JPS59200525A - エミツタ・フオロワ回路 - Google Patents

エミツタ・フオロワ回路

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Publication number
JPS59200525A
JPS59200525A JP58072881A JP7288183A JPS59200525A JP S59200525 A JPS59200525 A JP S59200525A JP 58072881 A JP58072881 A JP 58072881A JP 7288183 A JP7288183 A JP 7288183A JP S59200525 A JPS59200525 A JP S59200525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
emitter
circuit
follower circuit
transistors
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP58072881A
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English (en)
Inventor
Tsuneo Tanaka
恒雄 田中
Toru Kobayashi
徹 小林
Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
Hiroshi Hososaka
細坂 啓
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58072881A priority Critical patent/JPS59200525A/ja
Publication of JPS59200525A publication Critical patent/JPS59200525A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
    • H03K19/086Emitter coupled logic
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/013Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

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】 〔技術分野〕 この発明は、バイポーラトランジスタによす構店される
論理LSIにおいて使用されるエミッタ・フォロワ回路
に関し、特にエミッタ・カップルド・ロジック回路を基
本回路としてマスタスライス法により形成される論理L
SIを高速化させるのに適した技術に関する。
〔背景技術〕
マスタスライス法によ多形成される論理LSI(以下マ
スタスライスLSIと称する)を構成する基本回路とし
て、第1図に示すようなエミッタ・カップルド・ロジヴ
ク回路(り下EOL回路と称する)が知られている。
FIOL回路は動作速度が速く、!た、出力としてN 
OR1lt1.力とOR出力’1tllることができる
とともに、複数のKOL回路の邑カノードを互いに接続
することによりワイヤード・オアをとることができる等
論理機能も強いため、マスタスライスLSIにおいて多
用ζねでいる。
ところが、EOL回路を基本ゲート回路とするマスタス
ライスLS:[(ゲートアレイ)では、各KOLゲート
回路の出力端子に接続される次段のゲート回路の藪すな
わちファンアウト数や次段のゲート回路までの信号線(
配線)の長さがそれぞれ異なっている。その大め、次段
のゲート回路の入力トランジスタのベースとコレクタお
よびエミッタ間に存在する寄生容量や配線の浮遊容量に
よる各FiOLゲート回路の負荷容量も異なってくる。
その結果、負荷容量の大きなEOLゲート回路における
信号の伝播遅延時間t、(1が長くなり、LSI全体の
高速化を妨げる原因になって。(いることが旬かった。
) また、上記のように負荷容量の大きなEOLゲート回路
における負荷駆動能力を高くするには、EOL回路のエ
ミッターフォロワmy、、Ey2内の抵HReを小さく
してエミッタ・フォロワ回路れる電流を大きくしてやれ
ばよい(出力インピーダンスを下げる)。しかし、最も
負荷容量の大きな場合を想定し、て、すべてのエミッタ
・フォロワ用の抵抗を小さくすると、LSI全体の消費
電、流が増大してしまうとともに、これに伴なう発熱も
多くなるという不都合がある。
つまり、マスタスライスLSIにおける各IIXCLゲ
ート回路の負荷容量の大きさの分布を調べてみると負荷
容量の小さなFfOLゲート回路の方が、負荷容量の大
きなFiOLゲート回路よりも数の上では圧倒的に多く
なっていることが分かる。その大め、負荷容量の大きな
りO’Lゲート回路に合わせてエミッタ・フォロワの抵
抗値を決定すると、数の多い負荷容量の小さなFiOL
ゲート回路ではよけいな電流が流されることになり、無
駄な消費電力が多くなるという不都合がある。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような背景の下になされたもので、E
OL回路を基本ゲート回路とするヤスタスライスLSI
のようなエミッタφフォロワ回路を有するバイポーラ論
理LSIにおいて、各エミッタ・フォロワ回路にその負
荷容量に応じた電流が流されるようにして、LSI全体
を高速化させるとともに、消費電力を低減できるように
することを目的とする。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規外特徴は、
本明細書の記述および添附図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なもののW要
を筒部に説明すれば、下記のとおυである。
すなわちこの発明は、エミッタ・フォロワ回路が形成さ
れる箇所に、予めエミ1.夕・フォロワ用のトランジス
タと抵抗を複数個用意しておき、そのエミッタ・フォロ
ワ回路の負荷容量の大きさに応じて、配線によって使用
するトランジスタと抵抗の接続を切り換えて、エミ、、
夕・フォロワ回路に流される電流を変えてやることがで
きるようにし、これによって負荷容量の太き々エミッタ
・フォロワの負荷駆動能力を高めて信号の伝播遅延時間
を減少させて動作速度を向上させるとともに、負荷容量
の小さなエミ1.夕・フォロワに流される電流を減少さ
せるようにして上記目的を達成する本のである。
以下図面を用いてこの発明を具体的に説明する。
〔実施例〕 第2図は本発明に係るエミ、ツタ・フォロワ回路の構成
の一実施例を示すものである。
との実施例では、一つ一つのエミッタ・フォロワ回路に
対応して、これを構成する大めのトランジスタと抵抗と
して、それぞれ2つずつすなわちこの場合トランジスタ
Qa  、Qbと抵抗素子Ra。
R1)とが予め近接して形成されている。しかし、て、
各トランジスタQ a+ Q 1)および抵抗Ra、R
bは互いに電気的に分離して形成されている。ま六、実
施例では特に制限されないがトランジスタQaとQ、 
bはその大きさ特にエミッタ面積の面積A13a。
Aebが、Aea>Aeb  となるように予め形成さ
れている。
そして、これらのトランジスタQ a+ Q b  と
抵MRa、R1)は、これらによって構成されるエミ、
り・フォロワに接続される配線の浮遊容量や次段の入力
トランジスタの寄生容1等の負荷となる容量の大きさに
よって、その組合せを適当に変えてやることにより、負
荷容量に応じた電流が流れるようなエミッタ・フォロワ
回路が形成されるようにされている。
すなわち、接続される負荷容量が比較的大きい場合には
、第3図(a)に示すように、トランジスタQaとQb
のベースを互いに接続して並列に配置させ、IOL回路
内のカレント・スイッチ回路の出力電圧Toe)ランジ
スタQaとQbの両方のベースに印加させる。これによ
って、トランジスタQaとQl)とは、Qaのエミッタ
面積とQbのエミッタ領域の面積の和に等しいようなエ
ミ、り頭載を有する一つの大きなトランジスタとみなす
ことができる。そし、て、このトランジスタのエミッタ
と電源電圧VIEとの間に抵抗RaとRbe並列に接続
させる。このようにして構成きれたエミ1.夕・フォロ
ワ回路は抵抗値が小はいため大きな電流がNこれるよう
になる。その結果、負荷駆動能力が犬きくなってこれを
含むEiOLゲート回路のゲート遅延時間ipdが低減
される。
一方、このエミッタ・フォロワに接続される負荷容量が
比較的小さい場合、あるいはゲート遅延時間が長くても
それほど問題にならないようなECLゲート回路におい
ては、第3図(c)のように、エミ、り面積の小さなト
ランジスタQbのみを使用する。そして、このトランジ
スタQ、bのエミ、。
りと電源電圧VIEとの間に抵MRaとR1)とを直列
に接続してやる。すると、このエミッタ・フォロワは抵
抗値が大きいため流れる電流が少なくなシ、消費電力が
減少される。
また、エミッタΦフォロワに接続される負荷容量が中ぐ
らいの平均的な大きさである場合には、第3図(b)に
示すように、トランジスタQ1と抵抗RaもしくけJ)
のみを使用してエミッタ・フォロワ回路を形成してやる
。すると、このエミヴタ働フォaワ回路には、第3図(
a)と(Q)に示すような接続のエミッタ・フォロワ回
路の中間の大きさのNwrが流れるようになる。
従って、論理LSI内におけるBOI、ゲート回路の平
均的な負荷容量に対し、て、所望の遅延時間で駆動でき
るような大きさく従来と同じ大きさ)にトランジスタQ
、aを設計し、トランジスタQ、1)はこれよりも小さ
く設計してやればよい。
この実施例では、上記のように負荷容量の大きさに応じ
て渡れる電流を3段階に切り換えるようにエミッタ・フ
ォロワ回路を構成している。そのため、負荷容量の大き
なFliOLゲート回路における遅延時間が減少され、
LSI全体の動作速度が向上される。また、同じような
動作速度を得るために、負荷容量の大きなEfOLゲー
ト回路の抵抗を小さくし、これに合わせて他のBOLゲ
ート回路の抵抗も小さくする場合に比べて消費電力が大
幅に減少される。
しかも、実施例のエミッタ・フォロワ回路では、流れる
電流の大きさに応じてトランジスタのエミッタ面積の大
きさが切シ換えられるようにされている。そのため、電
、流の切換えによる田カレベル(4?に出力のハイレベ
ル)のズレが防止される。
つまり、エミッタ会フォロワ回路の出力のハイレベルは
、トランジスタのベース電1位よりもベース・エミッタ
間電圧VBE分低い電位にされるが、VBKはトランジ
スタを渡れるilr流の太き書に依存し、電流が大きい
ほどVBEも大きくなる。従って、エミッタ・フォロワ
用のトランジスタのエミッタ面積を同じ大きさにし、抵
抗値のみ変えて電流の大きさを変えてやるようにすると
、VBFiが変化することによシ出力レベルがずれてし
まうおそれがある。
ところが、上記実施例では、電流の大きさに応じてトラ
ンジスタのエミッタ面積も変えるようにしているので、
エミツタの卑位面槓当シに流れる電流はほぼ一定にされ
る。その結果、電流の切換えに伴なうペース・エミッタ
間電圧VBEの変動が少なくなシ、出力レベルが安定で
れるように々る。
次に、第4図(a)とφ)は、上記エミ、り・フォロワ
用のトランジスタQaとQl)の具体的な構成例を示す
ものである。同図(a)では、トランジスタQaとQb
を互いに近接させて大きさのみを変えて各々全く別個に
構成させるようにしている。一方、同図(b)では、比
較的太きく形成されたP型ベース領塘B内に、大きさく
面積)の異なる2つのN型エミッタ領域Ffa、11!
1.が形成されている。
こねによって、それぞれ配線パターンのみを変えること
によって、第3図(1)〜(C)のようなエミッタ・フ
ォロワを構成できるようにされている。
ところで、第4図(b)に示すような構成のトランジス
タでは、第3図(b)または(c)のような接f/jf
をし7て一方のエミッタmaまたはJ、を有するトラン
ジスタを使用しfc場合に、必然的に仙方のエミッタと
ペースとの間の寄生容量が必ず付くことになる。そのた
め、一方のトランジスタのみを使用する場合には、第4
図(a)に示す構成のトランジスタの方が、同図(’b
)の構成のトランジスタを使用する場合よりも遅延時間
が短くなる。従って、面積的には多少不利であるが、第
4図1の構成を適用した方がLSI全体の動作速度を向
上させることができる。
ただし、チップ面積に制約がある場合には、第4図(b
)の構成を適用しても、本発明による効果を得ることは
可能である。
ナオ、上記実施例では、エミッタ・フォロワ用のトラン
ジスタと抵抗素子をそれぞれ2個ずつ用意しておいて、
負荷容量に応じた電流が流れるように回路を切り換える
ようにしているが、トランジスタおよび抵抗を各々3個
以上設けておいて負荷容量に応じて電流を切り換えるよ
うにL−てよいことは勿論である。
〔効果〕
以上沙門I7にごとく、この発明はエミッターフォロワ
回路が形成される箇所に予めエミッタ・フォロワ用のト
ランジスタと抵抗素子を複数個用意しておき、その二ミ
9り・フォロワ回路の負荷容量の大きさに応じて使用す
るトランジスタと抵抗の接続を切わ換オてエミッタ・フ
ォロワ電流を切り換えるようにしたので、負荷容量の大
きなエミッタ・フォロワの駆動能力を選択的に向上させ
て遅延時間をシ少させることかでき、これによってLS
I全体の消費電力を増大させることなく高速化きせるこ
とができる。
まに1予め用意てれる複数個のトランジスタのエミッタ
面積の太き−1−異ならしめておいて、電流の大きさに
応じて使用するトランジスタラ切す換えることによシ、
出力レベルをずらすことなくエミッタ・フォロワの駆動
能力を高めてLSIの動作速度を向上させることができ
る。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定ζねる
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
例えは、上記実施例ではトランジスタの大キさを異なら
しめているが、複数のトランジスタの大きさを等しくさ
せ、あるいは複数の抵抗の値を異ならしめておくことも
可能である。
〔利用分野〕
以上の説明では、本発明をその背景となったECLマス
タスライスLEI工(ゲートアレイ)に適用した場合に
ついて説明したが、この発明はNTL回路を基本ゲート
回路とするマスタスライスLSIやその他のエミッタ・
フォロワヲ使用t、7’Cバイポーラ論理LEIニ一般
に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係るエミッタ・フォロワ回路の使用例
を示すEOL回路の構成図、 構成を示す基板平面図でおる。 mFl  、IF2・・・エミ、り・フォロワ回路、Q
a+Qb・・・トランジスタ、R&、R,1)+・・抵
抗素子。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 第  1  図 第  2 図 第  3 図 (4)                と幻    
           (C)第  4 図 (ct>    (初

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 バイポーラトランジスタにより構成されるエミ、
    り・フォロワ回路を備えた論理LEIIにおいて、上記
    エミッタ・フォロワ回路が構成される箇所に、予め複数
    個のトランジスタと様数個の抵抗素子が形成され、接続
    される角荷容警に応じた電。 淀が流れるように、上記トランジスタと抵抗素子が接続
    されるようにされてなることを特徴とするエミッタ・フ
    ォロワ回路。 2、上記複数個のトランジスタがそれぞれ異なる大きさ
    に形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のエミッタ・フォロワ回路。 3、上記論理LSIが、エミ、、タ會フォロワ回路用の
    トランジスタと抵抗素子を備え、マスタスライス法によ
    って構成される論理LSIであるものにおいて、上記複
    数個のトランジスタと抵抗素子が、マスタスライス法に
    よる配線形成時に、接続これる角荷容量に応じた雷、流
    が流れるように接触されてなることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項および第2項記岐、のエミッタ・フォロ
    ワ回路。 4、上記論理LB工がBOL回路を基本ゲート回路とし
    て構成これた論理LSIであって、上記エミッタ・フォ
    ロワ回路がそのEOL回路の出力部に使用はれるように
    されてなることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    のエミッタ・フォロワ回路。
JP58072881A 1983-04-27 1983-04-27 エミツタ・フオロワ回路 Pending JPS59200525A (ja)

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JP58072881A JPS59200525A (ja) 1983-04-27 1983-04-27 エミツタ・フオロワ回路

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JP58072881A JPS59200525A (ja) 1983-04-27 1983-04-27 エミツタ・フオロワ回路

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JPS59200525A true JPS59200525A (ja) 1984-11-13

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ID=13502115

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JP58072881A Pending JPS59200525A (ja) 1983-04-27 1983-04-27 エミツタ・フオロワ回路

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JP (1) JPS59200525A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327119A (ja) * 1986-07-18 1988-02-04 Fujitsu Ltd 半導体集積回路
JPS64808A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327119A (ja) * 1986-07-18 1988-02-04 Fujitsu Ltd 半導体集積回路
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