JPS5856530A - 大規模集積論理回路 - Google Patents

大規模集積論理回路

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JPS5856530A
JPS5856530A JP56155095A JP15509581A JPS5856530A JP S5856530 A JPS5856530 A JP S5856530A JP 56155095 A JP56155095 A JP 56155095A JP 15509581 A JP15509581 A JP 15509581A JP S5856530 A JPS5856530 A JP S5856530A
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JP
Japan
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circuit
transistor
type
pull
type transistor
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JP56155095A
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Koichi Nishiuchi
西内 紘一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09441Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET of the same canal type
    • H03K19/09443Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET of the same canal type using a combination of enhancement and depletion transistors
    • H03K19/09445Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET of the same canal type using a combination of enhancement and depletion transistors with active depletion transistors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大gt僕果槓@塊回路に関する。
大規模集積論理回路はトランジスタを基本素子として構
成される本ので14)、特にMOS)ランある。
本出願人は、低消費電力を狙^とした新規な発想に基つ
く大規模集積論理回路を提案し九。これFi4う少し詳
細rC&机すれば、「少なくとも1個の駆動トランジス
タと少なくとも1個の負荷トランジスタとを電源電圧お
よびアース間に直列に接続して成る単位Ili!虐回路
全回路制含み、1つの単位線層回路の信号出力端を他の
単位論理回路における駆動トランジスタの入力端子に接
続すると共に、ta記1つの単位−場回路の信号入力端
でるつて前記信号出力端に反転信号を与える信号入力端
を、#紀他の単位am塊回路における負荷トランジスタ
の入力端子に接続したこと」を特徴とする−のである。
ところで前記「・・・・・・」に記載のノツシ、プル形
MO8)ランシスター路でFi、具体的には負荷トラン
ジスタとしてデグレーシ曹ン形(以下り形と称す)のM
OS)ランシスタを、駆動トランジスタとしてエンノー
ンスメント形(以下E形と称す)のMOS)ランシスタ
を用することを好適とする。
負荷トランジスタとしてD形MOSトランジスタを用い
ることにより、該MOB )ランシスター路の出力とし
ては電源電圧VDDそのものが送出もれ、多fRKg&
jJlゲートを法統していても線環“Hlのレベルを常
にその■L、DK維持できるからである。
これはD形MO8)ランジスIのしきい値電圧V8が員
であることに基つく。もし、負荷トランジスタとしてE
形MOSトランジスタを用すたとしたら、1&段の論理
ゲートを縦続接続したとき鍛終段からの線環“H”のレ
ベルは(VDD−ルxV、靜に落ち込み、−理回路とし
て便用に耐えな藝。又。
駆動トランジスタとしてE形MOSトランジスタが好ま
しhのは人力1g号のm場が“L”のとき。
該駆動トランジスタを通過する電流を完全に零に維持し
fcl/’hからである。
然しながら、前記7°ツシ1グル形トランジスメ回路と
して負荷トランジスタかD形MO8,駆動トランジスタ
がE形MO8という組合せでは不都合な問題が生じてき
た。これは負荷トランジスタとして大電流トランジスタ
で構成さ7″L々ければならない場合、つ1す1例えば
プツシニゲル形トランジスタ回路が長り配線長のライン
即ち大負荷容量を駆動しなければならないときである。
この場合、大きな寄生容量にf分に充電すべく、大きな
充電電流が該負荷トランジスタを流れることになるから
である。そうすると、少なくとも当該負荷トランジスタ
はそのゲート幅が普通よりも長く設計されることになる
。ゲート幅が長いということはそれにはリーク[流も大
ということになる。そうすると、E形駆動トランジスタ
のオン時において、D形負荷トランジスタより大き4な
+ IJ−り電tlL′fr引き込むことになシ、消費
電力カを再び問題となってくる。
従って本発明の目的は、D形MO8負荷トランジスタと
E形MO8ffi動トランジスタの電力・らなル多数の
プッシュプル形トランジスタ回路を有する大**集積!
J!1回路において、大電流のMOS負荷トランジスタ
の存在により発生する消費電力の増大を抑制するトラン
ジスタ構成を提供することである。
形負荷トランジスタとE形駆動トランジスタの文づから
なるプツシニブル形トランジスタ回路を混在せしめるよ
うにしたことを特徴とするものでおり。
父、E形負荷トランジスタを含む当該プツシ鼻プル形ト
ランジスタ回路は大實束の負荷トランジスタが要求され
るものを灼象として採用され、さらに父、当該プツシ鼻
プル形トランジスタ回路の前段および後段に位置するプ
ツシ島プル形Fランジ2スタ回路としてはD形負荷トラ
ンジスタt−有する蟻のを採用するようにしたことを特
徴とするものである。
以下区(而に庭って本発明を説明する。
第1図一本発明の前提として採用δれる既提案に係るプ
ッシュプル形トランジスタ回路の基本形を示す回路図で
ある。本図において、〕゛ツシ島プル形トランジスタ回
路10は直列接続されたD形の負荷トランジスタ11と
E形の駆動トランジスタ12とからなり、これらは電源
(VDD)とアース間に接続される。トランジスタ回路
10の出力OUTはこれらの甲闇接続点から得られる。
D形のMOSトランジスタはトランジスタ11の如くチ
ャネル部に二貞紛を入れて表示する一bN、ここにD形
MO8(f−用いる塩山は、既述の如く、出力OUTの
レベルをv 分降下させることのないよ0 うにするためであり、又、トランジスタ12にE形MO
8k用める理由は、既述の如く1人力INに論理“L″
が入ったときもなおリーク電流カーこれを通過すること
がないようにする丸めである。
このトランジスタ1g回路lOの特徴としてハ、トラン
シスメ11と12に相補形の人力INとINが与えられ
ることであシ、これによプトランジスタ11とトランジ
スタ12の間でI/′i匹ずれか一方がオン(又はオフ
)のとき他方は必ずオフ(又はオン)と匹う関係が得ら
れ、電源(v9D)からアースまでがシ■−ト状IIに
なることがないので消費電力が大幅に低下することにな
る。ということである。
第1図のトランジスタ回路1(lプツシ島プル形トラン
ジスタ回路の基本形であり、インバータ回路を作って^
る。そしてこれを発展させてNOR。
NAへD等の論理ゲートを組むことができる。 いずれ
の場合−低ff4*電力の論理ゲートということになる
かくして、縞1図のプツシ鼻プル形トランジス/回w!
i10を基本形とした低消費電力の大垣横集積―場1g
i路が実視された。ところが、七の低消費電力化t−@
書する一つの問題が生じて龜た。これはトランジスタ回
路10に接続すべき負fjK関係し、a述の如く1例え
ば該負蘭が配置1lsl長の長いラインであった9する
とその配−に起因する寄生容量は大きな値を持つものと
なり、大きな充電電流を前記負荷トランジスタ11が供
給しなければならなくなる。このような大電流負荷トラ
ンジスタVCおいてはそのゲート幅を大とするのが常で
あることから、既述のとおり、駆動トランジスタ12が
オンしたときの大きなリークを流か問題となる。
そこで本発明は、そのような大電流負荷トランジスタに
つ論ては特に、D形MO8ではなくE形MO8を用いる
ものとする。i!2図は本発明において提案するプッシ
ュプル形のトランジスタ回路の基本形を示す回路図でめ
る。不一において、征目すべきことは、該トランジスタ
回路20が大きな負1′77CL(例えば配線長の長い
ライン22 の畜生容i)に出力(JLJTを送出すべ
きときは、その負荷トランジスタ21をE形MO8で形
成することとする。E形MO8のトランジスタ21を導
入したことにより、そのしきvs値電圧Vthが正であ
ることから1MA動トランジスタ12がオン(INコ1
H”、  IN=”L”)のとき、E形O)トランジス
タ21[完全にオフになり、−切のリーク電流を許名な
い。この喪め、大容量のE形トランジス!21のゲート
幅を自由に広けても構わないことになり、駆動トランジ
スタがオフとなり負荷トランジスタがオ/となりCLへ
の充電電流を供給するときには負荷CLに十分な充電電
流が供給されることになる。
第3図は本発明に基づく大規模集積論理回路内の一部分
を採り出して示す論m図であり、全く任意の一例を−け
た。本tIIJにおいて、負荷cLとライン22は編2
図に示したとおりである。2人力NORゲート31と2
人力NORゲート32とインバータ33が4f:L、、
NORゲート31Fi出力OUT、をライン22へ送出
してhる。そのNORゲー)31の入力はNORゲート
32から出力0IJTdとインバータ33からの出力0
LJTeであp、そのNORゲート32紘2人力 IN
、とINiを受信し、又、インバー/33は入力INe
を受信している。本図の場合、大電流負荷トランジスタ
を内翼すべきNORゲート31としては特に本発明に係
る第2図のプツシ凰プル形トランジスタ回路20で組み
立てる必要がある。ただし、池の素子32および33に
つhては@1図に示したD形負荷トランジスタ11を含
むトランジスタ回路10で組み立てれば十分である。
なお、第2図のプツシ為プル形トランジスタ回路20を
導入するときは論理レベルの変化に圧意する必要がある
。すlわらトランジスタ回路20の出力OUTは、−理
“11”の場も、第1図の場合のjうにOUT = V
  とld&うf、 0LJT=VDD−D Vth となることである。これはトランジスタ21と
してE形MO8を用いたことによる必然の結果である。
このようなレベルの祷らた論理@H′″を後段論理ゲー
トに次々と送り込むと1次第にHレベルが下がりり藝に
は1魂のレベルの論理@Hwを維持することができなく
なる。津に、トランジスタ21が助役よシ入力酉を受1
jる場合におかても、その人力INのレベルは、論理1
H”のとき= vDDになって藝ることを要する。もし
、その人力INが仮pにvDD −va (Va>O)
  で入ってくれば、その出力OUTはvDD−va−
v、。に彦って1図定より低回レベルの論理=)i” 
’i#出力してしまうからである。このような不都合が
同時に発生してしまうので、トランジスタ回路20を用
いる部分でVi−tの前段ケートおよび後段ゲートと共
に、論理レベルに落ち込みのない、トランジスタ回路1
0(第1図)を基本形とするゲートを併設するのが好ま
しho 第4図は第3図の論理回路を第1図のトランジスタ回路
lOと組2図のトランジスタ回路20を基本形として組
み立てた場合の実現例を示す篩路図である。なお、本図
のM線を砿祭することによシ、前述した。既提案のブツ
シュグル形トランジスタ回路の構成手法が理解される。
つまり1w、1図ならびに[2図の人力I?l、−よび
INとしてこれらを意識的に生成して行くのではl〈、
当該論壇ゲート群近傍の中から適当なレベル拾り出して
制用するのである。
84図にお匹で、31.32および33は既に第3図で
示した論理ゲートに対応する。父、筒2図の谷部の入力
IN、 IN、・・・ 出方OUT、・・・等も本図中
の対応する部分に示されている。本発明の趣旨としてd
三目丁べきことは、NORゲート31がE形負葡トラン
ジスタ41.42および43 f:官んで構成δれるこ
とであり、これにより大容量負荷CLに対処してhる。
その他のケートの貴命トランジスタ44.45ならびに
46等はめずれも、第1図のトランジスタ回路1oを基
本形にするからD形MO8からなる。七の池、駆動トラ
ンジスタ51.52ならびに53,54.  石らに5
5はhずれもE形MoSで形成する。
論理ゲート31.32のようVC2人力形式のものでは
、負荷トランジスタおよび駆動トランジスタが2つずつ
附になって^る。然し崗珈ゲ2ト31については、負耐
トランシスメが41.42の他に43と3つもあるのは
、該論理ゲート310入力となる出力0UTdが単純に
入手できなかったからである。
以上説明したように本発明によれば消費電力を極力抑え
ることのできる大現横果極−理回路が実現逃れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を前提として採用される既提案に係るプ
ッシュプル形トランジスタ(ロ)路の基本形を示す回路
図、第2図は木兄ψ」において提案するプツシ、プル形
のトランジスタ回路の基本形を示す回路図、籐3図は本
発明に基づく大規模集積−塩回路円の一部分を採り出し
て示す論理図、第4図は第3図の論理回路を縞1図のト
ランジスタ回路lOと8g2図のトランジスタ回に′δ
20を基本形として組み立てた場合の実現例を示す回路
図である。 10・・・既提案のプツシニブル形トランジスタ回路1
1・・・D形負荷トランジスタ 12・・・E形負荷トランジスタ 20・・・本発明に係るプツシニゲル形トランジスタ回
路21・・・E形負荷トランジスタ CL・・・大容量貴命 第1図 Voo    10 第2図 0

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、直列接続された負荷トランジスタおよびエンハンス
    メント形駆動トランジスタを電源およびアース間に接続
    してなるプツシ為プル形トランジスタ回路を基本形回路
    としてこれを多数個Illみ合わせてなる大規模集積論
    理回路において。 前記負荷トランジスタがデグレーシ1ン形トランジスタ
    からなる#!1のプツシ島プル形トランジスタ回路の膵
    の中に前記負荷トランジスタがエンハンスメント形トラ
    ンジスタからなる第2のプツシ、プル形トランジスタ回
    路を含1せることt−6黴とする大規模集積m堤回路。 2、  mtl紀プツシ島プル形トランジスタ回路に接
    続すべきjIU麹が大負荷容量の場合に前記第2のプツ
    シ島プル形かランジス1回路を充当せしめる特許請求の
    範囲第1項に記載の大規模集積論理回路。 3、前記鯖2のプツシ島プル形トランジス/Ii>1路
    の前段および後段にMi絖すべきプツシ、プル形トラン
    ジスタ回路は@1第10グッシ、プル形トランジスタ回
    路とする%ff請求の範囲第1項に記載の大規模集積論
    理回路。
JP56155095A 1981-09-30 1981-09-30 大規模集積論理回路 Pending JPS5856530A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0441714A (ja) * 1990-06-06 1992-02-12 Kuraray Co Ltd ポリウレタンウレア弾性繊維
JPH0441715A (ja) * 1990-06-06 1992-02-12 Kuraray Co Ltd 伸度の大きいポリウレタンウレア弾性繊維
US5801551A (en) * 1996-08-01 1998-09-01 Advanced Micro Devices, Inc. Depletion mode pass gates with controlling decoder and negative power supply for a programmable logic device

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JPH0441715A (ja) * 1990-06-06 1992-02-12 Kuraray Co Ltd 伸度の大きいポリウレタンウレア弾性繊維
US5801551A (en) * 1996-08-01 1998-09-01 Advanced Micro Devices, Inc. Depletion mode pass gates with controlling decoder and negative power supply for a programmable logic device

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