JPS60233931A - インバ−タ回路 - Google Patents

インバ−タ回路

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JPS60233931A
JPS60233931A JP59090482A JP9048284A JPS60233931A JP S60233931 A JPS60233931 A JP S60233931A JP 59090482 A JP59090482 A JP 59090482A JP 9048284 A JP9048284 A JP 9048284A JP S60233931 A JPS60233931 A JP S60233931A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
channel enhancement
signal voltage
mos
level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59090482A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Anpo
正治 安保
Akio Kurahara
倉原 章郎
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.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59090482A priority Critical patent/JPS60233931A/ja
Publication of JPS60233931A publication Critical patent/JPS60233931A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00369Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters
    • H03K19/00384Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters in field effect transistor circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、CMO8入力回路に係るもので、特にその
インバータ回路に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、インバータ回路は、例えば第1図あるい拡第2図
に示すように構成されている。第1図は、NチャネルE
/D形のインバータ回路で、この回路については”IE
EE PR′ES8 Analog MO8Integ
rated C1rcuits 、1980.Edit
ed by Paul R。
Gray、Davld A、Hodgss、Rober
t W、Brodarsen”に記載されている。第1
図において、QlはNチャネルエンハンスメント形の駆
動MO8)ラン−)スタで、このMOS )ランジスタ
Q1の一端は接地され、他端にはNチャネルディグレッ
ション形の負荷MO8)ランジスタQ2を介して、電源
電圧vDDが印加される電源端子11が接続される。上
記MO8)ランジスタQノのダートには、入力信号電圧
v1Nが印加される入力端子12が接続される。また、
上記MO8)ランジスンQ2のダートには、MOS )
ランジスタQ1とQ2との接続点が接続され、この接続
点から出力信号電圧V。Uアを得るようになっている。
上記のような構成において、入力信号電圧v4がロー(
L″)レベルの場合は、MOS )ランジスタQノはオ
フ状態となるので出力信号電圧voUTはハイ(′H”
)レベルとなる。一方、入力信号電圧v1Nが°゛H″
H″レベルは、MOSトランジスタQノはオン状態とな
り、出力信号電圧vO13T唸°′L#レベルとなる。
なお、MOS )ジンジスタQ2は常にオン状態にあり
、定電流源として働く。従って、電源電圧vDDが変動
しても常に一定の電流が供給され、回路しきい値が変化
しにくい利点がある。しかし、入力信号電圧■1NのI
IH″″レベルによってMOS )ランジスタQノがオ
ン状態となると、電源端子1ノからMOS )ランジス
タQ2およびQlを介して接地点へ向かう電流路が形成
され、直流貫通電流が流れるため消費電力が増大する欠
点がある。
第2図は、CMOSインバータ回路を示しており、この
回路については[テキサス・インスッルメンツ社、 ”
MOS/LSI設計と応用”P67・著者ウィリアムN
、カー、ジャックP、マイズ」に記載されている。第2
図において、Q3dPチャネルエンハンスメント形のM
OSトランジスタ、QlはNチャネルエンハンスメント
形のMOS トランジスタで、これらMOS )ランジ
スタQ3.Q4は、電源端子13と接地点間に直列接続
される。
上記MO8)ランジスタQ3.Q4のダートには、入力
信号電圧v1Nが印加される入力端子14が接続され、
MOSトランジスタQ3とQlとの接続点から出力信号
電圧V。U、を得るようにしている。
上記のような構成において、入力信号電圧vfNがC”
レベルの場合は、MOSトランジスタQ3がオン状態、
Qlがオフ状態となシ、出力信号電圧V。U、は″H″
レベルとなる。一方、入力信号電圧■1NがH”レベル
の場合は、MOSトランジスタQ3はオフ状態、Qlが
オン状態となシ、出力信号電圧V。UTは″′L″レベ
ルとなる。このようにCMOSインバータ回路において
は、MOSトランジスタQ3するいはQlのうちの一方
がオン状態となった時、他方はオフ状態となるので、定
常状態では電源から接地点に向かって貫通電流はほとん
ど流れない。従って、低消費電力化が可能である。しか
し、電源電圧vDDが変動すると回路しきい値が変化し
てしまう欠点がある。
〔発明の目的〕
、この発明は上記のような事情に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、且つ電源電
圧が変動しても回路しきい値が変化しにくい゛、すぐれ
たインバータ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、上記の目的を達成する
ために、CMOSインバータ回路の負荷側に、定電流源
として働くPチャネルエンハンスメント形のMOB )
ランジスタを挿接することによシ、NチャネルE/Dイ
ンバータ回路の長所である回路しきい値の安定性とCM
OSインバータ回路の長所である低消費電力性を備える
ようにしたものである。
〔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図において、Q5はPチャネルエンハンスメ
ント形のMOSトランジスタ、Q6はNチャネルディグ
レッション形のMOS )ランジスタ、Q7iNチャネ
ルエンハンスメント形のMOS )ランジスタで、これ
らMOS トランジスタQ5 、Q6およびQlは、電
源電圧vDDが印加される電源端子15と接地点間に直
列接続される。上記MO8)ランジスタQ5.Q7のダ
ートには入力信号電圧v4が印加される入力端子16が
接続される。また、上記MO8)ランジスタQ6のダー
トには、MOSトランジスタQ6とQlとの接続点が接
続され、このMOSトランジスタQ6とQlとの接続点
から出力信号電圧vouTを得るようにして成る。
次に、上記のような構成において、入力信号電圧v1N
をvs8レベルからvDDレベルの間で変化させた場合
の動作について説明する。なお、Nチャネル形MO8)
ランジスタのしきい値電圧をvthN1Pチャネル形M
O8)ランジスタのしきい値電圧を■th”出力信号電
圧V。UTが反転する時の入力信号電圧■1Nのレベル
をvthc4、およびMOS )ランジスタQ5とQ6
との接続点Aの電位が反転する時の入力信号電圧vIN
のレベルをV とする。また、各MO8)ランジスタh
c2 Q−5,Q6およびQ7のチャネル幅Wとチャネル長り
との比W/Lは、Nチャネルディゾレッション形MO8
)ランジスタQ6よυ、Pチャネルエンハンスメント形
MO8)ランジスタQ5、およびNチャネルエンハンス
メント形MOSトランジスタQ7を充分大きく設定して
いる。
(1)「vlN<vthN」では、MOS )ランジス
タQ7はオフ状態、MOSトランノスタQ51 Q6は
オン状態となるので、接続点Aの電位vAおよび出力信
号電圧V。vTはvDl)レベルトナル。
(2> rV、hN≦v1N≦vthc1」テは、Nf
ヤネルrイプレッション形のMOS )ランゾスタQ6
のW/Lが小さく設定されており比較的大きなオン抵抗
を持っているが、このMOS )ランジスタQ6のオン
抵抗が低くなシ始める。この時、Pチャネル形MO8)
ランノスタQ5のオン抵抗が上昇するが、MOSトラン
ジスタQ6に比べて充分低い。従って、出力信号電圧■
。UTは徐々に低下し始める。また、MOSトランジス
タQ5のオン抵抗が充分低いと仮定すると、「v1N=
Vthc1」の点でMOS )ランジスタQ6とQ7と
のオン抵抗が等しくなシ、出力信号電圧V。IJTはv
DDレベルとv8sレベルとの中間電位となる。しかし
、MOSトランジスタQ5のオン抵抗は充分低いので、
接続点Aの電位■□はvDDレベルのままである。
これによって貫通電流が次第に増加する。
(3)「vthol〈v1N≦v、he2」テハ、MO
S ) ラ:/ジスタQ7が完全にオン状態となシ、そ
のオン抵抗がMOS )ランジスタQ6に比べて低くな
るため、出力信号電圧■。t7Tは■allレベルとな
る。
この時、MOS )ランジスタQ5のオン・抵抗が次第
に高くなシ、接続点Aの電位vAが低下し始める。「v
I8=vthc2」ノ点テid、MOSトランジスタQ
5のオン抵抗とQ6のオン抵抗とが等しくなシ1電位V
AはvDDし′ζルとv88レベルとの中間電位となる
。従って、貫通電流が流れる。
(4)「■tho2〈v1N≦vDo lv、hpl」
テハ、MOSトランジスタQ5のオン抵抗がMOS )
ランジスタQ6のオン抵抗に比べて次第に高く々シ、接
続点Aの電位VAはvs8レベルとなる。従って、貫通
電流は減少する。
(5) rVDD−IVthPI<VlNJでは、MO
S )ランジスタQ5はオフ状態、MOSトランジスタ
Q6゜Q7はオン状態となり、接続点Aの電位■□およ
び出力信号電圧V。IJTはそれぞれv、sレベルとな
る。従って、貫通電流は流れない。
このような構成によれば、上述したように入力信号電圧
vINが“Hnレベル(VDD)あるいは”L”レベル
(vss)であれば貫通電流は流れず、負通電流が流れ
るのは、入力信号電圧■、Nが9゛H#レベルカラ”L
”レベルへ、h ルイu ”L” レベルから″H’レ
ベルへ変化する過渡状態だけである。従って、CMOS
インバータ回路と同様に低消費電力である。
また、出力信号電圧V。LITのレベルがM転する条件
は、前述した動作説明における(2)に示したように、
MOSトランジスタQ5のオン抵抗とMOS )ランク
スタQ6のオン抵抗とによって決定される。これは、前
記第1図に示したNチャネルE/Dインバータ回路と全
く同じ動作である。
この場合、MOSトランジスタQ6は飽和領域で動作し
ているため、定電流源として働く。従って、電源電圧V
DDが変動してMOS )ランジスタQ6のドレイン・
ソース間電圧vDsが変化してもその電流はほとんど変
化しない。また、MO8トランジスタQ7は、[vIN
”vGIIJ(VO2’ダート・ソース間電圧)となる
ので、そのオン抵抗は電源電圧vDDに依存しない。よ
って回路しきい値vthc1は電源電圧”DDの変動の
影響を受けない。
第4図は、この発明の他の実施例を示すもので、上記実
施例においてはNチャネルディグレッション形のMOS
 )ランジスタQ6を、Pチャネルエンハンスメント形
ノMOSトラン・ソスタQ5とNチャネルエンハンスメ
ント形のMOS )ランジスタQ7との間に設けたのに
対し、MOSトランジスタQ6を電源端子15とMOS
 トランジスタQ5のソースとの間に挿接し、MOSト
ランジスタQ5とQ7との接続点から出力信号電圧vo
uTを得るようにしている。図において、前記第3図と
同一構成部には同じ符号を付してその詳細な説明は省略
する。
上記のような構成では、単にMOS )ラン・ジスタQ
5とQ6との位置が入れ換わっただけであシ、その基本
的な動作は前記第3図と同じである。従って、前記第3
図の回路と同様な効果が得られる。
〔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、
且つ電源電圧が変動しても回路しきい値が変化しにくい
、すぐれたインバータ回路が得られる。
【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インバータ回路を
示す図、第3図はこの発明の一実施例に係るインバータ
回路を示す図、第4図はこの発明の他の実施例を示す回
路図である゛。 15・・・電源端子、16・−・入力端子、Q5・・・
Pチャネルエンハンスメント形MO8)ランジスタ、Q
6・・・Nチャネルディグレッション形MO8)ランジ
スタ、Q7・・・Nチャネルエンハンスメント形MO8
)ランジスタ、vDD・・・電源、vlN・・・入力信
号電圧、voUT・・・出力信号電圧。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 音部1− 第2@

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ダートに入力端子が接続されるPチャネルエンハンスメ
    ント形MO8)ランジスタ、およびこのMOS )ラン
    ジスタに直列接続されダートがソースに接続されるNチ
    ャネルディグレッション形MO8)ランジスタから成シ
    、一端が第1電位供給源に接続されるMOS )ランジ
    スタ直列回路と、このMOS )ランジスタ直列回路の
    他端と第2電位供給源間に挿接され、ダートが上記入力
    端子に接続されるNチャネルエンハンスメント形MO8
    )ランジスタとを具備し、上記MO8)ランジスタ直列
    回路の他端と上記Nチャネルエンハンスメント形MO8
    )ランジスタとの接続点から出力を得る如く構成したこ
    とを特徴とするインバータ回路。
JP59090482A 1984-05-07 1984-05-07 インバ−タ回路 Pending JPS60233931A (ja)

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JP59090482A JPS60233931A (ja) 1984-05-07 1984-05-07 インバ−タ回路

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ID=13999777

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