JPH05206836A - BiCMIS回路 - Google Patents
BiCMIS回路Info
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- JPH05206836A JPH05206836A JP3318166A JP31816691A JPH05206836A JP H05206836 A JPH05206836 A JP H05206836A JP 3318166 A JP3318166 A JP 3318166A JP 31816691 A JP31816691 A JP 31816691A JP H05206836 A JPH05206836 A JP H05206836A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 208000011380 COVID-19–associated multisystem inflammatory syndrome in children Diseases 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
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- Bipolar Transistors (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】BiCMIS回路の特徴である低消費電力性お
よび高駆動能力性を保持しつつ、出力電圧として接地電
圧から電源電圧までの全振幅出力電圧を得ることができ
るBiCMIS回路を提供する。 【構成】CMIS回路で構成された論理回路(図1では
インバータ)と、インバータの出力端(節点N)がベー
スに接続されたNPNバイポーラトランジスタ5と、イ
ンバータのNMOSFET4から成る部分回路と同じ構
成で出力端子2と接端子8との間に接続された回路(N
MOSFET6)を有するBiCMIS回路に、インバ
ータのPMOSFET3から成る部分回路と同じ構成の
回路(PMOSFET9)を、電源端子7と出力端子2
の間に接続したBiCMIS回路。
よび高駆動能力性を保持しつつ、出力電圧として接地電
圧から電源電圧までの全振幅出力電圧を得ることができ
るBiCMIS回路を提供する。 【構成】CMIS回路で構成された論理回路(図1では
インバータ)と、インバータの出力端(節点N)がベー
スに接続されたNPNバイポーラトランジスタ5と、イ
ンバータのNMOSFET4から成る部分回路と同じ構
成で出力端子2と接端子8との間に接続された回路(N
MOSFET6)を有するBiCMIS回路に、インバ
ータのPMOSFET3から成る部分回路と同じ構成の
回路(PMOSFET9)を、電源端子7と出力端子2
の間に接続したBiCMIS回路。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、BiCMIS回路に関
し、特に、バイポーラトランジスタとCMISトランジ
スタを基本回路内で複合させたBiCMIS回路に関す
る。
し、特に、バイポーラトランジスタとCMISトランジ
スタを基本回路内で複合させたBiCMIS回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタとCMISトラ
ンジスタを基本回路内で複合するBiCMIS回路はC
MIS回路並みの低消費電力で、バイポーラ回路並みの
高速性を実現できる。
ンジスタを基本回路内で複合するBiCMIS回路はC
MIS回路並みの低消費電力で、バイポーラ回路並みの
高速性を実現できる。
【0003】図5はこの種の従来のBiCMIS回路の
一例の回路図である。このBiCMIS回路は、電子情
報通信学会英文論文誌(IECE TRANSACTI
ONS on Electronics),第E74
巻,第1号,1991年1月,第119頁〜第129頁
に記載された「サブハーフミクロンULSI時代のチッ
プアーキテクチャの展望(“Prospect for
the ChipArchitecture in
Sub−Half−Micron ULSIEra”)
と題する論文に述べられている。即わち、図5に示され
るように、NPNバイポーラトランジスタ5は、コレク
タが電源端子7に、エミッタが出力端子2に、ベースが
PMOSFET3のドレインに接続されている。PMO
SFET3は、ドレインが前述のNPNバイポーラトラ
ンジスタ5のベース及びNMOSFET4のドレイン
に、ソースが電源端子7に、ゲートが入力端子1に接続
されている。NMOSFET4は、ソースが接地端子8
に、ゲートが入力端子1に接続されている。NMOSF
ET6は、ドレインが出力端子2に、ソースが接地端子
8に、ゲートが入力端子1に接続されている。この接続
により、PMOSFET3とNMOSFET4でCMO
Sインバータを構成し、NPNバイポーラトランジスタ
5とNMOSFET6により負荷を駆動する。
一例の回路図である。このBiCMIS回路は、電子情
報通信学会英文論文誌(IECE TRANSACTI
ONS on Electronics),第E74
巻,第1号,1991年1月,第119頁〜第129頁
に記載された「サブハーフミクロンULSI時代のチッ
プアーキテクチャの展望(“Prospect for
the ChipArchitecture in
Sub−Half−Micron ULSIEra”)
と題する論文に述べられている。即わち、図5に示され
るように、NPNバイポーラトランジスタ5は、コレク
タが電源端子7に、エミッタが出力端子2に、ベースが
PMOSFET3のドレインに接続されている。PMO
SFET3は、ドレインが前述のNPNバイポーラトラ
ンジスタ5のベース及びNMOSFET4のドレイン
に、ソースが電源端子7に、ゲートが入力端子1に接続
されている。NMOSFET4は、ソースが接地端子8
に、ゲートが入力端子1に接続されている。NMOSF
ET6は、ドレインが出力端子2に、ソースが接地端子
8に、ゲートが入力端子1に接続されている。この接続
により、PMOSFET3とNMOSFET4でCMO
Sインバータを構成し、NPNバイポーラトランジスタ
5とNMOSFET6により負荷を駆動する。
【0004】以下にこの回路の動作を説明する。図2に
示すように、入力端子1への入力電圧のレベルが低レベ
ルにスイッチすると、PMOSFET3がオン状態にな
り節点Nが電源電圧VCCに充電される。従ってNPNバ
イポーラトランジスタ5が導通し、出力電圧のレベル
が、図中に破線で示すように低レベル電位から電源電圧
VCC近くまで上がる。ところがこの場合、出力電圧は完
全には電源電圧VCCまで上がらず、電源電圧VCCからN
PNトランジスタ5のベース・エミッタ間ビルトイン電
圧VBE分だけ下がった電圧(VCC−VBE)までしか上が
らない。他方、入力レベルが高レベルにスイッチする
と、NMOSFET6がオン状態になり、出力レベル
は、図2に示すように接地電位まで下がる。
示すように、入力端子1への入力電圧のレベルが低レベ
ルにスイッチすると、PMOSFET3がオン状態にな
り節点Nが電源電圧VCCに充電される。従ってNPNバ
イポーラトランジスタ5が導通し、出力電圧のレベル
が、図中に破線で示すように低レベル電位から電源電圧
VCC近くまで上がる。ところがこの場合、出力電圧は完
全には電源電圧VCCまで上がらず、電源電圧VCCからN
PNトランジスタ5のベース・エミッタ間ビルトイン電
圧VBE分だけ下がった電圧(VCC−VBE)までしか上が
らない。他方、入力レベルが高レベルにスイッチする
と、NMOSFET6がオン状態になり、出力レベル
は、図2に示すように接地電位まで下がる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、BiC
MIS回路を用いてダイナミック回路を駆動させる場合
には、出力電圧としては、高レベル電圧が電源電圧VCC
まで完全に達することが望ましい。すなわち、例えばダ
イナミック回路として、NMISFETを介してキャパ
シタに電荷を記憶させる回路の場合、電荷の書込み時に
おいてはNMISFETのゲートにできるだけ高い電圧
を印加し、書込み電圧を高くすることが必要である。従
って、上述した従来のBiCMIS回路では、その出力
電圧の振幅が0Vから(VCC−VBE)までの幅であるた
め、上記ダイナミック回路の書込みに対して、VBEだけ
書込み電圧が下がる欠点があった。
MIS回路を用いてダイナミック回路を駆動させる場合
には、出力電圧としては、高レベル電圧が電源電圧VCC
まで完全に達することが望ましい。すなわち、例えばダ
イナミック回路として、NMISFETを介してキャパ
シタに電荷を記憶させる回路の場合、電荷の書込み時に
おいてはNMISFETのゲートにできるだけ高い電圧
を印加し、書込み電圧を高くすることが必要である。従
って、上述した従来のBiCMIS回路では、その出力
電圧の振幅が0Vから(VCC−VBE)までの幅であるた
め、上記ダイナミック回路の書込みに対して、VBEだけ
書込み電圧が下がる欠点があった。
【0006】また、MISFETの微細化に伴ない、素
子の信頼性を維持するために電源電圧VCCを低下させる
必要が生じる。この結果として生ずる動作電圧の低下に
伴なう動作スピードの低下を防ぎ高速性を維持するため
に、MISFETのしきい値電圧Vthを下げる方法が用
いられる。たとえば、VCC=3(V)の時に、PMIS
FETとNMISFETのVthをそれぞれ−0.5Vと
0.5Vとする。ビルトイン電圧VBEが通常0.7V程
度であるので、図5に示されるBiCMIS回路の出力
電圧は高レベルが2.3V、低レベルが0Vとなる。こ
の出力信号が入力端子1に印加された場合、入力信号の
高レベルが2.3Vであるので、Vthが−0.5Vであ
るPMISFET3は完全に非導通にならず、ソース・
ドレイン間に微量な電流が流れ、PMISFET3とN
MISFET4からなるインバータの消費電流が増大す
る欠点もあった。
子の信頼性を維持するために電源電圧VCCを低下させる
必要が生じる。この結果として生ずる動作電圧の低下に
伴なう動作スピードの低下を防ぎ高速性を維持するため
に、MISFETのしきい値電圧Vthを下げる方法が用
いられる。たとえば、VCC=3(V)の時に、PMIS
FETとNMISFETのVthをそれぞれ−0.5Vと
0.5Vとする。ビルトイン電圧VBEが通常0.7V程
度であるので、図5に示されるBiCMIS回路の出力
電圧は高レベルが2.3V、低レベルが0Vとなる。こ
の出力信号が入力端子1に印加された場合、入力信号の
高レベルが2.3Vであるので、Vthが−0.5Vであ
るPMISFET3は完全に非導通にならず、ソース・
ドレイン間に微量な電流が流れ、PMISFET3とN
MISFET4からなるインバータの消費電流が増大す
る欠点もあった。
【0007】本発明の目的は、低消費電力で高駆動能力
を有する特徴を保持しつつ、その出力電圧として接地電
圧から電源電圧VCCまでの全振幅出力電圧を得ることが
可能なBiCMIS回路を提供することにある。
を有する特徴を保持しつつ、その出力電圧として接地電
圧から電源電圧VCCまでの全振幅出力電圧を得ることが
可能なBiCMIS回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のBiCMIS回
路は、CMIS回路で構成した論理回路と、ベースを前
記論理回路の出力端子に、コレクタを電源端子に、エミ
ッタを出力端子に接続されたNPNバイポーラトランジ
スタと、前記論理回路のNMISFETから成る部分回
路を出力端子と接地端子の間に接続したバイポーラCM
IS回路に、前記論理回路のPMISFETから成る部
分回路を電源端子と出力端子の間に接続したことを特徴
とする。
路は、CMIS回路で構成した論理回路と、ベースを前
記論理回路の出力端子に、コレクタを電源端子に、エミ
ッタを出力端子に接続されたNPNバイポーラトランジ
スタと、前記論理回路のNMISFETから成る部分回
路を出力端子と接地端子の間に接続したバイポーラCM
IS回路に、前記論理回路のPMISFETから成る部
分回路を電源端子と出力端子の間に接続したことを特徴
とする。
【0009】
【実施例】次に、本発明の最適な実施例について図面を
参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施例の回
路図である。図1を参照すると本実施例は図5に示され
る従来のBiCMIS回路に、PMOSFET9を加え
た構成になっている。PMOSFET9は、ソースが電
源端子7に、ゲートが入力端子1に、ドレインが出力端
子2に接続されている。
参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施例の回
路図である。図1を参照すると本実施例は図5に示され
る従来のBiCMIS回路に、PMOSFET9を加え
た構成になっている。PMOSFET9は、ソースが電
源端子7に、ゲートが入力端子1に、ドレインが出力端
子2に接続されている。
【0010】以下に、本実施例のBiCMIS回路の動
作を説明する。図2は本実施例及び従来技術によるBi
CMIS回路の入出力電圧特性を示す図である。図2を
参照すると、図1において入力電圧のレベルが高レベル
から低レベルにスイッチすると、PMOSFET3がオ
ン状態になり節点Nの電圧が電源電圧VCCに充電され
る。従ってNPNバイポーラトランジスタ5が導通し、
出力端子2の出力電圧が(VCC−VBE)まで高速に上昇
する。本発明では、更にPMOSFET9が導通状態に
あるので、図2中に実線で示されるように、出力電圧が
電源電位VCCまで完全に上昇することになる。次に、入
力レベルが低レベルから高レベルにスイッチすると、N
MOSFET6がオン状態になり、出力端子2の出力電
圧が接地電圧まで下がる。
作を説明する。図2は本実施例及び従来技術によるBi
CMIS回路の入出力電圧特性を示す図である。図2を
参照すると、図1において入力電圧のレベルが高レベル
から低レベルにスイッチすると、PMOSFET3がオ
ン状態になり節点Nの電圧が電源電圧VCCに充電され
る。従ってNPNバイポーラトランジスタ5が導通し、
出力端子2の出力電圧が(VCC−VBE)まで高速に上昇
する。本発明では、更にPMOSFET9が導通状態に
あるので、図2中に実線で示されるように、出力電圧が
電源電位VCCまで完全に上昇することになる。次に、入
力レベルが低レベルから高レベルにスイッチすると、N
MOSFET6がオン状態になり、出力端子2の出力電
圧が接地電圧まで下がる。
【0011】本実施例のBiCMIS回路においては、
接地電位から電源電位VCCまでの全振動動作のうち、0
Vから(VCC−VBE)までの電圧振幅動作は、主にNP
Nバイポーラトランジスタ5とNMOSFET6によっ
て高速に行われる。この後の(VCC−VBE)から電源電
位VCCまでの振幅動作は、付加されたPMOSFET9
により行われ、ダイナミック回路の駆動や低消費電力が
必要な回路にはこの全電圧振幅が用いられる。
接地電位から電源電位VCCまでの全振動動作のうち、0
Vから(VCC−VBE)までの電圧振幅動作は、主にNP
Nバイポーラトランジスタ5とNMOSFET6によっ
て高速に行われる。この後の(VCC−VBE)から電源電
位VCCまでの振幅動作は、付加されたPMOSFET9
により行われ、ダイナミック回路の駆動や低消費電力が
必要な回路にはこの全電圧振幅が用いられる。
【0012】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。図3は本発明の第2の実施例によるBiCMIS回
路の回路図である。図3を参照すると、第1の実施例で
は論理回路がインバータであったのに対して、本実施例
では論理回路が2入力NAND回路になっている。2入
力NAND回路は、並列に接続されたPMOSFET3
1および32,直列に接続されたMNOSFET41お
よび42から構成されている。実施例では、入力端子の
数が第1入力端子11および第2入力端子12と2つに
なるのに伴なって、電源端子7と出力端子2との間に接
続されるPMOSFETが、2つのPMOSFET91
および92の並列回路になっている。更に、出力端子2
と接地端子8との間に接続されるMNOSFETが、2
つのNMOSFET61および62の直列回路になって
いる。本実施例の回路動作は第1の実施例とほぼ等し
く、図2に示す動作波形と同様の動作波形となる。但
し、入力電圧を、第1の入力信号および第2の入力信号
のうちの遅い方の入力信号の電圧に読み替える。
る。図3は本発明の第2の実施例によるBiCMIS回
路の回路図である。図3を参照すると、第1の実施例で
は論理回路がインバータであったのに対して、本実施例
では論理回路が2入力NAND回路になっている。2入
力NAND回路は、並列に接続されたPMOSFET3
1および32,直列に接続されたMNOSFET41お
よび42から構成されている。実施例では、入力端子の
数が第1入力端子11および第2入力端子12と2つに
なるのに伴なって、電源端子7と出力端子2との間に接
続されるPMOSFETが、2つのPMOSFET91
および92の並列回路になっている。更に、出力端子2
と接地端子8との間に接続されるMNOSFETが、2
つのNMOSFET61および62の直列回路になって
いる。本実施例の回路動作は第1の実施例とほぼ等し
く、図2に示す動作波形と同様の動作波形となる。但
し、入力電圧を、第1の入力信号および第2の入力信号
のうちの遅い方の入力信号の電圧に読み替える。
【0013】次に本発明の第3の実施例について述べ
る。図4は、本発明の第3の実施例によるBiCMIS
回路の回路図である。図4を参照すると、本実施例では
論理回路が2入力NOR回路になっている。2入力NO
R回路は、直列に接続されたPMOSFET31および
32,並列に接続されたNMOSFET41および42
から構成されている。そして、入力端子の数が第1入力
端子11および第2入力端子12と2つになるのに伴な
って、電源端子7と出力端子2との間に接続されるPM
OSFETが、2つのPMOSFET91および92の
直列回路になっている。更に、出力端子2と接地端子8
との間に接続されるNMOSFETが、2つのNMOS
FET61および62の並列回路になっている。本実施
例は第1の実施例とほぼ同様に動作し、出力電圧は、出
力電圧波形と同様に電源電圧VCCまで上昇する。
る。図4は、本発明の第3の実施例によるBiCMIS
回路の回路図である。図4を参照すると、本実施例では
論理回路が2入力NOR回路になっている。2入力NO
R回路は、直列に接続されたPMOSFET31および
32,並列に接続されたNMOSFET41および42
から構成されている。そして、入力端子の数が第1入力
端子11および第2入力端子12と2つになるのに伴な
って、電源端子7と出力端子2との間に接続されるPM
OSFETが、2つのPMOSFET91および92の
直列回路になっている。更に、出力端子2と接地端子8
との間に接続されるNMOSFETが、2つのNMOS
FET61および62の並列回路になっている。本実施
例は第1の実施例とほぼ同様に動作し、出力電圧は、出
力電圧波形と同様に電源電圧VCCまで上昇する。
【0014】尚、以上の第1から第3の実施例において
は、MOSFETを用いて説明したが、本発明はこれに
限られるものではない。酸化物以外の絶縁物をゲートに
用いたMISFETであっても本発明の効果が得られる
ことは明らかである。
は、MOSFETを用いて説明したが、本発明はこれに
限られるものではない。酸化物以外の絶縁物をゲートに
用いたMISFETであっても本発明の効果が得られる
ことは明らかである。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
BiCMIS回路の出力回路として、接地電圧から電源
電圧VCCまでの全振幅出力電圧を得ることが可能にな
る。これにより本発明は、スタティック回路に限らずダ
イナミック回路を駆動した場合でも記憶データの保持特
性を低下させることなく、又、CMISFETのVthの
絶対値が小さくなった場合でも消費電流が増えることの
ない低消費電力のBiCMIS回路を実現できる効果が
ある。
BiCMIS回路の出力回路として、接地電圧から電源
電圧VCCまでの全振幅出力電圧を得ることが可能にな
る。これにより本発明は、スタティック回路に限らずダ
イナミック回路を駆動した場合でも記憶データの保持特
性を低下させることなく、又、CMISFETのVthの
絶対値が小さくなった場合でも消費電流が増えることの
ない低消費電力のBiCMIS回路を実現できる効果が
ある。
【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。
【図2】図1に示すBiCMIS回路および図5に示す
従来のBiCMIS回路における入出力電圧の動作波形
図である。
従来のBiCMIS回路における入出力電圧の動作波形
図である。
【図3】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図4】本発明の第3の実施例の回路図である。
【図5】従来の技術によるBiCMIS回路の回路図で
ある。
ある。
1 入力端子 2 出力端子 3,9,31,32,91,92 PMOSFET 4,6,41,42,61,62 NMOSFET 5 NPNバイポーラトランジスタ 7 電源端子 8 接地端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/331 29/73 7377−4M H01L 29/72
Claims (1)
- 【請求項1】 CMIS回路で構成された論理回路と、 ベースが前記論理回路の出力端に接続され、エミッタが
出力端子に接続され、コレクタが電源端子に接続された
NPN型バイポーラトランジスタと、 前記電源端子と前記出力端子との間に接続された、前記
論理回路のPMISFETからなる部分回路と同一の回
路と、 前記出力端子と前記接地端子との間に接続された、前記
論理回路のNMISFETからなる部分回路と同一の回
路とを有することを特徴とするBiCMIS回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318166A JPH05206836A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | BiCMIS回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318166A JPH05206836A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | BiCMIS回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206836A true JPH05206836A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=18096212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3318166A Withdrawn JPH05206836A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | BiCMIS回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05206836A (ja) |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP3318166A patent/JPH05206836A/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: 19990311 |