JPH03183211A - Output buffer circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野)
本発明は出力バッファ回路に関し、特に、MO8集積回
路に用いられる出力バッファ回路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an output buffer circuit, and more particularly to an output buffer circuit used in an MO8 integrated circuit.
第3図は従来の出力バッファ回路を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional output buffer circuit.
同図において、laはプルアップトランジスタ、1bは
プルダウントランジスタ、2は電源端子、3は接地端子
、4はデータ入力端子、5は出力端子、6は出力バッフ
ァ回路を示す。また、7は外部で接続されている負荷回
路を示しており、負荷容量8および負荷抵抗9から構成
されている。In the figure, la is a pull-up transistor, 1b is a pull-down transistor, 2 is a power supply terminal, 3 is a ground terminal, 4 is a data input terminal, 5 is an output terminal, and 6 is an output buffer circuit. Further, 7 indicates an externally connected load circuit, which is composed of a load capacitor 8 and a load resistor 9.
データ入力端子4はプルアップトランジスタ1aおよび
プルダウントランジスタlbのゲートに接続され、出力
端子5はプルアップトランジスタlaおよびプルダウン
トランジスタlbのドレインに接続されている。プルア
ップトランジスタ1aのソースは電源端子2に、プルダ
ウントランジスタ1bのソースは接地端子3に接続され
ている。Data input terminal 4 is connected to the gates of pull-up transistor 1a and pull-down transistor lb, and output terminal 5 is connected to the drains of pull-up transistor la and pull-down transistor lb. The source of the pull-up transistor 1a is connected to the power supply terminal 2, and the source of the pull-down transistor 1b is connected to the ground terminal 3.
出力バッファ回路6と負荷回路7は出力端子5を介して
接続されており、データ入力端子4の論理レベルに応じ
て出力バッファ回路6が負荷回路7を駆動する。すなわ
ち、データ入力端子4の論理レベルがrLJの場合には
プルアップトランジスタ1aがオンすることにより、出
力端子5の論理レベルはrHJとなり、負荷容t8を充
電する。The output buffer circuit 6 and the load circuit 7 are connected via the output terminal 5, and the output buffer circuit 6 drives the load circuit 7 according to the logic level of the data input terminal 4. That is, when the logic level of the data input terminal 4 is rLJ, the pull-up transistor 1a is turned on, so that the logic level of the output terminal 5 becomes rHJ, charging the load capacitor t8.
逆にデータ入力端子4の論理レベルがrHJの場合には
プルダウントランジスタ1bがオンすることにより、出
力端子5の論理レベルはrLJとなり、負荷容量8を放
電する。Conversely, when the logic level of the data input terminal 4 is rHJ, the pull-down transistor 1b is turned on, so that the logic level of the output terminal 5 becomes rLJ, and the load capacitor 8 is discharged.
従来のMO3集積回路に用いられる出力バッファ回路は
以上のように構成されていたので、寄生するインダクタ
ンスによって、出力の論理レベルが変化する度にスイッ
チング雑音が発生するという問題があった。Since the output buffer circuit used in the conventional MO3 integrated circuit was configured as described above, there was a problem in that switching noise was generated every time the logic level of the output changed due to the parasitic inductance.
第4図は、第3図に示した出力バッファ回路の寄生イン
ダクタンスを明示した等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram clearly showing the parasitic inductance of the output buffer circuit shown in FIG. 3.
同図において、10aはプルアップトランジスタlaと
電源端子2との間にある寄生インダクタンスであり、t
abはプルダウントランジスタ1bと接地端子3との間
の寄生インダクタンスである。In the figure, 10a is a parasitic inductance between the pull-up transistor la and the power supply terminal 2, and t
ab is a parasitic inductance between the pull-down transistor 1b and the ground terminal 3;
また、10cはプルアップトランジスタlaおよびプル
ダウントランジスタ1bのドレイン端子から出力端子5
までの寄生インダクタンスと、出力端子5から負荷回路
7までの配線に存在する寄生インダクタンスとの和を示
している。In addition, 10c is the output terminal 5 from the drain terminal of the pull-up transistor la and the pull-down transistor 1b.
The sum of the parasitic inductance up to and the parasitic inductance existing in the wiring from the output terminal 5 to the load circuit 7 is shown.
出力の論理レベルが変化する場合には必ず電流変化が発
生する。この電流変化により寄生インダクタンスに電圧
が誘起する。この誘起電圧の大きさは電流の変化率に比
例する。集積回路の動作速度は年々高速化しており、ス
イッチング時の電流変化率も増加しているため、何の対
策も施さない場合、この寄生インダクタンスへの誘起電
圧も増大する。Whenever the output logic level changes, a current change occurs. This current change induces a voltage in the parasitic inductance. The magnitude of this induced voltage is proportional to the rate of change of current. The operating speed of integrated circuits is increasing year by year, and the rate of change in current during switching is also increasing, so if no measures are taken, the voltage induced in this parasitic inductance will also increase.
この誘起電圧は、“スイッチング雑音”として集積回路
の動作に様々な影響を与える。特に、この起電力によっ
て集積回路内の接地電位が接地端子3の電位から変化し
てしまう“グランドバウンス”と呼ばれる現象は、回路
動作に悪影響を与え、回路の性能劣化や時に誤動作を引
き起こすこともある。例えば、出力バッファがスイッチ
ングする場合に、他の出力バッファの出力が駆動してい
る外部の素子のしきい値を(本来ならば越えるべきでな
いのに)グランドバウンスのために越えてしまったり、
集積回路内の入力バッファのしきい値をも変動させるた
めに、負のグランドバウンスが発生した場合に、低レベ
ルの信号よりも人カバソファのしきい値の方が低くなっ
てしまうというようなことが発生する。This induced voltage has various effects on the operation of the integrated circuit as "switching noise". In particular, a phenomenon called "ground bounce" in which the ground potential within the integrated circuit changes from the potential of the ground terminal 3 due to this electromotive force has a negative impact on circuit operation, deteriorating circuit performance and sometimes causing malfunction. be. For example, when an output buffer switches, the output of another output buffer may exceed the threshold of the external element it is driving (even though it should not be exceeded) due to ground bounce.
It also changes the threshold of the input buffer in the integrated circuit, such that when negative ground bounce occurs, the threshold of the human cover sofa is lower than that of the low level signal. occurs.
このように従来の出力バッファ回路では、スイッチング
時に急峻な電流変化に起因するスイッチング雑音による
回路動作への悪影響が生じ、最悪の場合には回路の誤動
作を招くおそれがあった。As described above, in the conventional output buffer circuit, switching noise caused by sudden current changes during switching has an adverse effect on the circuit operation, and in the worst case, there is a risk that the circuit may malfunction.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、急激な電流変化を緩和し、スイ
ッチング雑音を低減することのできる出力バッファ回路
を得ることにある。The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to provide an output buffer circuit that can alleviate sudden current changes and reduce switching noise.
このような目的を達成するために本発明は、プルアップ
トランジスタおよびプルダウントランジスタのソース・
ドレイン間に容量を設けたものである。In order to achieve such an object, the present invention provides source and
A capacitor is provided between the drains.
本発明による出力バッファ回路においては、急激な電流
変化が緩和され、グランドバウンスのようなスイッチン
グ雑音を低減する。In the output buffer circuit according to the present invention, sudden current changes are alleviated and switching noise such as ground bounce is reduced.
以下、本発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明による出力バッファ回路の一実施例を示
す回路図である。同図において、1aはプルアップトラ
ンジスタ、lbはプルダウントランジスタ、2は電源端
子、3は接地端子、4はデータ入力端子、5は出力端子
、6は出力バッファ回路を示す。また、7は外部で接続
されている負荷回路を示しており、負荷容量8および負
荷抵抗9から成る。lla、Ilbは第1および第2の
容量である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an output buffer circuit according to the present invention. In the figure, 1a is a pull-up transistor, lb is a pull-down transistor, 2 is a power supply terminal, 3 is a ground terminal, 4 is a data input terminal, 5 is an output terminal, and 6 is an output buffer circuit. Further, numeral 7 indicates an externally connected load circuit, which is composed of a load capacitor 8 and a load resistor 9. lla and Ilb are the first and second capacitances.
データ入力端子4はプルアップトランジスタ1aおよび
プルダウントランジスタlbのゲートに接続され、出力
端子5はプルアップトランジスタ1aおよびプルダウン
トランジスタ1bのドレインに接続されている。プルア
ップトランジスタlaのソースは電源端子2に、プルダ
ウントランジスタ1bのソースは接地端子3に接続され
ている以下、その動作について説明する。Data input terminal 4 is connected to the gates of pull-up transistor 1a and pull-down transistor lb, and output terminal 5 is connected to the drains of pull-up transistor 1a and pull-down transistor 1b. The source of the pull-up transistor la is connected to the power supply terminal 2, and the source of the pull-down transistor 1b is connected to the ground terminal 3.The operation thereof will be described below.
出力バッファ回路6と負荷回路7は出力端子5を介して
接続されており、データ入力端子4の論環レベルに応じ
て出力バッファ回路6が負荷回路7を駆動する。すなわ
ち、データ入力端子4の論理レベルがrLJの場合には
プルアップトランジスタ1aがオンすることにより、出
力端子5の論理レベルはrHJとなり、負荷容量8を充
電する。The output buffer circuit 6 and the load circuit 7 are connected via the output terminal 5, and the output buffer circuit 6 drives the load circuit 7 according to the logic level of the data input terminal 4. That is, when the logic level of the data input terminal 4 is rLJ, the pull-up transistor 1a is turned on, so that the logic level of the output terminal 5 becomes rHJ, and the load capacitor 8 is charged.
逆にデータ入力端子4の論理レベルがrHJの場合には
プルダウントランジスタ1bがオンすることにより、出
力端子5の論理レベルはrLJとなり、負荷容量8を放
電する。以上の動作については第3図に示した従来の出
力バッファ回路と同様である。Conversely, when the logic level of the data input terminal 4 is rHJ, the pull-down transistor 1b is turned on, so that the logic level of the output terminal 5 becomes rLJ, and the load capacitor 8 is discharged. The above operation is similar to that of the conventional output buffer circuit shown in FIG.
ここで出力の論理レベルが変動する場合を考える。この
場合には、従来の出力バッファ回路の動作上の問題のと
ころで述べたように、電流変化が生してスイッチング雑
音を発生しようとするが、第1の容量11aおよび第2
の容量11bがこの電流変化を緩和し、スイッチング雑
音を抑制する働きがある。例えば、出力の論理レベルが
rLJからrHJに変化する場合を考える。この場合に
はプルダウントランジスタibが遮断されるため電流変
化が生じるが、この変化が第2の容量11bに充電電流
が流れることにより緩和される。また、出力の論理レベ
ルがrHJからrLJに変化する場合にはプルアップト
ランジスタ1aが遮断されるために発生した電流変化が
第1の容量11aを流れる充電電流により緩和される。Now consider the case where the output logic level fluctuates. In this case, as mentioned above regarding the operational problems of the conventional output buffer circuit, current changes occur and tend to generate switching noise, but the first capacitor 11a and the second
The capacitor 11b has the function of alleviating this current change and suppressing switching noise. For example, consider a case where the output logic level changes from rLJ to rHJ. In this case, a current change occurs because the pull-down transistor ib is cut off, but this change is alleviated by the charging current flowing through the second capacitor 11b. Furthermore, when the logic level of the output changes from rHJ to rLJ, the current change that occurs because the pull-up transistor 1a is cut off is alleviated by the charging current flowing through the first capacitor 11a.
第2図は本実施例に用いる容量の構造を示す概略断面図
である。12aおよび12bは第1および第2の電極、
13は誘電体をそれぞれ示している。第1および第2の
電極12aおよび12bは半導体内の配線層を用いて構
成することが望ましい。その理由は、電極に配線層を用
いた構成にすることにより、他の構成たとえば電極に拡
散層を使用した場合に比べてラッチアップが発生しにく
くなることである。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a capacitor used in this embodiment. 12a and 12b are first and second electrodes,
Reference numeral 13 indicates a dielectric material. It is desirable that the first and second electrodes 12a and 12b be constructed using a wiring layer within a semiconductor. The reason for this is that by using a wiring layer for the electrode, latch-up is less likely to occur compared to other configurations, such as a case where a diffusion layer is used for the electrode.
以上説明したように本発明は、プルアップトランジスタ
およびプルダウントランジスタのソース・ドレイン間に
容量を設けたことにより、回路における急峻な電流変化
を緩和することができ、グランドバウンスのようなスイ
ッチング雑音を低減することができ、スイッチング雑音
に起因する回路の誤動作あるいは性能劣化を回避するこ
とができる。また、本発明による出力ハフファ回路にお
いて用いる容量を構成する複数の電極に半導体内の配線
層を用いて構成すれば、容量の付加によるラッチアップ
の発生を抑止することができる。As explained above, by providing a capacitance between the source and drain of the pull-up transistor and pull-down transistor, the present invention can alleviate sudden current changes in the circuit and reduce switching noise such as ground bounce. This makes it possible to avoid circuit malfunction or performance deterioration caused by switching noise. Furthermore, if the plurality of electrodes constituting the capacitance used in the output huffing circuit according to the present invention are constructed using a wiring layer within a semiconductor, it is possible to suppress the occurrence of latch-up due to addition of capacitance.
第1図は本発明による出力バッファ回路の一実施例を示
す回路図、第2図は第1図の回路に用いる容量の構造を
示す概略断面図、第3図は従来の出力バッファ回路を示
す回路図、第4図は第3図の従来の出力バノファ回路に
おける寄生インダクタンスを明示した等価回路図である
。
la・・・プルアップトランジスタ、■b・・・プルダ
ウントランジスタ、2・・・電源端子、3・・・接地端
子、4・・・データ入力端子、5・・・出力端子、6・
・・出力バッファ回路、7・・・負荷回路、8・・・負
荷容量、9・・・負荷抵抗、lla、llb・・・容量
。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an output buffer circuit according to the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a capacitor used in the circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a conventional output buffer circuit. The circuit diagram, FIG. 4, is an equivalent circuit diagram clearly showing the parasitic inductance in the conventional output vanofer circuit of FIG. la... Pull-up transistor, b... Pull-down transistor, 2... Power supply terminal, 3... Ground terminal, 4... Data input terminal, 5... Output terminal, 6...
...Output buffer circuit, 7...Load circuit, 8...Load capacitance, 9...Load resistance, lla, llb...Capacitance.
Claims (1)
タと、出力端子をプルダウンするためのプルダウントラ
ンジスタと、前記プルアップトランジスタのソース・ド
レイン間に設けられた容量と、前記プルダウントランジ
スタのソース・ドレイン間に設けられた容量とを備えた
ことを特徴とする出力バッファ回路。A pull-up transistor for pulling up the output terminal, a pull-down transistor for pulling down the output terminal, a capacitor provided between the source and drain of the pull-up transistor, and a capacitor provided between the source and drain of the pull-down transistor. An output buffer circuit comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1321892A JP2541325B2 (en) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | Output buffer circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JPH03183211A true JPH03183211A (en) | 1991-08-09 |
JP2541325B2 JP2541325B2 (en) | 1996-10-09 |
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ID=18137568
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- 1989-12-12 JP JP1321892A patent/JP2541325B2/en not_active Expired - Lifetime
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