、第1の電源電位にコレクタが接続され、出力端子に
エミッタが接続された第1のバイポーラトランジスタと
、 該第1のバイポーラトランジスタのベースと前記第1の
電源電位との間にチャネルが接続され入力端子にゲート
が接続されたPMOSトランジスタと、 それぞれ前記第1のバイポーラトランジスタのエミッタ
およびベースにアノードおよびカソードが接続されたダ
イオードと、 該ダイオードのカソードにコレクタが接続され第2の電
源電位にエミッタが接続された第2のバイポーラトラン
ジスタと、 該第2のバイポーラトランジスタのベースと前記入力端
子との間に接続され該第2のバイポーラトランジスタを
駆動する微分回路と を具備することを特徴とする半導体集積回路。 6、トーテムポール接続されたバイポーラトランジスタ
を出力段に有するバイポーラ・CMOS回路において、 前記トーテムポール接続されたバイポーラトランジスタ
の下側のトランジスタの駆動を、該下側のトランジスタ
のベースに接続された微分回路により行なうことを特徴
とする半導体集積回路。 7、前記微分回路は抵抗およびコンデンサからなり、該
コンデンサにチャネルが接続され前記出力端子にゲート
が接続されたNMOSトランジスタを更に具備すること
を特徴とする請求項1、2、3、5または6記載の半導
体集積回路。 8、前記微分回路により駆動されるバイポーラトランジ
スタのコレクタ・ベース間にチャネルが接続され、前記
入力端子にゲートが接続されたNMOSトランジスタを
更に具備することを特徴とする請求項1、2、3または
5記載の半導体集積回路。 9、第1の電源電位にコレクタが接続され、出力端子に
エミッタが接続された第1のバイポーラトランジスタと
、 該第1のバイポーラトランジスタのベースと前記第1の
電源電位との間にチャネルが接続され、入力端子にゲー
トが接続されたPMOSトランジスタと、 それぞれ前記第1のバイポーラトランジスタのエミッタ
およびベースにアノードおよびカソードが接続されたダ
イオードと、 該ダイオードのカソードにコレクタが接続され第2の電
源電位にエミッタが接続された第2のバイポーラトラン
ジスタと、 該第2のバイポーラトランジスタを駆動する微分回路と
、 該微分回路と前記第1の電源電位との間にチャネルが接
続され前記入力端子にゲートが接続されたNMOSトラ
ンジスタと を具備することを特徴とする半導体集積回路。 10、前記バイポーラトランジスタにベースバイアスを
施すベースバイアス手段を更に具備することを特徴とす
る請求項1、2、3、5、6または9記載の半導体集積
回路。 11、前記微分回路を構成する抵抗は拡散層抵抗である
ことを特徴とする請求項1、2、3、5、6または9記
載の半導体集積回路。 12、前記微分回路を構成する抵抗はポリシリコン抵抗
であることを特徴とする請求項1、2、3、5、6また
は9記載の半導体集積回路。 13、前記微分回路を構成するコンデンサは、絶縁層を
挾んだ異なるポリシリコン層間に形成された容量である
ことを特徴とする請求項1、2、3、5、6または9記
載の半導体集積回路。 14、前記バイポーラトランジスタは、P型基板からア
イソレーションされた縦型構造のものであることを特徴
とする請求項1、2、3、5、6または9記載の半導体
集積回路。15、絶対値が3.3V以下の電位の電源端
子と、接地電位の電源端子とを有し、両電位間で動作す
ることを特徴とする請求項1、2、3、5、6または9
記載の半導体集積回路。 16、重負荷部に対して用いた請求項1、2、3、5、
6または9記載の半導体集積回路と、軽負荷部に対して
用いたCMOS回路とを含むことを特徴とする半導体集
積回路。 17、絶対値が3.3V以下の電位の電源端子と、接地
電位の電源端子と、両電位間で動作する請求項1、2、
3、5、6または9記載の半導体集積回路とを具備した
ことを特徴とするマイクロプロセッサ。
[Claims] 1. An output terminal, an output pull-up circuit including a bipolar transistor and a MOS transistor and connected between a first power supply potential and the output terminal, and a collector connected to the output terminal. , a bipolar transistor whose emitter is connected to a second power supply potential, a differentiating circuit for driving the bipolar transistor, and an input terminal connected to the differentiating circuit and a control input terminal of the output pull-up circuit. A semiconductor integrated circuit characterized by: 2. an output terminal; an output pull-up circuit including a bipolar transistor and a MOS transistor and connected between a first power supply potential and the output terminal; a collector connected to the output terminal and an emitter connected to a second power supply potential; a bipolar transistor connected to the bipolar transistor, a differentiating circuit that drives the bipolar transistor, an NMOS transistor whose channel is connected between the differentiating circuit and the first power supply potential, and a gate of the NMOS transistor and the output pull A semiconductor integrated circuit comprising: a control terminal of an up circuit; and an input terminal connected to the control terminal. 3. an output terminal; an output pull-up circuit including a bipolar transistor and a MOS transistor and connected between a first power supply potential and the output terminal; a collector connected to the output terminal and an emitter connected to a second power supply potential; a bipolar transistor connected to the bipolar transistor, a differentiator circuit that drives the bipolar transistor, an NMOS transistor whose channel is connected between the differentiator circuit and the output terminal, and a gate of the NMOS transistor and the output pull-up circuit. A semiconductor integrated circuit comprising: a control terminal; and an input terminal connected to the control terminal. 4. The output pull-up circuit includes a bipolar transistor whose collector is connected to the first power supply potential and whose emitter is connected to the output terminal, and a channel between the base of the bipolar transistor and the first power supply potential. and a PMOS transistor whose gate is connected to the input terminal.
, 2 or 3. The semiconductor integrated circuit according to . 5. A first bipolar transistor whose collector is connected to a first power supply potential and whose emitter is connected to an output terminal, and a channel is connected between the base of the first bipolar transistor and the first power supply potential. a PMOS transistor whose gate is connected to the input terminal thereof; a diode whose anode and cathode are connected to the emitter and base of the first bipolar transistor, respectively; and a collector whose collector is connected to the cathode of the diode and which is connected to a second power supply potential. A second bipolar transistor having an emitter connected to the second bipolar transistor, and a differentiating circuit connected between the base of the second bipolar transistor and the input terminal to drive the second bipolar transistor. Semiconductor integrated circuit. 6. In a bipolar CMOS circuit having totem-pole connected bipolar transistors in the output stage, a differential circuit connected to the base of the lower transistor drives the lower transistor of the totem-pole connected bipolar transistor. A semiconductor integrated circuit characterized by being operated by. 7. Claim 1, 2, 3, 5 or 6, wherein the differentiating circuit comprises a resistor and a capacitor, further comprising an NMOS transistor having a channel connected to the capacitor and a gate connected to the output terminal. The semiconductor integrated circuit described. 8. Claim 1, 2, 3 or 8, further comprising an NMOS transistor whose channel is connected between the collector and base of the bipolar transistor driven by the differentiating circuit and whose gate is connected to the input terminal. 5. The semiconductor integrated circuit according to 5. 9. A first bipolar transistor whose collector is connected to a first power supply potential and whose emitter is connected to an output terminal, and a channel is connected between the base of the first bipolar transistor and the first power supply potential. a PMOS transistor whose gate is connected to the input terminal; a diode whose anode and cathode are connected to the emitter and base of the first bipolar transistor, respectively; and a collector whose collector is connected to the cathode of the diode and which is connected to a second power supply potential. a second bipolar transistor having an emitter connected to the second bipolar transistor, a differentiating circuit for driving the second bipolar transistor, a channel being connected between the differentiating circuit and the first power supply potential, and having a gate connected to the input terminal. A semiconductor integrated circuit comprising a connected NMOS transistor. 10. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising base bias means for applying a base bias to the bipolar transistor. 11. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, 2, 3, 5, 6, or 9, wherein the resistor constituting the differential circuit is a diffusion layer resistor. 12. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, 2, 3, 5, 6, or 9, wherein the resistor constituting the differential circuit is a polysilicon resistor. 13. The semiconductor integrated device according to claim 1, 2, 3, 5, 6, or 9, wherein the capacitor constituting the differential circuit is a capacitor formed between different polysilicon layers with an insulating layer in between. circuit. 14. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, 2, 3, 5, 6, or 9, wherein the bipolar transistor has a vertical structure isolated from a P-type substrate. 15. Claim 1, 2, 3, 5, 6 or 9, characterized in that it has a power supply terminal whose absolute value is 3.3V or less and a power supply terminal whose absolute value is a ground potential, and operates between the two potentials.
The semiconductor integrated circuit described. 16. Claims 1, 2, 3, 5, used for a heavy load section.
10. A semiconductor integrated circuit comprising the semiconductor integrated circuit according to 6 or 9 and a CMOS circuit used for a light load section. 17. Claims 1 and 2, in which the device operates between a power supply terminal having a potential whose absolute value is 3.3 V or less and a power supply terminal having a ground potential.
10. A microprocessor comprising the semiconductor integrated circuit according to 3, 5, 6 or 9.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06197002A (en) * 1992-10-01 1994-07-15 Nec Corp Bimis logic circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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