JPH09214324A - Cmos論理回路 - Google Patents

Cmos論理回路

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JPH09214324A
JPH09214324A JP8015070A JP1507096A JPH09214324A JP H09214324 A JPH09214324 A JP H09214324A JP 8015070 A JP8015070 A JP 8015070A JP 1507096 A JP1507096 A JP 1507096A JP H09214324 A JPH09214324 A JP H09214324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mos transistor
channel type
type mos
circuit
delay element
Prior art date
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Pending
Application number
JP8015070A
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English (en)
Inventor
Sueo Endo
末男 遠藤
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP8015070A priority Critical patent/JPH09214324A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路の追加で、CMOS論理回路に於
ける貫通電流の発生を防止する。 【解決手段】 入力端子3とPチャンネル型MOSトラ
ンジスタ1のゲートとの間に、抵抗5とダイオード6の
並列接続回路から成る立下り遅延素子11を挿入し、ま
た、入力端子3とNチャンネル型MOSトランジスタ2
のゲートとの間に、抵抗7とダイオード8の並列接続回
路から成る立上り遅延素子12を挿入して、両トランジ
スタ同時オン期間の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Pチャンネル型M
OSトランジスタとNチャンネル型MOSトランジスタ
とを組み合わせて構成されるCMOS論理回路(インバ
ータ回路、ナンド回路、ノア回路等)に関するものであ
り、特に、入力信号の反転時に於ける貫通電流の発生を
防止する構成としたCMOS論理回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタ等の半導体素子から
成るロジックLSIは低消費電力が要望されている。C
MOSデバイスの消費電流を押さえるためには、信号の
変化点で発生する電源−GND間の貫通電流を少なくす
ることが最も有効な手段である。貫通電流とは、Pチャ
ンネル型MOSトランジスタとNチャンネル型MOSト
ランジスタとで構成されるCMOS回路で、信号の変化
時に両トランジスタが同時にオンする期間に流れる電源
電流である。
【0003】図3に従来技術を示す。これは特開平4−
287419号公報に示されるものである。この特開平
4−287419号公報に示される、貫通電流を防止し
たインバータ回路は、Pチャンネル型MOSトランジス
タAと、Nチャンネル型MOSトランジスタB及びCと
を直列に接続させ、ゲート信号をNチャンネル型MOS
トランジスタC、Pチャンネル型MOSトランジスタ
A、Nチャンネル型MOSトランジスタBという順序で
接続させ、その間に遅延回路D1,D2を挿入し、貫通
電流を防止している。
【0004】以下、その動作を図4及び図5を参照しな
がら説明する。
【0005】入力信号INがローからハイに変化する場
合は、Nチャンネル型MOSトランジスタCはオフ状態
からオン状態に遷移する。同時に、Pチャンネル型MO
SトランジスタAはオン状態から、2個のインバータ回
路で構成された遅延回路D1により遅延時間分遅れてオ
フ状態に遷移する。この遅延回路D1により、Nチャン
ネル型MOSトランジスタCとPチャンネル型MOSト
ランジスタAは遅延時間分同時にオンしているが、遅延
回路D2によりNチャンネル型MOSトランジスタBは
オフ状態であるため貫通電流は発生しない。さらに、入
力信号INは遅延回路D2を経由してローからハイに変
化するため、Nチャンネル型MOSトランジスタBはオ
フ状態からオン状態に遷移する。このとき、すでにPチ
ャンネル型MOSトランジスタAはオフ状態のため貫通
電流は発生しない。この2つの遅延回路D1,D2とN
チャンネル型MOSトランジスタBの付加により、トラ
ンジスタA,B,Cが同時にオンする期間がなくなり貫
通電流を防止する。
【0006】又、入力信号INがハイからローに変化す
る場合は、Nチャンネル型MOSトランジスタCはオン
状態からオフ状態に遷移する。同時に、Pチャンネル型
MOSトランジスタAはオフ状態から遅延回路D1の時
間分遅れてオン状態に遷移するため貫通電流は発生しな
い。さらに、入力信号INは遅延回路D2を経由してハ
イからローに変化するため、Nチャンネル型MOSトラ
ンジスタBはオン状態からオフ状態に遷移する。このと
き、すでにNチャンネル型MOSトランジスタCはオフ
状態のため貫通電流は発生しない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の回路におい
ては、遅延回路を多く使用すればそれだけ両トランジス
タが同時にオンする危険性が少なくなるが、そのために
当該回路を構成するトランジスタ数が多数必要であり、
回路全体のレイアウト面積が大きくなり製造コストがア
ップしてしまう。また、遅延回路を多く使用した場合、
その遅延回路自身の貫通電流が発生するため、結局、回
路全体で貫通電流が流れるという問題は解決されていな
い。従って、従来技術のインバータ回路は大電流供給能
力のある出力バッファには有効であるが、LSI内部回
路には不適当である。
【0008】本発明は、上記従来技術の欠点を改良し、
最小限の回路追加により、出力バッファ、内部回路いず
れにも適用可能な低消費電力のCMOS論理回路を提供
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のCMOS論理回
路は、Pチャンネル型MOSトランジスタとNチャンネ
ル型MOSトランジスタとを組み合わせて構成されるC
MOS論理回路に於いて、入力端子と上記Pチャンネル
型MOSトランジスタのゲートとの間に立下り遅延素子
を挿入し、上記入力端子と上記NチャンネルMOSトラ
ンジスタのゲートとの間に立上り遅延素子を挿入して成
ることを特徴とするものである。
【0010】また、上記立下り遅延素子及び立上り遅延
素子は、それぞれ、ダイオード手段と抵抗手段の並列接
続回路から成り、上記立下り遅延素子は、そのダイオー
ド手段の陽極が上記入力端子に接続され、陰極が上記P
チャンネル型MOSトランジスタのゲートに接続される
ように挿入され、上記立上り遅延素子は、そのダイオー
ド手段の陰極が上記入力端子に接続され、陽極が上記N
チャンネル型MOSトランジスタのゲートに接続される
ように挿入されて成ることを特徴とするものである。
【0011】本発明によれば、Pチャンネル型MOSト
ランジスタの入力信号は緩やかな立下りとなり、オフ期
間が延長される。一方、Nチャンネル型MOSトランジ
スタの入力信号は緩やかな立上りとなり、オフ期間が延
長される。
【0012】すなわち、入力信号がローからハイに変化
する場合、Pチャンネル型MOSトランジスタのゲート
入力信号は通常に立ち上がるが、Nチャンネル型MOS
トランジスタのゲート入力信号は緩やかに立ち上がる。
これにより、Pチャンネル型MOSトランジスタがオン
状態からオフ状態に遷移した後に、Nチャンネル型MO
Sトランジスタがオフ状態からオン状態に遷移し、両ト
ランジスタ共にオンとなる期間が生じないため、貫通電
流は生じない。
【0013】また、入力信号がハイからローに変わる場
合は、Nチャンネル型MOSトランジスタのゲート入力
信号は通常に立ち下がるが、Pチャンネル型MOSトラ
ンジスタのゲート入力信号は緩やかに立ち下がる。これ
により、Nチャンネル型MOSトランジスタがオン状態
からオフ状態に遷移した後に、Pチャンネル型MOSト
ランジスタがオフ状態からオン状態に遷移し、両トラン
ジスタが共にオンとなる期間が生じないため貫通電流は
生じない。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【0015】図1は本発明の一実施形態(インバータ回
路)の回路構成図である。
【0016】図に於いて、1及び2は、それぞれ、CM
OSインバータ回路を構成するPチャンネル型MOSト
ランジスタ及びNチャンネル型MOSトランジスタであ
り、9は電源、10はGNDである。3は入力信号IN
が入力される入力端子、4は出力信号OUTが出力され
る出力端子である。入力端子3と、Pチャンネル型MO
Sトランジスタ1のゲート間には、抵抗5とダイオード
6の並列接続回路から成る立下り遅延素子11が挿入さ
れており、また、入力端子3と、Nチャンネル型MOS
トランジスタ2のゲート間には、抵抗7とダイオード8
の並列接続回路から成る立上り遅延素子12が挿入され
ている。
【0017】以下、図1に示すインバータ回路の動作を
図2のタイミングチャートに従って説明する。
【0018】入力信号INの信号レベルが“L”から
“H”に変化する場合に於いては、遅延素子11のダイ
オード6には順方向電圧が印加される。一方、遅延素子
12のダイオード8には逆方向電圧が印加される。した
がって、Pチャンネル型MOSトランジスタ1のゲート
入力信号aは急速に“L”から“H”に立ち上がるが、
Nチャンネル型MOSトランジスタ2のゲート入力信号
bは緩やかに“L”から“H”に立ち上がる。したがっ
て、ゲート入力信号aの電圧レベルが、時刻t1に於い
て、Pチャンネル型MOSトランジスタ1のしきい値電
圧Vpを超えて、Pチャンネル型MOSトランジスタ1
がオフとなった時点で、ゲート入力信号bの電圧レベル
は、まだ、Nチャンネル型MOSトランジスタ2のしき
い値電圧VNに達しておらず、Nチャンネル型MOSト
ランジスタ2はオフ状態を保っている。その後、ゲート
入力信号bのレベルが上昇し、時刻t2に於いて、Nチ
ャンネル型MOSトランジスタ2のしきい値電圧VN
超えたとき、Nチャンネル型MOSトランジスタ2はオ
ンとなるが、Pチャンネル型MOSトランジスタ1は既
にオフとなっているので貫通電流は生じない。
【0019】一方、入力信号INの信号レベルが“H”
から“L”に変化する場合に於いては、遅延素子11の
ダイオード6には逆方向電圧が印加され、遅延素子12
のダイオード8には順方向電圧が印加される。したがっ
て、Pチャンネル型MOSトランジスタ1のゲート入力
信号aは緩やかに立ち下がり、一方、Nチャンネル型M
OSトランジスタ2のゲート入力信号bは急速に立ち下
がる。したがって、時刻t3に於いて、ゲート入力信号
bのレベルがNチャンネル型MOSトランジスタ2のし
きい値電圧VN以下になって、Nチャンネル型MOSト
ランジスタ2がオフとなった時点で、ゲート入力信号a
は、まだ、Pチャンネル型MOSトランジスタ1のしき
い値電圧Vpに達しておらず、Pチャンネル型MOSト
ランジスタ1はオフ状態を保っている。その後、ゲート
入力信号aのレベルが下降し、時刻t4に於いて、Pチ
ャンネル型MOSトランジスタ1のしきい値電圧Vpを
超えたとき、Pチャンネル型MOSトランジスタ1はオ
ンとなるが、Nチャンネル型MOSトランジスタ2は既
にオフとなっているので貫通電流は生じない。
【0020】上述の実施形態は、本発明をインバータ回
路に於いて実施したものであるが、本発明は、ナンド回
路或いはノア回路等のCMOS論理回路に於いても、同
様に実施できるものである。2入力ナンド回路に於いて
実施した場合を図6に、また、2入力ノア回路に於いて
実施した場合を図7に示す。図6或いは図7に示すよう
に、ナンド回路或いはノア回路に於いて、本発明に係る
立下り遅延素子及び立上り遅延素子を設けることによ
り、同様に、入力信号(IN1,IN2)の変化時点に
於ける貫通電流の発生を防止することができるものであ
る。
【0021】なお、本発明に於ける遅延素子を構成する
ダイオード手段及び抵抗手段は、それぞれ、ダイオード
機能及び抵抗機能を有するものであればよい。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、極めて簡単な回路でCMOS論理回路に於ける貫
通電流の発生を防止することができるものであり、集積
回路のレイアウト面積の縮小、高集積化、コストダウン
を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の回路構成図である。
【図2】同実施形態の動作説明に供するタイミングチャ
ートである。
【図3】従来のインバータ回路の回路構成図である。
【図4】従来のインバータ回路の動作説明に供するタイ
ミングチャートである。
【図5】従来のインバータ回路の動作説明に供するタイ
ミングチャートである。
【図6】本発明の他の実施形態の回路構成図である。
【図7】本発明の更に他の実施形態の回路構成図であ
る。
【符号の説明】
1 Pチャンネル型MOSトランジスタ 2 Nチャンネル型MOSトランジスタ 3 入力端子 4 出力端子 5,7 抵抗 6,8 ダイオード 9 電源 10 GND 11 立下り遅延素子 12 立上り遅延素子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pチャンネル型MOSトランジスタとN
    チャンネル型MOSトランジスタとを組み合わせて構成
    されるCMOS論理回路に於いて、 入力端子と上記Pチャンネル型MOSトランジスタのゲ
    ートとの間に立下り遅延素子を挿入し、上記入力端子と
    上記NチャンネルMOSトランジスタのゲートとの間に
    立上り遅延素子を挿入して成ることを特徴とするCMO
    S論理回路。
  2. 【請求項2】 上記立下り遅延素子及び立上り遅延素子
    は、それぞれ、ダイオード手段と抵抗手段の並列接続回
    路から成り、上記立下り遅延素子は、そのダイオード手
    段の陽極が上記入力端子に接続され、陰極が上記Pチャ
    ンネル型MOSトランジスタのゲートに接続されるよう
    に挿入され、上記立上り遅延素子は、そのダイオード手
    段の陰極が上記入力端子に接続され、陽極が上記Nチャ
    ンネル型MOSトランジスタのゲートに接続されるよう
    に挿入されて成ることを特徴とする、請求項1に記載の
    CMOS論理回路。
JP8015070A 1996-01-31 1996-01-31 Cmos論理回路 Pending JPH09214324A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11185361A (ja) * 1997-12-17 1999-07-09 Nec Corp 出力バッファ回路
JP2000311037A (ja) * 1998-11-30 2000-11-07 Altera Corp ホットソケット状態における回路保護方法およびその装置
US7109966B2 (en) 2002-07-12 2006-09-19 Rohm Co., Ltd. Display element drive circuit and display device
JP2009077027A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Shihen Tech Corp 信号遅延回路
JP2012195934A (ja) * 2011-03-02 2012-10-11 Hitachi Kokusai Electric Inc スイッチング回路およびスイッチング回路を用いた撮像装置

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