JPH11274899A - シュミットバッファ回路 - Google Patents

シュミットバッファ回路

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JPH11274899A
JPH11274899A JP10073879A JP7387998A JPH11274899A JP H11274899 A JPH11274899 A JP H11274899A JP 10073879 A JP10073879 A JP 10073879A JP 7387998 A JP7387998 A JP 7387998A JP H11274899 A JPH11274899 A JP H11274899A
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JP
Japan
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schmitt
output
schmitt buffer
circuit
buffer
Prior art date
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JP10073879A
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English (en)
Inventor
Hidenori Tokunaga
英典 徳永
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication of JPH11274899A publication Critical patent/JPH11274899A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】製造ばらつきに大きく依存していたシュミット
幅(不感帯幅)を安定して得ることのできるシュミット
バッファ回路を提供する。 【解決手段】シュミットバッファ1の持つシュミット幅
に比べて、シュミットバッファ2の方が、高い電位帯で
シュミット幅を有する。シュミットバッファ1,2には
共通に端子からの入力信号INが入力される。シュミッ
トバッファ2の出力BUFO2は、シフトレジスタ3の
クロックCKとして入力される。シュミットバッファ1
の出力BUFO1は、シフトレジスタ3のリセットノー
ドRNに入力されると共にANDゲート4の一方入力と
なる。シフトレジスタ3のQ出力であるBUFO2Dは
ANDゲート4の他方入力となる。ANDゲート4の出
力OUTはこの発明のシュミットバッファ回路出力OU
Tとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は特に集積回路(I
C)において信号を伝達するのに必要なシュミットバッ
ファ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は一般的なシュミットバッファ回路
を示す回路図である。高電位の電源電圧VCCと接地電
位GNDとの間に、PチャネルMOSトランジスタ1
1,12、NチャネルMOSトランジスタ13,14が
直列に接続されている。トランジスタ11,12,1
3,14の各ゲートは共通に入力信号INが供給され
る。PチャネルMOSトランジスタ12とNチャネルM
OSトランジスタ13の共通ドレインの出力は、インバ
ータ17,18を直列に介してPチャネルMOSトラン
ジスタ15とNチャネルMOSトランジスタ16の各ゲ
ートに供給される。PチャネルMOSトランジスタ15
は、その電流通路がPチャネルMOSトランジスタ12
のソースと接地電位GNDとの間に接続されている。N
チャネルMOSトランジスタ16は、その電流通路がN
チャネルMOSトランジスタ13のソースと電源電圧V
CCの間に接続されている。インバータ19,20,2
1の直列回路は、その入力(インバータ19の入力)が
インバータ17,18の直列接続点に接続され、その出
力(インバータ21の出力)は出力信号OUTとなる。
【0003】上記構成のシュミットバッファ回路では、
ICの製造ばらつきによりシュミット幅(不感帯幅)が
大きく変化する。特にシュミット幅が狭くなると、入力
信号に乗った微少な瞬間的な飛び込みノイズでも、不感
帯の領域を越える信号電圧となる。この影響でシュミッ
トバッファ回路の出力が不安定になってしまい、内部回
路が誤動作してしまう恐れがある。
【0004】図8は、シュミットバッファ回路の入出力
のヒステリシス特性を示す電圧波形図である。正常時
(実線)と、ICの製造ばらつきの影響でシュミット幅
が変化してしまう場合(破線)を示す。
【0005】図9(a),(b)は、それぞれ上記正常
時(実線)と、ICの製造ばらつきの影響でシュミット
幅が変化してしまう場合(破線)を示す。例えば、図7
の入力INの信号電圧をVIN、出力OUTをVOUT
として示した。想定した上記ノイズに反応しないような
シュミット幅を持つように設計しても、製造ばらつきに
よってシュミット幅が狭くなれば出力は誤動作する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のシュミット回路
では、製造ばらつき等の影響により、シュミット幅(不
感帯幅)が必要以上に狭くなる場合があり、入力信号に
乗ったノイズがシュミット幅よりも大きくなる可能性が
高くなる。このようなノイズの影響で出力が不安定にな
ってしまい、このシュミットバッファ回路を介した内部
回路が誤動作するという問題がある。
【0007】この発明は上記のような事情を考慮し、そ
の課題は、製造ばらつきに大きく依存していたシュミッ
ト幅(不感帯幅)を安定して得ることのできるシュミッ
トバッファ回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明のシュミットバ
ッファ回路は、第1のシュミット幅を有する第1のシュ
ミットバッファと、前記第1のシュミット幅よりも高い
電位帯において第2のシュミット幅を有する第2のシュ
ミットバッファと、第1のシュミットバッファの出力が
リセット入力となり、かつ第2のシュミットバッファの
出力に応じてクロック信号を生成し、基準電位をデータ
入力とするシフトレジスタと、前記シフトレジスタ出力
と前記第1のシュミットバッファの出力を2入力とする
論理積回路とを具備し、前記第2のシュミットバッファ
の立ち上がりエッジと前記第1のシュミットバッファの
立ち下がりエッジの間を回路全体のシュミット幅とする
ことを特徴とする。この発明では、それぞれ異なるヒス
テリシス特性を有する第1、第2のシュミットバッファ
を利用して、回路全体の不感帯領域を広げる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施形態
に係るシュミットバッファ回路の構成を示す回路図であ
る。MOSトランジスタ製造時のしきい電圧の制御によ
り、互いに異なるヒステリシス特性を有する2つのシュ
ミットバッファ1,2が設けられている。シュミットバ
ッファ1の持つシュミット幅に比べて、シュミットバッ
ファ2の方が、高い電位帯でシュミット幅を有する。こ
れら各シュミットバッファ1,2は、例えば、前記図7
に示される回路構成が用いられる。
【0010】上記シュミットバッファ1,2には共通に
端子からの入力信号INが入力される。シュミットバッ
ファ2の出力BUFO2は、シフトレジスタ3のクロッ
クCKとして入力される。シュミットバッファ1の出力
BUFO1は、シフトレジスタ3のリセットノードRN
に入力されると共にANDゲート4の一方入力となる。
シフトレジスタ3のQ出力であるBUFO2DはAND
ゲート4の他方入力となる。ANDゲート4の出力OU
Tはこの発明のシュミットバッファ回路出力OUTとな
る。
【0011】図2(a)は、シフトレジスタ3の構成を
示す回路図である。クロックドインバータ31はデータ
入力DNの接地電位(GND固定)を入力する。クロッ
クドインバータ31の出力はNANDゲート32の一方
入力に与えられる。NANDゲート32の他方入力はリ
セットノードRN、すなわち、シュミットバッファ1の
出力BUFO1である。NANDゲート32の出力はク
ロックドインバータ33を介して再びNANDゲート3
2の一方入力に与えられる。
【0012】さらにNANDゲート32の出力はクロッ
クドインバータ34に入力される。クロックドインバー
タ34の出力はNANDゲート35の一方入力に与えら
れる。NANDゲート35の他方入力はリセットノード
RN、すなわち、シュミットバッファ1の出力BUFO
1である。NANDゲート35の出力はクロックドイン
バータ36を介して再びNANDゲート35の一方入力
に与えられる。さらに、NANDゲート35の出力はイ
ンバータ37を介してシフトレジスタ3のQ出力、すな
わち、BUFO2Dとなる。
【0013】なお、クロックドインバータ33,34は
信号φの“H”レベルで活性化するものであり、クロッ
クドインバータ31,36は信号φの相補信号Bφ(図
では上にバーを記す)の“H”レベルで活性化するもの
であり、それぞれのクロックドインバータの回路図を図
2(b),(c)に示す。図においてPMOS1,2は
PチャネルMOSトランジスタ、NMOS1,2はNチ
ャネルMOSトランジスタである。
【0014】図2(d)は、シフトレジスタ3の入力ク
ロックCKから、クロックドインバータ31,36,3
3,34に供給する信号φ,Bφを生成する回路図であ
る。インバータ38、39の直列回路は、シュミットバ
ッファ2の出力BUFO2をクロックCKとして入力す
る。この入力は、インバータ38、39を直列に介して
信号φを得る。また、インバータ38と39の直列接続
点から信号Bφを得る。
【0015】図3は、図1中のシュミットバッファ1,
2それぞれの動作を表わす波形図である。例えば、図1
の入力INの信号電圧をVIN、出力OUTをVOUT
として示している。シュミットバッファ1,2はそのヒ
ステリシス特性において、互いに異なる不感帯を有して
いる。例えばここでは、シュミットバッファ1が比較的
低い電位(1V〜2Vの間)に不感帯を有するのに対し
て、シュミットバッファ2は比較的高い電位(3V〜4
Vの間)に不感帯を有する。これらシュミットバッファ
1,2それぞれの不感帯幅は、製造ばらつきにより、図
のように狭くなることもある。
【0016】上記図3を参照しながらこの発明の図1の
シュミットバッファ回路の動作を説明する。入力信号I
Nが“L”(ローレベル)から“H”(ハイレベル)に
変化する場合、まず、比較的低い電位に不感帯を持つシ
ュミットバッファ1の出力が“L”から“H”となり、
シフトレジスタ3のリセットが解除される。
【0017】次に、比較的高い電位に不感帯を持つシュ
ミットバッファ2の出力が“L”から“H”となり、先
ほどシフトレジスタのリセットは解除されているので、
シフトレジスタの入力データ(接地電位GND)が反転
されて出力される。
【0018】すなわち、NANDゲート32,35の出
力反転(出力“L”)、クロックドインバータ33,3
4の活性化(出力“H”)により、インバータ17の出
力(シフトレジスタ3の出力BUFO2D)が“H”に
なる。ANDゲート4は、この出力BUFO2Dの
“H”によって出力が反転し、シュミットバッファ回路
の出力OUTは、“L”から“H”に変化する。
【0019】今度は、入力が“H”から“L”に変化す
る場合、まず、比較的高い電位に不感帯を持つシュミッ
トバッファ2の出力が“H”から“L”となる。これに
より、クロックドインバータ31,36は活性化する
が、クロックドインバータ33,34が非活性となり、
シフトレジスタ出力は“H”状態を保持したままとな
る。
【0020】次に、比較的低い電位に不感帯を持つシュ
ミットバッファ1の出力が“H”から“L”となり、こ
こでシフトレジスタ3にリセットがかかる。同時にAN
Dゲート4の出力も“L”となり、シュミットバッファ
回路の出力OUTは、“H”から“L”に変化する。イ
ンバータ3 7の出力(シフトレジスタ3の出力BUFO
2D)も“L”になる。
【0021】最終的に、この発明のシュミットバッファ
回路の出力OUTは、シフトレジスタ3の出力BUFO
2Dとシュミットバッファ1の出力BUFO1をAND
ゲートで論理積を取っている。このため、図4に示すよ
うに、シュミットバッファ1,2の不感帯の間の電圧が
回路全体の不感帯領域となる。言い換えれば、シュミッ
トバッファ2の立ち上がりエッジとシュミットバッファ
1の立ち下がりエッジの間を回路全体のシュミット幅と
する構成となる。
【0022】上記第1の実施形態では、端子から入力さ
れた信号は、それぞれ異なるヒステリシス特性を持つシ
ュミットバッファを通り、シフトレジスタとANDゲー
トに入力されていた。しかし、製造ばらつきの影響でシ
ュミット幅が予想以上に狭くなってしまった場合など
は、予期せぬ瞬間的な飛び込みノイズで誤動作してしま
う恐れがある。
【0023】図5は、この発明の第2の実施形態による
シュミットバッファ回路の構成を示す回路図である。上
記図1に比べて異なる点は、シュミットバッファ1の出
力を初段で受けるn個の直列接続のバッファA1〜An
を設け、シュミットバッファ1の出力BUF1と最終段
バッファAnの出力BUF1DとをORゲート51にて
論理和を取る構成を付加して、シュミットバッファ1の
出力BUFO1を作ったこと。さらに、シュミットバッ
ファ2の出力を初段で受けるn個の直列接続のバッファ
B1〜Bnを設け、シュミットバッファ2の出力BUF
2と最終段バッファBnの出力BUF2DとをORゲー
ト52にて論理和を取る構成を付加して、シュミットバ
ッファ2の出力BUFO2を作ったことである。なお、
バッファA1〜AnとバッファB1〜Bnは同じ個数で
同様構成である。その他の構成は図1と同様である。
【0024】図6は図5の回路動作を示すタイミングチ
ャートである。シュミットバッファ1(2)の出力BU
F1(BUF2)と、バッファAn(Bn)の遅延した
出力BUF1D(BUF2D)とをORゲート51(5
2)を通すことで、ノイズを吸収する。ORゲート5
1,52の出力を後段の回路に使用することにより、飛
び込みノイズによる誤動作を防ぐことができる。
【0025】上記各実施形態によれば、シュミット幅
を、安定してかつ確実に広く得る構成が実現され、さら
に瞬間的な飛び込みノイズによる誤動作の心配のない回
路構成となる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
製造ばらつきの影響で変化していたシュミット幅を、安
定してかつ従来より広く得ることが可能となり、さらに
瞬間的な飛び込みノイズによる影響も防ぐことができる
高信頼のシュミットバッファ回路を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係るシュミットバ
ッファ回路の構成を示す回路図。
【図2】(a)は、シフトレジスタ3の構成を示す回路
図、(b),(c)は(a)中の各クロックドインバー
タの回路図、(d)は、各クロックドインバータに供給
する信号φ,Bφを生成する回路図。
【図3】図1中のシュミットバッファそれぞれの動作を
表わす波形図。
【図4】図1の回路全体の動作を示す波形図。
【図5】この発明の第2の実施形態によるシュミットバ
ッファ回路の構成を示す回路図。
【図6】図5の回路動作を示すタイミングチャート。
【図7】一般的なシュミットバッファ回路を示す回路
図。
【図8】シュミットバッファ回路の入出力のヒステリシ
ス特性を示す電圧波形図。
【図9】(a),(b)は、それぞれ上記正常時(実
線)と、ICの製造ばらつきの影響でシュミット幅が変
化してしまう場合(破線)を示す波形図。
【符号の説明】
1,2…シュミットバッファ(互いに異なるヒステリシ
ス特性を有する) 3…シフトレジスタ 31,33,34,36…クロックドインバータ 32,35…NANDゲート 37…インバータ 4…ANDゲート A1〜An,B1〜Bn…バッファ 51,52…ORゲート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のシュミット幅を有する第1のシュ
    ミットバッファと、 前記第1のシュミット幅よりも高い電位帯において第2
    のシュミット幅を有する第2のシュミットバッファと、 第1のシュミットバッファの出力がリセット入力とな
    り、かつ第2のシュミットバッファの出力に応じてクロ
    ック信号を生成し、基準電位をデータ入力とするシフト
    レジスタと、 前記シフトレジスタ出力と前記第1のシュミットバッフ
    ァの出力を2入力とする論理積回路とを具備し、 前記第2のシュミットバッファの立ち上がりエッジと前
    記第1のシュミットバッファの立ち下がりエッジの間を
    回路全体のシュミット幅とすることを特徴とするシュミ
    ットバッファ回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のシュミットバッファの出力を
    遅延させる第1の遅延回路と、 前記第2のシュミットバッファの出力を遅延させる第2
    の遅延回路と、 前記第1のシュミットバッファの出力とこれに対応する
    前記第1の遅延回路の出力の論理和を取る第1の論理和
    回路と、 前記第2のシュミットバッファの出力とこれに対応する
    前記第2の遅延回路の出力の論理和を取る第2の論理和
    回路をさらに具備し、 前記第1、第2の各論理和出力をそれぞれ前記第1、第
    2のシュミットバッファの出力として後段に伝達するこ
    とを特徴とするシュミットバッファ回路。
JP10073879A 1998-03-23 1998-03-23 シュミットバッファ回路 Pending JPH11274899A (ja)

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