JPS5945721A - Cmos論理回路 - Google Patents

Cmos論理回路

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JPS5945721A
JPS5945721A JP57157009A JP15700982A JPS5945721A JP S5945721 A JPS5945721 A JP S5945721A JP 57157009 A JP57157009 A JP 57157009A JP 15700982 A JP15700982 A JP 15700982A JP S5945721 A JPS5945721 A JP S5945721A
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fet
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JP57157009A
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Hideji Koike
秀治 小池
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • 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
    • H03K19/096Synchronous circuits, i.e. using clock signals
    • H03K19/0963Synchronous circuits, i.e. using clock signals using transistors of complementary type

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電子卓上計算機、重子時計、マイクロコンピュ
ータ用集債回路などで使用されるCuos− FgT(
相補形の絶縁ゲート形電界効果トランジスタ)を用いた
CMOS論理回路に係り、特に同期形の論理回路に関す
る。
〔発明の技術的背号〕
この種の従来のClv(OS論理回路、たとえばアンド
/オア形のデコーダ回路の一例を第1図に示ス。即ち、
Q+〜Q6はエンノ・ンスメント形のtv(OS−FE
Tであ抄、このうちトランジスタQl−0.4はNチャ
ンネル形であって論理設定部10を構成しておシ、残り
のプリチャージ用のPチグンネルトランジスタQ6およ
びディスチャージ用のNチャンネルトランジスタQ5は
同期パルス7によりいずれか一方が導’jiff,状態
にされる。なお、11〜13はインバータ回路、VDD
は動作電源′電圧、A * B + A 、石はそれぞ
れ前記論理設定部10の論理演算入力信号である。
上記回路においては、同期パルスφが”1”レベルのと
きに出力側のインバータ回路13の出力端にF==AB
+A百なる論理式で畏わされる出力信号Fがi勢られる
〔背景技術の問題点〕
ところで、上記論理回路は、論理設定部10を単一導電
形のMOS−FI’ETで構成しているため、その入力
信号として住いに反転関係の(AIA)l(B.石)を
必要とし、^,百を作るために入力側の2個のインバー
タ回路11。
12が付属回路として必要である。このために、使用素
子数が多くなり、嘔積回路化に際して回路パターンの占
有面積が大きくなる。このことに+、、集積回路のコス
トアップの大きな要因となるので好寸しくない。また、
インバータ回路11、12TLよる信号遅れのだめに動
作速度がシf〈なる欠点があった。
〔発明の目的J 本発明は上記の事情に鑑みて々されたもので、論理設定
部への入力信号の種類を減少でき、それに伴って付属回
路を省略でき、動作速度の向上、回路パターン面積の縮
少化およびコストダウンを図り得るC M O S 倫
理回路を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明のCMOS論理回路は、論理設定部をエン
ハンスメント形の第1導電形UOS−FgTとデプレッ
ション形の第2導電形MOS−FB’l”との組み合わ
せ回路によ多形成し、この46iI理設定部の一端と出
力節点との間にエンハンスメント形の第1導′m形のM
OS−FETを挿入接続し、このMOS−FETのゲー
トに泉準電圧を印加するようにしたことを特徴である。
これによって、論理設定部は複数の論理演算入力信号が
所望の論理成立条件を満足するか否かによって導通状態
あるいは遮断状態になシ、出力節点に所望の論理出力が
得られるようになる。この場合、論理設定部の入力信号
として論理演算入力信号の反転信号を作る必要がなくな
るので付属回路が不要になシ、動作速度の向上、回路パ
ターン面積の縮少化および回路コストの低減化かり能に
なる。
〔発明の実癩例〕
以下、図面を参明して本発明の一実Jiili例を詳細
に説明する。
第2図において、N+  ’lN2  11JI  +
M2はエンハンスメント形のNfヤンネルl,(OS−
”FET + M Bはエンハンスメント形のPチャン
ネルMOS−FET 、P,およびP!はデプレッショ
ン形のPチャンネルMOS−FETである。ここで、上
記トランジスタNI  * N2  + p,l p。
は論理設定部20を形成しており、たとえば図示の如く
トランジスタN,およびN2が直列接続され、トランジ
スタP、およびP、が直ダリ接続され、これらのトラン
ジスタ(N、、N2 )と(PI#P2)とが並列接続
されており、トランジスタN2およびP2の各ゲートに
入力信号Aが導かれ、トランジスタN1およびPlの各
ゲートに入力信号Bが導かれている。才だ、前記トラン
ジスタM、は、ゲートにへ準電圧V R”It(yIl
!が接続され、ソース端子が前記論理設定部20の一端
側節点XK接続され、ドレイン端子が出力節点WK接続
されている。寸だ、前記トランジスタM3は、ドレイン
端子が動作電源(VDD電圧)に接続され、ソース端子
が前記出力節点Wに接続されており、ゲートには制御信
号(たとえば同期パルスφ)が印加される。
また、トランジスタM2は、ドレイン端子が前記論理設
定部20の他端側節点ZK接続され、ソース端子が接地
されており、ゲートには前記制御信号φが印加される。
2Iは出力用のインバータ回路であり、その入力端は前
記出力節点WVC@続されている。
上記論理回路において、前記トランジスタM、はそのソ
ース端子1u11の節点Xの1[電圧の最大値をVR−
VTHMI(但しVT田J+は上記トランジスタM、の
閾値電圧)以下に制限するだめのものである。また、前
記トランジスタM sはf+i’制御信号Vが”0”レ
ベルのときに出力節点Wをプリチャージするだめのもの
である。また、前記トランジスタM2は制硝1信号jが
1“レベルのときに前記節点2をディスチャージするだ
めのものである。棟だ、入力信号A、Bば、lJb常は
前記プリチャージ用トランジスタM3によるプリチャー
ジの間に変化するものとする。
次に、上記論理回路の仰1作を説明する。入力信号A、
Bが共に+1″あるいは共に60”レベルの場合、論理
設定部20は47IOシ、制m11信号φ=″1″レベ
ルのとき節点2およびXのglf FIEは接に に電(Xrになり、トランジスタM1は導惰する。
但し、V R−VTHMI > Oとする。したがって
、このとき出力節点゛Wの電圧は接地電位となり、イン
バータ回路21の出力信号Fは″1ルベルなる。
これに対して、入力信号Aが0”レベル、入力14号B
が″1’レベルの場合、論理設定部20においてトラン
ジスタN.は4惰し、トランジスタN2は遮断され、ト
ランジスタP2は4浦し、トランジスタP1 とP2と
の接地111点Yには前記節点又と同じ4圧が現われ、
この[打圧VYはVY= VR − VTHMI  と
なる。ここでVDD−VTHPI>VR−VT[(Ml
   −=−−−−−・・−・・−   fll(但し
VTIPIはトランジスタP,の1、;り値電圧)とす
れば、トランジスタP,は遮断される。したがって、論
J8!投定部20幻二非導通となシ、出力節点Wの電圧
はVDD K W.時される。この電圧はダイナミック
に保持され、時間と共に低下する。
上記とは逆に、入力信号Aが″1″レベル、人力信号B
が70”レベルのiji%合にも、上記動作に準じて出
力節点Wの′市1王(rよVDD,っ捷り″1ルベルに
ダイナミックに1呆」寺される。
即ち、上述した第2図のC tAO S倫理回路におい
ては、入力信号A,Bのレベルが一致している場合にの
み出力信号Fのレベルが11”になシ、不一致の場合に
は出力信号Fが10”レベルになるので、出力信号Fの
論理式は F=AB+AB : AのB の如く示される。ここで、■記号は排他的オアを表わす
。したがって、第2図の回路は、第1図の回路と同じ論
理結果が得られるが、第1図の回路に比べて論理設定部
20の入力信号数が2種類に減少している。これに伴っ
ては付属回路(第1図における入力側の2個のインバー
タ回路11,1,?)が不要になるので、回路パターン
面積が小さくて済み、集積回路化に際してそのコストダ
ウンを図ることが可能である。また、付属回路による信
号遅れがなくなるので、論理回路の動作速度が向上する
第3図乃至第5図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す
ものである。第3図は、第2図の回路を更に簡単化し素
子数を減らしたものであり、第2図に比べてトランジス
タM2を省略して節点Zを接地し、トランジスタM、の
ゲートに基準電圧VRに代えて制御信号φを印jJT]
するようにした点が異〃す、その他は11」じであるの
で第2図中と同一符号を付している。
9f% 3図の回路においては、入力信号A、Bが共に
1″あるいは共に10”1であれば、論理設定部20は
導通し、節点Xの電圧は接地電位になり、制御信号φが
”11ルベルのときトランジスタM1け導;巾し、出力
節点Wの電圧は1妾地′屯位になり、インバータ回路2
ノの出力信号FばR11+レベルとなる。これに対して
、入力信号A。
Bのいずれか一方が11′11他方が0″である場合に
は、トランジスタN、、N、はいずれか一方が導通し、
他方が遮断される。この場合、制御信号jが1゛のとき
節点Xの電圧はVDI) −VTHMIとなり、論理設
定部20のトランジスタP2 、P、が遮断されるため
には VDD −VTHP、 > Vl)D −VTHM、 
) 0  ・・・・・・・・ (2)即ちVTHP、 
<VTHMI (VDD    ・・・・・・・・・・
・・・・・・ (3)が成り立つようにしておく必要が
ある。
第4図は、負荷回路に負性抵抗回路を用いたものであυ
、第3図の回路に比べてプリチャージ用l゛ランジスタ
IJ3をデプレッション形のものに変更し、このトラン
ジスタM、のソース))m1子とVDD %源との間に
デプレッション形のPチャンネルIJO8−FET M
、を挿入接続し、このトランジスタM4のゲートを出力
節点Wに接続した点が異なり、その他は同じであるので
第3図中と同一符号を付している。
第4図の回路の(il1作は、前述した第3図の動作に
比べて次の点で異なる。即ち、制御信号φが′1ルベル
で出力節点Wの′電圧がVDDのとき、負荷回路は低抵
抗となり、出力節点Wの′電圧はスタティックに保持さ
れるので時間と共に低下しない。これに対して、制御信
号φが61”パルで出力節点Wの電圧が接地電位■のと
き、負荷回路は高抵抗となりll 、i#]T[(流は
伶めて少なくなる。なお、制御信号7が”0“レベルの
とき、負荷回路は出力節点Wの電圧に無関係に低抵抗と
なり、出力節点Wをプリチャージする。
第5図は啼第4図の回路を複数段直列接続する場合の段
間接続の一例を説明するために代表的に2段の回路を示
している。ここで、初段回路には第4図の回路と同一符
号を付しており、次段回路の初段回路と対応する部分0
ては初段回路と同じ符号に′を付している。なお、CI
は初段回路の出力節点W、の浮遊容計であシ%C2は次
段回路のトランジスタP2′のゲート・ドレイン間容は
である。
第5図の回路において、初段回路には第4図の回路と同
様に入力信号A、Bを導き、次段回路に対してはたとえ
ば図示の如く入力信号CをトランジスタN 、 /のゲ
ートに、入力信号りをトランジスタP1′のゲートにそ
れぞれ導き、さらにトランジスタN 2/のゲートには
初段回路の出力信号F(=A■B)を導き、トランジス
タP2′のゲートには初段回路のLijカ節点Wの電圧
(=F=A■B)を直接に導いている。したがって、次
段回路の出力節点プの信号は Aつ■3 ・ C十へつB−D となる。この場合、問題となるのは、器側j信号7が“
1“レベルになった後に入力信号りが”0”レベルに変
化する場合であって、次段回路の論理設定部2dの節点
X’I) 電圧力VDD −VTHMI’ (但しVT
HMI’はトランジスタM 、/の閾値′1%圧)から
接地電位に変化する。このとき、前記容量C1+02の
関係から初段回路の出力節点Hの電圧はVDDから土(
VDDC,+VTHMI’C2)  ヘ低C,+C。
下する。そこで、このとき次段回路のトランジスタP;
が遮断されるためには VDD −VTHM ;   ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ f41が成り立つようにしてお
く必鰹がある。但し、第5図の回路のように負荷回路に
負性抵抗+9J路を用いた場合には、初段回路の出力節
点Wの電圧は時間とともにVDD iで上痒するので、
上式(5)が成立していなくても VTHlj ’) VTHP2’    ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・  (6)が成
立していれば、次段回路の出力節点W′の電IEは時間
と共にVoo’Jで旧姓する。
なお、前記各論理設定部は、その入力信号数が限定され
るものでになく、聾は入力信号に対して所帰の論理条件
が成立l〜だときに導通し、そうでないときには遮断さ
れるように、エンハンスメント)(4の第1導電形(本
例ではNヂャンネル)MO’S  FgTとデプレッシ
ョン形の第2導宙形(上記第14ilt形と(・・よ逆
、本例ではPチャンネル)+vos−FgTとが柑み合
わされて接続された1ixiJ路であればよい。
〔発明の効果〕
上述したように本発明のCMO8暗[里回路によれば、
論理設定部への人力信号の種類を減少でき、そi′Lに
伴って付属回路を眉略でき、動作11丁(の向上、回路
パターン面積の縮少化訃よびコストダウンを図ることが
でき、低価格化が要請されている時計用、電卓用1、マ
イクロコンヒュータ用ガどのc MOS jf:M回路
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のCM OS N611旧(−11路を示
す回路図、第2図乃至第5図はそれぞれ不発[!1]に
係るC117os倫理回路の相界なる実がLI例を示す
回路図である。 N I  + N 2  + Vr H+ Vr2 ・
・・エン/1ンスメント形のNチャンネルIJO8−F
[DT 、 +v3・・・エン/1ンスメント形のPチ
ャンネル+aos−rrb′r。 P1+P2・・・デブレツ7ヨンl杉のPチャンイ・ル
IJO3−FET、20・・・論理設定部。 出願人代理人  弁理士 鈴 、」−代 愚弟1ツ 第2図 113図 0 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 filエンハンスメント形の第1導電形MO8−FgT
    とデプレッション形の第2導電形l5−FETとの組み
    合わせ回路であって、複数の論理演算入力信号が導かれ
    る論理設定部と、この論理設定部の一端および出力節点
    にそれぞれソース端子およびドレイン端子が接続されゲ
    ートに裁準電圧が印加されるエンハンスメント形の第1
    /8電形の@IのMOS−FET と、前記出力節点に
    ドレイン端子が接続されソース端子が動作問源に接続さ
    れゲートに開側j信号が印加される第2導電形の第2の
    1JO8−FBTと、少なくとも上記制御信号が所定論
    理レベルのときに前記論理設定部の他端を接地型(Sk
    に設定する接地設定手段とを具備することを特徴とする
    C u’o S論理回路。 (2)前と接地設定手段は、前記論理設定部の他端にド
    レイン端子が接続されソース端子が接地されゲートに前
    記制御信号が印加されるエンハンスメント形の第1導電
    形のMOS−FETであることを特徴とする特許 第1項記載のCMOS論理回路。 (3)前記接地設定手段は前記論理設定部の他端を直接
    に接地し、前記第1のMOS−FET のゲートに印加
    される裁準′覗圧は前記細口111信号であることを特
    徴とする前記特許請求の範囲第1項記載のCk40S論
    理回路。 (4)前記第2の1.408−FETはデプレッション
    形であシ、そのソース端子はデプレッション形の第1導
    電形の第4のMOS−FETを介して前記動作電源に接
    続され、このv,4のM Os−FETのゲートは前記
    出力節点に接続されてなることを特徴とする前記特許請
    求の7范囲第1項記載のClviOS論理回路。 (5)前記出力節点の電圧は次段のChaos論理回路
    の1倫理設定部の第2導電形vOs−PETのゲートに
    導かれ、寸だ上記出力節屯の電工はインバータ回路によ
    り反転されて上記次段のCIr40 S論理回路の1倫
    理設定部の第1導電形に40S−FETのゲートに導か
    れ、前記制御信号は次段のCMOS論理回路にも導かれ
    るこ。 とを特徴とする特許 戦のCMOS論理回路。
JP57157009A 1982-09-09 1982-09-09 Cmos論理回路 Granted JPS5945721A (ja)

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JP57157009A JPS5945721A (ja) 1982-09-09 1982-09-09 Cmos論理回路

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JPS5945721A true JPS5945721A (ja) 1984-03-14
JPH0434332B2 JPH0434332B2 (ja) 1992-06-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799109A (en) * 1985-02-07 1989-01-17 U.S. Philips Corp. Charge coupled sensor arrangement

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5342456U (ja) * 1976-09-16 1978-04-12

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