JPH05267592A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH05267592A
JPH05267592A JP4066053A JP6605392A JPH05267592A JP H05267592 A JPH05267592 A JP H05267592A JP 4066053 A JP4066053 A JP 4066053A JP 6605392 A JP6605392 A JP 6605392A JP H05267592 A JPH05267592 A JP H05267592A
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JP
Japan
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power supply
output
ground potential
negative voltage
input
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Withdrawn
Application number
JP4066053A
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English (en)
Inventor
Harufusa Kondo
晴房 近藤
Hiromi Notani
宏美 野谷
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4066053A priority Critical patent/JPH05267592A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負の電源電位を用いることなく、正の電源電
位および接地電位のみで動作可能な半導体集積回路装置
を提供することである。 【構成】 信号レベルの異なる複数の信号が混在する半
導体集積回路装置は、正の電源電位VCCと接地電位GN
Dとを受けて、負の電圧VB を発生するチャージポンプ
回路21を含んでいる。このチャージポンプ回路で発生
した負電圧または接地電位のいずれかが、入力信号レベ
ルに応じて、スイッチング回路20によって選択され、
接地電位に接続されたコレクタおよび出力端子に接続さ
れたエミッタを有する出力段のバイポーラトランジスタ
22のベースに与えられる。この結果、トランジスタ2
2のエミッタからは、変換されたレベルの出力信号が供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路装置
に関し、特に、たとえばECL/TTLゲートアレイの
ような、レベルの異なる複数種類の信号が混在する半導
体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高速の計算機のような大規模シス
テムに用いられる、ゲートアレイなどの半導体集積回路
装置においては、ECL系の信号レベルやTTL系の信
号レベルのように異なる種類の信号レベルが混在して用
いられる場合が増大しており、このため、これら複数種
類の信号レベルを同時に扱うことができる半導体集積回
路装置が開発されている。
【0003】図7は、このような従来の半導体集積回路
装置の一例として、ECL/TTL入出力を実現したゲ
ートアレイを示す概略ブロック図であり、たとえば電子
情報通信学会技術研究報告SDM89−68の第33頁
ないし第38における「高集積ECL/TTLゲートア
レイ」に開示されている。
【0004】図7を参照すると、ゲートアレイ1は主と
して、CMOSで構成される内部ゲート4と、TTL入
力バッファ2と、ECL入力バッファ3と、TTL出力
バッファ5と、ECL出力バッファ6とを備えている。
TTL入力バッファ2は、ゲートアレイ1の外部から入
力端子7を介して入力されたTTLレベル(約0.8V
以下または約2V以上)の入力信号を、CMOSレベル
(0V〜5V)の信号に変換して、CMOS内部ゲート
4に与える。また、ECL入力バッファ3は、ゲートア
レイ1の外部から入力端子8を介して入力されたECL
レベル(約−0.8V〜約−1.8V)の入力信号を、
CMOSレベルの信号に変換して、CMOS内部ゲート
4に与える。CMOS内部ゲート4は、これらのCMO
Sレベルの入力信号に所定の論理演算を施し、CMOS
レベルの出力信号をTTL出力バッファ5およびECL
出力バッファ6に与える。TTL出力バッファ5は、C
MOSレベルの出力信号をTTLレベルの出力信号に変
換して、出力端子9を介してゲートアレイ1の外部に出
力する。また、ECL出力バッファ6は、CMOSレベ
ルの出力信号をECLレベルの出力信号に変換して、出
力端子10を介してゲートアレイ1の外部に出力する。
【0005】なお、これらのバッファ2,3,5および
6と、CMOS内部ゲート4とには、端子11を介して
正の電源電位VCCが、端子12および14を介して接地
電位GNDが供給されている。これに加えて、ECL系
のバッファ3および6には、端子13を介して負の電源
電位VEEが供給されている。
【0006】この図7に示したゲートアレイ1を構成す
る各要素2ないし6については、前述の文献に詳細に説
明されているので、ここではその詳細な説明を省略し、
TTL出力バッファ5およびECL出力バッファ6の構
成例を例示するに止める。
【0007】図8は、上述のTTL出力バッファ5の構
成例を示す回路図であり、図9は、上述のECL出力バ
ッファ6の構成例を示す回路図である。また、図10
は、TTLおよびECLのそれぞれの出力振幅を示す波
形図である。
【0008】図8に示すように、TTL出力バッファ5
は、0V〜5VのCMOSレベルの出力を、約0.8V
以下または約2V以上のTTLレベルに変換するため
に、正の電源電位VCC(=+5V)と接地電位GNDと
を必要としている。
【0009】一方、図9に示すように、ECL出力バッ
ファ6は、0V〜5VのCMOSレベルの出力を、約−
0.8V〜約−1.8VのECLレベルに変換するため
に、正の電源電位VCCおよび接地電位GNDに加えて、
負の電源電位VEE(=−4.5V)を必要としている。
これは、TTL出力バッファ2およびECL入力バッフ
ァ3についても同じであり、したがってゲートアレイ1
全体として、正、負および接地の3種類の電源が必要と
なる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ECL/TTL入出力を有するゲートアレイでは、3種
類の電源電位を必要とするため、電源の種類が増大し、
全体として回路構成が複雑化しかつ製造コストが上昇す
るという問題点があった。
【0011】したがって、この発明の目的は、一方の信
号レベル(TTL系)の入出力バッファが正および接地
の2種類の電源電位しか必要としていないことに鑑み、
他方の信号レベル(ECL系)の入出力バッファも正お
よび接地の2種類の電源電位のみで動作するようにする
ことにより、半導体集積回路装置全体として必要な電源
の種類を減少させ、半導体集積回路装置全体の回路構成
を簡略化し、製造コストの低減を図ることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路装置は、第1の所定の電圧範囲内で変動する信号
レベルの入力を受ける入力端子と、第2の所定の電圧範
囲内で変動する信号レベルの出力を供給する出力端子
と、正の電源電位を供給する第1の電源手段と、接地電
位を供給する第2の電源手段と、正の電源電位および接
地電位に応じて、負の電圧を発生する負電圧発生手段
と、入力端子に入力された信号レベルに応じて、接地電
位または負電圧のいずれかを選択して出力するスイッチ
ング手段と、第2の電源手段に接続された第1の導通端
子と出力端子に接続された第2の導通端子とスイッチン
グ手段の出力に接続された制御端子とを有するバイポー
ラトランジスタとを備えている。
【0013】
【作用】この発明に係る半導体集積回路装置において
は、供給される正の電源電位および接地電位に基づい
て、半導体集積回路装置内で負電圧を発生し、この負電
圧または接地電位によって出力段のバイポーラトランジ
スタを駆動するように構成しているので、別途負の電源
電位を供給する電源手段を設けることなく、異なるレベ
ルの信号間のレベル変換を実現することができる。
【0014】
【実施例】図1は、この発明の一実施例が適用されたゲ
ートアレイを示す概略ブロック図であり、図7の従来例
と異なる点は、ECL入力バッファ30およびECL出
力バッファ60に負の電源電位VEE(=−4.5V)が
供給されていない点である。
【0015】図2は、図1に示したゲートアレイのう
ち、ECL出力バッファ60の構成を示す回路図であ
る。図2において、図1のCMOS内部ゲート4からの
CMOSレベルの出力信号は、入力端子24を介して、
スイッチング回路20に制御入力として与えられる。図
2の破線で示したスイッチング回路20は、機能的に表
現すると、直列に接続された2つのスイッチ20aおよ
び20bからなり、これらのスイッチ20aおよび20
bの開閉は、それぞれ、上述のCMOSレベルの出力信
号と、この出力信号をインバータ20cで反転して得ら
れた信号とによって、相補的に制御される。
【0016】スイッチ20aの一端は接地され、他端
は、スイッチ20bの一端とともに、このECL出力バ
ッファ回路の出力段を構成するバイポーラトランジスタ
22のベースに接続される。また、スイッチ20bの他
端は、後述するチャージポンプ回路21の負電圧出力に
接続される。なお、スイッチング回路20の実際の回路
構成は、図3に示すように、スイッチ20aおよび20
bを2つのトランスファーゲートを用いて実現するよう
に構成してもよい。さらに、バイポーラトランジスタ2
2のコレクタは、接地電位に接続され、エミッタは、E
CL出力バッファ回路の出力端子25に接続されてい
る。
【0017】図2において、チャージポンプ回路21
は、正の電源電位VCCおよび接地電位GNDを受けて、
負の電圧VB を供給し、前述のようにスイッチ20bの
他端に供給する。なお、この負電圧VB は、容量Cのキ
ャパシタ23によってその安定化が図られている。
【0018】したがって、スイッチング回路20は、C
MOSレベルの出力信号に応じて、接地電位GNDまた
は負電圧VB のいずれかを選択して、出力段のバイポー
ラトランジスタ22のベースに印加する。このバイポー
ラトランジスタ22は、オンしているときには、エミッ
タの電圧がベースの電圧よりも約0.7V程度低いとい
う性質を有している。したがって、スイッチング回路2
0によって接地電位が選択されてバイポーラトランジス
タ22のベースに印加されたときには、出力電圧は約−
0.7V程度となる。一方、負電圧VB を約−1V程度
に設定しておくと、スイッチング回路20によって負電
圧VB が選択されてバイポーラトランジスタ22のベー
スに印加されたときには、出力電圧は約−1.7V程度
となる。ここで、トランジスタ22のコレクタやエミッ
タの寄生抵抗を考慮すれば、出力端子25における出力
振幅は、−1.8V〜−0.8V程度となり、ECLレ
ベルの信号を出力することが可能となる。
【0019】次に、図2に示したチャージポンプ回路2
1の構成および動作について詳細に説明する。まず、図
4は、このチャージポンプ回路21が、第1の状態にあ
るときの、その回路構成を示しており、(a)は実際の
接続関係を、そして(b)はその場合の等価回路を示し
ている。また、図5は、このチャージポンプ回路21
が、第2の状態にあるときの、その回路構成を示してお
り、(a)は実際の接続関係を、そして(b)はその場
合の等価回路を示している。さらに、図6は、このチャ
ージポンプ回路21の動作を説明するためのタイミング
図である。図6において、(a),(b),(c)およ
び(d)は、それぞれ、図4および図5に示したチャー
ジポンプ回路21のスイッチ31,32,34および3
5のオン・オフのタイミングを示している。
【0020】まず、スイッチ31および34がオンし、
スイッチ32および35がオフする第1の状態(図4)
において、電源電位VCCによって、キャパシタ33が充
電される。次に、スイッチ32および35がオンし、ス
イッチ31および34がオフする第2の状態(図4)に
おいては、上述の第1の状態において充電されているキ
ャパシタ33の電極Bから負の電位−VCCが後段の回路
に伝達される。
【0021】ここで、前述のようにチャージポンプ回路
21の負電圧出力VB を−1Vに設定する場合について
説明する。バイポーラトランジスタ37がオンする条件
は、そのベース・エミッタ間電圧が0.7Vになること
である。したがって、VB =−1Vとするためには、ト
ランジスタ37のベース電圧を、−1+0.7=−0.
3Vとすればよい。このため、抵抗38および39の抵
抗値r1 :r2 を、約3:7に設定すれば、上述の条件
を実現することができる。そして、出力負電圧VB が−
1V以下になると、トランジスタ37がオンして電流を
注入し、負電圧VB を−1Vにまで引上げる。一方、出
力負電圧VB が−1V以上になると、トランジスタ37
はオフし、電圧VB は−1Vに維持されることになる。
【0022】以上のように、上述の実施例によれば、半
導体チップ内で安定化された負電圧を発生し、この負電
圧によって、ECL出力バッファの出力段のバイポーラ
トランジスタを駆動しているので、別途負の電源を準備
する必要がなくなり、図1に示すようにゲートアレイ全
体を正の電源電位および接地電位だけで動作することが
可能になる。
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、半導
体集積回路装置は、第1の所定の電圧範囲内で変動する
信号レベルの入力を受ける入力端子と、第2の所定の電
圧範囲内で変動する信号レベルの出力を供給する出力端
子と、正の電源電位を供給する第1の電源手段と、接地
電位を供給する第2の電源手段と、正の電源電位および
接地電位に応じて、負の電圧を発生する負電圧発生手段
と、入力端子に入力された信号レベルに応じて、接地電
位または負電圧のいずれかを選択して出力するスイッチ
ング手段と、第2の電源手段に接続された第1の導通端
子と、出力端子に接続された第2の導通端子と、スイッ
チング手段の出力に接続された制御端子とを有するバイ
ポーラトランジスタを有するように構成されているの
で、別途負の電源電位を供給する電源手段を設けること
なく、異なるレベルの信号間の変換を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるゲートアレイを示す
概略ブロック図である。
【図2】この発明の一実施例によるECL出力バッファ
の構成を示す回路図である。
【図3】この発明の一実施例によるスイッチング回路の
構成例を示す回路図である。
【図4】第1の状態におけるチャージポンプ回路の構成
を示す回路図である。
【図5】第2の状態におけるチャージポンプ回路の構成
を示す回路図である。
【図6】この発明の一実施例の動作を説明するためのタ
イミング図である。
【図7】従来のゲートアレイの構成を示す概略ブロック
図である。
【図8】従来のTTL出力バッファの構成を示す回路図
である。
【図9】従来のECL出力バッファの構成を示す回路図
である。
【図10】TTLレベルおよびECLレベルの出力振幅
を示す波形図である。
【符号の説明】
1 ゲートアレイ 2 TTL入力バッファ 3,30 ECL入力バッファ 4 CMOS内部ゲート 5 TTL出力バッファ 6,60 ECL出力バッファ 20 スイッチング回路 21 チャージポンプ回路 22 バイポーラトランジスタ 23 安定化キャパシタ なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の所定の電圧範囲内で変動する信号
    レベルの入力を受ける入力端子と、 第2の所定の電圧範囲内で変動する信号レベルの出力を
    供給する出力端子と、 正の電源電位を供給する第1の電源手段と、 接地電位を供給する第2の電源手段と、 前記正の電源電位および前記接地電位に応じて、負の電
    圧を発生する負電圧発生手段と、 前記入力端子に入力された信号レベルに応じて、前記接
    地電位または前記負電圧のいずれかを選択して出力する
    スイッチング手段と、 前記第2の電源手段に接続された第1の導通端子と、前
    記出力端子に接続された第2の導通端子と、前記スイッ
    チング手段の出力に接続された制御端子とを有するバイ
    ポーラトランジスタとを備えた、半導体集積回路装置。
JP4066053A 1992-03-24 1992-03-24 半導体集積回路装置 Withdrawn JPH05267592A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002062843A (ja) * 1999-06-30 2002-02-28 Fujitsu Ltd 駆動装置、駆動方法、プラズマディスプレイパネルの電源回路およびプラズマディスプレイパネル駆動用パルス電圧発生回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002062843A (ja) * 1999-06-30 2002-02-28 Fujitsu Ltd 駆動装置、駆動方法、プラズマディスプレイパネルの電源回路およびプラズマディスプレイパネル駆動用パルス電圧発生回路

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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990608