JPS6358493B2 - - Google Patents

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JPS6358493B2
JPS6358493B2 JP56104133A JP10413381A JPS6358493B2 JP S6358493 B2 JPS6358493 B2 JP S6358493B2 JP 56104133 A JP56104133 A JP 56104133A JP 10413381 A JP10413381 A JP 10413381A JP S6358493 B2 JPS6358493 B2 JP S6358493B2
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circuit
point
voltage
threshold voltage
resistance
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JP56104133A
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JPS586620A (ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/3565Bistables with hysteresis, e.g. Schmitt trigger

Landscapes

  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は相補型MOSトランジスタによつて
構成された、シユミツトトリガ回路に関する。
第1図はシユミツトトリガ回路の一般的な入出
力特性を示す図である。この回路の入出力特性
は、まず入力信号電圧VINがOのとき出力信号電
圧VOUTは電源電圧VDDになつていて、次にVIN
Oの状態からVINの値を順次上昇させていき、
VINの値が低い側のしきい値電圧VthLを通り過ぎ
て高い側のしきい値電圧VthHに達すると出力信号
電圧VOUTはほぼOに近い値に反転し、出力電圧
が反転した後に今度はVINの値を順次低下させて
いき、VINの値が高い側のしきい値電圧VthHを通
り過ぎて低い側のしきい値電圧VthLに達すると出
力信号電圧VOUTは再びVDDに反転するというヒス
テリシス特性を有するものであり、このような入
出力特性をもつシユミツトトリガ回路は種々の回
路に利用されている。なお、上記両しきい値電圧
VthL,VthHは、特に反転しきい値電圧と称されて
いる。
ところで、上記第1図に示すような入出力特性
をもつシユミツトトリガ回路は、従来では第2図
ないし第4図に示すように構成されている。第2
図に示すものは、2個のインバータ1,2と2個
の抵抗3,4によつて構成され、このうち2個の
抵抗3,4の抵抗比によつて上記両反転しきい値
電圧VthL,VthHが決定される。この回路は抵抗を
用いているために入力インピーダンスが低く、か
つ抵抗値のばらつきも大きいために入力インピー
ダンスもばらつき、集積化した場合に一様なヒス
テリシス特性が得られないという欠点がある。
第3図に示すものは、上記両抵抗3,4の接続
点と電源電圧VDD印加点との間にもう1個の抵抗
5を追加挿入して、インバータ1の回路しきい値
電圧の移動を可能としたものであるが、第2図の
ものと同様に入力インピーダンスが低く、かつば
らつくために、集積化した場合に一様なヒステリ
シス特性が得られないという欠点がある。
第4図に示すものは抵抗を一切用いずに、
MOSインバータ11〜13およびMOSトランジ
スタを用いた伝送ゲート14によつて回路を構成
することにより入力インピーダンスの影響をなく
すようにしたものである。したがつて集積化した
場合に一様なヒステリシス特性は得られるが、伝
送ゲート14を構成するMOSトランジスタのバ
ツクゲートバイアスの影響およびこの伝送ゲート
14のソース、ドレインに生じる寄生容量の影響
によつて高速動作させるには適さないという欠点
がある。
また第4図回路では合計8個のMOSトランジ
スタを必要としている。したがつて従来では、よ
り素子数の少ない回路が望まれている。
そこでさらに従来では、集積化した場合に一様
なヒステリシス特性が得られ、かつ素子数が少な
くしかも高速動作に適したシユミツトトリガ回路
が考えられている。第5図はその構成を示すもの
であり、正極性の電位VDD印加点と接地電位(基
準電圧)印加点との間はPチヤネルMOSトラン
ジスタ(以下P−MOSTと略称する)31とN
チヤネルMOSトランジスタ(以下N−MOSTと
略称する)32が直列接続されている。そして上
記P−MOST31およびN−MOST32の両ゲ
ートが共通接続されてここに入力信号INが与え
られる。また上記P−MOST31とN−MOST
32の直列接続点である回路点(第1の出力点)
33と上記電位VDD印加点との間にはP−MOST
34が挿入され、回路点33と上記接地電位印加
点との間にはN−MOST35が挿入されている。
そしてまた、上記回路点33にはC−MOSイン
バータ36の入力端が接続され、回路点33の信
号がこのC−MOSインバータ36に与えられる。
上記C−MOSインバータ36の出力信号はこの
回路の出力信号OUTとして外部に出力されると
共に、上記P−MOST34およびN−MOST3
5の両ゲートに与えられる。
上記第5図において、P−MOST31とN−
MOST32はC−MOSインバータ37を、P−
MOST34とN−MOST35はもう一つのC−
MOSインバータ38をそれぞれ構成するために、
この第5図回路の等価回路は第6図に示す通りで
ある。
また第5図回路において、VDD=5(V)の場
合に、低い側の反転しきい値電圧VthLを1.5(V)
に調整するためにP−MOST31とN−MOST
35のコンダクタンス(gm)比が所定の値に設
定され、また高い側の反転しきい値電圧VthH
3.5(V)に調整するためにP−MOST34とN−
MOST32のコンダクタンス比が所定の値に設
定されている。
次に上記のように構成された回路の動作を第7
図に示す波形図を用いて説明する。まず、入力信
号INが0(V)一定になつているとき、P−
MOST31がオン状態、N−MOST32がカツ
トオフ状態となり、回路点33は高レベル(VDD
レベル=5(V))となる。C−MOSインバータ
36は通常のインバータであり回路しきい値電圧
VthCは電源電圧VDDの1/2、すなわち2.5(V)であ
るために、出力信号OUTは低レベル(0(V))
になる。上記信号OUTはP−MOST34、N−
MOST35はそれぞれのゲート入力となるため
に、P−MOST34はオン状態、N−MOST3
5はカツトオフ状態となる。
次に上記の状態から入力信号INの電圧が順次
上昇していくとする。入力信号INの電圧がN−
MOST32の素子しきい値電圧VthNに近ずくと、
N−MOST32はカツトオフ状態からしだいに
オン状態に遷移して電流が流れ始める。このとき
N−MOST32のオン抵抗は、極めて大きな値
からある低い値に向つて小さくなり始める。いま
仮にP−MOST34とN−MOST35がないと
すると、C−MOSインバータ37は通常のC−
MOSインバータと同様にINが1/2VDDに達した時
にP−MOST31とN−MOST32のオン抵抗
がほぼ等しくなり、回路点33の電圧は1/2VDD
となつてC−MOSインバータ36の出力信号は
0(V)に反転する。ところが、P−MOST3
4、N−MOST35が設けられているために、
P−MOST31とN−MOST32のオン抵抗が
等しくなりつつあるときでも、P−MOST34
のオン抵抗は信号OUTが0(V)を維持している
限り極めて小さくむしろこのP−MOST34の
オン抵抗とN−MOST32のオン抵抗との比に
よつて回路点33の電圧レベルが決定され、この
値は5(V)近傍の値となり、したがつてC−
MOSインバータ36は反転しない。
次に入力信号INの電圧がさらに上昇し、予め
調整されたこの回路の高い側の反転しきい値電圧
VthH(=3.5(V))に近ずくと、N−MOST32の
オン抵抗は極めて小さな値となり、ほぼP−
MOST34のものと等しい値となる。したがつ
て、このときには、回路点33の電圧レベルは5
(V)から2.5(V)に漸近し、これによつてC−
MOSインバータ36は反転し始める。そして入
力信号INの電圧が3.5(V)を越えると、P−
MOST34とN−MOST32とのオン抵抗比は
逆転して回路点33の電圧レベルは2.5(V)以下
になる。これによつてC−MOSインバータ36
は完全に反転し、出力信号OUTは0(V)から
VDD、すなわち5(V)に立上る。この後、P−
MOST34はカツトオフ状態となつてそのオン
抵抗は極めて大きくなり、N−MOST35はオ
ン状態となつてそのオン抵抗は極めて小さくなる
ため、回路点33と出力信号OUTとは正帰還状
態となつて出力信号OUTは急激に5(V)に近ず
く。
一方、入力信号INが5(V)一定になつている
とき、N−MOST35はオン状態でありそのオ
ン抵抗は極めて小さく、またP−MOST34は
カツトオフでありそのオン抵抗は極めて大きい。
この状態で入力信号INの電圧が順次低下してい
き、2.5(V)近傍の値になつてP−MOST31の
オン抵抗とN−MOST32のオン抵抗とがほぼ
等しくなりつつあるときでも、N−MOST35
のオン抵抗は信号OUTが5(V)を維持している
限り極めて小さく、むしろこのN−MOST35
のオン抵抗とP−MOST31のオン抵抗との比
によつて回路点33の電圧レベルが決定され、こ
の値は0(V)近傍の値となる。したがつてC−
MOSインバータ36は反転しない。
次に入力信号INの電圧がさらに降下し、予め
調整されたこの回路の低い側の反転しきい値電圧
VthL(=1.5(V))に近ずくと、P−MOST31の
オン抵抗は極めて小さな値となり、ほぼN−
MOST35のものと等しい値となる。したがつ
て、このときには、回路点33の電圧レベルは0
(V)から2.5(V)に漸近し、これによつてC−
MOSインバータ36は反転し始める。そして入
力信号INの電圧が1.5(V)よりも下がると、P
−MOST31とN−MOST35とのオン抵抗比
は逆転して回路点33の電圧レベルは2.5(V)以
上になる。これによつてC−MOSインバータ3
6は完全に反転し、出力信号OUTは5(V)から
0(V)に立下る。この後、P−MOST34はオ
ン状態となつてそのオン抵抗は極めて小さくな
り、N−MOST35はカツトオフ状態となつて
そのオン抵抗は極めて大きくなるため、回路点3
3と出力信号OUTとは再び正帰還状態となつて
出力信号OUTは急激に0(V)に近ずく。
以下同様に、入力信号INの電圧が0(V)から
順次上昇し高い側の反転しきい値電圧3.5(V)に
達すると出力信号OUTの電圧は5(V)に反転
し、今度は5(V)から順次降下し低い側の反転
しきい値電圧1.5(V)以下になると出力信号
OUTの電圧は0(V)に反転して、入力信号IN
に対して出力信号OUTはヒステリシス特性をも
つことになる。
ところで上記第5図回路において、入力信号
INはP−MOST31およびN−MOST32の両
ゲートに与えられるために入力インピーダンスは
極めて高くなる。また素子数を比較した場合、第
4図回路および第5図回路ではそれぞれ8個の
MOSトランジスタを必要とするが、第5図回路
では6個で済む。
さらに回路点33と電位VDD印加点あるいは接
地電位点との間には1個のMOSトランジスタし
か挿入されていないので、この回路点33におけ
る寄生容量も小さく、したがつて信号遅れが少な
く高速動作に適している。
しかしながら、この第5図のシユミツトトリガ
回路の場合、低い側のしきい値電圧VthLはP−
MOST31とN−MOST35のコンダクタンス
比に基づいて決定され、高い側のしきい値電圧
VthHはP−MOST34とN−MOST32のコン
ダクタンス比に基づいて決定される。ところで、
集積化の際にP−MOST及びN−MOSTのしき
い値電圧にはそれぞればらつきが発生することが
知られており、しかもP−MOSTとN−MOST
のしきい値電圧のばらつく方向は互いに逆方向と
なる。このため、MOSTのしきい値電圧にばら
つきが発生した場合に低い側のしきい値電圧VthL
と高い側のしきい値電圧VthHとが変動するという
問題がある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的は、集積化した場合に一
様なヒステリシス特性が得られ、しかも各MOS
トランジスタのしきい値電圧にばらつきが発生し
た場合でも低い側のしきい値電圧と高い側のしき
い値電圧の変動を防止することができるシユミツ
トトリガ回路を提供することにある。
以下、図面を参照してこの発明を実施例により
説明する。
第8図はこの発明の実施例による構成を示す回
路図である。この実施例回路は、前記第5図に示
す従来回路の前記P−MOST34とN−MOST
35それぞれの代りに逆チヤネルのMOSTを用
いるようにしたものである。すなわち、回路点3
3と電位VDD印加点との間にはN−MOST42が
挿入され、回路点33と接地電位印加点との間に
はP−MOST43が挿入されている。この場合、
上記両MOSTのゲートには前のC−MOSインバ
ータ36の出力信号を反転するC−MOSインバ
ータ44の出力信号が与えられる。この回路では
P−MOST42、N−MOST43のバツクゲー
ト効果によつて両オン抵抗が高いものとなり、低
電力消費化が期待できる。
しかもこの実施例回路では、シユミツトトリガ
回路の低い側のしきい値電圧VthLがP−MOST
31とP−MOST43のコンダクタンス比に基
づいて決定され、また、高い側のしきい値電圧
VthHがN−MOST32とN−MOST42のコン
ダクタンス比に基づいて決定される。このため、
トランジスタのしきい値電圧にばらつきが生じ、
コンダクタンスにばらつきが生じた場合でも、P
−MOST31,43のコンダクタンスは同一方
向に変化するために低い側のしきい値電圧VthL
一定にされる。同様にトランジスタのコンダクタ
ンスにばらつきが生じた場合でも、N−MOST
32,42のコンダクタンスは同一方向に変化す
るために高い側のしきい値電圧VthHも一定にされ
る。すなわち、この実施例のシユミツトトリガ回
路は、しきい値電圧にばらつきが生じても安定に
動作を行なうことになる。
以上説明したようにこの発明によれば、集積化
した場合に一様なヒステリシス特性が得られ、し
かもMOSトランジスタのしきい値電圧にばらつ
きが発生しても、ヒステリシス特性の高低両側の
しきい値電圧の変動を防止することができるシユ
ミツトトリガ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はシユミツトトリガ回路の一般的な入出
力特性図、第2図ないし第5図はそれぞれ従来の
シユミツトトリガ回路の構成図、第6図は第5図
の従来回路の等価回路図、第7図は上記第5図回
路の動作を説明するための波形図、第8図はこの
発明の一実施列の回路構成図である。 31,34,43……PチヤネルMOSトラン
ジスタ(P−MOST)、32,35,42……N
チヤネルMOSトランジスタ(N−MOST)、3
6,44……C−MOSインバータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一方電位供給点と第1の出力点との間に挿入
    されゲートに入力信号が供給される一方チヤネル
    の第1のMOSトランジスタと、 上記第1の出力点と他方電位供給点との間に挿
    入されゲートに上記入力信号が供給される他方チ
    ヤネルの第2のMOSトランジスタと、 上記第1の出力点の信号を反転する第1のイン
    バータと、 上記第1のインバータの出力信号を反転する第
    2のインバータと、 一方電位供給点と上記第1の出力点との間に挿
    入されゲートに上記第2のインバータの出力信号
    が供給される他方チヤネルの第3のMOSトラン
    ジスタと、 上記第1の出力点と他方電位供給点との間に挿
    入されゲートに上記第2のインバータの出力信号
    が供給される一方チヤネルの第4のMOSトラン
    ジスタとを具備し、 所望する反転しきい値電圧に応じて上記記第1
    と第4のMOSトランジスタのコンダクタンス比
    及び上記第2と第3のMOSトランジスタのコン
    ダクタンス比を設定するように構成したことを特
    徴とするシユミツトトリガ回路。
JP10413381A 1981-07-03 1981-07-03 シユミツトトリガ回路 Granted JPS586620A (ja)

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JPS586620A JPS586620A (ja) 1983-01-14
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NL8301711A (nl) * 1983-05-13 1984-12-03 Philips Nv Complementaire igfet schakeling.
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JPH0188524U (ja) * 1987-12-04 1989-06-12
JPH0191333U (ja) * 1987-12-07 1989-06-15
JP2005260602A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Seiko Epson Corp 高ヒステリシス幅入力回路
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