JPH088723A - 電流切り替え型論理回路 - Google Patents

電流切り替え型論理回路

Info

Publication number
JPH088723A
JPH088723A JP13766094A JP13766094A JPH088723A JP H088723 A JPH088723 A JP H088723A JP 13766094 A JP13766094 A JP 13766094A JP 13766094 A JP13766094 A JP 13766094A JP H088723 A JPH088723 A JP H088723A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
logic circuit
transistors
collector
current switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP13766094A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3237686B2 (ja
Inventor
Minoru Togashi
稔 富樫
Michihiro Hirata
道広 平田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP13766094A priority Critical patent/JP3237686B2/ja
Publication of JPH088723A publication Critical patent/JPH088723A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3237686B2 publication Critical patent/JP3237686B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動作時には従来回路と同程度の速度と安定性
を確保し、スタンバイ動作状態では消費電力の削減が可
能な電流切り替え型論理回路を実現する。 【構成】 従来の電流切り替え型論理回路のトランジス
タQ1のコレクタにダイオードD1と負荷抵抗P3の直
列回路を接続し、トランジスタQ2のコレクタにダイオ
ードD2と負荷抵抗P4の直列回路を接続し、各直列回
路の他端に共通の電源VDD2を接続する。さらに、トラ
ンジスタQ1,Q2の各エミッタに外部制御によってオ
ンオフする共通の定電流源C1を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速動作する大規模集
積回路(LSI)に用いる電流切り替え型論理回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の電流切り替え型論理回路
の代表的構成を示す。図において、従来回路は、トラン
ジスタQ1,Q2と、負荷抵抗P1,P2と、定電流源
J1とにより構成される。トランジスタQ1,Q2の各
コレクタは、それぞれ負荷抵抗P1,P2を介して共通
の電源VDD1に接続される。トランジスタQ1,Q2の
各エミッタは、共通の定電流源J1を介して電源VSS1
に接続される。入力端子IT,ICはそれぞれトランジ
スタQ1,Q2のベースに接続され、出力端子Oはトラ
ンジスタQ1のコレクタに接続される。
【0003】本回路の基本動作について図7を参照して
説明する。入力端子IT,ICは差動入力端子であり、
それぞれ正相データ信号DT,逆相データ信号DCが入
力される。電源VDD1を接地とし( 0.0V)、負荷抵抗
P1,P2の抵抗値を共にRとし、定電流源J1の定電
流値をIとする。正相データ信号DTがハイレベルのと
き、トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ2がオ
フするので、トランジスタQ1にのみ電流Iが流れ、出
力端子OにはローレベルVOLが出力される。すなわ
ち、本回路はインバータとして機能する。
【0004】ここで、本回路を高速かつ安定に動作させ
るためには、負荷抵抗P1,P2の抵抗値Rを1kΩ程
度にし、論理振幅VL(=I・R)を 0.4V程度確保す
る必要がある。したがって、定電流源J1の定電流値I
は 0.4mA以上に設定する必要がある。この回路を基本
回路として1000個以上の電流源をもつLSIを電源電圧
−4.5 Vで動作させると、消費電力は 1.8W以上とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本LSIを
組み込んだシステムを動作させるとき、状態が変化しな
い回路ブロックが存在したり、本LSI全体が同一状態
を保持する動作(以下「スタンバイ動作」という。)が
あり得る。しかし、従来の回路構成では、このような場
合でも一定の電力を絶えず消費し、システム全体の消費
電力の削減を困難にしていた。
【0006】本発明は、動作時には従来回路と同程度の
速度と安定性を確保し、スタンバイ動作状態では消費電
力の削減が可能な電流切り替え型論理回路を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の電流切
り替え型論理回路のトランジスタQ1のコレクタにダイ
オードD1と負荷抵抗P3の直列回路を接続し、トラン
ジスタQ2のコレクタにダイオードD2と負荷抵抗P4
の直列回路を接続し、各直列回路の他端に共通の電源V
DD2を接続する。さらに、トランジスタQ1,Q2の各
エミッタに外部制御によってオンオフする共通の定電流
源C1を接続する。
【0008】また、電源VDD1と負荷抵抗P1,P2と
の間に、ダイオードD1,D2のオン電圧相当の電圧降
下を発生させる抵抗値を有する負荷抵抗P5を接続して
もよい。
【0009】また、トランジスタQ1,Q2の各コレク
タに、それぞれ1または複数のトランジスタが直列に挿
入してもよい。
【0010】
【作用】通常動作時には、定電流源C1をオンにしてダ
イオードD1,D2をオンにすることにより、所定の論
理振幅が確保できる。なお、従来回路と同程度の電流が
流れるので高速動作にも対応できる。
【0011】一方、スタンバイ時には、定電流源C1を
オフにしてダイオードD1,D2をオフにし、負荷抵抗
P1によって所定の論理振幅を確保する。ここで、負荷
抵抗P1の抵抗値を従来回路より高く設定することによ
り、スタンバイ時の消費電力の削減が可能となる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の電流切り替え型論理回路の
第1実施例の構成を示す。図において、本実施例回路
は、トランジスタQ1,Q2と、負荷抵抗P1,P2,
P3,P4と、ダイオードD1,D2と、定電流源J1
と、電流調整端子VA付きの定電流源C1とにより構成
される。トランジスタQ1,Q2の各コレクタは、それ
ぞれ負荷抵抗P1,P2を介して共通の電源VDD1に接
続される。さらに、トランジスタQ1のコレクタにダイ
オードD1と負荷抵抗P3の直列回路が接続され、トラ
ンジスタQ2のコレクタにダイオードD2と負荷抵抗P
4の直列回路が接続され、各直列回路の他端に共通の電
源VDD2が接続される。また、トランジスタQ1,Q2
の各エミッタは、共通の定電流源J1を介して電源VSS
1に接続されるとともに、電流調整端子VAを有する共
通の定電流源C1を介して電源VSS2に接続される。入
力端子IT,ICはそれぞれトランジスタQ1,Q2の
各ベースに接続され、出力端子OはトランジスタQ1の
コレクタに接続される。
【0013】本実施例回路の基本動作について、図2お
よび図3を参照して説明する。図2(1) はスタンバイ時
の出力レベル例を示し、図2(2) は通常動作時の出力レ
ベル例を示す。図3は負荷抵抗P1(P2)の電流−電
圧特性と、ダイオードD1(D2)と負荷抵抗P3(P
4)の直列回路の電流−電圧特性を示す。
【0014】入力端子ITには正相データ信号DTが入
力され、入力端子ICには逆相データ信号DCが入力さ
れる。電源VDD1および電源VDD2を接地とし( 0.0
V)、負荷抵抗P1,P2の抵抗値を共にRSとし、負
荷抵抗P3,P4の抵抗値を共にRNとし、定電流源J
1の定電流値をISとし、定電流源C1の定電流値をI
N・DAとする。ここで、DAは0または1であり、電
流調整端子VAから入力される。
【0015】まず、スタンバイ時の動作について説明す
る。電流調整端子VAからDA=0を供給して定電流源
C1をオフにする。スタンバイ時の論理振幅VLS(=
IS・RS= 0.4V)はダイオードD1,D2のオン電
圧VD(〜 1.0V)より小さく設計する。すなわち、ス
タンバイ時にはダイオードD1,D2をオフにする。定
電流源J1の定電流値ISは0.04mAとし、負荷抵抗P
1,P2の抵抗値RSは10kΩとする。このとき、出力
端子Oに取り出されるハイレベル(VOHS)はVDD1
(= 0.0V)となり、ローレベル(VOLS)はVDD1
−VLS(=−0.4 V)となる。これにより、本実施例
回路の論理振幅VLSは 0.4Vを確保でき、固定信号が
入力されている限り安定に動作する。本実施例では、定
電流源J1の定電流値ISを従来回路の1/10に設計し
ており、スタンバイ時の消費電力は従来回路の1/10と
なる。
【0016】次に、通常時の動作について説明する。電
流調整端子VAからDA=1を供給して定電流源C1を
オンにする。定電流源C1の定電流値INは0.36mA
(IS+IN= 0.4mA)とし、負荷抵抗P3,P4の
抵抗値RNは1kΩとし、ダイオードD1,D2のオン
抵抗は零とする。トランジスタQ1またはQ2がオンに
なるので、ダイオードD1またはD2のカソードはVDD
2−VDの電位を保つ。このとき、出力端子Oに取り出
されるハイレベル(VOHN)はVDD2−VD(=−1.
0 V)となり、ローレベル(VOLN)はVDD2−VD
−VLN(=−1.4 V)となる。論理振幅VLN(=R
N・(IS+IN))は 0.4Vであり、かつトランジス
タQ1またはQ2のコレクタには 0.4mAの電流が流れ
るので、高速動作および安定動作が確保できる。
【0017】図4は、本発明の電流切り替え型論理回路
の第2実施例の構成を示す。図において、本実施例回路
は第1実施例の構成において、電源VDD1と負荷抵抗P
1,P2との間に負荷抵抗P5を挿入した構成である。
その他は第1実施例と同様であり、対応するものに同一
符号を付す。
【0018】本回路の基本動作について説明する。信
号、電源、負荷の構成は第1実施例と同じとする。通常
時の動作は負荷抵抗P5の影響はなく、第1実施例と同
様の動作となる。以下、スタンバイ時の動作について説
明する。
【0019】負荷抵抗P5の抵抗値R5をVD/ISと
し、VDD1=VDD2とする。トランジスタQ1またはQ
2はオンになるので、負荷抵抗P5でVDの電圧降下が
発生する。したがって、出力端子Oに取り出されるハイ
レベル(VOHS)はVDD1−VDとなり、ローレベル
(VOLS)はVDD1−VD−VLSとなり、ハイレベ
ルおよびローレベルが通常動作時と一致する。このハイ
レベルおよびローレベルがスタンバイ時および通常動作
時で同一であれば、余分な充放電がなくなり、より高速
動作に適するものになる。
【0020】図5は、本発明の電流切り替え型論理回路
の第3実施例の構成を示す。図において、本実施例回路
は第1実施例の構成において、トランジスタQ1のコレ
クタに1または複数のトランジスタ群T1を直列に挿入
し、トランジスタQ2のコレクタに1または複数のトラ
ンジスタ群T2を直列に挿入する。その他は第1実施例
と同様であり、対応するものに同一符号で付す。なお、
本実施例の構成は、第2実施例にも適用できる。
【0021】本実施例回路では、電源VSS1,VSS2を
調整し、トランジスタ群T1,T2のベースに、トラン
ジスタQ1,Q2がそれぞれオン状態のときに各トラン
ジスタがオンになる信号を供給する。これにより、トラ
ンジスタQ1,Q2の入力データ信号によるオンオフ
で、負荷抵抗P1〜P5およびダイオードD1,D2に
電流が流れるか否かによる論理動作が実現する。したが
って、通常時の動作およびスタンバイ時の動作は第1実
施例および第2実施例と同様である。
【0022】なお、第1実施例〜第3実施例において、
ダイオードD1,D2と負荷抵抗P3,P4はそれぞれ
直列回路を構成すればよいので、ダイオードと負荷抵抗
の接続を反対にしてもよい。
【0023】また、第1実施例〜第3実施例のトランジ
スタQ1,Q2は、バイポーラトランジスタとして説明
したが、電界効果トランジスタを用いても同様に機能さ
せることができる。その場合には、コレクタをドレイン
に、ベースをゲートに、エミッタをソースに対応させ
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電流切り
替え型論理回路は、動作時には従来回路と同程度の電流
が流れるので高速動作にも対応できる。
【0025】一方、同一状態を保持するスタンバイ時に
は、負荷抵抗の抵抗値に応じて消費電力の削減が可能と
なる。なお、動作時とスタンバイ時で定電流源電流が変
化しても論理振幅を一定に保つことができるので、スタ
ンバイ時でもノイズマージンを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電流切り替え型論理回路の第1実施例
の構成を示す回路図。
【図2】第1実施例回路の出力レベルの一例を示す図。
【図3】第1実施例回路の各負荷の電流−電圧特性を示
す図。
【図4】本発明の電流切り替え型論理回路の第2実施例
の構成を示す回路図。
【図5】本発明の電流切り替え型論理回路の第3実施例
の構成を示す回路図。
【図6】従来の電流切り替え型論理回路の代表的構成を
示す回路図。
【図7】従来回路の出力レベルの一例を示す図。
【符号の説明】
Q1,Q2 トランジスタ D1,D2 ダイオード P1〜P5 負荷抵抗 J1,C1 定電流源 VA 電流調整端子 VDD1,VDD2,VSS1,VSS2 電源 IT,IC 入力端子 O 出力端子 T1,T2 トランジスタ群

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランジスタQ1,Q2の各コレクタに
    それぞれ負荷抵抗P1,P2を介して共通の電源VDD1
    が接続され、トランジスタQ1,Q2の各エミッタに共
    通の定電流源J1が接続され、トランジスタQ1,Q2
    の各ベースにそれぞれ入力端子IT,ICが接続され、
    トランジスタQ1のコレクタに出力端子Oが接続された
    電流切り替え型論理回路において、 前記トランジスタQ1のコレクタにダイオードD1と負
    荷抵抗P3の直列回路が接続され、前記トランジスタQ
    2のコレクタにダイオードD2と負荷抵抗P4の直列回
    路が接続され、各直列回路の他端に共通の電源VDD2が
    接続され、前記トランジスタQ1,Q2の各エミッタに
    外部制御によってオンオフする共通の定電流源C1が接
    続されたことを特徴とする電流切り替え型論理回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電流切り替え型論理回
    路において、 電源VDD1と負荷抵抗P1,P2との間に、ダイオード
    D1,D2のオン電圧相当の電圧降下を発生させる抵抗
    値を有する負荷抵抗P5が接続されたことを特徴とする
    電流切り替え型論理回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の電流切
    り替え型論理回路において、 トランジスタQ1,Q2の各コレクタに、それぞれ1ま
    たは複数のトランジスタが直列に挿入されたことを特徴
    とする電流切り替え型論理回路。
JP13766094A 1994-06-20 1994-06-20 電流切り替え型論理回路 Expired - Fee Related JP3237686B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13766094A JP3237686B2 (ja) 1994-06-20 1994-06-20 電流切り替え型論理回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13766094A JP3237686B2 (ja) 1994-06-20 1994-06-20 電流切り替え型論理回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH088723A true JPH088723A (ja) 1996-01-12
JP3237686B2 JP3237686B2 (ja) 2001-12-10

Family

ID=15203845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13766094A Expired - Fee Related JP3237686B2 (ja) 1994-06-20 1994-06-20 電流切り替え型論理回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3237686B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3237686B2 (ja) 2001-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6686772B2 (en) Voltage mode differential driver and method
JP3079515B2 (ja) ゲ−トアレイ装置及び入力回路及び出力回路及び降圧回路
HK46197A (en) Load controlled ECL transient driver
US4704548A (en) High to low transition speed up circuit for TTL-type gates
EP0083208A2 (en) A bias circuit for an emitter coupled logic circuit
EP0590246A2 (en) Power supply dependent input buffer
EP0794620A2 (en) Power supply dependent input buffer
JPH02100419A (ja) Ecl回路
US4578602A (en) Voltage signal translator
JP3237686B2 (ja) 電流切り替え型論理回路
US5043603A (en) Input buffer circuit
US5394038A (en) Output circuit comprising bipolar transistors for driving CMOS circuit to reduce power consumption of the output circuit and avoid erroneous operation of the CMOS circuit
EP0473248A1 (en) Semiconductor integrated circuit
JPH04103216A (ja) レベル変換回路
EP0433685B1 (en) Semiconductor integrated circuit having ECL circuits
US5087837A (en) Electronic circuit with capacitively enhanced switching
JPH06303117A (ja) スタートアップ回路
US5666076A (en) Negative input voltage comparator
US5434517A (en) ECL output buffer with a MOS transistor used for tristate enable
JP3206178B2 (ja) 半導体集積回路
JP2636558B2 (ja) 論理判定回路
JP3632521B2 (ja) マスタースレーブ型フリップフロップ回路
US6654312B1 (en) Method of forming a low voltage semiconductor storage device and structure therefor
JP2655045B2 (ja) Ecl回路
JPH0687537B2 (ja) レベルシフト回路

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071005

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081005

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees