JPH0611108B2 - 半導体回路装置 - Google Patents

半導体回路装置

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JPH0611108B2
JPH0611108B2 JP58097812A JP9781283A JPH0611108B2 JP H0611108 B2 JPH0611108 B2 JP H0611108B2 JP 58097812 A JP58097812 A JP 58097812A JP 9781283 A JP9781283 A JP 9781283A JP H0611108 B2 JPH0611108 B2 JP H0611108B2
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修一 宮岡
雅則 小高
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00323Delay compensation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • HELECTRICITY
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
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    • H03K19/017509Interface arrangements
    • H03K19/017518Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET]

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、論理回路さらにはメモリ回路に適用して特
に有効な技術に関するもので、たとえば、第1と第2の
論理状態を出力する半導体回路装置特に、MOSレベル
の信号をECLレベルのような異なる振幅の信号に変換
して出力するレベル変換回路に利用して有効な技術に関
するものである。
〔背景技術〕
従来、CMOS集積回路において、内部の0〜−5Vの
ようなMOSレベルの信号を、−0.9〜−1.7Vの
ようなECLレベルの信号に変換して出力する回路とし
て、第1図に示すような回路がインテル社より提案され
ている(Electronics/1982年2月10日160〜
163頁)。このレベル変換回路は、消費電流が小さ
く、かつ高速であるという利点を有している。
ところが、本発明者が検討したところによると、この回
路においては、前段のCMOSインバータIVの出力が
−5V〜−0.6Vの間にあるときに後段のエミッタ・
フォロワEFがロウレベル(約−1.7V)を出力し、
インバータIVの出力が−0.6〜0Vの間にあるとき
にエミッタ・フォロワEFがハイレベル(約−0.9
V)を出力する。一方、前段のインバータIVの出力
は、ロウレベルからハイレベルに変わるときも、ハイレ
ベルからロウレベルに変わるときも、ほぼ同じ速度で変
化する。
そのため、CMOSインバータIVの入力信号が変化し
て、インバータIVの出力がロウレベルからハイレベル
に変化されるときと、ハイレベルからロウレベルに変化
されるときとでは、このレベル変換回路における信号の
伝播遅延時間が異なってしまうことがわかった。
そこで、CMOSインバータIVを構成するP−MOS
とN−MOSのチャンネルのW/L比を例えば5:1に
して、ロジックシュレッショールドをレベルの高い側を
持っていき、出力信号の立上がり時と立下がり時との間
の信号の遅延時間のアンバランスを緩和させるようにす
ることを本発明者は考えた。しかしながら、このように
しても、回路の出力信号の立下がり時間の方が立上がり
時間よりも2ns程度早くなることが分った。
従って、このようなレベル変換回路を例えばCMOSメ
モリの出力回路に使ったとすると、メモリのアクセス時
間は出力回路における遅い方の出力信号で決まってしま
うので、メモリの高速化が充分に達成できないという問
題点があることが本発明者によって明らかにされた。
〔発明の目的〕
MOSインバータとエミッタ・フォロワとからなるレベ
ル変換回路のように第1と第2の論理状態を出力する回
路において、出力信号の遅延時間の差をなくし、かつ遅
延時間を短くすることにある。また、この回路を用いた
メモリ等のLSI全体の動作速度を向上させることがで
きるようにすることを目的とする。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添附図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわちこの発明は、例えば回路の入力信号線と一方の
電源電圧端子との間にスイッチトランジスタを設けてお
き、このスイッチトランジスタを動作電位が伝播してく
る直前までオンさせておくことにより、予め出力を遅延
時間が大きい方の論理状態に固定できるようにし、これ
によって、遅延時間が大きい方の論理状態への変化が速
くされ、第1と第2の論理状態への変化の遅延時間の差
をなくすことができるようにして上記目的を達成するも
のである。
以下図面を用いてこの発明を具体的に説明する。
〔実施例〕
第2図は本発明をMOSレベルからECLレベルへ変換
するレベル変換回路に適用した場合の一実施例を示す。
このレベル変換回路は、第1図の回路と同じように、C
MOSインバータIVとエミッタ・フォロワEFとから
なる。CMOSインバータIVは回路の接地電位と電源
電圧VEE(−5V)との間に直列接続されたPチャンネ
ル形のMOSFETQとNチャンネル形のMOSFE
TQとから構成されている。このCMOSインバータ
IVの出力電圧は、エミッタ・フォロワEFを構成する
NPNバイポーラトランジスタTrのベースに供給され
ている。トランジスタTrのコレクタは回路の接地電位
に接続され、エミッタは抵抗Rを介して−2Vのような
電源電圧に接続され、トランジスタTrのエミッタから
レベル変換された出力VECLが取り出されるようにされ
ている。
さらに、この実施例では、上記インバータIVの入力信
号線lと電源電圧VEEとの間に、特に制限されないが、
Nチャンネル形のスイッチMOSFETQが接続され
ている。そして、このMOSFETQのゲートには、
図示しないパルス発生回路から出力される制御パルスP
が供給され、この制御パルスPによってMOSFE
TQがオン,オフされるようにされている。
上記実施例のレベル変換回路をCMOSメモリの出力回
路の使用し、ECLレベルの信号を出力させる場合、上
記インバータIVへの入力信号線lには、メモリのセン
スアンプ(読出し回路)からのセンス出力が入力信号と
して入って来るようにされる。
この場合、外部からメモリに供給されるアドレス信号や
ライトイネーブル信号のような制御信号に基づいて、ア
ドレスの選択が開始されてからセンスアンプよりレベル
変換回路内のインバータIVに信号が入って来るまでの
間だけ、ハイレベルになるようにされた制御パルスP
を形成して、上記MOSFETQのゲートに印加させ
るようにする。
すると、MOSFETQは制御パルスPによってオ
ンされ、インバータIVを構成するMOSFETQ
のゲートにはVEEレベルの電圧が印加される。その
ため、インバータIVの出力はハイレベル(0V)にさ
れ、エミッタ・フォロワEFを構成するトランジスタT
rがオンされ、エミッタ・フォロワEFの出力はトラン
ジスタTrのベース電位よりもVBE分低い−0.6Vの
ような電位にされる。
これによって、エミッタ・フォロワEFの出力すなわ
ち、レベル変換回路の出力は、上記制御パルスPによ
って、センスアンプから回路にセンス出力(動作電位)
が入って来るまで、予めハイレベル(−0.6V)に固
定されるようになる。
従って上記実施例においては、第3図に示すように、制
御パルスPがロウレベルに立ち下がって、MOSFE
TQがオフされてから、入力信号(センス出力)VIN
が変化されると、回路の出力信号VECLはこれに応じて
速やかに変化するようになる。すなわち、この回路の出
力VECLは、上述したように、制御パルスPによっ
て、入力信号VINが入って来る直前まで強制的にハイレ
ベルにされており、制御パルスPが立ち下がると、少
しレベルが下がるものの、直ちに入力信号VINの変化に
追従して変化する。
ここで、入力信号VINがロウレベルからハイレベルに変
化されると、インバータIVの出力はハイからロウに変
化して、エミッタ・フォロワEFの出力VECLもロウレ
ベルに変化されるが、このような変化は、第1図の回路
のところで説明したように、もともと迅速に行なわれ
る。一方、入力信号VINがハイレベルからロウレベルに
変化されると、インバータIVの出力がロウからハイに
変わり、出力VECLはハイレベルにされる。しかして、
入力信号INが回路に入って来る前に、制御パルスP
よってトランジスタTrがオンされ、出力VECLがハイ
レベルに固定されているため、制御パルスPの立ち下
がりによって出力のレベルが下がり始めても、完全に下
がりきる前に、入力信号VINが変化する。そのため、出
力VECLは入力信号VINの変化に追従して直ちに変化し
て、−0.6Vのような所定のハイレベル状態にさせら
れる。
第1図に示すような従来の回路においては、入力信号V
INがハイレベルからロウレベルに変化されると、第3図
(c)に破線で示すように、出力VECLのハイレベルへの変
化はロウレベルへの変化よりも2ns以上遅れてしまう。
しかし、実施例の回路においては、出力VECLのハイレ
ベルへの変化は、ロウレベルへの変化と同じ程度の遅延
時間しか有しない。そのため、出力VECLのロウレベル
への変化の際の遅延時間と、ハイレベルへの変化の際の
遅延時間との差がなくなり、レベル変換回路における遅
い方の遅延時間を早い方の遅延時間に揃えることができ
る。
その結果、このようなレベル変換回路を出力回路として
使用したCMOSメモリにおけるアクセス時間が2ns以
上短縮され、読出し速度の高速化が可能となる。
なお、上記実施例では、インバータIVを構成するMO
SFETQ,Qのゲートと電源電圧VEEとの間にN
チャンネル形のスイッチMOSFETQが設けられて
いるが、このMOSFETQの代わりにPチャンネル
形のMOSFETを使用し、上記制御パルスPと逆相
のパルスを印加してオンさせるようにしてもよいことは
いうまでもない。また、実施例ではインバータIVがC
MOS構成にされているが、Nチャンネル形の駆動用M
OSFETと負荷MOSFETとにより構成されたイン
バータとエミッタ・フォロワとからなるレベル変換回路
にも適用できるものである。
さらに、上記実施例では、インバータIVに直接センス
アンプからの出力が供給されるように構成されているも
のについて説明したが、上記インバータIVの前段に複
数段のインバータが接続されているようなレベル変換回
路にも適用することができる。この場合、前記スイッチ
MOSFETQは、例えば最終段のインバータを構成
するMOSFETのゲートと電源電圧VEEとの間に接続
するようにすればよい。
〔効 果〕
MOSインバータとエミッタ・フォロワとからなるレベ
ル変換回路のように第1の論理状態(ハイレベル)と第
2の論理状態(ロウレベル)を出力する回路において、
回路の入力信号線と一方の電源電圧端子との間にスイッ
チトランジスタを設けておき、このスイッチトランジス
タを、動作電位が伝播して来る直前までオンさせておく
ことにより、予め出力を遅延時間が大きい方の論理状態
に固定できるようにしたので、出力遅延時間の大きい方
の論理状態への変化が速くされて遅延時間が小さい方の
変化に一致され、これによって遅延時間の差がなくな
り、かつ遅延時間が短くなる。また、この回路を出力回
路として用いたメモリのようなLSIにおける動作速度
を向上させることができるという効果がある。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
〔利用分野〕
以上の説明では、一例としてMOSレベルの信号をEC
Lレベルの信号に変換するレベル変換回路と、これをメ
モリの出力回路に利用した場合について説明したが、M
OSレベルとTTLレベルとの変換を行なう回路その他
立上がり時間と立下がり時間が著しく相異するようなす
べての回路およびメモリ以外の論理LSI等に利用でき
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のMOSレベルからECLレベルへのレ
ベル変換回路の一例を示す回路図、 第2図は本発明を適用したレベル変換回路の一実施例を
示す回路図、 第3図はその回路における入出力信号と制御パルスのタ
イミングを示すタイミングチャートである。 IV……インバータ、EF……エミッタ・フォロワ、T
r……バイポーラトランジスタ、Q……スイッチトラ
ンジスタ(MOSFET)、VIN……入力信号、VECL
……出力信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻上 勝己 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭58−59629(JP,A) 実開 昭57−119946(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリのセンスアンプからのセンス出力を
    その入力として受けるCMOSインバータと、かかるC
    MOSインバータの出力を受けるエミッタフォロワとに
    よって内部からのCMOSレベルの信号を受けてECL
    レベルの出力信号を形成する出力回路が構成されてな
    り、上記CMOSインバータの入力の変化によってもた
    らされる上記エミッタフォロワの出力レベルの第1レベ
    ルから第2レベルへの変化時の遅延時間が、上記出力レ
    ベルの第2レベルから第1レベルへの変化時の遅延時間
    よりも長くなっている半導体回路装置であって、 上記CMOSインバータが、W/L比の大きなPチャン
    ネルMOSFETとW/L比の小さなNチャンネルMO
    SFETとから構成されることにより高いロジックスレ
    ッショールドを持つようにされているとともに、 そのスイッチ動作によって上記エミッタフォロワの上記
    出力レベルを第2レベルに強制するスイッチMOSFE
    Tを上記CMOSインバータに結合してなり、メモリア
    ドレスの選択の開始によって出力開始されかつ上記セン
    スアンプからセンス出力が出力されるタイミングで出力
    終了される制御パルスによって上記スイッチMOSFE
    Tをスイッチ制御するようにしてなる、ことを特徴とす
    る半導体回路装置。
JP58097812A 1983-06-03 1983-06-03 半導体回路装置 Expired - Lifetime JPH0611108B2 (ja)

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JPS59224921A JPS59224921A (ja) 1984-12-17
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JPS5859629A (ja) * 1981-09-16 1983-04-08 Toshiba Corp Mos形論理回路

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