JPS5970020A - 三状態出力回路 - Google Patents

三状態出力回路

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JPS5970020A
JPS5970020A JP57179308A JP17930882A JPS5970020A JP S5970020 A JPS5970020 A JP S5970020A JP 57179308 A JP57179308 A JP 57179308A JP 17930882 A JP17930882 A JP 17930882A JP S5970020 A JPS5970020 A JP S5970020A
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JP
Japan
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signal
output
fet
mos
mos fet
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JP57179308A
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English (en)
Inventor
Seiji Watanabe
清次 渡辺
Koji Matsuki
松木 宏司
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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
    • H03K19/09425Multistate logic
    • H03K19/09429Multistate logic one of the states being the high impedance or floating state

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  • Mathematical Physics (AREA)
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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〕 この発明は、特に負荷容量の大きなパスライン等の駆動
に最適な三状態出力回路に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、三状態出力回路とはハイレベル状態ローレベル
状態、ハイインピーダンス状態の3つの状態を出力する
回路である。このような回路は、従来第1図に示すよう
に構成されている。
図において、Qo e Qtz はPチャネル形MO8
FET 、 C13r Q10  はNチャネル形MO
8FETIIはインバータ、INは入力信号、OUTは
出力信号、OEは出力制御信号、C11は負荷容量 v
DD。
■88は電源である。
上記のような構成において、出力制御信号OEがハイレ
ベルの時、MOS FET Qo r C14はオン状
態となり、出力信号OUTは入力信号INの反転(M号
となる。また、出力制御信号OEがローレベルの時は、
MOS FET Q!t r C14はオフ状態となる
ので、出力信号OUTは入力信号INルヘルと無関係に
ハイインピーダンス状態トなる。
今、このような基本構成の三状態出力回路において、出
力側の負荷容fcxtが大容量であると仮定する。この
時、ハイレベルを出力しようとすると、負荷容量C1l
の充電は電源■DDからMOS FET Qs1+ Q
sx管介して成される。従って時定数が大きくなシ、高
速動作を達成するためには、MOS FIT Qll 
r Q!zの素子寸法を大きなものにする必要がある。
この事はローレベルの出力においても同様であり、MO
S FET (bs 。
C14を大きなものにする必要があるためチップサイズ
の増大の要因となる。
このような欠点を除去するために、第2図に示すような
回路が提案されている。図において、C21はPチャネ
ル形MO8FET % C22はNチャネル形MO8F
ET、21.23.25はインバータ、22.24はそ
れぞれNOR、NAND ゲートである。上記のような
構成において、出力制御信号OEがハイレベルの時、出
力信号OUTは入力信号INの反転出力となる。まだ、
出力制御信号OEがローレベルの時、NORダート22
の出力はローレベル、 NANDダート24の出カババ
イレベルとなり 、FET C21は入力電圧がハイレ
ベルであるのでオフ状態、MOS FET C22はダ
ート入力電圧がローレベルでオフ状態となる。従って出
力はハイインピーダンス状態となる。この回路における
負荷容量Cztへの充放電は、MOSFET C21v
 (hxのそれぞれ1個のトランジスタを介して行なわ
れるため、前記第1図の回路に比べ偽の寸法、従って全
体では1/4の寸法で良い。しかし、2個のFETでハ
イインピーダンスを可能にするために、5個のダート回
路(14素子)が必要となる。このことは消費電力の増
大や設計面積の増大を招き、バッファ部の素子寸法を1
/4にできる利点が半減する。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情を鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、低消費電力で高速動作を可能
にし、かつ設計寸法を小さくできる三状態出力回路を提
供することである。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明においては、電源■DDとV との
間にPチャネル形の第1 MOS FETとN8 チャネル形のk 2 MOS FETとを直列接続して
CMOSインバータ形式のバッファ部を構成し、上記第
1 MOS FETのダートと電源vDDとの間にPチ
ャネル形の第3 MOS FETを接続して出力制御信
号で導通制御するとともに、上記第2 MOSFETの
デートと電源vssとの間にNチャネル形の第4 MO
S FETを接続して上記出力制御信号の反転信号で導
通制御する。そして、入力信号を出力制御信号およびそ
の反転信号で制御される第1.第2のトランスミッショ
ンゲートを介してそれぞれ上記第1.第2 MOS F
ETのダートに供給し、上記第1.第2 MOS FE
Tの接続点から入力信号および出力制御信号に対応した
ノ・イレペル状態、ローレベル状態、ノ蔦イインピーダ
ンス状態の三つの状態を得るように構成したものである
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第3図はその構成を示すもので、第1の電位供給
源vDDと第2の電位供給源vs8との間に第1導電形
(Pチャネル形)の第1 MOS FET C31およ
び第2導電形(Nチャネル形)の第2 MOS FK’
I’ Qsxを直列接続し、上記第1 MOS FET
 Qsl(7) l”−)と電源vDDとの間にゾルア
ップ用のPチャネル形第3 MOS FET Qssを
接続して出力制御信号OEで導通制御する。また、上記
第2 MOS FET Qsxと電源vssとの間にゾ
ルダウン用のNチャネル形第4 MOS FETQ34
を接続し、そのダートに出力制御信号OEをインバータ
31を介して供給し導通制御する。そして、上記MO8
FET Q311 Q32のダートに入力信号INを第
1.第2のトランスミッショングー) 32 、’ 3
3を介して供給する。上記トランスミッションゲート3
2,33はそれぞれ、Pチャネル形のMOS FET 
QssとNチャネル形のMOSFET Qss−1およ
びNチャネル形のMOS FET QsyとPチャネル
形のMOS FET Qsaとが並列接続された相補形
構成をしておシ、MOS FET Qs5 +Qssは
出力制御信号OKが供給されるインバータ3ノの出力で
導通制御され、MOS FET Q36 + Q3rは
出力制御信号OEで導通制御される。そして、MOS 
FET Q10と(h2との接続点から得た出力信号O
UTで負荷容量C31を駆動するようにして成る。
上記のような構成において動作を説明する。
今、出力制御信号OFがハイレベルの時、MOSFET
 Q3s〜Q38は全てオン状態であるので、入力信号
INはMOS FET Qst + Q32のダートに
転送される。この時ゾルアップ用のMOS FET Q
ss 。
プルダウン用のMOS FET Q34は共にオフ状態
であシ無視できる。従って、MOS FET Q31 
+ Q32によシ構成されるバッファ回路はインバータ
動作を行ない、出力信号OUTは入力信号INの反転出
力となる。また、出力制御信号OEIローレベルの時、
MOS FET Q3s〜Qssから成るトランスミッ
ションルート32,33はオフ状態、ゾルアップ用MO
8FET Qas 、プルダウン用MO8FET Q3
4は共にオン状態となる。このためMOSFET Q3
1のf−)入力電圧はハイレベル、MOSFET Q3
2のダート入力電圧はローレベルとなり、出力信号OU
Tはハイインピーダンス状態となる。
このような構成によれば、前記第1図の回路に比べてバ
ッファ部はPチャネルおよびNチャネル形の各1個のM
OS FETで構成できるため動作速度を2倍にできる
。また、同じ速度を得る場合には各MO8FETの素子
寸法をμにできるので、設計面積を將にできる・ また、前記第2図の回路と比較すると、バッファ部につ
いては同じであるが、第2図の回路においてはハイイン
ピーダンス達成のために、5個のダート(14素子)が
必要であったが、第3図に示したこの発明の回路では1
個のダート(8素子)で良いうえ、転送回路として相補
形のトランスミッションダートを用いているので、高速
動作が可能で低消費電力な三状態出力回路を小さな設計
面積で実現できる。
ところで、上述したこの発明による王状態出力回路は、
負荷容量の大きなパスライン等の回路に最適である。す
なわち、第4図に示すように入力信号INをインバータ
41を介して複数の三状態出力回路421  * 42
2.423  +・・・42nに供給し、出力制御信号
OE、〜OEnによって何れか1本のパスラインBLi
を選択して出力信号OUT lを得、他のパスラインは
ハイインピーダンス状態とする場合においては、前記第
1図の回路では第5図に示すように出力バッファ回路を
n個駆動する必要があシ大きな負荷容量を駆動すること
になる。第5図において511  y512  j51
B  +・・・51nは第1図の三状態出力回路の等何
回路を示している。これに対し、第3図に示した回路を
同様に構成すると第6図に示すようになる。図において
、611”2  +613  、・・・614は前記第
3図の回路の等何回路である。上記のような構成におい
て、ハイインピーダンス状態を出力する三状態出力回路
はトランスミッションゲートによって入力が遮断される
。従って、負荷としても遮断されるため、入′力信号I
Nで駆動するのは選択された三状態出力回路における1
個のバッファ回路のみで良いので第5図に示した回路の
祢の負荷を駆動すれば良く、低消費電力化および設計面
積の縮小化に多大な効果を持たらす。
なお、第2図に示した回路を上記と同様に構成した場合
も1個のバッファ回路を駆動するのみで良いが、前述し
たようにバッファ回路のダート数が多いため消費電力お
よび設計面積ともに第6図の回路の方が小さい。
第7図は、この発明の他の実施例を示すもので、クロッ
ク信号φに同期させて三状態を出力するものである。す
なわち、電源vDDとv88との間に第1 MOS F
ET Qylおよび第2 MOS FETQ?2を直列
接続し、上記MO8FET Q71にクロック信号φを
供給して導通制御する。また、MOSFET Qtlの
ダートと電源■8sとの間にプルダウン用のMOS F
ET Q73を接続し、出力制御信号OEをインバータ
71で反転してこのMOS FETQt3に供給する。
そして、入力信号INをトランスミッションゲート72
を介してMOS FETQ72のf−)に供給する。上
記トランスミッションゲート72はNチャネル形MO8
FET Q、、とPチャネル形のMOS FET Qy
sとが並列接続されて成シ、それぞれ出力制御信号OE
およびインバータ71の出力で導通制御される。そして
、MOS PET”Qtx + Qtlの接続点に接続
された負荷容量C71を駆動するようにして成る。
上記のような構成において動作を説明する。
MOS FET Q71をPチャネル形とするとクロッ
ク信号φがローレベルの時は、MOS FET Q7□
はオン状態となって負荷素子として働き、ハイレベルの
時はオフ状態となって電流供給を遮断する。
クロック信号φがローレベルで、出力制御信号がハイレ
ベルの時は、MOS FET Q71がオン状態。
MOS FET Q7Bがオフ状態、トランスミッショ
ンケ゛−ト22を構成するMOS FET Q74 +
 Q7Sが共にオン状態となる。従って、入力信号IN
がトランスミッションゲート72を介してMOS FE
TQ72に供給され、MOS FET Q71 、Q7
□の接続点からその反転出力が得られる。また、クロッ
ク信号φがローレベル、出力制御信号OEがローレベル
の時は、トランスミッションf −) 72はオフ状態
、 MOS FET Qtsはオン状態となるあでMO
S FET Qtlはオフ状態となる。従って、出力信
号OUTはハイレベルとなる。クロック信号φがハイレ
ベル、出力制御信号OEがハイレベルの時、入力信号I
Nに応じて出力信号OUTはハイインピーダンス状態あ
るいはローレベル状態となる。クロック信号φがハイレ
ベル、出力制御信号OEがローレベルの時、出力信号O
UTはハイインピーダンス状態となる。
なお、上記MO8FET Qtlに代えて抵抗素子や負
荷MOSタイプのFETを設けると、ローレベル状態と
ハイインピーダンス状態の二状態出力回路としても使用
できる。
第8図は、上記第7図の回路における各MO8FETの
極性を入れ換えたものである。このような構成において
も上記第7図の回路と同様な動作となる。これについて
の詳しい説明は省略する。なお、この回路の場合はクロ
ック信号φが供給されるMOS FET Qstに代え
て抵抗素子や負荷MO8タイタイプETを設けると、ハ
イレベル状態とハイインピーダンス状態の二状態出力回
路となる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、低消費電力で高
速動作が可能であり、かつ設計寸法を小さくできるすぐ
れ九三状態出力回路を提供イさる=
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ従来の三状態出力回路を
示す図、第3図はこの発明の一実施例に係る三状態出力
回路を示す図、第4図は三状態出力回路をパスラインの
駆動回路として使用する場合の基本構成図、第5図は上
記第1図の回路でパスラインの駆動回路を構成した場合
の等価回路図、第6図は上記第3図の回路でパスライン
の駆動回路を構成した場合の等価回路図、第7図および
第8図はそれぞれこの発明の他の実施例を示す回路図で
ある。 vDD・・・第1の電位供給源、φ・・・クロック信号
。 Q31ゝQ3g + Q71 A′Q75 + Qst
ゞQss °MO8FET、、 OE・・・出力制御信
号1.92 、 、? 3 、72 。 82・・・トランスミッションダート、IN・・・入力
信号、OUT・・・出力信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一端が第1の電位供給源に接続されクロック信号
    で導通制御される第1 MOS FETと、上記第1 
    MOS FETの他端と第2の電位供給源との間に接続
    される第2 MOS FETと、上記第2M08FET
    のff−)と第2の電位供給源との間に接続され出力制
    御信号あるいはその反転信号で導通制御される第3 M
    OS FETと、上記出力制御信号およびその反転信号
    で制御され入力信号を上記第2 MOS FETのダー
    トに転送するトランスミッションダートとを具備し、第
    1.第2 MOS FETの接続点から出力を得るよう
    に構成したことを特徴とする三状態出力回路。
  2. (2)第1の電位供給源と第2の電位供給源との間に直
    列接続される第1および第2導電形の第1.第2 MO
    S FFJTと、上記第1の電位供給源と第1 MOS
     FETのダートとの間に接続され出力制御信号で導通
    制御される第1導電形の第3MO8FETと、上記第2
    の電位供給源と第2 MOSFETのダートとの間に接
    続され上記出力制御信号の反転信号で導通制御される第
    4 MOS FETと、上記出力制御信号およびその反
    転信号で制御され入力信号を上記第1 MOS FET
    のダートに供給する第[のトランスミッションダートと
    、上記出力制御信号およびその反転信号で制御され入力
    信号を上記第2 MOS FETのダートに転送する第
    2のトランスミッションダートとを具備し、上記第1.
    第2 MOS FE’rの接続点から出力を得るよう□
    に構成したことを特徴とする三状態出力回路。
JP57179308A 1982-10-13 1982-10-13 三状態出力回路 Pending JPS5970020A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0472913A (ja) * 1990-07-13 1992-03-06 Nissan Motor Co Ltd 出力バツフア回路
JPH04249422A (ja) * 1991-02-06 1992-09-04 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 入力バッファ回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0472913A (ja) * 1990-07-13 1992-03-06 Nissan Motor Co Ltd 出力バツフア回路
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