JPH0685183A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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Publication number
JPH0685183A
JPH0685183A JP4231212A JP23121292A JPH0685183A JP H0685183 A JPH0685183 A JP H0685183A JP 4231212 A JP4231212 A JP 4231212A JP 23121292 A JP23121292 A JP 23121292A JP H0685183 A JPH0685183 A JP H0685183A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel transistor
current
transistor
circuit
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP4231212A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Kurasawa
健 倉澤
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH0685183A publication Critical patent/JPH0685183A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、CMOS集積回路における出力回
路に関し、信号伝達遅延時間が短かく、かつ動作ノイズ
も低い。 【構成】 駆動回路を経由する低いレベルの貫通電流を
発生させるバッファ回路を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、相補型MOS(以下
「CMOS」と称する)集積回路における出力回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】CMOS集積回路における出力回路は、
信号を長距離伝送して他の回路を駆動する役割を担って
いるため、その最終段には大きな相互コンダクタンスg
mを有するトランジスタを必要とし、このためこの最終
段にはゲート幅の大きな、即ちサイズの大きなCMOS
トランジスタが用いられる。このサイズの大きなCMO
Sトランジスタを、それよりもgmの小さな、即ちサイ
ズの小さなトランジスタで駆動すると、この小さなトラ
ンジスタの出力信号の立ち上がり、立ち下がりに要する
時間が増大し、その信号変化の際に最終段の大きなCM
OSトランジスタを構成するPチャンネルトランジスタ
とNチャンネルトランジスタとが同時に導通状態(オ
ン)となり、これらのPチャンネルトランジスタとNチ
ャンネルトランジスタを経由して貫通電流Iが流れる。
この貫通電流Iは変化率dI/dtが極めて大きく、こ
れがノイズとして電源系に影響し誤動作等の原因の1つ
となる。
【0003】この貫通電流の発生を防止する方法の1つ
として以下に説明する方法が知られている(例えば特開
昭64−34016号公報参照)。図3は、貫通電流の
発生が防止された出力回路を表わし、図4はそのタイミ
ングチャートを表わしている。図3に示す出力回路の各
ノードa,b,c,d,e,oと、図4に示す信号波形
図(a),(b),(c),(d),(e),(o)は
互いに対応させてある。
【0004】この出力回路は、Pチャンネルトランジス
タP1及びNチャンネルトランジスタN1からなる駆動
回路と、その駆動回路より前段のタイミング調整回路か
ら構成されている。この出力回路の入力端子であるノー
ドaの信号が立ち上がると、タイミング調整回路を構成
するNORゲートの出力のノードbの信号が立ち下が
り、NチャンネルトランジスタN1が遮断状態(オフ)
となる。一方ノードbの立ち下がりを受けて遅延用イン
バータI1により所定の遅れ時間tD だけ遅れてノード
cの信号が立ち上がり、これによりNANDゲートの出
力端のノードdが立ち下がり、Pチャンネルトランジス
タP1がオンとなる。これにより、図4(B)に示すよ
うに、NチャンネルトランジスタN1がオフした後Pチ
ャンネルトランジスタP1がオンする迄の間、出力端の
ノードoはハイインピーダンス状態となり、Pチャンネ
ルトランジスタP1とNチャンネルトランジスタN1が
同時にオンとなる状態が生じることが防止され、したが
って貫通電流の発生が防止される。Pチャンネルトラン
ジスタP1がオンした後、図4(C)に示すように、出
力のノードoに接続された配線等による負荷容量CL
充電するための充電電流が流れる。
【0005】また、ノードaの信号が立ち下がるとノー
ドdが立ち上がりPチャンネルトランジスタP1がオフ
となる。その後ノードdが立ち上がったことを受けて遅
延用インバータI2により所定の遅れ時間tD だけ遅れ
てノードeの信号が立ち下がり、ノードbの信号が立ち
上がってNチャンネルトランジスタN1がオンとなる。
この場合も、PチャンネルトランジスタP1がオフした
後NチャンネルトランジスタN1がオンするまでの間出
力端のノードoはハイインピーダンス状態となり、Pチ
ャンネルトランジスタP1とNチャンネルトランジスタ
N1が同時にオンとなる状態が生じることはなく、した
がって貫通電流の発生が防止される。Nチャンネルトラ
ンジスタN1がオンした後は、放電電流が流れることに
なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した手法(図3、
図4参照)により貫通電流の発生を防止することにより
貫通電流に起因する電源ノイズの発生は防止されるが、
負荷容量の充放電に伴う電流もかなり大きな電流であ
り、この充放電電流による電源ノイズも押えることが望
ましい。
【0007】この充放電電流による電源ノイズを押える
ために、前述した文献(特開昭64−34016号公
報)に、充放電電流のスルーレート(電流の変化率)を
下げる方式が提案されている。このように電源ノイズの
低減のみを目的とすると種々の手法が考えられるが、一
方、出力回路においては、動作時の電源ノイズが低いこ
とのほか、信号伝達速度tpdの高速性も重要な要素であ
る。この点、図3に示すタイミングコントロール回路に
は遅延用インバータI1,I2が含まれており、このた
め信号の伝達が遅れることとなり、また負荷容量CL
充放電電流のスルーレートを押えると充放電に時間がか
かり信号の伝達が一層遅れてしまうという問題がある。
【0008】本発明は、上記事情に鑑み、信号伝達遅延
時間が短かく、かつ動作ノイズも低い出力回路を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の出力回路は、 (1)各ソースがそれぞれ電源およびグラウンドに接続
されるとともに各ドレインが互いに接続されこの接続点
を出力とする、第1のPチャンネルトランジスタと第1
のNチャンネルトランジスタとからなる第1の相補型M
OSトランジスタを備えた駆動回路 (2)入力信号の変化時に前記出力がハイインピーダン
ス状態を経由するように互いにタイミングをずらして第
1のPチャンネルトランジスタと第1のNチャンネルト
ランジスタをスイッチングさせるタイミング調整回路 (3)各ソースがそれぞれ電源およびグラウンドに接続
されるとともに各ドレインが互いに接続されこの接続点
が第1のPチャンネルトランジスタのドレインと第1の
Nチャンネルトランジスタのドレインとの接続点に接続
された第2のPチャンネルトランジスタと第2のNチャ
ンネルトランジスタとからなる、上記第1の相補型MO
Sトランジスタよりも小型の第2の相補型MOSトラン
ジスタを最終段に備えた、入力信号が変化しない定常時
には上記第1の相補型MOSトランジスタと同一レベル
の信号を出力するとともに、入力信号の変化時には、該
変化の方向に応じて、第1のPチャンネルトランジスタ
と第2のNチャンネルトランジスタとを経由し、あるい
は第2のPチャンネルトランジスタと第1のNチャンネ
ルトランジスタとを経由して流れる貫通電流を発生させ
るバッファ回路 を具備したことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】出力駆動回路の貫通電流は通常大きな電流であ
り、したがってこの貫通電流が発生すると大きなノイズ
を引き起こすため、従来、出力信号および電源系のノイ
ズを押えるために、上述した従来例に示すように貫通電
流の発生を押えることに目が向けられていた。しかしな
がら無視ないし許容できる程度に制御された貫通電流で
あれば問題はない。本発明は、この点に想到することに
より完成されたものであり、問題のないレベルの貫通電
流を積極的に流しこの貫通電流を信号伝達特性の改善に
利用したものである。
【0011】即ち、本発明の出力回路は、例えば図3に
例示したような駆動回路とタイミング調整回路のほか、
この駆動回路を経由する低いレベルの貫通電流を発生さ
せるバッファ回路を具備するものであり、駆動回路を構
成する第1のPチャンネルトランジスタ、第1のNチャ
ンネルトランジスタがオン、もしくはオフされる際の過
渡時にこの貫通電流から分岐した電流により負荷容量の
充放電が行なわれるため、その後の第1のPチャンネル
トランジスタ、第1のNチャンネルトランジスタがオ
ン、もしくはオフされた後に流れる充放電電流の時間変
化(dI/dt)が低いレベルに押えられ、この充放電
電流によるノイズの発生が押えられる。またこれととも
に過渡時に充放電された分充放電の高速化も図られ、こ
れにより信号遅延時間が短縮化される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の一実施例の出力回路の回路図、図2はそ
のタイミングチャートである。前述した従来例(図3、
図4参照)の要素と同一の要素には同一の番号を付し、
相違点についてのみ説明する。
【0013】図1に示す出力回路は、図3に示す従来の
出力回路に、インバータI3と、CMOSを構成するP
チャンネルトランジスタP2およびNチャンネルトラン
ジスタN2が付加されている。この実施例では、これら
インバータI3、PチャンネルトランジスタP2、及び
NチャンネルトランジスタN2により本発明にいうバッ
ファ回路の一例が構成されている。インバータI3の信
号伝達遅延時間は短かく、またPチャンネルトランジス
タP2およびNチャンネルトランジスタN2は、Pチャ
ンネルトランジスタP1およびNチャンネルトランジス
タN1と比べゲート幅の短かい小型のトランジスタで構
成されている。
【0014】このため、ノードaの入力信号が立ち上が
ると、図2(f)に示すようにノードfが直ちに立ち下
がり、これによりPチャンネルトランジスタP2が直ち
にオンとなる。インバータI3の伝達時間は短かく、ま
たPチャンネルトランジスタP2は小型のトランジスタ
であるため、PチャンネルトランジスタP2がオンとな
った瞬間にはまだNチャンネルトランジスタN1はオフ
とはなっておらず、したがって図1に示す経路を通って
貫通電流i1 が流れる。但しこの貫通電流i1はPチャ
ンネルトランジスタP2が小型のものであるため、これ
により制限を受けた貫通電流であり、またそのスルーレ
ート(di/dt)はインバータI3の駆動能力により
調整されたものであり、この貫通電流i1 はノイズ上問
題とはならない。
【0015】この貫通電流i1 の発生に続き、Nチャン
ネルトランジスタN1がオフしこれに伴ってノードoの
電位が上昇し、負荷容量CL への充電が開始される。し
たがってPチャンネルトランジスタP1がオンした時点
では、既に負荷容量CL がある程度充電(プリチャー
ジ)しているため、PチャンネルトランジスタP1がオ
ンした後の充電電流は、図2(B)に示すように図3に
示す従来の回路の場合よりも小さく、したがってこの時
点におけるノイズの発生も押えられる。また、このプリ
チャージにより、その後の充電時間が短かくて済み、し
たがって図2(C)に示すように信号伝達の高速性が実
現できる。またこのプリチャージ期間には、電流値変化
(dI/dt)は零であるため、ノイズがない状態でプ
リチャージが行える利点もある。
【0016】また、入力信号(ノードaの信号)の立ち
下がり時点ではノードfが直ちに立ち上がりこれにより
NチャンネルトランジスタN2が直ちにオンとなり、N
チャンネルトランジスタN2により制御された図1,図
2(B)に示す貫通電流i2が流れる。この貫通電流i
2 の負荷容量CL の放電に対する作用は、上述した貫通
電流i 1 の、負荷容量CL への充電に対する作用と同様
である。
【0017】このように、図1に示す出力回路では、入
力信号の立ち上がり、立ち下がり時点で制御された貫通
電流i1 ,i2 を流すことにより、駆動用のトランジス
タP1,N1がスイッチングされる前に負荷容量CL
充電、放電が開始され、トランジスタP1,N1がスイ
ッチングした後の充放電電流を押えることができ、充放
電電流によるノイズが低減されるとともに信号伝達の高
速性が実現する。
【0018】尚、複数の出力回路から同時に論理の変化
する信号を出力する必要がある場合、インバータI3の
高速性が維持された範囲内でこれら複数の出力回路のイ
ンバータI3の遅延特性を互いに異ならせることによ
り、各出力回路における貫通電流i1 ,i2 の立ち上が
りの時点を互いに異ならせることができ、これにより同
時動作を避け、同時動作に起因する、問題となるレベル
のノイズの発生を防止することもできる。
【0019】尚、図1に示す実施例にはNORゲート、
NANDゲートおよび2つの遅延用インバータI1,I
2の組合せによるタイミング調整回路が備えられている
が、このタイミング調整回路としては従来種々の回路構
成のものが考えられており、本発明にいうタイミング調
整回路は図1に示すタイミング調整回路に限定されるも
のでない。また図1に示す実施例では、インバータI3
と、PチャンネルトランジスタP2、及びNチャンネル
トランジスタN2により本発明にいうバッファ回路が構
成されているが、このバッファ回路は、最終段にPチャ
ンネルトランジスタP2およびNチャンネルトランジス
タN2が配置されている必要はあるものの、前段部分は
インバータI3に限定されるものではなく、所期の作用
をなすものであればどのような回路構成を有するもので
あってもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の出力回路
は、例えば図3に例示したような駆動回路とタイミング
調整回路のほか、この駆動回路を経由する低いレベルの
貫通電流を発生させるバッファ回路を具備したものであ
るため、駆動回路がスイッチングした後の充放電電流を
押えることができ、充放電電流によるノイズが低減され
るとともに信号伝達の高速性が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の出力回路の回路図である。
【図2】図1に示す出力回路のタイミングチャートであ
る。
【図3】貫通電流の発生が防止された従来の出力回路を
表わした回路図である。
【図4】図3に示す出力回路のタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
I1,I2 遅延用インバータ I3 インバータ P1,P2 Pチャンネルトランジスタ N1,N2 Nチャンネルトランジスタ CL 負荷容量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各ソースがそれぞれ電源およびグラウン
    ドに接続されるとともに各ドレインが互いに接続されこ
    の接続点を出力とする、第1のPチャンネルトランジス
    タと第1のNチャンネルトランジスタとからなる第1の
    相補型MOSトランジスタを備えた駆動回路と、 入力信号の変化時に前記出力がハイインピーダンス状態
    を経由するように互いにタイミングをずらして前記第1
    のPチャンネルトランジスタと前記第1のNチャンネル
    トランジスタをスイッチングさせるタイミング調整回路
    と、 各ソースがそれぞれ電源およびグラウンドに接続される
    とともに各ドレインが互いに接続されこの接続点が前記
    第1のPチャンネルトランジスタのドレインと前記第1
    のNチャンネルトランジスタのドレインとの接続点に接
    続された第2のPチャンネルトランジスタと第2のNチ
    ャンネルトランジスタとからなる、前記第1の相補型M
    OSトランジスタよりも小型の第2の相補型MOSトラ
    ンジスタを最終段に備えた、前記入力信号が変化しない
    定常時には前記第1の相補型MOSトランジスタと同一
    レベルの信号を出力するとともに、前記入力信号の変化
    時には、該変化の方向に応じて、前記第1のPチャンネ
    ルトランジスタと前記第2のNチャンネルトランジスタ
    とを経由し、あるいは前記第2のPチャンネルトランジ
    スタと前記第1のNチャンネルトランジスタとを経由し
    て流れる貫通電流を発生させるバッファ回路とを具備し
    たことを特徴とする出力回路。
JP4231212A 1992-08-31 1992-08-31 出力回路 Pending JPH0685183A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4231212A JPH0685183A (ja) 1992-08-31 1992-08-31 出力回路

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JP4231212A JPH0685183A (ja) 1992-08-31 1992-08-31 出力回路

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JPH0685183A true JPH0685183A (ja) 1994-03-25

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ID=16920091

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JP (1) JPH0685183A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007318664A (ja) * 2006-05-29 2007-12-06 Nec Electronics Corp 送信回路及びその制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007318664A (ja) * 2006-05-29 2007-12-06 Nec Electronics Corp 送信回路及びその制御方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990810