JPH077414A - 低電力デジタル信号バッファ回路 - Google Patents
低電力デジタル信号バッファ回路Info
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- JPH077414A JPH077414A JP6005595A JP559594A JPH077414A JP H077414 A JPH077414 A JP H077414A JP 6005595 A JP6005595 A JP 6005595A JP 559594 A JP559594 A JP 559594A JP H077414 A JPH077414 A JP H077414A
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- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
- H03K19/018507—Interface arrangements
- H03K19/018521—Interface arrangements of complementary type, e.g. CMOS
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0008—Arrangements for reducing power consumption
- H03K19/0013—Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
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- Computing Systems (AREA)
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- Logic Circuits (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 TTL信号用の低電力信号バッファ回路(30)
が、基準電圧により制御された相補形MOSFET(C
−MOSFET)増幅器(32)とC−MOSFETインバ
ータ(34)とを含む。基準電圧により制御されたC−MO
SFET増幅器は、一定の基準電圧(33)とTTL入力信
号(31)とを受け取り、基準バイアス電圧(35)をもたら
す。C−MOSFETインバータは、基準バイアス電圧
を受け取りこれによりバイアスされるプルアップP形M
OSFET(Q3)と、TTL入力信号を受け取るプルダウ
ンN形MOSFET(Q4)を有する。C−MOSFETイ
ンバータは、信号振幅のダイナミックレンジが実質的に
増大したTTL出力信号(37)をもたらす。 【効果】 TTL入力信号の状態が「低」から「高」
(例えば論理「0」から論理「1」に変化する際に、直
流電源からのバッファ回路用の電流のドレーンは大きく
低減される。
が、基準電圧により制御された相補形MOSFET(C
−MOSFET)増幅器(32)とC−MOSFETインバ
ータ(34)とを含む。基準電圧により制御されたC−MO
SFET増幅器は、一定の基準電圧(33)とTTL入力信
号(31)とを受け取り、基準バイアス電圧(35)をもたら
す。C−MOSFETインバータは、基準バイアス電圧
を受け取りこれによりバイアスされるプルアップP形M
OSFET(Q3)と、TTL入力信号を受け取るプルダウ
ンN形MOSFET(Q4)を有する。C−MOSFETイ
ンバータは、信号振幅のダイナミックレンジが実質的に
増大したTTL出力信号(37)をもたらす。 【効果】 TTL入力信号の状態が「低」から「高」
(例えば論理「0」から論理「1」に変化する際に、直
流電源からのバッファ回路用の電流のドレーンは大きく
低減される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル信号バッファ回
路に関し、より詳しくはトランジスタトランジスタ論理
(TTL)レベル信号のバッファのための相補形金属酸
化物半導体電界効果トランジスタ(C−MOSFET)
回路に関するものである。
路に関し、より詳しくはトランジスタトランジスタ論理
(TTL)レベル信号のバッファのための相補形金属酸
化物半導体電界効果トランジスタ(C−MOSFET)
回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】デジタル信号バッファ回路は、信号又は
回路の分離、インピーダンス整合、或いは回路のファン
イン及びファンアウト特性の改良といった目的で一般に
用いられている。バッファ回路の設計において一般的な
形式は、インバータ回路である。
回路の分離、インピーダンス整合、或いは回路のファン
イン及びファンアウト特性の改良といった目的で一般に
用いられている。バッファ回路の設計において一般的な
形式は、インバータ回路である。
【0003】図1を参照すると、従来の反転バッファ回
路は多くの場合、相補形MOSFET Qa, Qb, Qc, Qd
を用いている。信号の反転はP形MOSFET(P−M
OSFET)Qcと、エンハンスメントモードN形MOS
FET(N−MOSFET)Qdによって実行され、これ
らは相互にトーテムポール構造で結合されている。MO
SFET Qc及びQdのゲートは一緒に接続され、エンハ
ンスメントモードN−MOSFET Qa及びデプレッシ
ョンモードN−MOSFET Qbによってプルアップさ
れており、Qa及びQbは相互にトーテムポール構造で結合
されている。プルアップMOSFETQa及びQbは、それ
らのドレーン−ゲート及びゲート−ソース接続のそれぞ
れの故に、インバータMOSFETQc及びQdのゲートに
ついて抵抗性プルアップとして動作する。図1のバッフ
ァ回路についての典型的なMOSFETチャネルのパラ
メータは以下に表1に示す如きものである。
路は多くの場合、相補形MOSFET Qa, Qb, Qc, Qd
を用いている。信号の反転はP形MOSFET(P−M
OSFET)Qcと、エンハンスメントモードN形MOS
FET(N−MOSFET)Qdによって実行され、これ
らは相互にトーテムポール構造で結合されている。MO
SFET Qc及びQdのゲートは一緒に接続され、エンハ
ンスメントモードN−MOSFET Qa及びデプレッシ
ョンモードN−MOSFET Qbによってプルアップさ
れており、Qa及びQbは相互にトーテムポール構造で結合
されている。プルアップMOSFETQa及びQbは、それ
らのドレーン−ゲート及びゲート−ソース接続のそれぞ
れの故に、インバータMOSFETQc及びQdのゲートに
ついて抵抗性プルアップとして動作する。図1のバッフ
ァ回路についての典型的なMOSFETチャネルのパラ
メータは以下に表1に示す如きものである。
【0004】
【表1】
【0005】図2を参照すると、代替的な従来のMOS
FETバッファ回路が、図示の如くに相互接続されたP
−MOSFET Qe及びQhと、エンハンスメントモード
N−MOSFET Qf, Qg及びQiとを含んでいる。プル
アップMOSFET Qeと、並列に組み合わせられたプ
ルダウンMOSFET Qf及びQgは1つのインバータと
してトーテムポール構造で結合されており、プルアップ
MOSFET QhとプルダウンMOSFET Qiは別のイ
ンバータを構成している。これらのインバータは一緒に
なって入力信号をバッファし、同相の出力信号を生成す
る。図2のバッファ回路について典型的なMOSFET
チャネルのパラメータは、以下で表2に示す如くであ
る。
FETバッファ回路が、図示の如くに相互接続されたP
−MOSFET Qe及びQhと、エンハンスメントモード
N−MOSFET Qf, Qg及びQiとを含んでいる。プル
アップMOSFET Qeと、並列に組み合わせられたプ
ルダウンMOSFET Qf及びQgは1つのインバータと
してトーテムポール構造で結合されており、プルアップ
MOSFET QhとプルダウンMOSFET Qiは別のイ
ンバータを構成している。これらのインバータは一緒に
なって入力信号をバッファし、同相の出力信号を生成す
る。図2のバッファ回路について典型的なMOSFET
チャネルのパラメータは、以下で表2に示す如くであ
る。
【0006】
【表2】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した例示的な従来
のバッファ回路は多くの用途にとって満足なものではあ
るが、特に1つの動作特性が問題となってきている。即
ちTTLからCMOSへの信号レベル変換についての直
流電力消費である。多くの集積回路上における入力/出
力(I/O)ピンの合計数が増大するにつれて、低電力
デジタル信号バッファ回路の必要性がより重要になって
いる。換言すれば、より多くの入出力信号をバッファせ
ねばならなくなればなるほど、合計の直流電力消費がよ
り重要になってくる。
のバッファ回路は多くの用途にとって満足なものではあ
るが、特に1つの動作特性が問題となってきている。即
ちTTLからCMOSへの信号レベル変換についての直
流電力消費である。多くの集積回路上における入力/出
力(I/O)ピンの合計数が増大するにつれて、低電力
デジタル信号バッファ回路の必要性がより重要になって
いる。換言すれば、より多くの入出力信号をバッファせ
ねばならなくなればなるほど、合計の直流電力消費がよ
り重要になってくる。
【0008】図1及び図2に示したバッファ回路につい
ての電源VDD(TTL動作については=VCC)からの典型
的な直流電流ドレーンは、入力信号レベルがTTLの高
論理である約2ボルトの場合について、実際の電源電圧
(VCC)と周囲温度に応じて約3−5ミリアンペア(m
A)である。20以上のI/Oポートがアクティブの場合
には、合計の直流電流消費、従って直流電力消費は、バ
ッファ回路だけについてさえかなりのものとなる。そこ
で、この直流電流ドレーンが大きく減少された、低電力
デジタル信号バッファ回路の設計を提供することが望ま
しい。
ての電源VDD(TTL動作については=VCC)からの典型
的な直流電流ドレーンは、入力信号レベルがTTLの高
論理である約2ボルトの場合について、実際の電源電圧
(VCC)と周囲温度に応じて約3−5ミリアンペア(m
A)である。20以上のI/Oポートがアクティブの場合
には、合計の直流電流消費、従って直流電力消費は、バ
ッファ回路だけについてさえかなりのものとなる。そこ
で、この直流電流ドレーンが大きく減少された、低電力
デジタル信号バッファ回路の設計を提供することが望ま
しい。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による低電力信号
バッファ回路は、信号インバータと、アクティブ基準信
号発生器とを含む。信号インバータはアクティブ基準信
号とデジタル入力信号とを受け取り、デジタル入力信号
をアクティブ基準信号に従って反転して、バッファされ
たデジタル出力信号をもたらす。アクティブ基準信号発
生器は一定の電圧とデジタル入力信号とを受け取り、こ
れらに従って信号インバータに対してアクティブ基準信
号をもたらす。
バッファ回路は、信号インバータと、アクティブ基準信
号発生器とを含む。信号インバータはアクティブ基準信
号とデジタル入力信号とを受け取り、デジタル入力信号
をアクティブ基準信号に従って反転して、バッファされ
たデジタル出力信号をもたらす。アクティブ基準信号発
生器は一定の電圧とデジタル入力信号とを受け取り、こ
れらに従って信号インバータに対してアクティブ基準信
号をもたらす。
【0010】本発明の好ましい実施例においては、アク
ティブ基準信号発生器は相互に結合されたMOSFET
を含み、その1つが一定電圧とデジタル入力信号を受け
取る。信号インバータは相互に結合されたプルアップ及
びプルダウンMOSFETを含み、プルアップMOSF
ETがアクティブ基準信号を受け取る。
ティブ基準信号発生器は相互に結合されたMOSFET
を含み、その1つが一定電圧とデジタル入力信号を受け
取る。信号インバータは相互に結合されたプルアップ及
びプルダウンMOSFETを含み、プルアップMOSF
ETがアクティブ基準信号を受け取る。
【0011】本発明による低電力信号バッファ回路が引
き込む直流電源電流は、デジタル入力信号が低論理レベ
ルにある場合よりもデジタル入力信号が高論理レベルに
ある場合の方がかなり少ない。さらに、本発明による低
電力信号バッファ回路は、入力信号の信号振幅のダイナ
ミックレンジよりも大きな信号振幅ダイナミックレンジ
を有する出力信号をもたらす。
き込む直流電源電流は、デジタル入力信号が低論理レベ
ルにある場合よりもデジタル入力信号が高論理レベルに
ある場合の方がかなり少ない。さらに、本発明による低
電力信号バッファ回路は、入力信号の信号振幅のダイナ
ミックレンジよりも大きな信号振幅ダイナミックレンジ
を有する出力信号をもたらす。
【0012】本発明のこれらの特徴及び他の特徴、並び
にその利点は、以下の本発明の詳細な説明及び添付図面
を考慮することにより理解されよう。
にその利点は、以下の本発明の詳細な説明及び添付図面
を考慮することにより理解されよう。
【0013】
【実施例】図3を参照すると、本発明による低電力信号
バッファ回路30は、アクティブ基準信号発生器32と、入
力インバータ34と、出力インバータ36とを含んでいる。
この回路30は正のVDDと負のVSS電源端子の間でバイアス
されており、これらの端子はTTL信号について動作す
る場合は直流+5ボルト(VCC)及び回路の接地電位(G
ND)にある。アクティブ基準信号発生器32はTTL入力
信号31と一定電圧33とを受け取り、これらに従ってアク
ティブ基準信号35を生成する。入力インバータ34はアク
ティブ基準信号35とTTL入力信号31とを受け取り、こ
れらに従ってTTL入力信号31を反転して、バッファさ
れた出力信号37を生成する。出力インバータ36は出力信
号37を反転して、その相補位相信号39を生成する。
バッファ回路30は、アクティブ基準信号発生器32と、入
力インバータ34と、出力インバータ36とを含んでいる。
この回路30は正のVDDと負のVSS電源端子の間でバイアス
されており、これらの端子はTTL信号について動作す
る場合は直流+5ボルト(VCC)及び回路の接地電位(G
ND)にある。アクティブ基準信号発生器32はTTL入力
信号31と一定電圧33とを受け取り、これらに従ってアク
ティブ基準信号35を生成する。入力インバータ34はアク
ティブ基準信号35とTTL入力信号31とを受け取り、こ
れらに従ってTTL入力信号31を反転して、バッファさ
れた出力信号37を生成する。出力インバータ36は出力信
号37を反転して、その相補位相信号39を生成する。
【0014】アクティブ基準信号発生器32は、トーテム
ポール構造で結合されたプルアップP−MOSFET Q
1とプルダウンデプレッションモードN−MOSFET
Q2を含む。Q1のソースはVDDに接続されており(例えば
TTL信号動作についてはVCC)、ゲート及びドレーン
はMOSFET Q2のドレーンに接続されて、アクティ
ブ基準信号35をもたらすようになっている。MOSFE
T Q2のソースはTTL入力信号31を受け取り、またゲ
ートはVSS(例えばTTL信号動作については回路の接
地電位GND)に接続されている。
ポール構造で結合されたプルアップP−MOSFET Q
1とプルダウンデプレッションモードN−MOSFET
Q2を含む。Q1のソースはVDDに接続されており(例えば
TTL信号動作についてはVCC)、ゲート及びドレーン
はMOSFET Q2のドレーンに接続されて、アクティ
ブ基準信号35をもたらすようになっている。MOSFE
T Q2のソースはTTL入力信号31を受け取り、またゲ
ートはVSS(例えばTTL信号動作については回路の接
地電位GND)に接続されている。
【0015】入力インバータ34は、トーテムポール構造
で結合されたプルアップP−MOSFET Q3とプルダ
ウンエンハンスメントモードN−MOSFET Q4を含
む。MOSFET Q3のソースはVDDに接続され、ゲート
はMOSFET Q1及びQ2のドレーンに接続されてアク
ティブ基準信号35を受け取り、ドレーンはMOSFET
Q4のドレーンに接続されて出力信号37をもたらす。MO
SFET Q4のゲートはMOSFET Q2のソースに接続
されてTTL入力信号31を受け取り、ソースはVSSに接
続されている。
で結合されたプルアップP−MOSFET Q3とプルダ
ウンエンハンスメントモードN−MOSFET Q4を含
む。MOSFET Q3のソースはVDDに接続され、ゲート
はMOSFET Q1及びQ2のドレーンに接続されてアク
ティブ基準信号35を受け取り、ドレーンはMOSFET
Q4のドレーンに接続されて出力信号37をもたらす。MO
SFET Q4のゲートはMOSFET Q2のソースに接続
されてTTL入力信号31を受け取り、ソースはVSSに接
続されている。
【0016】出力インバータ36は、トーテムポール構造
で結合されたプルアップP−MOSFET Q5とプルダ
ウンエンハンスメントモードN−MOSFET Q6を含
む。MOSFET Q5のソースはVDDに接続され、MOS
FET Q6のソースはVSSに接続され、MOSFET Q5
のゲート及びドレーンはMOSFET Q6のゲート及び
ドレーンのそれぞれに接続されて、出力信号37とその相
補位相信号39のそれぞれを受け取り提供するようになっ
ている。
で結合されたプルアップP−MOSFET Q5とプルダ
ウンエンハンスメントモードN−MOSFET Q6を含
む。MOSFET Q5のソースはVDDに接続され、MOS
FET Q6のソースはVSSに接続され、MOSFET Q5
のゲート及びドレーンはMOSFET Q6のゲート及び
ドレーンのそれぞれに接続されて、出力信号37とその相
補位相信号39のそれぞれを受け取り提供するようになっ
ている。
【0017】図3のバッファ回路30におけるMOSFE
T Q1-Q6についての例示的なMOSFETチャネルパラ
メータは、以下に表3に示す如くである。
T Q1-Q6についての例示的なMOSFETチャネルパラ
メータは、以下に表3に示す如くである。
【0018】
【表3】
【0019】図4を参照すると、本発明による低電力信
号バッファ回路40の代替的な好ましい実施例がやはり、
アクティブ基準信号発生器42と、入力インバータ44と、
出力インバータ46とを含んでいる。図3のバッファ回路
30と同様に、図4のバッファ回路40の有するアクティブ
基準信号発生器42も、一定の基準電圧VREF43(好ましく
は2−3ボルトの範囲内にある)とTTL入力信号41と
を受け取り、これらからアクティブ基準信号45を生成す
る。入力インバータ44はアクティブ基準信号45を受け取
り、これに従ってTTL入力信号41を反転してTTL出
力信号47を生成する。出力インバータ46は出力信号47を
受け取り反転して、その相補位相信号49を生成する。
号バッファ回路40の代替的な好ましい実施例がやはり、
アクティブ基準信号発生器42と、入力インバータ44と、
出力インバータ46とを含んでいる。図3のバッファ回路
30と同様に、図4のバッファ回路40の有するアクティブ
基準信号発生器42も、一定の基準電圧VREF43(好ましく
は2−3ボルトの範囲内にある)とTTL入力信号41と
を受け取り、これらからアクティブ基準信号45を生成す
る。入力インバータ44はアクティブ基準信号45を受け取
り、これに従ってTTL入力信号41を反転してTTL出
力信号47を生成する。出力インバータ46は出力信号47を
受け取り反転して、その相補位相信号49を生成する。
【0020】アクティブ基準信号発生器42は、トーテム
ポール構造で結合されたプルアップP−MOSFET Q
7とプルダウンエンハンスメントモードN−MOSFE
T Q8とを含む。MOSFET Q7のソースはVDDに接続
され、ゲートはVSSに接続され、そしてドレーンはMO
SFET Q8のドレーンに接続されて、アクティブ基準
信号45をもたらす。MOSFET Q8のソースは、TT
L入力信号41を受け取るように接続され、ゲートは基準
電圧VREF43を受け取るように接続されている。
ポール構造で結合されたプルアップP−MOSFET Q
7とプルダウンエンハンスメントモードN−MOSFE
T Q8とを含む。MOSFET Q7のソースはVDDに接続
され、ゲートはVSSに接続され、そしてドレーンはMO
SFET Q8のドレーンに接続されて、アクティブ基準
信号45をもたらす。MOSFET Q8のソースは、TT
L入力信号41を受け取るように接続され、ゲートは基準
電圧VREF43を受け取るように接続されている。
【0021】入力インバータ44は、トーテムポール構造
で結合されたプルアップP−MOSFET Q9とプルダ
ウンエンハンスメントモードN−MOSFET Q10とを
含んでいる。MOSFET Q9のソースはVDDに接続さ
れ、ゲートはMOSFET Q7及びQ8のドレーンに接続
されてアクティブ基準信号45を受け取り、ドレーンはM
OSFET Q10のドレーンに接続されて出力信号47をも
たらすようになっている。MOSFET Q10のソースは
VSSに接続され、ゲートはMOSFET Q8のソースに接
続されてTTL入力信号41を受け取る。
で結合されたプルアップP−MOSFET Q9とプルダ
ウンエンハンスメントモードN−MOSFET Q10とを
含んでいる。MOSFET Q9のソースはVDDに接続さ
れ、ゲートはMOSFET Q7及びQ8のドレーンに接続
されてアクティブ基準信号45を受け取り、ドレーンはM
OSFET Q10のドレーンに接続されて出力信号47をも
たらすようになっている。MOSFET Q10のソースは
VSSに接続され、ゲートはMOSFET Q8のソースに接
続されてTTL入力信号41を受け取る。
【0022】出力インバータ46は、プルアップP−MO
SFET Q11と、プルダウンエンハンスメントモードN
−MOSFET Q12とを含む。MOSFET Q11及びQ1
2のソースはVDD及びVSSのそれぞれに接続されている。
MOSFET Q11のゲート及びドレーンはMOSFET
Q12のゲート及びドレーンのそれぞれに接続されてお
り、出力信号47とその相補位相信号49のそれぞれを受け
取り提供するようになっている。
SFET Q11と、プルダウンエンハンスメントモードN
−MOSFET Q12とを含む。MOSFET Q11及びQ1
2のソースはVDD及びVSSのそれぞれに接続されている。
MOSFET Q11のゲート及びドレーンはMOSFET
Q12のゲート及びドレーンのそれぞれに接続されてお
り、出力信号47とその相補位相信号49のそれぞれを受け
取り提供するようになっている。
【0023】図4のバッファ回路40におけるMOSFE
T Q7-Q12についての例示的なMOSFETチャネルパ
ラメータは、以下に表4に示す如くである。
T Q7-Q12についての例示的なMOSFETチャネルパ
ラメータは、以下に表4に示す如くである。
【0024】
【表4】
【0025】図5を参照すると、例えばメモリの如き集
積回路を、図示の如き回路機能配置を用いることによ
り、本発明による低電力信号バッファ回路に適応して設
計することができる。単一の基準電圧発生器52を用い
て、例えばメモリアレイの頂部又は底部にある全ての入
力バッファに対する基準電圧VREFを発生することかでき
る。理想的には、基準電圧発生器52は、温度補償及び電
源(VCC)補償の両者をもたらすように設計されねばな
らない。さらに、基準電圧VREFは典型的には、N−MO
SFETのしきい電圧VTを約1.5ボルト上回るように設
計されねばならない。単一の基準電圧源でもって、温度
補償及び電源補償に関して入力バッファは全て相互に同
様となる。さらに、単一の基準電圧発生器52を用いるこ
とは、配置面積及びチップ全体の大きさに対して最小限
の影響しか持たない。
積回路を、図示の如き回路機能配置を用いることによ
り、本発明による低電力信号バッファ回路に適応して設
計することができる。単一の基準電圧発生器52を用い
て、例えばメモリアレイの頂部又は底部にある全ての入
力バッファに対する基準電圧VREFを発生することかでき
る。理想的には、基準電圧発生器52は、温度補償及び電
源(VCC)補償の両者をもたらすように設計されねばな
らない。さらに、基準電圧VREFは典型的には、N−MO
SFETのしきい電圧VTを約1.5ボルト上回るように設
計されねばならない。単一の基準電圧源でもって、温度
補償及び電源補償に関して入力バッファは全て相互に同
様となる。さらに、単一の基準電圧発生器52を用いるこ
とは、配置面積及びチップ全体の大きさに対して最小限
の影響しか持たない。
【0026】本発明による低電力信号バッファ回路は、
バッファされている信号のダイナミックレンジを増大す
る有利さがある。換言すれば、TTL入力信号の有する
典型的なTTL信号のダイナミックレンジは最小及び最
大電圧レベルがそれぞれ約0.8ボルト(低論理)及び2.0
ボルト(高論理)であるが、相応するTTL主力信号は
より増大した信号ダイナミックレンジを有する。信号の
ダイナミックレンジにおけるこの増大は、次に表5を参
照することにより良好に理解することができる。
バッファされている信号のダイナミックレンジを増大す
る有利さがある。換言すれば、TTL入力信号の有する
典型的なTTL信号のダイナミックレンジは最小及び最
大電圧レベルがそれぞれ約0.8ボルト(低論理)及び2.0
ボルト(高論理)であるが、相応するTTL主力信号は
より増大した信号ダイナミックレンジを有する。信号の
ダイナミックレンジにおけるこの増大は、次に表5を参
照することにより良好に理解することができる。
【0027】
【表5】
【0028】本発明による低電力信号バッファ回路が必
要とする定常直流電流(例えば図3及び図4のI1及びI2
の合計)は、特にTTL入力信号を高論理状態で受け取
る場合に、大幅に小さなものである。従来のバッファ回
路の直流電流消費は入力信号の論理電位が増すにつれて
増大するが、本発明によるバッファ回路の直流電流消費
は減少し、しかも大きく減少する。換言すれば、入力信
号が低論理から高論理電位へと遷移した場合(例えば0
−>1)、本発明によるバッファ回路の直流電流消費は
増大するのではなしに減少する。下記の表6及び表7を
参照のこと。さらに、必要とする直流電力において得ら
れるこの減少は、電源電圧及び温度変化に対して実質的
に無関係である。
要とする定常直流電流(例えば図3及び図4のI1及びI2
の合計)は、特にTTL入力信号を高論理状態で受け取
る場合に、大幅に小さなものである。従来のバッファ回
路の直流電流消費は入力信号の論理電位が増すにつれて
増大するが、本発明によるバッファ回路の直流電流消費
は減少し、しかも大きく減少する。換言すれば、入力信
号が低論理から高論理電位へと遷移した場合(例えば0
−>1)、本発明によるバッファ回路の直流電流消費は
増大するのではなしに減少する。下記の表6及び表7を
参照のこと。さらに、必要とする直流電力において得ら
れるこの減少は、電源電圧及び温度変化に対して実質的
に無関係である。
【0029】
【表6】
【0030】
【表7】
【0031】本発明の範囲及び思想から逸脱することな
しに、本発明の構造及び動作方法に対する種々の他の修
正及び変更が当業者には明らかである。本発明は特定の
好ましい実施例に関して記述したが、特許請求の範囲に
記載した本発明が、そのような特定の実施例に不当に制
限されてはならないことが理解されねばならない。
しに、本発明の構造及び動作方法に対する種々の他の修
正及び変更が当業者には明らかである。本発明は特定の
好ましい実施例に関して記述したが、特許請求の範囲に
記載した本発明が、そのような特定の実施例に不当に制
限されてはならないことが理解されねばならない。
【0032】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、特にTTL
入力信号のレベル変換における直流電力消費を従来に比
して大きく減少することができる。特に入力/出力(I
/O)ピンの数が多い集積回路について、本発明の低電
力デジタル信号バッファ回路はより有効なものである。
入力信号のレベル変換における直流電力消費を従来に比
して大きく減少することができる。特に入力/出力(I
/O)ピンの数が多い集積回路について、本発明の低電
力デジタル信号バッファ回路はより有効なものである。
【図1】従来のMOSFETバッファ回路の概略回路図
である。
である。
【図2】代替的な従来のMOSFETバッファ回路の概
略回路図である。
略回路図である。
【図3】本発明による低電力信号バッファ回路の好まし
い実施例の概略回路図である。
い実施例の概略回路図である。
【図4】本発明による低電力信号バッファ回路の代替的
な好ましい実施例の概略回路図である。
な好ましい実施例の概略回路図である。
【図5】本発明による低電力信号バッファ回路を多数収
容するための例示的な集積回路チップのレイアウトを表
す図である。
容するための例示的な集積回路チップのレイアウトを表
す図である。
30, 40 低電力信号バッファ回路 31, 41 TTL入力信号 32, 42 アクティブ基準信号発生器 33, 43 一定電圧 34, 44 入力インバータ 35, 45 アクティブ基準信号 36, 46 出力インバータ 37, 47 出力信号 39, 49 相補位相信号 52 基準電圧発生器
Claims (15)
- 【請求項1】アクティブ基準信号とデジタル入力信号と
を受け取り、前記受け取ったデジタル入力信号を前記受
け取ったアクティブ基準信号に従って反転してデジタル
出力信号をもたらす入力信号インバータ手段と、及び前
記入力信号インバータ手段に結合され、少なくとも1つ
の一定の基準電圧と前記デジタル入力信号とを受け取
り、これらに従って前記アクティブ基準信号をもたらす
アクティブ基準信号発生手段とからなる、低電力信号バ
ッファ回路。 - 【請求項2】 前記入力信号インバータ手段が、相互に
結合されたプルアップMOSFETとプルダウンMOS
FETからなり、前記プルアップMOSFETが前記ア
クティブ基準信号を受け取る、請求項1の低電力信号バ
ッファ回路。 - 【請求項3】 前記アクティブ基準信号発生手段が、相
互に結合された第1及び第2のMOSFETからなり、
前記第1のMOSFETが前記少なくとも1つの一定の
基準電圧と前記デジタル入力信号を受け取る、請求項1
の低電力信号バッファ回路。 - 【請求項4】基準バイアス電圧を受け取る基準バイアス
入力端子を含み、プルアップMOSFET出力端子をさ
らに含む、プルアップMOSFETと、 TTL入力信号を受け取る入力信号端子を含み、前記プ
ルアップMOSFET出力端子に結合され前記受け取っ
た基準バイアス電圧と前記受け取ったTTL入力信号に
従ってTTL出力信号をもたらすプルダウンMOSFE
T出力端子をさらに含む、プルダウンMOSFETと、
及び前記プルアップMOSFETに結合され、少なくと
も1つの一定の基準電圧と前記TTL入力信号とを受け
取り、これらに従って前記基準バイアス電圧をもたらす
基準バイアス電圧発生手段とからなる、低電力MOSF
ETバッファ回路。 - 【請求項5】 前記基準バイアス電圧発生手段が相互に
結合された第1及び第2のMOSFETからなり、前記
第1のMOSFETが前記少なくとも1つの一定の基準
電圧と前記TTL入力信号を受け取る、請求項4の低電
力MOSFETバッファ回路。 - 【請求項6】アクティブ基準信号とデジタル入力信号と
を受け取り、前記受け取ったデジタル入力信号を前記受
け取ったアクティブ基準信号に従って反転してデジタル
出力信号をもたらす入力信号インバータ手段と、及び前
記入力信号インバータ手段に結合され、少なくとも1つ
の一定の基準電圧と前記デジタル入力信号とを受け取
り、これらに従って前記アクティブ基準信号をもたらす
アクティブ基準信号発生手段とからなり、 前記入力信号インバータ手段及び前記アクティブ基準信
号発生手段が第1及び第2の電流レベルを含む直流給電
電流を受け取り、前記受け取ったデジタル入力信号が低
論理及び高論理レベルを含み、前記第1及び第2の電流
レベルが前記低論理及び高論理レベルを受け取った場合
にそれぞれ受け取られ、前記第2の電流レベルが前記第
1の電流レベルよりも実質的に低い、低電力信号バッフ
ァ回路。 - 【請求項7】 前記入力信号インバータ手段が、相互に
結合されたプルアップMOSFETとプルダウンMOS
FETからなり、前記プルアップMOSFETが前記ア
クティブ基準信号を受け取る、請求項6の低電力信号バ
ッファ回路。 - 【請求項8】 前記アクティブ基準信号発生手段が、相
互に結合された第1及び第2のMOSFETからなり、
前記第1のMOSFETが前記少なくとも1つの一定の
基準電圧と前記デジタル入力信号を受け取る、請求項6
の低電力信号バッファ回路。 - 【請求項9】基準バイアス電圧を受け取る基準バイアス
入力端子を含み、プルアップMOSFET出力端子をさ
らに含む、プルアップMOSFETと、 TTL入力信号を受け取る入力信号端子を含み、前記プ
ルアップMOSFET出力端子に結合され前記受け取っ
た基準バイアス電圧と前記受け取ったTTL入力信号に
従ってTTL出力信号をもたらすプルダウンMOSFE
T出力端子をさらに含む、プルダウンMOSFETと、
及び前記プルアップMOSFETに結合され、少なくと
も1つの一定の基準電圧と前記TTL入力信号とを受け
取り、これらに従って前記基準バイアス電圧をもたらす
基準バイアス電圧発生手段とからなり、 前記プルアップMOSFET及び基準バイアス電圧発生
手段が第1及び第2の電流レベルを含む直流給電電流を
受け取り、前記受け取ったTTL入力信号がTTL低論
理及び高論理レベルを含み、前記第1及び第2の電流レ
ベルが前記TTL低論理及び高論理レベルを受け取った
場合にそれぞれ受け取られ、前記第2の電流レベルが前
記第1の電流レベルよりも実質的に低い、低電力MOS
FETバッファ回路。 - 【請求項10】 前記基準バイアス電圧発生手段が相互
に結合された第1及び第2のMOSFETからなり、前
記第1のMOSFETが前記少なくとも1つの一定の基
準電圧と前記TTL入力信号を受け取る、請求項9の低
電力MOSFETバッファ回路。 - 【請求項11】ある入力信号振幅ダイナミックレンジで
アクティブ基準信号とデジタル入力信号とを受け取り、
前記受け取ったデジタル入力信号を前記受け取ったアク
ティブ基準信号に従って反転してある出力信号振幅ダイ
ナミックレンジでデジタル出力信号をもたらし、前記出
力信号振幅ダイナミックレンジが前記入力信号振幅ダイ
ナミックレンジよりも大きい入力信号インバータ手段
と、及び前記入力信号インバータ手段に結合され、少な
くとも1つの一定の基準電圧と前記デジタル入力信号と
を受け取り、これらに従って前記アクティブ基準信号を
もたらすアクティブ基準信号発生手段とからなる、低電
力信号バッファ回路。 - 【請求項12】 前記入力信号インバータ手段が、相互
に結合されたプルアップMOSFETとプルダウンMO
SFETからなり、前記プルアップMOSFETが前記
アクティブ基準信号を受け取る、請求項11の低電力信
号バッファ回路。 - 【請求項13】 前記アクティブ基準信号発生手段が、
相互に結合された第1及び第2のMOSFETからな
り、前記第1のMOSFETが前記少なくとも1つの一
定の基準電圧と前記デジタル入力信号を受け取る、請求
項11の低電力信号バッファ回路。 - 【請求項14】基準バイアス電圧を受け取る基準バイア
ス入力端子を含み、プルアップMOSFET出力端子を
さらに含む、プルアップMOSFETと、 ある入力信号振幅ダイナミックレンジでTTL入力信号
を受け取る入力信号端子を含み、前記プルアップMOS
FET出力端子に結合され前記受け取った基準バイアス
電圧と前記受け取ったTTL入力信号に従ってある出力
信号振幅ダイナミックレンジでTTL出力信号をもたら
すプルダウンMOSFET出力端子をさらに含み、前記
出力信号振幅ダイナミックレンジが前記入力信号振幅ダ
イナミックレンジよりも大きいプルダウンMOSFET
と、及び前記プルアップMOSFETに結合され、少な
くとも1つの一定の基準電圧と前記TTL入力信号とを
受け取り、これらに従って前記基準バイアス電圧をもた
らす基準バイアス電圧発生手段とからなる、低電力MO
SFETバッファ回路。 - 【請求項15】 前記基準バイアス電圧発生手段が相互
に結合された第1及び第2のMOSFETからなり、前
記第1のMOSFETが前記少なくとも1つの一定の基
準電圧と前記TTL入力信号を受け取る、請求項14の
低電力MOSFETバッファ回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/008,165 US5359240A (en) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | Low power digital signal buffer circuit |
| US008165 | 1993-01-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077414A true JPH077414A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=21730121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6005595A Pending JPH077414A (ja) | 1993-01-25 | 1994-01-24 | 低電力デジタル信号バッファ回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5359240A (ja) |
| EP (1) | EP0608977A1 (ja) |
| JP (1) | JPH077414A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH087571A (ja) * | 1994-04-20 | 1996-01-12 | Hitachi Ltd | ゲート回路,半導体集積回路,半導体記憶回路及びそれらを用いた半導体集積回路装置、それらを用いた情報処理装置 |
| US5450356A (en) * | 1994-10-25 | 1995-09-12 | At&T Corp. | Programmable pull-up buffer |
| US5926035A (en) * | 1996-06-26 | 1999-07-20 | Cypress Semiconductor Corp. | Method and apparatus to generate mask programmable device |
| US6049242A (en) * | 1997-10-14 | 2000-04-11 | Cypress Semiconductor Corp. | Voltage reference source for an overvoltage-tolerant bus interface |
| US5914844A (en) * | 1997-10-14 | 1999-06-22 | Cypress Semiconductor Corp. | Overvoltage-tolerant input-output buffers having a switch configured to isolate a pull up transistor from a voltage supply |
| US6496033B2 (en) | 1998-06-08 | 2002-12-17 | Cypress Semiconductor Corp. | Universal logic chip |
| US6512412B2 (en) * | 1999-02-16 | 2003-01-28 | Micron Technology, Inc. | Temperature compensated reference voltage circuit |
| US6496054B1 (en) | 2000-05-13 | 2002-12-17 | Cypress Semiconductor Corp. | Control signal generator for an overvoltage-tolerant interface circuit on a low voltage process |
| US8018268B1 (en) | 2004-11-19 | 2011-09-13 | Cypress Semiconductor Corporation | Over-voltage tolerant input circuit |
| US9225333B2 (en) * | 2014-02-21 | 2015-12-29 | Texas Instruments Incorporated | Single supply level shifter with improved rise time and reduced leakage |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4347447A (en) * | 1981-04-16 | 1982-08-31 | Mostek Corporation | Current limiting MOS transistor driver circuit |
| US4471242A (en) * | 1981-12-21 | 1984-09-11 | Motorola, Inc. | TTL to CMOS Input buffer |
| US4568844A (en) * | 1983-02-17 | 1986-02-04 | At&T Bell Laboratories | Field effect transistor inverter-level shifter circuitry |
| JPS59216326A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-06 | Sony Corp | 出力バツフア回路 |
| JPS61202523A (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-08 | Fujitsu Ltd | 半導体集積回路 |
| JPS6269719A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-03-31 | Toshiba Corp | レベル変換論理回路 |
| US4724342A (en) * | 1986-02-12 | 1988-02-09 | Hughes Aircraft Company | Push-pull DCFL driver circuit |
| US4763021A (en) * | 1987-07-06 | 1988-08-09 | Unisys Corporation | CMOS input buffer receiver circuit with ultra stable switchpoint |
| NL8702630A (nl) * | 1987-11-04 | 1989-06-01 | Philips Nv | Geintegreerde digitale schakeling. |
| JP2982196B2 (ja) * | 1990-02-06 | 1999-11-22 | 日本電気株式会社 | 異電源インターフェース回路 |
| US5087841A (en) * | 1990-04-09 | 1992-02-11 | National Semiconductor Corporation | TTL to CMOS translating circuits without static current |
| US5144167A (en) * | 1991-05-10 | 1992-09-01 | Altera Corporation | Zero power, high impedance TTL-to-CMOS converter |
| US5229659A (en) * | 1991-10-16 | 1993-07-20 | National Semiconductor Corporation | Low power complementary mosfet digital signal buffer circuit |
-
1993
- 1993-01-25 US US08/008,165 patent/US5359240A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-01-10 EP EP94300144A patent/EP0608977A1/en not_active Withdrawn
- 1994-01-24 JP JP6005595A patent/JPH077414A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0608977A1 (en) | 1994-08-03 |
| US5359240A (en) | 1994-10-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040224 |