JPH0595089A - Mos集積回路 - Google Patents

Mos集積回路

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JPH0595089A
JPH0595089A JP3253645A JP25364591A JPH0595089A JP H0595089 A JPH0595089 A JP H0595089A JP 3253645 A JP3253645 A JP 3253645A JP 25364591 A JP25364591 A JP 25364591A JP H0595089 A JPH0595089 A JP H0595089A
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clocked inverter
channel mos
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inverter
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Eiichi Hasegawa
栄一 長谷川
Fumitaka Aoyanagi
文孝 青柳
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CMOS集積回路のトライステ―ト出力部に
おいて、各素子間の電気的特性のマッチングが容易な回
路構成を得ることである。 【構成】 イネ―ブル端子ENが論理値“1”のときに
は、クロックドインバ―タCI1およびCI2がインバ
ータとして機能し、トランジスタP13およびN23は
オフ状態となる。したがって、トランジスタP01およ
びN01で構成される出力回路はインバータとして機能
し、入力端子INの入力信号を反転した信号が出力端子
OUTに出力される。イネ―ブル端子ENが論理値
“0”のときには、クロックドインバ―タCI1および
CI2の出力はハイインピ―ダンス状態となり、トラン
ジスタP13およびN23はオン状態となる。したがっ
て、トランジスタP01およびN01はオフ状態とな
り、出力端子OUTはハイインピ―ダンス状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOS集積回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7は、従来例を示した電気回路図であ
り、CMOS集積回路におけるトライステ―ト出力部を
示したものである。
【0003】図7に示した回路は、インバ―タIV1A
およびIV2A、PチャネルMOSトランジスタP1、
P2およびNチャネルMOSトランジスタN3、N4か
らなるナンド回路NAND、NチャネルMOSトランジ
スタN1、N2およびPチャネルMOSトランジスタP
3、P4からなるノア回路NOR、PチャネルMOSト
ランジスタP5およびNチャネルMOSトランジスタN
5からなる出力回路により構成されている。INAはイ
ンバ―タIV1Aの入力端子、OUTAはトライステ―
ト出力の出力端子、ENAはトライステ―ト出力の出力
状態を制御するイネ―ブル端子である。
【0004】イネ―ブル端子ENAからの信号が論理値
“1”のときの動作は以下の通りである。入力端子IN
Aに印加される入力信号は、インバ―タIV1A、ナン
ド回路NANDおよびノア回路NORで順次反転され、
PチャネルMOSトランジスタP5およびNチャネルM
OSトランジスタN5の各ゲ―トに入力される。そし
て、PチャネルMOSトランジスタP5またはNチャネ
ルMOSトランジスタN5のいずれか一方がオン状態と
なる。その結果、入力端子INAに印加される入力信号
を反転した信号が出力端子OUTAに出力される。
【0005】イネ―ブル端子ENAからの信号が論理値
“0”のときの動作は以下の通りである。PチャネルM
OSトランジスタP1およびNチャネルMOSトランジ
スタN1が常にオン状態となるため、ナンド回路NAN
Dの出力は論理値“1”に、ノア回路NORの出力は論
理値“0”となる。したがって、PチャネルMOSトラ
ンジスタP5およびNチャネルMOSトランジスタN5
はいずれもオフ状態となり、出力端子OUTAはハイイ
ンピ―ダンス状態となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、ナン
ド回路NANDおよびノア回路NORがMOSトランジ
スタの直列/並列構成となっているため、インバ―タI
V1A、ナンド回路NAND、ノア回路NOR、Pチャ
ネルMOSトランジスタP5およびNチャネルMOSト
ランジスタN5で構成される出力回路(インバ―タとし
て機能する。)の電気的特性をマッチングさせることが
困難になる、という問題点があった。
【0007】本発明の目的は、CMOS集積回路におけ
るトライステ―ト出力部において、各素子相互間の電気
的特性をマッチングさせることが容易な回路構成を提供
することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明におけるMOS集
積回路は、互いに共通の信号で制御されるとともに互い
の入力が共通に接続され、すべてのトランジスタがMO
Sトランジスタで構成された第1クロックドインバータ
および第2クロックドインバータと、上記第1クロック
ドインバータの出力がハイインピ―ダンス状態のとき
に、その出力をプラス電源側に接続する第1制御回路
と、上記第2クロックドインバータの出力がハイインピ
―ダンス状態のときに、その出力をマイナス電源側に接
続する第2制御回路と、ゲートが上記第1クロックドイ
ンバータの出力に接続されるとともにソ―スがプラス電
源側に接続されたPチャネルMOSトランジスタと、ゲ
ートが上記第2クロックドインバータの出力に接続され
るとともにソ―スがマイナス電源側に接続されたNチャ
ネルMOSトランジスタとからなり、互いのドレインが
共通に接続された出力回路とを有する。
【0009】
【実施例】図1は、本発明における第1実施例を示した
電気回路図であり、CMOS集積回路におけるトライス
テ―ト出力部を示したものである。
【0010】INはインバ―タIV1の入力端子、OU
Tはトライステ―ト出力の出力端子、ENはトライステ
―ト出力の出力状態を制御するイネ―ブル端子である。
【0011】CMOSインバ―タIV1およびIV2
は、いずれも図2に示すような入出力特性(伝達特性)
を有しており、その反転電位(論理しきい電圧)は2.
5ボルトである。ここでいう反転電位とは、入出力特性
における立ち下がり開始入力電圧と立ち下がり終了入力
電圧との中点の入力電圧であり、通常は出力電圧が電源
電圧(5ボルト)の半分(2.5ボルト)のときの入力
電圧である。
【0012】第1クロックドインバ―タCI1は、Pチ
ャネルMOSトランジスタP11、P12およびNチャ
ネルMOSトランジスタN11、N12で構成される。
この第1クロックドインバ―タCI1は、図2に示すよ
うな入出力特性(インバ―タとして機能しているときの
入出力特性)を有しており、その反転電位は2.5ボル
トである。第2クロックドインバ―タCI2は、Pチャ
ネルMOSトランジスタP21、P22およびNチャネ
ルMOSトランジスタN21、N22で構成される。こ
の第2クロックドインバ―タCI2も、図2に示すよう
な入出力特性(インバ―タとして機能しているときの入
出力特性)を有しており、その反転電位は2.5ボルト
である。これらの第1クロックドインバ―タCI1およ
び第2クロックドインバ―タCI2の出力状態は、イネ
―ブル端子ENからの信号によって制御されるものであ
る。
【0013】PチャネルMOSトランジスタP13は第
1制御回路を構成するものであり、第1クロックドイン
バ―タCI1の出力がハイインピ―ダンス状態のとき
に、イネ―ブル端子ENからの信号を受けて、第1クロ
ックドインバ―タCI1の出力をプラス電源側に接続す
るものである。NチャネルMOSトランジスタN23は
第2制御回路を構成するものであり、第2クロックドイ
ンバ―タCI2の出力がハイインピ―ダンス状態のとき
に、イネ―ブル端子ENからの信号を受けて、第2クロ
ックドインバ―タCI2の出力をマイナス電源側(ア―
ス側)に接続するものである。
【0014】PチャネルMOSトランジスタP01およ
びNチャネルMOSトランジスタN01により出力回路
が構成される。この出力回路の出力端子OUTは、論理
値“0”、論理値“1”またはハイインピーダンスの3
状態(トライステート状態)をとる。
【0015】以上説明した各トランジスタのサイズ等
は、各素子の電気的特性を互いにマッチングさせる等の
理由から、以下の条件であることが好ましい。なお、説
明の都合上、各MOSトランジスタのチャネル長“L”
は等しいものとする。
【0016】まず、基本条件として、第1クロックドイ
ンバ―タCI1および第2クロックドインバ―タCI2
を構成する各MOSトランジスタの関係は、 P11のチャネル幅=P12のチャネル幅 N11のチャネル幅=N12のチャネル幅 P21のチャネル幅=P22のチャネル幅 N21のチャネル幅=N22のチャネル幅 であることが好ましい。
【0017】また、インバータIV1と第1クロックド
インバ―タCI1および第2クロックドインバ―タCI
2との反転電位のマッチングをとるために、インバータ
IV1のPチャネルMOSトランジスタを“IV1
(P)”、インバータIV1のNチャネルMOSトラン
ジスタを“IV1(N)”としたときに、 IV1(P)のチャネル幅/IV1(N)のチャネル幅 =P11のチャネル幅/N11のチャネル幅 =P21のチャネル幅/N21のチャネル幅 であることが好ましい。
【0018】また、第1クロックドインバ―タCI1の
負荷(PチャネルMOSトランジスタP01)と第2ク
ロックドインバ―タCI2の負荷(NチャネルMOSト
ランジスタN01)の違いによる信号波形の差異を補償
するため、 P01の入力容量/N01の入力容量 =P11のチャネル幅/P21のチャネル幅 =N11のチャネル幅/N21のチャネル幅 であることが好ましい。
【0019】つぎに、図1に示した第1実施例の回路の
動作を説明する。
【0020】イネ―ブル端子ENからの信号が論理値
“1”のときの動作は以下の通りである。イネ―ブル端
子ENからのイネーブル信号はNチャネルMOSトラン
ジスタN12およびN22に印加され、イネーブル信号
を反転した信号はPチャネルMOSトランジスタP12
およびP22に印加される。したがって、これらの四つ
トランジスタはいずれもオン状態となり、第1クロック
ドインバ―タCI1および第2クロックドインバ―タC
I2は、いずれもインバータとして機能することにな
る。一方、イネ―ブル端子ENからのイネーブル信号お
よびその反転信号は、PチャネルMOSトランジスタP
13およびNチャネルMOSトランジスタN23に、そ
れぞれ印加される。そのため、これらの二つのトランジ
スタはいずれもオフ状態となる。以上のことから、Pチ
ャネルMOSトランジスタP01およびNチャネルMO
SトランジスタN01で構成される出力回路は、実質的
にインバータとして機能することになる。つまり、入力
端子INの入力信号(論理値“0”または“1”)に応
じて、PチャネルMOSトランジスタP01またはNチ
ャネルMOSトランジスタN01のいずれか一方がオン
状態となる。その結果、入力端子INに印加される入力
信号を反転した信号が出力端子OUTに出力されること
になる。図3(A)および(B)は、このときのPチャ
ネルMOSトランジスタP01の出力波形(A)および
NチャネルMOSトランジスタN01の出力波形(B)
を示したものである。
【0021】イネ―ブル端子ENからの信号が論理値
“0”のときの動作は以下の通りである。イネ―ブル端
子ENからの信号およびその反転信号により、Pチャネ
ルMOSトランジスタP12、P22およびNチャネル
MOSトランジスタN12、N22は、はいずれもオフ
状態となる。したがって、第1クロックドインバ―タC
I1および第2クロックドインバ―タCI2の出力は、
いずれもハイインピ―ダンス状態となる。一方、イネ―
ブル端子ENからの信号およびその反転信号は、Pチャ
ネルMOSトランジスタP13およびNチャネルMOS
トランジスタN23に、それぞれ印加される。そのた
め、PチャネルMOSトランジスタP13およびNチャ
ネルMOSトランジスタN23は、いずれもオン状態と
なる。したがって、PチャネルMOSトランジスタP0
1およびNチャネルMOSトランジスタN01はいずれ
もオフ状態となる。その結果、出力端子OUTはハイイ
ンピ―ダンス状態となる。
【0022】図4は、本発明における第2実施例を示し
た電気回路図であり、CMOS集積回路におけるトライ
ステ―ト出力部を示したものである。図1に示した第1
実施例と異なる主な点は、クロックドインバータCI3
に抵抗R1をクロックドインバータCI4に抵抗R2
を、それぞれ加えところである。他の構成については図
1に示した第1実施例と実質的に同一である。したがっ
て、図1の構成と実質的に同一のものには同一の符号を
付し、説明を省略する。
【0023】第1クロックドインバ―タCI1は、図5
(A)に示すような入出力特性(インバ―タとして機能
しているときの入出力特性)を有しており、その反転電
位は3.0ボルトである。第2クロックドインバ―タC
I2は、図5(B)に示すような入出力特性(インバ―
タとして機能しているときの入出力特性)を有してお
り、その反転電位は2.0ボルトである。なお、CMO
Sインバ―タIV1およびIV2の入出力特性は、図1
に示した第1実施例と同様である。
【0024】各トランジスタのサイズ等は、第1実施例
で示した条件と同一であることが好ましく、また抵抗R
1およびR2については、 P01の入力容量/N01の入力容量 =P11のチャネル幅/P21のチャネル幅 =N11のチャネル幅/N21のチャネル幅 =R1の抵抗値/R2の抵抗値 であることが好ましい。
【0025】ところで、図1に示した第1実施例では、
図3に示した波形図からわかるように、PチャネルMO
SトランジスタP01とNチャネルMOSトランジスタ
N01とが同時にオン状態になるときがあり、そのとき
にプラス電源側からマイナス電源側に貫通電流が流れ
る。そのために、回路全体の消費電流が大きなものとな
ってしまう。図6(A)および(B)は、図4に示した
第2実施例のPチャネルMOSトランジスタP01の出
力波形(A)およびNチャネルMOSトランジスタN0
1の出力波形(B)を示したものである(ただし、イネ
ーブル端子ENの論理値が“1”の場合)。この図から
わかるように、第2実施例では抵抗R1およびR2を加
えたため、PチャネルMOSトランジスタP01からN
チャネルMOSトランジスタN01に流れる貫通電流を
大幅に低減することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明では、クロックドインバータを用
いたことにより、各素子相互間の電気的特性をマッチン
グさせることが容易になる。したがって、特性上、製造
上、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第1実施例を示した電気回路図
である。
【図2】本発明におけるインバータの入出力特性を示し
た説明図である。
【図3】図1に示した回路の出力部トランジスタの波形
図である。
【図4】本発明における第2実施例を示した電気回路図
である。
【図5】本発明におけるインバータの入出力特性を示し
た説明図である。
【図6】図2に示した回路の出力部トランジスタの波形
図である。
【図7】従来例を示した電気回路図である。
【符号の説明】
CI1……第1クロックドインバータ CI2……第2クロックドインバータ P13……PチャネルMOSトランジスタ(第1制御回
路) N23……NチャネルMOSトランジスタ(第2制御回
路) P01……PチャネルMOSトランジスタ(出力回路の
一部) N01……NチャネルMOSトランジスタ(出力回路の
一部) CI3……第1クロックドインバータ CI4……第2クロックドインバータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに共通の信号で制御されるとともに
    互いの入力が共通に接続され、すべてのトランジスタが
    MOSトランジスタで構成された第1クロックドインバ
    ータおよび第2クロックドインバータと、 上記第1クロックドインバータの出力がハイインピ―ダ
    ンス状態のときに、その出力をプラス電源側に接続する
    第1制御回路と、 上記第2クロックドインバータの出力がハイインピ―ダ
    ンス状態のときに、その出力をマイナス電源側に接続す
    る第2制御回路と、 ゲートが上記第1クロックドインバータの出力に接続さ
    れるとともにソ―スがプラス電源側に接続されたPチャ
    ネルMOSトランジスタと、ゲートが上記第2クロック
    ドインバータの出力に接続されるとともにソ―スがマイ
    ナス電源側に接続されたNチャネルMOSトランジスタ
    とからなり、互いのドレインが共通に接続された出力回
    路とを有するMOS集積回路。
  2. 【請求項2】 上記第1クロックドインバータの入出力
    部を構成する一対のMOSトランジスタのドレインどう
    しは直接接続されたものであり、上記第2クロックドイ
    ンバータの入出力部を構成する一対のMOSトランジス
    タのドレインどうしは直接接続されたものである請求項
    1に記載のMOS集積回路。
  3. 【請求項3】 上記第1クロックドインバータの入出力
    部を構成する一対のMOSトランジスタのドレインどう
    しは抵抗を介して接続されたものであり、上記第2クロ
    ックドインバータの入出力部を構成する一対のMOSト
    ランジスタのドレインどうしは抵抗を介して接続された
    ものである請求項1に記載のMOS集積回路。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62163418A (ja) * 1986-01-13 1987-07-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体回路装置
JPH0292017A (ja) * 1988-09-28 1990-03-30 Nec Corp 出力回路

Patent Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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