JPS6232722A - プツシユプル出力回路 - Google Patents

プツシユプル出力回路

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JPS6232722A
JPS6232722A JP60172145A JP17214585A JPS6232722A JP S6232722 A JPS6232722 A JP S6232722A JP 60172145 A JP60172145 A JP 60172145A JP 17214585 A JP17214585 A JP 17214585A JP S6232722 A JPS6232722 A JP S6232722A
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JP
Japan
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pull
circuit
push
transistor
mosfet
Prior art date
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Pending
Application number
JP60172145A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeaki Okabe
岡部 健明
Masatoshi Kimura
正利 木村
Mitsuzo Sakamoto
光造 坂本
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
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Publication of JPS6232722A publication Critical patent/JPS6232722A/ja
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はプッシュプル出力回路に係り、特にLSI化が
可能で、かつ高速動作、大電流、低消費電力のプッシュ
プル出力回路に関するものである。
〔発明の背景〕
従来、高速のプッシュプル出力回路は、昭和57年度電
子通信学会総合全国大会予稿集、513(pp、5−2
79参照)で発表されているように、2個のMOSFE
Tと抵抗、ダイオードから構成されたものが知名れてい
る。
第6図は上記文献に示されたプッシュプル出力回路の構
成図である。同図において、Qu、Qdは、それぞれプ
ッシュプル回路のプルアップ回路とプルダウン回路を構
成するNチャネルMOSFET、DOはダイオード、R
Bは抵抗、vaは電源電圧である。なお、トランジスタ
Qu、QdはNPNバイポーラトランジスタでも代替可
能である。
上記のプッシュプル回路のうち、MOSFETQu、Q
dの代りにバイポーラトランジスタのみを用いたものは
、従来より用いられていたNPN形とPNP形からなる
コンプリメンタリのプッシュプル回路に比較すると、少
数の部品数で実現できるが、入力波形に対する出力波形
の立ち上り時間長くなる。これに対して、NチャネルM
OSFET(Qu、Qd)のみを用いたものは、少数の
部品数で実現できるとともに、入力波形に対する出力波
形の立ち上り時間が短いが、消費電力が大きくなる。そ
こで、上記文献では、一方をバイポーラトランジスタQ
dとし、他方をM OS F E T Q uとするこ
とを提案している。しかし、■C化、LSI化のために
は、両方ともMOSFETで構成することが望ましい。
すなわち、第6図のプッシュプル回路はLSI化が可能
であり、かつトランジスタQu、QdともNチャネル素
子で構成できるという利点を有しているが、トランジス
タQdがオン時には、電源Vaから抵抗RBを通して電
流が流れるため、消費電力の点で問題がある。また、低
消費電力化のために抵抗RBを大きくすると速度が低下
するという問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記問題点を改善し、ディスプレイ用
の高耐圧のLSI化が可能であり、かつ高速動作が可能
で、低消費電力のプッシュプル出力回路を提供すること
である。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために1本発明のプッシュプル出力
回路は、第1の電源に接続さ九、出力回路素子とプルア
ップ回路を構成する第1のMOSFETと、プルダウン
回路を構成する第2のMOSFETとを有するプッシュ
プル出力回路において、プルダウン回路は第2の電源に
接続された相補型MOSFETにより駆動される第2の
MOSFETにより構成され、プルアップ回路はゲート
が第2電源に接続され、ソースがプルダウン回路を構成
する第2のMOSFETのゲートに接続された第3のM
OSFETにより駆動されることに特徴がある。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示すプッシュプル出力回
路の構成図である。
第1図において、Vcc4 、 Vcc2は各々高電圧
および低電圧の電源である。NチャネルMO3FE T
 Q 1 # Q 2 tダイオードD1は従来知られ
ているトーテムポール型プッシュプル回路であり、トラ
ンジスタQ1がプルアップ回路、トランジスタQ2がプ
ルダウン回路を構成している。また抵抗R1,Pチャネ
ルMOSFETQ3.Nチャネ7L/MOSFETQ4
1tMO3FETQtを駆動するための回路、Pチャネ
ルおよびNチャネルのMOSFETQs 、Qeは入力
インバータを構成するC −M OS (Comple
+wentary  M OS )であって、プッシュ
プル回路のプルダウン回路Q2を駆動している。なお、
入力インバータとして、CMOSを使用しているのは、
低電力、低電圧駆動が可能であり、高速動作、高集積化
において、他の素子より優れているためである。その他
のMOSFETを用いて入力インバータを構成すること
も勿論可能であるが、上側のトランジスタをデプレショ
ン型に、下側のトランジスタをエンハンスメント型にし
なければならず、消費電力が大きくなるため、この場合
には、CMOSで構成するのが望ましい。
今、入力端子が高レベルの時、A点の電位VAは低レベ
ルとなりトランジスタQ2はオフする。
トランジスタQ4のゲートには(VCC2VA)の電圧
が印加されるため、トランジスタQ4はオンし、B点の
電位vBは低レベルとなる。従って、トランジスタQ3
はオンしトランジスタQ1を駆動する。従ってトランジ
スタQ3の電流容量を大とすれば、トランジスタQlを
高速に駆動できる。
一方、入力端子が低レベルのときは、VAは高レベルと
なる。トランジスタQ4のしきい電圧を(Vcc2− 
V A )より大きく設定すれば、トランジスタQ4は
オフとなり、従ってトランジスタQ3+Q1もオフとな
る。すなわち、出力端子が低レベルの時には、高電源V
CCIから供給する電流は殆んど無視できる程度に少く
することが可能である。
これはスイッチ素子として、低レベルの電源電圧に接続
され、プルダウン回路を構成するトランジスタQ2のゲ
ートにそのソースを接続し、プルアップ回路を構成する
トランジスタQ1をPチャネルのMOSFETQaを介
して駆動するトランジスタQ4を導入したことによる。
このように、本実施例においては、プッシュプル回路の
LSI化と高速化と低消費電力化を簡単に実現できる。
第2図は本発明の第2の実施例を示すプッシュプル出力
回路の構成図である。
同図においては、第1図におけるPチャネル間O5FE
T Q3  の代りにPNPバイポーラトランジスタ 
Q3′を用いたもので、動作原理は、第1の実施例と全
く同様である0本回路の利点は。
B点の電位VBが、PNPトランジスタのエミッタ・ベ
ース間電位(約0.7V)に保たれることであり、従っ
て抵抗R1の値を小さくすることが可能である。集積化
に際しては、高抵抗は製作し芝いため、抵抗R1の値を
小さくできる本回路は集積化に適していると云える。
第3図は1本発明の第3の実施例を示すプッシュプル出
力回路の構成図である。
第3図においては、第1図の回路のプルアップ回路を構
成しているトランジスタQ1とダイオードD、を取除き
、トランジスタQ1を駆動しているPチャネルMOSF
ETQ3をプルアップ回路として利用している。第3図
と第1図を比較すれば明らかなように、素子数が減少す
るので、容積をとらずに済み、LSI化に適している。
第4図は1本発明の第4の実施例を示すプッシュプル出
力回路の構成図である。第4図の回路における動作原理
は、第1図に示した第1の実施例と同様である。
第1図においては、B点の電位vBは抵抗R。
とトランジスタQ4とで決められている。すなわち、ト
ランジスタQ4が飽和状態では、vB=Is4XR,と
なる、ただし、rs4はトランジスタQ4の飽和電流で
ある。一方、トランジスタQ4が非飽和状態では、全電
流はぼぼ抵抗R1で決まる。トランジスタQ4の電位降
下を無視すると、vB=vAとなり、トランジスタQ3
のゲート・ソース間の電位差は大きくなり、トランジス
タQ3のゲートが絶縁破壊を生じる危険性がある。
従って、VBの電位を低減するため、第4図においては
、トランジスタQ4のドレイン側とB点の間に抵抗R2
を挿入した。この場合、トランジスタQ3のゲート・ソ
ース間電位差は約(R’l/(R1+R2))・vcc
lで与えられるから、この値をゲート絶縁膜耐圧以下と
すればよい。
第5図は1本発明の第5の実施例を示すプッシュプル出
力回路の構成図である。
第5図の回路の動作原理は第1の実施例と同様である。
ただし、第5図では、トランジスタQ4のゲートは抵抗
R4を介して電源Vcc2に接続されている。従フて、
電源Vcc2に発生するスパイク電圧によってQ4のゲ
ートが破壊されることを防止できる。さらに、トランジ
スタQ4のソースに抵抗R3を挿入することにより、ト
ランジスタQ4が低電流で飽和することに特質がある。
従って、第5@の回路では、トランジスタQ4としてト
ランジスタQ2と同一サイズの素子を用いても低電流動
作が可能となり、集積化に適していることになる。
第7図は、第1図の回路を集積回路に実現した場合の平
面図である6 第7図において、1はp型半導体基板、2はp型分離拡
散領域であり、Q1〜QBは第1図のトランジスタQ1
〜Qeに対応している。
第8図は、第7図のA−A’で切断した断面構造園であ
る。第8図ではトランジスタQs + Q4+ダイオー
ドD1の断面を示している。
製法を述べると、p型半導体基板1にn型層5を形成し
ておき、更にn型エピタキシャル層4を15μm成長す
る。その後1通常の集積回路等で使用されている方法に
より、P型分離拡散層2゜n型高濃度拡散層を形成する
。トランジスタQ5+Q4は、各々ポリシリコンゲート
6.7を用いたものである。特に、トランジスタQ4は
、p型層8と、n型層9の2重拡散構造を用いている。
10は、ダイオードD1を形成するためのP型層であり
、6μmの深さに形成されている。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、出力端子が低レベ
ルのときは、プルアップ素子を駆動するための駆動電流
は不要となるため低消費電力化が可能となり、また、出
力端子が高レベルのときのみ、プルアンプ素子の駆動電
流を大きくできるため、高速化も可能となる。従って、
本発明を、出力端子が低レベルで使うことが多い用途に
適用すれば、高速動作、低a’l費電力で使用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図、第4図、第5図はそれぞれ本
発明の第1から第5の実施例を示すプッシュプル出力回
路の楕成図、第6図は従来のプッシュプル出力回路の構
成図、第7図、第8図は第゛1図の回路の平面図および
断面図である。 Q工 ニブルアップ回路を構成するNチャネル素子、Q
2ニブルダウン回路を構成するNチャネル素子、Q3:
駆動回路またはプルアップ回路を構成するPチャネル素
子、Q4ニブルアップ回路を駆動するNチャネル素子、
Q5 :CMOSを構成するPチャネル素子、Q、:C
MOSを構成するNチャネル素子、Dl:ダイオード、
R1−R4:抵抗。 特許出願人 株式会社日立製作所 。 “ト、 ヨ 第    5    図 第6図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の電源に接続され、プルアップ回路および出
    力回路素子を構成する第1のMOSFETと、プルダウ
    ン回路を構成する第2のMOSFETとを有するプッシ
    ュプル出力回路において、プルダウン回路は第2の電源
    に接続された相補型MOSFETにより駆動される第2
    のMOSFETにより構成され、プルアップ回路はゲー
    トが直接にまたは抵抗等を介して第2電源に接続され、
    ソースがプルダウン回路を構成する第2のMOSFET
    のゲートに接続された第3のMOSFETにより駆動さ
    れることを特徴とするプッシュプル出力回路。
  2. (2)上記第3のMOSFETは、プルアップ回路をP
    NPバイポーラトランジスタを介して駆動することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のプッシュプル出力
    回路。
  3. (3)上記第3のMOSFETは、プルアップ回路のP
    チャネルのMOSFETを直接駆動することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のプッシュプル出力回路。
  4. (4)上記第3のMOSFETは、そのドレイン側また
    はソース側に、抵抗を介してそれぞれプルアップ回路お
    よびプルダウン回路を接続することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のプッシュプル出力回路。
JP60172145A 1985-08-05 1985-08-05 プツシユプル出力回路 Pending JPS6232722A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01264415A (ja) * 1988-04-15 1989-10-20 Toshiba Corp インターフェース回路
US6172532B1 (en) 1994-04-20 2001-01-09 Hitachi, Ltd. Gate circuit and semiconductor circuit to process low amplitude signals, memory, processor and information processing system manufactured by use of them
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JP2015126596A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 三菱電機株式会社 高周波交流電源装置
KR101698480B1 (ko) * 2015-12-16 2017-01-20 (주)빅텍 고속스위칭 회로

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