FR2572234A1 - POTENTIAL OFFSET DEVICE FOR GAAS INTEGRATED CIRCUITS - Google Patents

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FR2572234A1
FR2572234A1 FR8515574A FR8515574A FR2572234A1 FR 2572234 A1 FR2572234 A1 FR 2572234A1 FR 8515574 A FR8515574 A FR 8515574A FR 8515574 A FR8515574 A FR 8515574A FR 2572234 A1 FR2572234 A1 FR 2572234A1
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voltage
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input
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Richard C Eden
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Gigabit Logic Inc
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    • H03K19/0952Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using Schottky type FET MESFET

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES CIRCUITS INTEGRES NUMERIQUES AU GAAS UTILISANT DES TRANSISTORS MESFET A MODE DE DEPLETION. DES CIRCUITS INTEGRES CONFORMES A L'INVENTION UTILISENT UNE LOGIQUE A FET AVEC COUPLAGE PAR CONDENSATEUR ET DIODE QUI EST OPTIMISEE EN CE QUI CONCERNE LES PERFORMANCES ET LA FACILITE DE FABRICATION, TOUT EN MAINTENANT UNE FAIBLE CONSOMMATION. UNE STRUCTURE CONFORME A L'INVENTION COMPREND NOTAMMENT UNE CHAINE DE DIODES DE POLARISATION 12, 14, 16 EN PARALLELE SUR UN ELEMENT CAPACITIF 10 CONSTITUE PAR UNE DIODE SCHOTTKY, ET CETTE COMBINAISON PARALLELE EST CONNECTEE EN SERIE AVEC UN ELEMENT D'ABSORPTION DE COURANT 18, DE FACON A ETABLIR UN DECALAGE DE TENSION DEFINI ENTRE UNE ENTREE ET UNE SORTIE D'UN CIRCUIT INTEGRE. APPLICATION AUX CIRCUITS INTEGRES ULTRARAPIDES.THE INVENTION CONCERNS DIGITAL INTEGRATED CIRCUITS IN GAAS USING MESFET TRANSISTORS WITH DEPLETION MODE. INTEGRATED CIRCUITS IN ACCORDANCE WITH THE INVENTION USE A FET LOGIC WITH CAPACITOR AND DIODE COUPLING WHICH IS OPTIMIZED WITH REGARD TO PERFORMANCE AND EASE OF MANUFACTURING, WHILE MAINTAINING LOW CONSUMPTION. A STRUCTURE CONFORMING TO THE INVENTION INCLUDES IN PARALLEL A CHAIN OF POLARIZATION DIODES 12, 14, 16 ON A CAPACITIVE ELEMENT 10 CONSTITUTED BY A SCHOTTKY DIODE, AND THIS PARALLEL COMBINATION IS CONNECTED IN SERIES WITH A CURRENT ABSORPTION ELEMENT 18 , SO AS TO ESTABLISH A DEFINED VOLTAGE OFFSET BETWEEN AN INPUT AND AN OUTPUT OF AN INTEGRATED CIRCUIT. APPLICATION TO HIGH-SPEED INTEGRATED CIRCUITS.

Description

La présente invention concerne un circuit logique à FET à couplage parThe present invention relates to a logic circuit with FET coupling

condensateur et diode pour des circuits  capacitor and diode for circuits

intégrés de type D-MESFET au GaAs.  integrated D-MESFET GaAs.

Historiquement, le problème le plus ardu dans la conception de circuits intégrés de MESFET à mode de déplé- tion au GaAs a été de réaliser la fonction de décalage de  Historically, the most difficult problem in the design of MESFET GaAs depletion mode ICs has been to realize the shift function of

niveau nécessaire entre la tension de drain positive néces-  necessary level between the positive drain voltage required

saire au fonctionnement de ces circuits D-MESFET à canal N, et les tensions de grille négatives nécessaires pour bloquer d'autres D-MESFET. Au contraire, dans la logique à FET à couplage direct simple (DCFL), les entrées de grille des FET à mode d'enrichissement sont connectées directement aux sorties de drain. Le courant de sortie de porte transitoire  the operation of these N-channel D-MESFETs, and the negative gate voltages necessary to block other D-MESFETs. In contrast, in the direct coupled FET (DCFL) logic, the gate inputs of the enhancement mode FETs are connected directly to the drain outputs. Transient gate output current

disponible pour attaquer une charge caractéristique capaci-  available to attack a characteristic capacitive load

tive est donc, dans le fonctionnement en source de courant,  tive is, in operation in current source,

fondamentalement égal au courant d'une charge active connec-  basically equal to the current of an active load connected

tée à la tension d'alimentation positive, qui est égal au  at the positive supply voltage, which is equal to the

courant de l'alimentation continue, et dans le fonctionne-  continuous power supply, and in the operation of

ment en récepteur de courant, ce courant de sortie transi-  current sink, this output current transi-

toire peut avoir plusieurs fois cette valeur. De façon géné-  can be several times this value. Generally speaking

rale, aucune des structures publiées de circuits D-MESFET n'approche un rendement de la logique DCFL (défini par le  However, none of the published structures of D-MESFET circuits approach a DCFL logic output (defined by the

rapport entre le courant de charge qu'il est possible d'ob-  ratio between the charging current that can be achieved

tenir et le courant d'alimentation), bien qu'elles soient supérieures en ce qui concerne la simplicité. D'autre part,  hold and the power supply), although they are superior in simplicity. On the other hand,

les FET à mode d'enrichissement disponibles en GaAs (E-  enrichment mode FETs available in GaAs (E-

MESFET, E-JFET et E-HEMT) sont affectés par d'importants  MESFET, E-JFET and E-HEMT) are affected by important

problèmes d'aptitude à la fabrication, centrés essentielle-  problems of manufacturing aptitude, centered

ment sur leurs excursions de grille limitées ( eVLest ap-  on their limited grid trips (eVLest

proximativement égal à 500 mV dans des circuits DCFL de type E-MESFET), et sur la commande de tension de seuil de grille corrélative que ces excursions nécessitent (OVp doit être inférieur ou égal à VL/20 pour obtenir un bon rendement de fabrication et de bonnes performances dans des circuits  approximately 500 mV in E-MESFET type DCFL circuits), and on the correlative gate threshold voltage command that these excursions require (OVp must be less than or equal to VL / 20 to obtain a good manufacturing efficiency and good performance in circuits

à haut niveau d'intégration et à très haut niveau d'intégra-  high level of integration and at a very high level of integration

tion, ce qui correspond approximativement à 25 mV en techno-  which corresponds to approximately 25 mV in

logie=E-MESFET). La technologie D-MESFET utilise de plus  logy = E-MESFET). D-MESFET technology uses more

grandes excursions de tension logique ( AVL est de façon ca-  large excursions of logical voltage (AVL is

ractéristique approximativement égal à 1 V à 2 V dans des circuits logiques D-MESFET), ce qui fait que l'uniformité exigée, OVp, est approximativement égale à 50 à 100 mV sur  approximately 1V to 2V in logic circuits D-MESFET), so that the required uniformity, OVp, is approximately 50 to 100 mV on

une puce, ce qui est une valeur qu'on peut obtenir très ai-  a chip, which is a very valuable value

sément en fabrication avec la technologie de fabrication  in manufacturing with manufacturing technology

actuelle des circuits intégrés au GaAs.  current GaAs integrated circuits.

Bien que la facilité de fabrication et les vites-  Although the ease of manufacture and the speed

ses plus élevées des circuits intégrés D-MESFET au GaAs ren-  its higher D-MESFET integrated circuits to GaAs

dent ces circuits très intéressants, la réalisation de la  these very interesting circuits, the realization of the

fonction de décalage de tension dans la plupart des structu-  voltage shift function in most structures

res décrites de circuits D-MESFET a conduit à des compromis contraignants en ce qui concerne les performances et/ou le rendement énergétique. Dans la structure logique d'origine de FET avec une fonction de tampon (BFL) proposée par Hewlett-Packard (voir l'article de R. L. VanTuyl, C. A. Liechti, R. E. Lee, et E. Gowen, IEEE JSSC, SC-12, pages  The described D-MESFET circuits have led to binding compromises in terms of performance and / or energy efficiency. In the original logic structure of FET with a buffer function (BFL) proposed by Hewlett-Packard (see R. L. VanTuyl's article, C. A. Liechti, R. E. Lee, and E. Gowen, IEEE JSSC, SC-12, pp.

485, 1977), le décalage était effectué dans un étage de sor-  485, 1977), the shift was made in an output stage.

tie à drain commun séparé, ce qui donnait lieu à une possi-  with a separate common drain, which gave rise to a possibility

bilité maximale d'absorption de courant d'environ 60 % seu-  maximum current absorption capacity of approximately 60%

lement du courant d'alimentation, et occasionnait une cer-  of the feed stream, and resulted in a number of

taine perte de vitesse due au retard dans l'étage de sortie.  loss of speed due to delay in the output stage.

Dans des travaux ultérieurs de Hewlett-Packard, utilisant des potes faiblement chargées, on a supprimé l'étage à  In later work by Hewlett-Packard, using weakly loaded mice, the floor was removed.

drain commun en faveur d'une chaIne directe de 3 diodes con-  common drain in favor of a direct chain of 3 diodes

duisant à un élément connecté à la tension d'alimentation négative (ayant environ la moitié de la largeur de la charge  to an element connected to the negative supply voltage (having about half the width of the load

active connectée à la tension d'alimentation positive). Cet-  active connected to the positive supply voltage). This-

te logique à FET "sans élément tampon", ou BLFL (voir l'ar-  logic to FET "without buffering element", or BLFL (see

ticle de Barna, A. et C. A. Liechti, "Optimization of GaAs MESFET Logic Gates with Subnanosecond Propagation Delays", IEEE Journal of Solid-State Circuits, SC-14, août 1979) a permis d'obtenir de plus faibles retards pour des sortances faibles, mais le rendement en courant n'était toujours que  article by Barna, A. and CA Liechti, "Optimization of GaAs MESFET Logic Gates with Subnanosecond Propagation Delays," IEEE Journal of Solid-State Circuits, SC-14, August 1979) resulted in smaller delays for queues. low, but the current efficiency was still

d'environ 50 % (la sortie pouvait fournir ou absorber en-  about 50% (the output could supply or absorb

viron 50 % du courant d'alimentation), et le rendement éner-  about 50% of the feed stream), and the energy efficiency

gétique était encore inférieur du fait que, comme dans la structure BFL, ce courant élevé circule vers -VEE et non vers Vss (la masse dans la structure BFL). Cette logique à FET "sans élément tampon" fait également apparaître un autre problème qui est celui de la soustraction de courant. Le  The geometry was still lower because, as in the BFL structure, this high current flows to -VEE and not to Vss (the mass in the BFL structure). This FET logic "without buffer" also brings up another problem which is that of the current subtraction. The

courant de charge disponible est la différence entre un cou-  available charging current is the difference between a

rant élevé dirigé vers la borne d'alimentation positive et  high power directed to the positive power terminal and

un courant élevé dirigé vers la borne d'alimentation négati-  high current directed to the negative power supply terminal

ve, ce qui fait que si le rapport entre les courants change  ve, so that if the ratio between currents changes

(par exemple du fait de variations statistiques de paramè-  (eg because of statistical variations in

tres ou de l'effet de grille arrière), le courant de charge disponible est fortement affecté. Ce problème est encore plus grave dans la logique a FET à diode Schottky;cou SDFL (voir le brevet des E.U.A. n 4 300 064 et la Référence 3,  or the back gate effect), the available charging current is strongly affected. This problem is even more serious in the Schottky diode FET logic, SDFL (see U.S. Patent No. 4,300,064 and Reference 3, US Pat.

R. C. Eden, B. M. Welch, R. Zucca et S. I. Long, IEEE Tran.  R. C. Eden, B. M. Welch, R. Zucca and S. I. Long, IEEE Tran.

Electron Devices, ED-26, N 4, pages 299-317 (1979)ou SC-14,  Electron Devices, ED-26, No. 4, pp. 299-317 (1979) or SC-14,

No 2 pages 221-239 (1979)) dans laquelle, du fait de l'uti-  No. 2, pages 221-239 (1979)) in which, because of the use

lisation d'une logique à diodes, la charge connectée à la tension d'alimentation négative est élevée, et est en fait variable en fonction de la sortance et de l'état logique d'autres entrées de porte dans les portes qui constituent la charge. Du point de vue du rendement en courant, la logique  In the case of diode logic, the load connected to the negative supply voltage is high, and is in fact variable depending on the outgoing and the logic state of other door inputs in the doors constituting the load. . From the point of view of current efficiency, the logic

à FET à couplage par condensateur ou CCFL (voir la communi-  Conductively Coupled FET or CCFL (see Commission Notice).

cation de A. W. Livingstone et P. J. T. Mellor "Capacitor  A. Livingstone and J. T. Mellor "Capacitor

Coupling of GaAs Depletion Mode FET's" 1980 GaAs IC Sympo-  Coupling of GaAs Mode Depletion FET's "1980 GaAs IC Sympo-

sium Abstracts, communication N 10) est excellente (appro-  sium Abstracts, communication N 10) is excellent (appro-

ximativement identique à la logique DCFL), et permet le fonctionnement avec une seule alimentation, mais les portes  approximately identical to the DCFL logic), and allows operation with a single power supply, but the doors

en logique CCFL ne peuvent pas fonctionner en courant con-  in CCFL logic can not operate in current

tinu, ce qui est habituellement inacceptable dans des ap-  tinu, which is usually unacceptable in

plications logiques. En outre, les circuits CCFL décrits utilisent des diodes Schottky polarisées en inverse qui sont  logical complications. In addition, the described CCFL circuits use reverse biased Schottky diodes which are

fabriquées sur la couche n du canal des FET, pour les con-  manufactured on the n-channel of the FET channel, for

densateurs de couplage. A la polarisation inverse correspon-  coupling densifiers. At the corresponding inverse polarization

dant au fonctionnement normal de ces condensateurs consti-  the normal operation of these capacitors constitutes

tués par des diodes, cette couche n- est pincée, ce qui fait que la structure de condensateur est très complexe et pré- sente une mauvaise utilisation de l'aire disponible. On a obtenu un fonctionnement quelque peu similaire, mais étendu au régime continu, en ajoutant un condensateur d'action vers  When diode-killed, this layer is pinched, so that the capacitor structure is very complex and misuses the available area. A somewhat similar operation has been obtained, but extended to the steady state, by adding an action capacitor to

l'aval à la structure de porte BFL, donnant ainsi la struc-  downstream to the BFL door structure, thus giving the structure

ture dite FF-BFL (voir l'article de M. R. Namordi et W. A.  FF-BFL (see the article by R. Namordi and W. A.

White, IEEE Electron Device Letters, V.EDL-3, N 9, septem-  White, IEEE Electron Device Letters, V.EDL-3, N 9, September

bre 1982, pages 264-267), mais au prix d'un sacrifice impor-  1982, pages 264-267), but at the cost of an important sacrifice

tant en ce qui concerne le rendement en courant et la com-  both in terms of current efficiency and

plexité, à cause de l'étage de sortie à drain commun.  plexity, because of the common drain outlet stage.

L'invention concerne l'utilisation d'une structure de porte logique à couplage par condensateur et diode (CDFL) pour la conception de circuits logiques de type D-MESFET au  The invention relates to the use of a capacitor-coupled diode (CDFL) logic gate structure for the design of logic circuits of the D-MESFET type.

GaAs, ce qui permet un fonctionnement depuis le régime con-  GaAs, which allows operation from

tinu jusqu'à des vitesses très élevées avec un rendement en courant d'une valeur caractéristique de 90 % à 97 % (des portes en logique CDFL peuvent fournir environ 90 % à 97 % du courant d'alimentation et absorber un courant atteignant plusieurs fois cette valeur). De plus, cette structure n'exige pas la complication d'un étage de sortie à drain commun dans chaque porte. La structure CDFL est basée sur la reconnaissance du fait que dans une logique à FET, les  run to very high speeds with a current efficiency of 90% to 97% typical value (CDFL logic gates can supply about 90% to 97% of the supply current and absorb a current of up to several times this value). In addition, this structure does not require the complication of a common drain outlet stage in each door. The CDFL structure is based on the recognition that in a logic with FET, the

courants de charge sont essentiellement capacitifs. Ceci si-  Charging currents are essentially capacitive. This if

gnifie que le meilleur élément de décalage de tension serait une petite batterie intégrée sur la puce entre les drains  that the best voltage shifting element would be a small built-in battery on the chip between the drains

des D-MESFET au noeud logique à FET et la sortie de la porte.  D-MESFETs to the logical node at FET and the output of the gate.

Dans le cas de charges capacitives pures, une telle batterie ne doit fournir aucune puissance continue résultante et, en  In the case of pure capacitive loads, such a battery must not provide any resulting continuous power and, in

fait, si les grilles des MESFET connectés à la sortie pas-  fact, if the MESFET grids connected to the output do not

sent occasionnellement dans l'état de conduction directe, la  occasionally in the state of direct conduction, the

batterie se charge au lieu de se décharger. Dans la me-  battery charging instead of discharging. In the soul-

sure o on ne dispose pas à l'heure actuelle de telles bat-  sure that such battles are not available at the moment.

teries dans des circuits intégrés, il est souhaitable d'em-  in integrated circuits, it is desirable to use

ployer un élément de remplacement approprié, ayant également des exigences minimales en ce qui concerne la puissance ou la complexité. L'invention a donc pour but de procurer un circuit de décalage de tension constante pour des circuits  bend an appropriate replacement element, also having minimum power or complexity requirements. The object of the invention is therefore to provide a constant voltage offset circuit for circuits

intégrés au GaAs qui améliore les rendements en ce qui con-  integrated in GaAs which improves yields in terms of

cerne le courant de charge sans entraîner un retard notable du signal et qui ait une taille acceptable (c'est-à-dire qui ne réduise pas de façon excessive la densité de portes des  encodes the charging current without causing a significant signal delay and is of acceptable size (i.e., does not excessively reduce the door density of the

circuits intégrés). L'invention a en outre pour but de pro-  integrated circuits). The invention further aims to pro-

curer un certain nombre de techniques de circuit spécifiques pour des portes logiques D-MESFET, comprenant la fixation du drain à un niveau "haut" par diode Schottky et la fixation  a number of specific circuit techniques for D-MESFET logic gates, including fixing the drain to a "high" level by Schottky diode and fixing

du drain à un niveau "bas" par diode à saturation, suscep-  from the drain to a "low" level by saturation diode,

tibles d'améliorer encore davantage les retards logiques ou les vitesses de transition. En outre, l'invention a pour but de présenter des circuits d'entrée utilisant des techniques  to further improve logical delays or transition speeds. In addition, the invention aims to present input circuits using techniques

de fixation de niveau par diode Schottky et résistance fonc-  Schottky diode level fixation and resistance

tionnant en saturation, en association avec le décalage de  in saturation, in association with the shift of

niveau dans la logique CDFL, qui offrent à la fois une pro-  level in the CDFL logic, which offer both a

tection contre une destruction par échauffement excessif en  against excessive heat destruction in

présence de signaux d'entrée logiques dépassant considéra-  the presence of logical input signals exceeding

blement les niveaux normaux, et une commande précise de la tension de seuil d'entrée (même si la tension de blocage  the normal levels, and precise control of the input threshold voltage (even if the

d'un MESFET est changée à cause de variations dans le pro-  of a MESFET is changed because of variations in the

cessus de fabrication), de façon à assurer la compatibilité  manufacturing process), so as to ensure compatibility

des signaux avec des circuits logiques à couplage d'émet-  signals with logic circuits with transmission coupling

teurs (ECL) bipolaires au silicium de type classique. Un  Bipolar Silicon Type ECLs. A

but supplémentaire est de présenter des techniques concer-  Another aim is to present techniques concerning

nant des circuits de sortie utilisant une fixation au niveau "haut" par diode Schottky et une fixation au niveau "bas"  Output circuits using Schottky diode "high" level fixation and "low" level

par diode à saturation sur l'entrée de grille d'un disposi-  saturation diode on the grid input of a device

tif de sortie à drain commun, permettant au circuit de con-  common drain output, allowing the con-

server la possibilité de réaliser une fonction OU câblée, ainsi qu'une compatibilité bien définie des signaux de sortie avec la logique ECL sur une plage étendue de combinaisons de  the possibility of performing a wired OR function, as well as a well-defined compatibility of output signals with ECL logic over a wide range of combinations of

résistance de charge et de tension de terminaison.  load resistance and termination voltage.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la  The invention will be better understood on reading the

description qui va suivre de modes de réalisation, et en se  description which will follow of modes of realization, and

référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un circuit de décalage de tension en logique CDFL, la figure 2 représente un circuit de porte NON-OU caractéristique en logique CDFL, avec un circuit de décalage de niveau de sortie de type CDFL, et la figure 3 représente un circuit d'entrée/sortie  Referring to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows a voltage shift circuit in CDFL logic, Figure 2 shows a characteristic NOR gate circuit in CDFL logic, with a CDFL type output level shift circuit, and FIG. 3 represents an input / output circuit

CDFL compatible avec la logique ECL, pour un inverseur lo-  CDFL compatible with ECL logic, for a local inverter

gique. En considérant maintenant la figure 1, on note qu'un circuit logique à FET à couplage par condensateur et diode (CDFL) utilise la structure de décalage de niveau de la figure 1 à titre d'élément de remplacement suffisamment proche pour la batterie idéale mentionnée précédemment. Le circuit comprend un condensateur appelé DCAP, 10, qui est maintenu chargé à une tension pratiquement constante, VDECALAGE' par un très faible courant qui circule dans une chaîne formée par trois petites diodes Schottky 12, 14 et 16. Le faible courant de polarisation est fourni par un  cal. Referring now to FIG. 1, it will be noted that a capacitor-coupled diode FET logic (CDFL) uses the level shifter structure of FIG. 1 as a sufficiently close replacement element for the mentioned ideal battery. previously. The circuit comprises a capacitor called DCAP, 10, which is held charged at a substantially constant voltage, VDECALAGE 'by a very small current flowing in a chain formed by three small Schottky diodes 12, 14 and 16. The low bias current is provided by a

élément d'absorption de courant PD, 18, de très faible va-  current absorbing element PD, 18, of very low

leur, connecté à une tension d'alimentation négative, VEE (VEE doit être plus négative que l'excursion logique de sortie la plus négative, avec un écart d'environ un volt ou plus, lorsqu'on utilise pour l'élément PD 18 des D-MESFET ayant une tension de blocage V = -1,0 V). De plus, ITD est p approximativement égal à IpOLARISATION On obtient un fonctionnement correct du circuit de décalage de niveau de la figure 1 lorsque la capacité du condensateur de décalage DCAP 10 est très supérieure à la capacité de charge 20 (de façon caractéristique 3 fois à fois CCHARGE). Dans ces conditions, la quasi-totalité du courant alternatif d'entrée circule vers la charge et le  When connected to a negative supply voltage, VEE (VEE must be more negative than the most negative output logic output, with a deviation of approximately one volt or more, when using for PD element 18 D-MESFETs having a blocking voltage V = -1.0 V). In addition, ITD is approximately equal to I polarity. Correct operation of the level shift circuit of FIG. 1 is obtained when the capacitance of the DCAP shift capacitor 10 is much greater than the load capacitance 20 (typically times CCHARGE). Under these conditions, almost all of the input AC current flows to the load and the

gain en tension en alternatif et en haute fréquence du cir-  gain in alternating voltage and high frequency of the circuit

cuit de décalage, AVL/ AVIN = CDCAP/(CCHARGE + CDCAP); s'approche de l'unité (de 0,75 jusqu'à plus de 0,9) Bien qu'on puisse utiliser d'autres structures de condensateur  shifted AVL / AVIN = CDCAP / (CCHARGE + CDCAP); approaching the unit (from 0.75 to over 0.9) Although other capacitor structures can be used

(comme des condensateurs MIM (métal-isolant-métal) à per-  (like metal-insulator-metal (MIM) capacitors to

mittivité élevée) pour réaliser le condensateur DCAP, on utilise dans les circuits presents une structure spéciale de diode Schottky polarisée en inverse ayant une valeur élevée du rapport C/A (capacité divisée par l'aire). On fabrique ce  high mitigation) to realize the DCAP capacitor, a special reverse biased Schottky diode structure having a high C / A value (capacitance divided by area) is used in the present circuits. We manufacture this

dispositif sur une couche implantée dopée de façon relative-  device on a relatively doped implanted layer.

ment forte (> 2 X 1017/cm2), ayant une épaisseur suffisante  strong (> 2 X 1017 / cm2), having sufficient thickness

pour ne pas être pincée à la polarisation inverse correspon-  not to be pinched to the corresponding reverse polarization

dant au fonctionnement normal (VDECALAGE est d'environ 2,3  during normal operation (VDECALAGE is approximately

volts avec un circuit de décalage à 3 diodes). On peut éga-  volts with a 3 diode offset circuit). We can also

lement augmenter la capacité du condensateur DCAP, sans con-  increase the capacitance of the DCAP capacitor, without

sommation supplémentaire de l'aire de la puce, en plaçant en parallèle sur la capacité de la diode la capacité MIM d'une électrode supplémentaire consistant en une couche de métal du second niveau, connectée à la cathode de la diode et s'étendant sur le métal de l'anode de la diode Schottky,  additional summation of the area of the chip, by placing in parallel on the capacity of the diode the MIM capacitance of an additional electrode consisting of a metal layer of the second level, connected to the cathode of the diode and extending over the metal of the anode of the Schottky diode,

mais en étant séparée par une couche diélectrique mince.  but being separated by a thin dielectric layer.

On peut utiliser cette structure fondamentale de circuit de décalage de niveau 22 en un endroit quelconque dans des circuits dans lesquels un décalage de niveau est nécessaire; dans des circuits d'entrée/sortie (E/S) , sur des entrées de portes,sur des sorties de portes, etc. La figure 2 montre une structure de porte NON-OU simple à 3 entrées en logique CDFL, utilisant un circuit de décalage de niveau de sortie de type CDFL. Il est également possible de placer de façon équivalente les circuits de décalage de niveau CDFL à chaque entree de porte, de façon qu'il ne  This basic level shift circuit structure 22 may be used at any point in circuits in which a level shift is required; in input / output (I / O) circuits, on door entrances, on door exits, etc. Fig. 2 shows a simple 3-input NOR gate structure in CDFL logic, using a CDFL type output level shift circuit. It is also possible to place CDFL level shifters equally at each gate entrance, so that

soit pas nécessaire d'attaquer les capacités de lignes d'in-  It is not necessary to attack the lines of information

terconnexion par l'intermédiaire du condensateur DCAP 29, ce qui permet de donner une aire plus faible au condensateur DCAP 29, mais ceci exige de réaliser un plus grand nombre de structures de décalage de niveau, du fait que le nombre d'entrées de porte est de façon caractéristique plusieurs fois supérieur au nombre de sorties de porte. Les trois D- MESFET 24, 26 et 28, connectés en parallèle, qu'on utilise pour réaliser la fonction NON-OU sur la figure 2, illustrent une configuration de porte CDFL. De façon générale, on peut utiliser diverses combinaisons série- parallèle de D-MESFET pour réaliser différentes fonctions logiques en CDFL, comme dans d'autres types de logique à FET. L'utilisation de FET à deux grilles ou de combinaisons série et parallèle de FET pour réaliser différentes fonctions logiques dans une porte logique à FET est familière à l'homme de l'art, de même que l'utilisation d'autres types de dispositifs de charge tels que des résistances fonctionnant en saturation, des FET sans grille, des résistances ou des combinaisons de ces éléments  tconnection via the DCAP capacitor 29, which provides a smaller area for the DCAP capacitor 29, but this requires a greater number of level shift structures to be made, because the number of gate inputs is typically several times greater than the number of door exits. The three parallel-connected MESFETs 24, 26, and 28, used to perform the NOR function in FIG. 2, illustrate a CDFL gate configuration. In general, various serial-parallel combinations of D-MESFET can be used to perform different CDFL logic functions, as in other types of FET logic. The use of dual gate FETs or serial and parallel FET combinations to realize different logic functions in a FET logic gate is familiar to those skilled in the art, as is the use of other types of devices. such as saturating resistors, gateless FETs, resistors or combinations of these elements

avec des FET, pour la charge connectée à la tension d'ali-  with FETs, for the load connected to the supply voltage

mentation positive, 33, et/ou la charge connectée à la ten-  33, and / or the load connected to the voltage

sion d'alimentation négative, 35 (ou 18 sur la figure 1 ou 56, 58 ou 60 sur la figure 3). Ce circuit est représenté  negative power supply, 35 (or 18 in Figure 1 or 56, 58 or 60 in Figure 3). This circuit is represented

avec les potentiels d'alimentation habituels pour un fonc-  with the usual feeding potentials for a function

tionnement compatible avec la logique ECL (VDDL =MASSE, VEE = -5,2 V comme pour les alimentations ECL classiques, avec en plus ici une alimentation VSS = -3,3 V). Dans un fonctionnement plus habituel d'un circuit intégré au GaAs,  compatible with ECL logic (VDDL = MASS, VEE = -5.2 V as for conventional ECL power supplies, plus here a VSS = -3.3 V). In a more usual operation of a GaAs integrated circuit,

on aurait Vss = MASSE, VEE = -1,9 V (ou une valeur plus né-  we would have Vss = MASS, VEE = -1.9 V (or a higher value).

gative) et VDDL = +3,3 V (ou une valeur plus positive). Ce circuit, avec les dimensions particulières indiquées pour les FET, exige un courant d'alimentation maximal de (IDSS/ W.) X 16,5 micromètres (W = LARGEUR DE GRILLE), tandis qu'il peut fournir jusqu'à (IDSS/W) X (16,5-1,5 micromètres) = 15 nm,  gative) and VDDL = +3.3 V (or a more positive value). This circuit, with the particular dimensions indicated for the FETs, requires a maximum supply current of (IDSS / W.) X 16.5 micrometers (W = GRID WIDTH), while it can supply up to (IDSS / W) X (16.5-1.5 micrometers) = 15 nm,

ce qui fait que le rendement en courant (pour le fonctionne-  so that the current efficiency (for the operation

ment en source de courant) est de 15/16,5 = 91 %. Le rende-  current source) is 15 / 16.5 = 91%. The return

ment en courant en fonctionnement en élément d'absorption de  operating current as an absorption element of

courant, exprimé en pourcentage, peut être de plusieurs cen-  current, expressed as a percentage, may be several

taines (en fonction de la tension d'entrée maximale), même  some (depending on the maximum input voltage), even

à partir d'une seule entree.from a single entry.

La structure de porte NON-OU CDFL de la figure 2 illustre également une autre technique développée pour des  The NAND or CDFL gate structure of Figure 2 also illustrates another technique developed for

circuits au GaAs, pour maintenir des performances de rapi-  GaAs, to maintain fast performance.

dité optimales sur une gamme étendue de tensions d'alimen-  optimal performance over a wide range of power supply voltages.

tation (VDDL-Vss = 3,3 à 7 volts), si on le désire. Dans des structures logiques à FET normales, l'excursion logique du côté haut est limitée par la tension d'alimentation positive (VDDL-Vss), par l'action de "limitation progressive" d'une  tation (VDDL-Vss = 3.3 to 7 volts), if desired. In logical structures with normal FETs, the high side logic excursion is limited by the positive supply voltage (VDDL-Vss), by the "progressive limitation" action of a

charge active connectée à la tension d'alimentation positi-  active load connected to the positive supply voltage

ve, PU, qui passe hors de l'état de saturation du drain.  ve, PU, which passes out of the state of saturation of the drain.

Lorsqu'on augmente (VDDL-Vss), l'excursion logique positive augmente jusqu'au point auquel les grilles Schottky des  When increasing (VDDL-Vss), the positive logic excursion increases to the point where the Schottky grids of the

MESFET de charge passent dans un état de forte conduction.  MESFET charge go into a state of strong conduction.

Cette dernière condition place les MESFET dans une région  This last condition places MESFETs in a region

de fonctionnement dans laquelle le paramètre f. est extrê-  in which the parameter f. is extremely

mement mauvais (capacité de grille C très élevée, avec gs  poorly (C grid capacity very high, with gs

une mauvaise transconductance, gm), ce qui dégrade les per-  a bad transconductance, gm), which degrades people

formances au-delà de la dégradation qui est produite par l'excursion de tension logique excessive elle-même (le temps de transition de commutation d'une charge capacitive, C,, avec un courant de charge constant, IL, commutant sur une excursion de tension logique AVL, est approximativement t = CL MVL/IL). L'utilisation d'une diode de commutation Schottky facultative, 30, DLCH, réalisant une fixation de  beyond the degradation that is produced by the excessive logic voltage excursion itself (the switching transition time of a capacitive load, C ,, with a constant load current, IL, switching on an excursion AVL logic voltage, is approximately t = CL MVL / IL). The use of an optional Schottky switching diode, 30, DLCH, providing a

niveau logique à un niveau haut qui correspond à un poten-  logical level to a high level which corresponds to a potential

tiel de fixation VLCH, assure une limitation abrupte de l'excursion logique positive, indépendamment de VDDL-Vss, ce qui évite cette dégradation des performances sous l'effet d'une variation de la tension d'alimentation (c'est-à-dire une augmentation de AVL lorsque VDDL augmente). On peut  VLCH securing device, ensures an abrupt limitation of the positive logic excursion, independently of VDDL-Vss, which avoids this degradation of the performances under the effect of a variation of the power supply voltage (i.e. say an increase in AVL when VDDL increases). We can

obtenir le potentiel VLCH à partir d'une alimentation pas-  get the VLCH potential from a not-power supply

sive (par exemple une diode Zener seule), du fait que cette alimentation ne fait qu'absorber du courant dirigé vers VSS. On peut établir sur la puce une alimentation comportant  sive (for example a Zener diode alone), since this power supply only absorbs current directed towards VSS. One can establish on the chip a diet comprising

un régulateur de tension à absorption de courant, pour four-  a current-absorbing voltage regulator for supplying

nir un potentiel de fixation de niveau nominal VLCH.  denote a VLCH nominal level setting potential.

Un point d'importance moindre mais offrant une  A point of less importance but offering a

certaine possibilité d'amélioration des performances, con-  some possibility of improving performance,

siste dans l'utilisation de l'entrée facultative VLCL 32 pour mieux commander les excursions logiques en fixant le niveau logique bas au moyen de la diode facultative 34. En plus de la diminution du retard par la diminution de AVL, ceci a pour effet de maintenir les MESFET hors de la région à très faible VDS (à Vgs élevée) dans laquelle le paramètre fC est mauvais. Cette ifxation de niveau exige cependant une alimentation active (source d'énergie) et elle augmente donc la dissipation de la porte. Ceci pourrait empêcher en pratique l'utilisation de VLCL, si cette utilisation était  use of the optional VLCL input 32 to better control the logic excursions by setting the low logic level by means of the optional diode 34. In addition to decreasing the delay by decreasing AVL, this has the effect of keep the MESFETs out of the region with very low VDS (at high Vgs) in which the parameter fC is bad. This leveling however requires an active power supply (energy source) and therefore increases the dissipation of the door. This could in practice prevent the use of VLCL, if this use was

faite de façon simpliste, du fait que si les 3 MESFET d'en-  in a simplistic way, because if the three MESFETs

trée 24, 26 et 28 dans la porte de la figure 2 étaient tous placés à l'état conducteur avec Vg = 0,8 V, le courant de gs drain total résultant pourrait, avec une fixation de niveau abrupte, atteindre 10 fois le courant de la charge active  24, 26 and 28 in the door of Figure 2 were all placed in the conducting state with Vg = 0.8 V, the resulting total drain current gs could, with a steep level fixing, reach 10 times the current active charge

connectée à la tension d'alimentation positive (PU), IDD-  connected to the positive supply voltage (PU), IDD-

On évite cette condition par l'utilisation d'une structure à diode Schottky spéciale 34 du type à saturation par la  This condition is avoided by the use of a special Schottky diode structure 34 of the saturation type by the

vitesse, pour la diode DLCL, qui passe dans un état de limi-  speed, for the DLCL diode, which goes into a state of limi-

tation de courant commandé lorsque le courant direct dépas-  controlled current when the direct current exceeds

se un niveau spécifié. Ceci évite l'apparition d'un courant excessif pour VLcL lorsqu'un grand nombre de FET logiques branchés en parallèle sont simultanément & l'état conducteur (par exemple les FET 24, 26 et 28 sur la figure 2), mais  to a specified level. This avoids the occurrence of excessive current for VLcL when a large number of logical FETs connected in parallel are simultaneously in the conducting state (for example FETs 24, 26 and 28 in FIG. 2), but

assure toujours-un fonctionnement logique optimal en rame-  always ensures optimal logical operation in

nant très rapidement le niveau logique bas à sa valeur cor-  very quickly the logical level low to its correct value.

recte lorsque certaines des entrées de la porte sont blo-  when some of the entrances to the door are

quées. La diode à saturation par la vitesse qu'on utilise pour l'élément DLCL 34 (ainsi que pour l'élément DDCL 61 sur il  cated. The saturation-rate diode used for the DLCL element 34 (as well as for the DDCL element 61 on it

la figure 3) est une structure de diode Schottky plane uti-  FIG. 3) is a flat Schottky diode structure used

+ lisant la même couche implantée de type n (employant la même technologie que dans la Référence 3), que les diodes Schottky de fixation de niveau à la commutation (par exemple 30 sur la figure 2 et 40, 42 ou 62 sur la figure 3). Ces diodes à saturation sont cependant conçues en définissant avec soin la périphérie de l'anode de la diode (contact Schottky), afin de définir le courant direct maximal, et elles sont également conçues de façon que le courant qui  + reading the same implanted n-type layer (employing the same technology as in Reference 3), as Schottky switching-level setting diodes (for example in FIG. 2 and 40, 42 or 62 in FIG. ). These saturation diodes, however, are designed by carefully defining the periphery of the anode of the diode (Schottky contact), in order to define the maximum direct current, and they are also designed so that the current that

circule dans les contacts en métal pour cette valeur du cou-  circulates in the metal contacts for this value of the neck.

rant de saturation direct ne dépasse pas la limite de migra-  direct saturation does not exceed the migration limit.

tion du métal pour le métal d'interconnexion utilisé (JMAx est approximativement égal à 1 X 106 A/cm pour l'or). Le courant direct de saturation de la diode à saturation par la  metal for the interconnect metal used (JMAx is approximately 1 X 106 A / cm for gold). The direct saturation current of the saturation diode by the

vitesse, 34 ou 61, est fondamentalement proportionnel au pé-  speed, 34 or 61, is fundamentally proportional to the

rimètre de l'anode de la diode (périmètre du contact Schottky qui est effectivement en contact avec la couche implantée de + type n), et la constante de proportionnalité est d'environ  the anode of the diode (perimeter of the Schottky contact that is actually in contact with the implanted layer of + type n), and the proportionality constant is about

1 mA de courant direct de saturation par micromètre de péri-  1 mA of saturation direct current per micrometer of

mètre d'anode, pour les couches implantées caractéristiques + de type n ayant une résistance carrée d'environ 450 1 qu'on utilise pour les diodes de commutation Schottky dans les circuits intégrés au GaAs. Dans certaines applications, les modestes améliorations de vitesse que procure l'utilisation de VLCL ne justifient pas la complexité accrue qui résulte  anode meter, for n + characteristic implanted layers having a square resistance of approximately 450 1 which is used for Schottky switching diodes in GaAs integrated circuits. In some applications, the modest speed improvements provided by using VLCL do not justify the increased complexity that results

de l'établissement de l'entrée de potentiel de source d'ali-  the establishment of the input source potential input of

mentation supplémentaire, ainsi que la dissipation supplé-  addition, and the additional dissipation

mentaire (bien que relativement faible) qui apparait sur la puce, ce qui fait qu'on peut supprimer la diode DLCL 34. Si cette diode est incorporée, on peut utiliser une connexion  (although relatively weak) that appears on the chip, so that one can remove the diode DLCL 34. If this diode is incorporated, one can use a connection

de mise hors fonction entre VLCL et VSS.  shutdown between VLCL and VSS.

Bien qu'on puisse utiliser une structure de porte fondamentale telle que la porte NON-OU CDFL représentée sur  Although a basic gate structure such as the NAND or CDFL gate shown in FIG.

la figure 2 pour réaliser efficacement des fonctions logi-  FIG. 2 to efficiently perform logic functions.

ques dans des circuits, une telle structure ne sera généra-  In such circuits, such a structure will not generally be

lement pas utilisable pour des applications d'interface d'en-  can not be used for

trée et de sortie d'une puce. Il est fréquemment exigé que des sorties de circuits intégrés numériques au GaAs attaquent des impédances de lignes de transmission avec des niveaux de signaux de ECL classiques, tandis que les entrées doivent être compatibles avec des signaux ECL et doivent également résister à la détérioration sous l'effet de signaux dépassant  trea and output of a chip. It is frequently required that GaAs digital integrated circuit outputs drive transmission line impedances with conventional ECL signal levels, while the inputs must be compatible with ECL signals and must also withstand deterioration under the ECL signals. effect of signals exceeding

considérablement les niveaux normaux, sous l'effet de déchar-  considerably the normal levels, under the effect of

ges statiques, etc. La figure 3 montre une -structure d'inver-  static, etc. Figure 3 shows a structure of inversion

seur qui comporte à la fois les configurations d'entrée et de sortie CDFL. Le circuit inverseur 36 qui est représenté est  which includes both the CDFL input and output configurations. The inverter circuit 36 which is shown is

inhabituel dans la mesure o des circuits d'entrée et de sor-  unusual in that input and output circuits are

tie incorporés sur la puce se trouvent dans le même étage (dans la plupart des puces, ces circuits sont séparés par un certain nombre d'étages logiques), mais les principes des  embedded in the chip are in the same stage (in most chips, these circuits are separated by a number of logical stages), but the principles of

circuits d'E/S sont les mêmes.I / O circuits are the same.

Les entrées de signal sont protégées par un limi-  Signal inputs are protected by a

teur de courant bidirectionnel SATR '(résistance à saturation  Bidirectional current source SATR '(saturation resistor

ou D-MESFET sans grille), 38, et par une combinaison de dio-  or D-MESFET without grid), 38, and by a combination of diode

des de fixation de niveau DICH (diode de fixation au niveau haut à l'entrée) 40 et DICL (diode de fixation au niveau bas à l'entrée) 42, qui permettent d'appliquer des niveaux de signal alternatif en régime permanent allant jusqu'à environ  DICH (High Input Level Diode) 40 and DICL (Low Input Mount Diode) 42, which provide steady-state AC signal levels of up to 30 degrees. 'at about

volts crête à crête (+40 dBm), sans détérioration ou per-  peak-to-peak volts (+40 dBm), without deterioration or

turbation du fonctionnement correct du circuit. Le dispositif SATR 38 présente une résistance faible de 30à 40 ohms pour des tensions appliquées faibles (normales), mais pour des tensions appliquées supérieures à environ +1 V, le dispositif  turbation of the correct operation of the circuit. The SATR device 38 has a low resistance of 30 to 40 ohms for low (normal) applied voltages, but for applied voltages greater than about +1 V, the device

passe en limitation de courant avec un Isat d'environ +10 mA.  goes into current limitation with an Isat of about +10 mA.

(Le dispositif SATR peut être fabriqué de la même manière qu'un D-MESFET dans la plupart des processus de fabrication de circuits intégrés au GaAs utilisant des D-MESFET, mais en supprimant l'électrode de grille Schottky qui se trouverait  (The SATR device can be manufactured in the same way as a D-MESFET in most GaAs integrated circuit manufacturing processes using D-MESFETs, but by removing the Schottky gate electrode that would be found

normalement au-dessus du canal n, entre les régions de sour-  normally above channel n, between the source regions

ce et de drain implantées de type n.) Ce limiteur de courant  this and implanted n-type drain.) This current limiter

bidirectionnel consistant en un "FET sans grille" a été dé-  bi-directional "FET without grid" has been de-

crit dans des documents concernant les circuits intégrés au GaAs. Pour une protection d'entrée simple on peut utiliser des tensions de fixation de niveau prises par défaut ayant les valeurs suivantes: VIcH=VDDL=0,0V (MASSE) et VIcL=V s= -3,3V, ce qui limite les tensions de signal internes à une plage de sécurité (mais avec un dépassement des niveaux normaux) de +1,2 à -4,5 volts. On peut également utiliser  written in documents concerning GaAs integrated circuits. For a single input protection, it is possible to use level setting voltages taken by default with the following values: VIcH = VDDL = 0.0V (GND) and VIcL = V s = -3.3V, which limits the voltages signal levels within a safe range (but over normal levels) from +1.2 to -4.5 volts. We can also use

commodément cette structure d'entrée pour générer des ten-  conveniently this input structure to generate

sions de signaux internes "carrés", à partir de sources de signaux sinusoidaux non régulées. On effectue habituellement cette conversion en signaux carrés en appliquant VIcH=V ICL=  "squared" internal signal signals from unregulated sinusoidal signal sources. This conversion is usually done in square signals by applying VIcH = V ICL =

-,3V (le seuil de signaux ECL), en utilisant de façon carac-  -, 3V (the threshold of ECL signals), using in a typical way

téristique un condensateur de blocage dans la ligne de si-  characteristic of a blocking capacitor in the line of

gnal d'entrée pour supprimer toute composante continue, et en appliquant ensuite un signal d'entrée sinusoïdal de 3 Vcc à 20 VC (+13 dBm à +30 dBm) , pour donner un signal c-c "carré" interne d'environ 2 V0c (-0,3 V à - 2, V), Avec des niveaux de signai d'entrée normaux de -0,8 V à -1,8 V, le dispositif SATR 38 n'a virtuellement aucun effet sur les performances, à cause de sa résistance faible (il introduit  input signal to suppress any DC component, and then applying a sinusoidal input signal of 3 VDC to 20 VC (+13 dBm to +30 dBm) to give an internal "square" DC signal of about 2 V0c (-0.3V to -2V), With normal input signal levels of -0.8V to -1.8V, the SATR 38 device has virtually no effect on performance. because of its weak resistance (it introduces

de façon caractéristique un retard de 5 ps).  typically a delay of 5 ps).

Le problème clé du point de vue de l'entrée est de maintenir la tension de seuil d'entrée appropriée de  The key problem from the point of view of input is to maintain the appropriate input threshold voltage of

-1,3 V, Vth, pour un fonctionnement compatible avec des si-  -1,3 V, Vth, for compatible operation with

gnaux ECL, sur la plage de tensions de blocage des D-MESFET  ECL signals over the D-MESFET blocking voltage range

qu'on rencontre habituellement dans la fabrication des cir-  usually encountered in the manufacture of

cuits intégrés au GaAs (dépassant Vp = --1,0 + 0,2 V). La  embedded GaAs (exceeding Vp = -1.0 + 0.2 V). The

clé de la commande de la tension de seuil réside dans l'uti-  key to controlling the threshold voltage lies in the use of

lisation du fait que les variations à courte distance de V (variations de V mesurées à des distances inférieures à  the fact that short-distance variations of V (variations of V measured at distances less than

P PP P

un écartement d'environ 1 mm) sont faibles contrairement aux  a gap of about 1 mm) are weak in contrast to

variations d'une tranche à une autre qui sont les plus gran- des (avec de faibles gradations sur des tranches voisines)o Du fait que  variations from one slice to another which are the largest (with small gradations on neighboring slices) o Because

l'élément connecté à la tension d'alimentation  the element connected to the supply voltage

positive (PU) 60 et le FET de commutation 44 ont des lar-  positive (PU) 60 and switching FET 44 have

geurs inégales, la tension de grille V -Vss au seuil est g ss différente de zéro (Vg -Vss est approximativement égale à 1d/2 g ss Vp(1-(Wpu/WFE1/), la tension de blocage du FET, Vp, qui est d'environ -1 V, étant supposée égale pour le FET 44 et pour les éléments PU 60 et PD 58. Par chance, cette tendance de V au seuil à devenir plus négative lorsque V devient g P  unequal values, the gate voltage V -Vss at the threshold is g ss different from zero (Vg -Vss is approximately equal to 1d / 2 g ss Vp (1- (Wpu / WFE1 /), the blocking voltage of the FET, Vp , which is about -1 V, being assumed equal for the FET 44 and for the elements PU 60 and PD 58. Luckily, this tendency of V to the threshold to become more negative when V becomes g P

plus négative, s'accompagne d'une augmentation correspondan-  more negative, is accompanied by a corresponding increase

te de IpD, du fait du courant Idss accru du FET de polarisa-  of IpD, because of the increased Idss current of the polarization FET

tion connecté à la tension d'alimentation négative, PD, 58.  connected to the negative supply voltage, PD, 58.

En considérant la résistance directe finie de la chaîne de  Considering the finite direct resistance of the chain of

diodes de décalage 46, 48 et 50, on note que cette augmenta-  offset diodes 46, 48 and 50, we note that this increase

tion du courant de polarisation augmente la tension de déca-  tion of the bias current increases the decay voltage

lage, VDECALAGE. Du fait que la tension de seuil d'entrée est donnée par V (au seuil) plus VDECALAGE' le résultat  lage, VDECALAGE. Since the input threshold voltage is given by V (at the threshold) plus VDECALAGE 'the result

consiste en une certaine annulation entre ces deux termes.  consists of some cancellation between these two terms.

Dans les circuits CDFL, les diodes de décalage 46, 48 et 50,  In the CDFL circuits, the offset diodes 46, 48 and 50,

la résistance série et les niveaux de polarisation, détermi-  series resistance and polarization levels, determine

nés par la taille de l'élément PD (connecté à la tension d'alimentation négative) 58, peuvent être choisis avec soin pour procurer une annulation complète au premier ordre de ces termes et donc, au premier ordre, une variation nulle de la tension de seuil d'entrée en présence d'une variation de V (en supposant à nouveau l'uniformité des FET à courte P distance, ce qui fait que la tension V est la même pour P  by the size of the PD element (connected to the negative supply voltage) 58, can be carefully chosen to provide a complete first-order cancellation of these terms and thus, at the first order, a zero voltage variation input threshold in the presence of a variation of V (again assuming the uniformity of the short distance FETs, so that the voltage V is the same for P

* les FET 44, l'élément PU 60 et l'élément PD 58). En suppo-* the FET 44, the PU element 60 and the PD element 58). Supposed

sant que les caractéristiques des FET correspondent à une loi quadratique (Ids = K'W (Vgs - Vp)2, en désignant par W la largeur d'un MESFET et par K' une constante liée au processus de fabrication des MESFET), et en supposant pour les diodes un modèle correspondant à une résistance série plus une diode logarithmique parfaite (VF = RSIF +.(nkT/q) loge(IF/Is), en désignant par IF le courant de polarisation direct), on réalise cette annulation au premier ordre en égalant la variation de V -Vss au seuil (c'est-à-dire la g ss  the characteristics of the FET correspond to a quadratic law (Ids = K'W (Vgs - Vp) 2, denoting by W the width of a MESFET and by K 'a constant related to the fabrication process of the MESFETs), and assuming for the diodes a model corresponding to a series resistor plus a perfect logarithmic diode (VF = RSIF +. (nkT / q) box (IF / Is), denoting by IF the direct bias current), this cancellation is realized first order by matching the variation of V -Vss at the threshold (ie the g ss

valeur de V -V nécessaire pour rendre identiques les cou-  value of V-V needed to make identical

g ssg ss

rants du FET 44 et de l'élément PU 60; voir la formule ci-  FET 44 and PU 60 elements; see the formula

dessus), avec la tension V égale (mais opposée) à la va-  above), with the voltage V equal (but opposite) to the

riation de la tension du circuit de décalage sous l'effet de Vp. La résistance dynamique totale, RD, pour un circuit de décalage à N diodes (N = 3 dans le mode de réalisation préféré) est RD = N (Rs + {nkT/q)/IF), en désignant par n le facteur de perfection de la diode et avec kT/q = 0, 02585V  riation of the offset circuit voltage under the effect of Vp. The total dynamic resistance, RD, for an N diode shift circuit (N = 3 in the preferred embodiment) is RD = N (Rs + {nkT / q) / IF), where n is the factor of perfection of the diode and with kT / q = 0, 02585V

à T = 300 K. L'annulation au premier ordre est obtenue lors-  at T = 300 K. First-order cancellation is obtained when

que ID R = - (Vg -Vs), en désignant parIpD = I le cou-  that ID R = - (Vg -Vs), denoting by IpD = I the cou-

PD D 2 g ss PD f rant de polarisation nominal de la diode de décalage, et par Vg -Vss = Vp(l - (Wpu/WFET) /2) la tension de grille du FET au seuil. un peut réaliser l'équilibre en choisissant le rapport des dimensions entre le FET et l'élément PU, ou en modifiant soit le courant de polarisation (IpD) qui traverse le circuit de décalage (IDSS de lélément PD 58), soit la résistance série des diodes de décalage 46, 48 et 50, par une modification de leur configuration géométrique (ou par l'incorporation d'une résistance en série avec elles). On  PD D 2 g ss Nominal polarization PD of the offset diode, and Vg -Vss = Vp (l - (Wpu / WFET) / 2) the gate voltage of the FET at the threshold. one can realize the equilibrium by choosing the ratio of the dimensions between the FET and the element PU, or by modifying either the polarization current (IpD) which crosses the shift circuit (IDSS of the element PD 58), or the series resistance offset diodes 46, 48 and 50, by a modification of their geometrical configuration (or by the incorporation of a resistor in series with them). We

notera qu'en plaçant une résistance entre la source de l'élé-  note that by placing resistance between the source of the

ment PD 58 et VEE, on peut modifier la variation de IpD en fonction de V. L'homme de l'art pourra établir des relations p similaires pour obtenir, par conception, l'indépendance de Vth vis-à-vis de V. Le courant d'entrée appliqué à la porte logique  PD 58 and VEE, one can modify the variation of IpD as a function of V. Those skilled in the art can establish similar relations p to obtain, by design, the independence of Vth vis-à-vis V. The input current applied to the logic gate

serait égal au courant de polarisation de la diode de déca-  would be equal to the polarization current of the diode of

lage (d'une valeur caractéristique d'environ 0,2 mA), si la  (a typical value of approximately 0.2 mA), if the

source de courant d'entrée 56 connectée à la tension d'ali-  input power source 56 connected to the power supply voltage

mentation positive n'était pas présente. Bien que ce niveau ne soit pas trop élevé, un courant de polarisation d'entrée inférieur est souhaitable pour de nombreuses applications,  positive attitude was not present. Although this level is not too high, a lower input bias current is desirable for many applications,

ce qui fait qu'on peut utiliser la source d'entrée 56 con-  so that one can use the input source 56 con-

nectée à la tension d'alimentation positive pour annuler le courant de polarisation de la diode de décalage, de façon  connected to the positive supply voltage to cancel the bias current of the offset diode, so

à donner un courant de polarisation d'entrée résultant infé-  to give an input bias current resulting from

rieur à 100 microampères pour la porte logique.  100 microamps for the logic gate.

Bien que la conception assurant l'indépendance au premier ordre de la tension de seuil d'entrée de la porte  Although the design ensures the first-order independence of the door entry threshold voltage

par rapport aux variations de la tension de blocage du D-  compared to the variations of the blocking voltage of the D-

MESFET rende possible la fabrication de circuits compatibles  MESFET makes it possible to manufacture compatible circuits

avec des niveaux de signal ECL, il serait également souhai-  with ECL signal levels, it would also be desirable to

table, au moins pour certaines applications, que la tension de seuil soit indépendante de la temperature. Le fait que  table, at least for certain applications, that the threshold voltage is independent of the temperature. The fact that

la chute de tension directe d'une diode, à courant cons-  the direct voltage drop of a diode, with constant current

tant, diminue de façon pratiquement linéaire en fonction de la température (coefficient de température négatif) fait apparaître à première vue les structures de décalage de type CDFL comme un choix marginal en ce qui concerne la stabilité en température. Cependant, la mobilité des électrons dans le GaAs varie en fonction inverse de la température absolue  As a result, it decreases in a linear manner as a function of temperature (negative temperature coefficient) at first sight shows the CDFL type shift structures as a marginal choice with regard to temperature stability. However, the mobility of electrons in the GaAs varies inversely with the absolute temperature

(Jn T 1), ce qui fait que la résistance ohmique de résis-  (Jn T 1), so that the resistive ohmic resistor

tances implantées en GaAs est proportionnelle à la tempéra-  implanted in GaAs is proportional to the temperature

ture absolue (coefficient de température positif). Par con-  absolute temperature (positive temperature coefficient). By con-

séquent, ici encore, en concevant soigneusement le disposi-  here again, by carefully designing the

tif et en choisissant soigneusement son point de fonctionne-  and carefully choosing its operating point

ment, il est possible d'obtenir un niveau d'annulation im-  It is possible to obtain a cancellation level that is im-

portant entre les termes liés à la jonction (coefficient de  between the terms related to the junction (coefficient of

température négatif) et ceux liés à la résistance (coeffi-  temperature) and those related to resistance (coefficient

cient de température positif), de façon à minimiser le coef-  temperature), so as to minimize the coeffi-

ficient de température de VDECALAGE. Bien entendu, certaines des technologies ECL avec lesquelles les composants en GaAs doivent être compatibles, ont elles-mêmes un coefficient de température notable. Il est évidemment impossible de faire  ficient temperature of VDECALAGE. Of course, some of the ECL technologies with which the GaAs components must be compatible, themselves have a significant temperature coefficient. It is obviously impossible to do

en sorte que le coefficient de température d'un seul compo-  so that the temperature coefficient of a single component

sant corresponde à l'ensemble des coefficients de températu-  corresponds to the set of temperature coefficients.

re de niveau de signal, couvrant une plage étendue, de ces diverses familles logiques. L'entrée VAJUSTAGE 52 du circuit de la figure 3 apporte la solution à ce problème dans des applications critiques. Ce potentiel, pour lequel on prend normalement par défaut VEE, fait varier IpD (le courant de polarisation du circuit de décalage de niveau), et donc VDECALAGE' pour ajuster avec précision Vth. Pour une tension  Signal level re, covering an extended range, of these various logical families. The VAJUSTAGE input 52 of the circuit of FIG. 3 provides the solution to this problem in critical applications. This potential, for which VEE is normally defaulted, varies IpD (the bias current of the level shift circuit), and thus VDECALAGE 'to accurately adjust Vth. For a tension

de seuil ECL (VBB) donnée, on peut utiliser un simple cir-  ECL threshold (VBB), a simple circuit can be used.

cuit amplificateur opérationnel pour produire le potentiel VAJUSTAGE nécessaire pour que les seuils de portes en GaAs suivent la variation en température du seuil ECL (VBB). On pourrait incorporer sur la puce des circuits de réaction destinés à produire ce potentiel VAJUSTAGE à partir d'une entree de VBB externe, pour réaliser cette poursuite du seuil. Le principe de cette poursuite consiste à appliquer un potentiel, VBB, égal à la tension de seuil ECL, à une porte CDFL équivalente, ayant la même structure de circuit de décalage d'entrée et le mêe_ rapport Wpu/WFET, de façon que sa tension d'entrée soit identique à celle de l'entrée ou des entrées de la porte ou des portes CDFL actives. On utilise l'amplificateur opérationnel pour renvoyer un signal vers VAJUSTAGE de manière à stabiliser la sortie de cette  baked operational amplifier to produce the necessary VAJUSTAGE potential so that GaAs gate thresholds follow the temperature variation of the ECL threshold (VBB). Reaction circuits could be incorporated on the chip to produce this VAJUSTAGE potential from an external VBB input to achieve this threshold tracking. The principle of this tracking is to apply a potential, VBB, equal to the threshold voltage ECL, to an equivalent CDFL gate, having the same input shift circuit structure and the same Wpu / WFET ratio, so that its input voltage is identical to that of the input or inputs of the door or active CDFL doors. The operational amplifier is used to send a signal back to VAJUSTAGE in order to stabilize the output of this

porte à son seuil de sortie (cette configuration de contre-  door to its exit threshold (this counter configuration

réaction apparaîtra de façon évidente à l'homme de l'art).  reaction will be obvious to those skilled in the art).

L'utilisation de la forme envisagée ci-dessus, dans laquelle on utilise une résistance entre la source de l'élément PD 58 et VEE est plus commode pour réaliser une réaction sur la puce, dans la mesure o il n'est alors pas nécessaire que  The use of the form envisaged above, in which a resistor is used between the source of the element PD 58 and VEE, is more convenient to carry out a reaction on the chip, insofar as it is then not necessary. than

VAJUSTAGE devienne plus négatif que VEE, qui est habituelle-  VAJUSTAGE becomes more negative than VEE, which is usually

ment le potentiel le plus négatif disponible sur la puce.  the most negative potential available on the chip.

Les objectifs de conception pour les circuits de sortie CDFL comprennent la possibilité d'attaquer une gamme étendue de combinaisons de tension de terminaison (VTT) et  The design objectives for the CDFL output circuits include the ability to drive a wide range of termination voltage combinations (ATVs) and

d'impédances de sortie (RL), avec des niveaux de signal com-  output impedance (RL), with signal levels of

patibles ECL, en permettant de façon caractéristique la réa-  ECL, allowing characteristically

lisation d'opérations logiques correspondant à la fonction OU câblée (connexion de sources), entre plusieurs portes en GaAs attaquant le même noeud. Le problème le plus important  logical operations corresponding to the wired OR function (connection of sources), between several GaAs gateways attacking the same node. The most important problem

consiste ici en ce que des circuits ECL bipolaires au sili-  here consists in that silicon-bipolar ECL circuits

cium sont sensibles à un dépassement du niveau normal pour des signaux logiques d'entrée à l'état haut, du fait que pour VIN > -0,6 ou -0,5 V, le transistor bipolaire d'entrée tend à passer en saturation, ce qui dégrade considérablement son temps de blocage à la suppression de l'état haut. D'autre part, si un circuit de sortie MESFET est suffisamment robuste  are greater than the normal level for high logic input signals, because for VIN> -0.6 or -0.5 V, the bipolar input transistor tends to become saturated , which considerably degrades its blocking time at the suppression of the high state. On the other hand, if a MESFET output circuit is robust enough

pour pouvoir attaquer le point milieu d'une ligne de trans-  to attack the midpoint of a transmission line

mission à 50 ohms (chargée aux deux extrémités, ce qui fait qu'on a effectivement RL=25 ohms), le courant d'attaque de  50 Ohm mission (charged at both ends, so that we actually have RL = 25 ohms), the current of attack of

sortie nécessaire à l'état haut (environ -0,8 V) peut dépas-  output required in the high state (approximately -0.8 V) may exceed

ser 50 mA, tandis qu'avec des lignes à impedance élevée (par exemple 100 ohms à -2VTT), il suffit d'environ 25 % de ce courant (environ 12 à 17 mA) . Du fait de cette impédance de sortie finie de la porte (environ 12,5 ohms), il y a une  50 mA, while with high impedance lines (eg 100 ohms to -2VTT), only about 25% of this current (about 12 to 17 mA) is sufficient. Because of this finite output impedance of the gate (about 12.5 ohms), there is a

tendance à un dépassement des niveaux de sortie hautslors-  tendency to exceed the high exit levels

qu'on utilise des combinaisons comportant des charges à fai-  combinations with low loads are used.

ble courant, ce qui dégrade de façon inacceptable les per-  current, which unacceptably degrades

formances de circuits ECL.ECL circuit trainings.

La figure 3 représente la configuration de sortie qu'on utilise pour résoudre ce problème. Le dispositif de sortie de base est un transistor à drain commun 54 de grande taille (la largeur de grille W est de façon caractéristique égale à environ 600 micromètres ou plus), dont le drain est  Figure 3 shows the output configuration used to solve this problem. The basic output device is a large common drain transistor 54 (the gate width W is typically about 600 micrometers or more), the drain of which is

connecté à une alimentation de type VDD de 0,0 V (ou posi-  connected to a 0.0 V VDD power supply (or posi-

tive), qui est désignée par VDDO (distincte de VDDL pour éviter une interaction). Le signal d'attaque de grille qui  tive), which is designated VDDO (distinct from VDDL to avoid interaction). The grid attack signal that

est appliqué au FET à drain commun 54 peut aller d'une va-  is applied to the common drain FET 54 can go from a va-

leur haute presque égale à VDDL jusqu'à une valeur basse lé-  their high almost equal to VDDL up to a low value

gèrement supérieure à VSS, qui est suffisante pour bloquer pratiquement tout le courant de sortie dans le FET à drain commun 54 à des niveaux de sortie caractéristiques de -2 V (en utilisant Vss = -3,3 V avec des MESFET pour lesquels V = 1,0 V), ce qui permet de réaliser une fonction OU câblée p en sortie. La taille du FET à drain commun 54 lui permet de  significantly higher than VSS, which is sufficient to block substantially all of the output current in common drain FET 54 at characteristic output levels of -2 V (using Vss = -3.3 V with MESFETs for which V = 1.0 V), which makes it possible to carry out a wired OR function p at the output. The size of the common drain FET 54 allows it to

fournir plus de 80 mA (70 mA en régime permanent) (en fonc-  provide more than 80 mA (70 mA steady state) (depending on

tion de V out VDDO, et VDDL); avec VDDO = VDDL = VDCH =0,  V out VDDO, and VDDL); with VDDO = VDDL = VDCH = 0,

un état de sortie haut apparait sous la forme d'une résistan-  a high output state appears in the form of a resistance

ce d'environ 12,5 ohms pour VDDO = OV. Ceci offre d'excellen-  this is about 12.5 ohms for VDDO = OV. This offers excellent

tes possibilités d'attaque d'une charge en sortie, mais si-  your ability to attack an output charge, but if-

gnifie qu'avec des impédances de charge iélevées, le niveau de tension de sortie à l'état haut, VOH, sera supérieur à la valeur optimale pour des circuits ECL (par exemple, avec RL= ohms pour VTT = -2 V, VOH est approximativement égal à  gnifies that with high load impedances, the high output voltage level, VOH, will be greater than the optimum value for ECL circuits (for example, with RL = ohm for MTB = -2V, VOH is approximately equal to

-0,25 V). On peut utiliser le potentiel de fixation de ni-  -0.25 V). We can use the potential of fixing

veau haut du circuit d'attaque, VDCH pour limiter de façon abrupte la tension d'attaque de grille positive appliquée au FET à drain commun 54 (au moment du début de la conduction directe de la diode Schottky DDCH 62) , ce qui élimine ce  driver, VDCH to abruptly limit the positive gate drive voltage applied to the common drain FET 54 (at the start of direct conduction of the Schottky DDCH 62), eliminating this

problème. Cette alimentation passive (qui absorbe de l'éner-  problem. This passive diet (which absorbs energy

gie) VDCH (de façon caractéristique de l'ordre de VDCH = -1,75 V), est sélectionnée en fonction de la combinaison  gie) VDCH (typically of the order of VDCH = -1.75 V), is selected according to the combination

particulière de la charge RL et de VTT qui est utilisée.  particular of the RL and ATV load that is used.

Bien que l'utilisation du potentiel de fixation  Although the use of the fixation potential

de niveau supérieur VDCH puisse être nécessaire pour mainte-  higher level VDCH may be necessary to maintain

nir la compatibilité de sortie avec les circuits ECL, ce  the output compatibility with the ECL circuits, this

n'est généralement pas le cas pour l'alimentation de fixa-  is generally not the case for the feeding of fixa-

tion de niveau inférieur VDCL, du fait que les circuits  VDCL, since the circuits

ECL bipolaires au silicium ne sont pas sensibles à un dé-  Silicon Bipolar ECLs are not sensitive to a

passement du signal en direction négative. On peut utiliser l'alimentation VDCL facultative (réalisant une fixation au  passing the signal in the negative direction. Optional VDCL power supply can be used

niveau bas et fonctionnant à partir du début de la conduc-  low level and operating from the beginning of the conduct-

tion directe de la diode à saturation par lakvitesse DDCL  direct saturation diode by speed DDCL

61), pour permettre l'optimisation des performances, en par-  61), to allow the optimization of performance, in par-

ticulier avec des valeurs VTT négatives élevées (par exemple VTT = -3,3 V ou -5,2 V), d'une manière similaire au potentiel TT VLCL envisagé précédemment (figure 2). Comme avec VLCL, l'utilisation de l'alimentation VDCL augmentera légèrement la dissipation de puissance sur la puce, mais l'utilisation de la structure de diode Schottky à saturation par la vitesse de type spécial envisagée précédemment pour la diode DDCL 61  especially with high negative MTB values (for example ATV = -3.3 V or -5.2 V), in a manner similar to the potential VLCL TT envisioned previously (Figure 2). As with VLCL, the use of the VDCL power supply will slightly increase the power dissipation on the chip, but the use of the saturation Schottky diode structure by the special type speed previously considered for the DDCL diode 61

(figure 3) minimise cet effet.(Figure 3) minimizes this effect.

La structure de circuit logique à FET à couplage par condensateur et diode permet d'obtenir des rendements de courant de charge dans des circuits numériques utilisant  The capacitor-coupled diode FET logic circuit structure provides charge current efficiencies in digital circuitry using

des D-MESFET, qui approchent ceux de circuits à mode d'en-  D-MESFETs, which are approaching those of

richissement. La structure est simple et directe et procure  enrichment. The structure is simple and direct and provides

une excellente tolérance vis-à-vis des paramètres des dis-  an excellent tolerance vis-à-vis the parameters of the dis-

positifs sans dégradation notable du rendement de fabrica-  positive results without significant degradation of

tion ou des performances. Bien que l'aire nécessaire pour le condensateur de décalage (DCAP) augmente quelque peu l'aire d'une porte CDFL, la pénalité au niveau de l'aire  performance. Although the area required for the offset capacitor (DCAP) increases somewhat the area of a CDFL gate, the penalty at the area level

est faible et les aires de circuit résultantes, bien que su-  is low and the resulting circuit areas, although

périeures à celles de la technologie SDFL, sont comparables à celles d'autres structures de circuits logiques à FET  than those of SDFL, are comparable to other FET logic circuits

réalisées avec des D-MESFET (par exemple la structure BFL).  performed with D-MESFETs (eg BFL structure).

La structure CDFL se prête également à la réalisation de structures d'E/S commandées par un seuil, comme les circuits  The CDFL structure is also suitable for the realization of I / O structures controlled by a threshold, such as circuits

d'E/S ECL envisages en relation avec la figure 3.  ECL I / O considered in connection with FIG.

Les performances obtenues avec des portes CDFL correspondent à une gamme de fonctionnement de l'ordre du  The performances obtained with CDFL doors correspond to a range of operation of the order of the

continu jusqu'à 3 GHz, dans des circuits d'entrée, de logi-  up to 3 GHz, in input, logic and

que et de sortie. Le circuit d'E/S de la figure 3 peut don-  that and exit. The I / O circuit of Figure 3 can

ner des retards logiques entre l'entrée et la sortie des-  logical delays between entry and exit of

cendant jusqu'à 75 picosecondes, avec des niveaux entière-  up to 75 picoseconds, with entire levels

ment fixes, entre une entree sur une ligne à 50 ohms chargée, et le circuit de sortie attaquant une ligne à 50 ohms, en  between an input on a 50 ohm line loaded, and the output circuit driving a 50 ohm line,

passant par les circuits d'entrée de protection et de déca-  through protective entry and decommissioning circuits

lage et par l'étage logique. Des bascules de type D à dé-  and by the logic stage. Type D flip-flops to de-

clenchement sur des fronts de type classique, réalisées à l'aide de portes NON-OU et fabriquées par un processus de fabrication de circuits intégrés au GaAs avec une longueur de grille de 1 micromètre, de type classique, ont fonctionné avec des fréquences d'horloge de 3 GHz ou des fréquences de  cleavage on conventional type fronts, made using NOR gates and manufactured by a GaAs integrated circuit fabrication process with a conventional 1 micrometer gate length, have operated with clock of 3 GHz or frequencies of

basculement de 3 GHz dans des configurations de diviseurs.  3 GHz switching in splitter configurations.

On a également utilisé la structure de circuit CDFL, mais avec des niveaux d'alimentation modifiés, en association avec  The CDFL circuit structure has also been used, but with modified feed levels, in association with

une architecture de bascule légèrement plus spéciale (uti-  a slightly more special rocking architecture (used

lisant des combinaisons de FET logiques de type série-paral-  reading logical FET combinations of serial-parallel type

lèle et à double grille, pour obtenir des configurations de  and double grid, to obtain configurations of

portes complémentaires ET/NON-OU et OU/NON-ET), afin d'obte-  complementary doors AND / NON-OR and OR / NAND), in order to obtain

nir, en un seul diviseur d'entrée d'horloge (non complémen- taire), une fréquence de basculement maximale nominale de  nier, in a single clock input splitter (not complementary), a nominal maximum tilt frequency of

4 GHz. En considérant le fait qu'un diviseur en GaAs, four-  4 GHz. Considering the fact that a GaAs divider

nissant des signaux de sortie rapides correspondant à des facteurs de division par 2, 4, 8, 16, 32, 64 et 128, dans un circuit à niveau d'intégration moyen, d'une complexité de portes, fonctionnant jusqu'à une cadence d'horloge de 3 GHz, dissipe seulement environ 600 mW (à l'exclusion de la puissance VTT consommée dans la charge, qui est de façon caractéristique de 25 à 40 mW pour chaque sortie utilisée, en fonction de VTT et de RL), il est clair que ces circuits  generating fast output signals corresponding to division factors of 2, 4, 8, 16, 32, 64 and 128, in a medium integration circuit, a gate complexity, operating up to a rate clock speed of 3 GHz, dissipates only about 600 mW (excluding the ATV power consumed in the load, which is typically 25 to 40 mW for each output used, depending on ATV and RL), it is clear that these circuits

intégrés au GaAs de type CDFL offrent des performances ex-  embedded in the CDFL type GaAs offer outstanding performance

ceptionnellesavec des exigences de puissance minimales.  with minimum power requirements.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-  It goes without saying that many modifications can

vent être apportées au dispositif décrit et représenté,  can be made to the device described and represented,

sans sortir du cadre de l'invention.  without departing from the scope of the invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de décalage de potentiel électrique  1. Electric potential shift device fixe (22), destiné à transmettre un courant de signal al-  fixed circuit (22) for transmitting a signal current ternatif, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de po-  tative, characterized in that it comprises means of larisation (12, 14, 16) connectés en parallèle sur des  (12, 14, 16) connected in parallel to moyens capacitifs (10), et en ce que la combinaison en pa-  capacitive means (10), and that the combination of rallèle des moyens de polarisation (12, 14, 16) et des moyens capacitifs (10) est connectée en série avec des moyens d'absorption de courant (18), de façon à établir un décalage de tension défini entre une entrée et une sortie  a polarization means (12, 14, 16) and capacitive means (10) are connected in series with current absorbing means (18) so as to establish a defined voltage offset between an input and an output dans un circuit intégré à semiconducteur.  in a semiconductor integrated circuit. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri-  2. Device according to claim 1, characterized sé en ce que le circuit intégré à semiconducteur est un dis-  in that the semiconductor integrated circuit is a positif au GaAs.positive to GaAs. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractéri-  3. Device according to claim 1, characterized sé en ce que les moyens de polarisation comprennent au moins une diode Schottky (12, 14, 16) et les moyens capacitifs comprennent une diode Schottky (10) polarisée en inverse  in that the biasing means comprise at least one Schottky diode (12, 14, 16) and the capacitive means comprise a reverse biased Schottky diode (10). ayant une capacité élevée par unité d'aire.  having a high capacity per unit area. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractéri-  4. Device according to claim 1, characterized sé en ce que les moyens capacitifs consistent en une diode Schottky (10) polarisée en inverse à capacité élevée par unité d'aire, en parallèle sur un condensateur MIM formé par un contact métallique de type Schottky avec la diode, et par  in that the capacitive means consist of a high capacitance inverse polarized Schottky diode (10) per unit area, in parallel on a MIM capacitor formed by a Schottky-type metal contact with the diode, and by une électrode en métal de second niveau connectée à la ca-  a second-level metal electrode connected to the body thode de la diode, ce condensateur MIM se trouvant au-dessus du contact en métal de type Schottky mais étant séparé de  thode of the diode, this MIM capacitor being above the Schottky type metal contact but being separated from celui-ci par une mince couche isolante.  this one by a thin insulating layer. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractéri-  5. Device according to claim 2, characterized sé en ce que les moyens d'absorption de courant (18) consis-  in that the current absorbing means (18) tent en un transistor du type D-MESFET.  attempt in a D-MESFET type transistor. 6.Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'absorption de courant consistent en un transistor D-MESFET (18) avec une résistance connectée à  6.Dispositif according to claim 5, characterized in that the current absorbing means consist of a D-MESFET transistor (18) with a resistor connected to son conducteur de source.its source driver. 7. Dispositif à tension fixe caractérisé en ce  7. Fixed voltage device characterized in that qu'il comprend des moyens de polarisation (12, 14, 16) con-  it comprises polarization means (12, 14, 16) nectés en parallèle sur des moyens capacitifs (10), et en  connected in parallel with capacitive means (10), and ce que la combinaison en parallèle des moyens de polarisa-  what the parallel combination of polarization means tion (12, 14, 16) et des moyens capacitifs (10) est connec-  (12, 14, 16) and capacitive means (10) is connected tée en série avec des moyens d'absorption de courant (18).  in series with current absorbing means (18). 8. Dispositif selon la revendication 1, caracté-  8. Device according to claim 1, characterized risé en ce que les moyens de polarisation (46, 48, 50) et  in that the polarization means (46, 48, 50) and les moyens capacitifs sont connectés à des moyens de fixa-  the capacitive means are connected to fixing means tion de niveau (44, 42) et à une résistance à-saturation  level (44, 42) and saturation resistance (381, pour protéger des circuits logiques contre des excur-  (381, to protect logic circuits against excur- sions de tension d'entrée élevées.  high input voltage levels. 9. Dispositif de protection destiné à protéger une entrée d'un dispositif à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fixation de niveau (40,  Protective device for protecting an input of a semiconductor device, characterized in that it comprises level fixing means (40, 42) connectés à une résistance à saturation (38), pour pro-  42) connected to a saturation resistor (38), for téger des circuits logiques contre des excursions de tension  to manage logic circuits against voltage excursions d'entrée élevées.high input. o Dispositif de limitation d'une excursion de  o Device for limiting a tour of tension négativecaractérisé en ce qu'il comprend une-  negative voltage characterized in that it comprises a diode à saturation (34) connectée à une source de courant et à des moyens de commutation (24, 20, 28), dans le but de réduire une  saturation diode (34) connected to a current source and switching means (24, 20, 28) for the purpose of reducing a excursion de potentiel négative lorsque les moyens de com-  negative potential excursion when the means of communication mutation sont dans un mode conducteur.  mutation are in a conductive mode. 11.o Dispositif de limitation d'une excursion de tension positive, caractérisé en ce qu'il comprend une diode Schottky (30) connectée à une source de courant et à des moyens de comnutation (24 20, 28), dans le but de réduire une excursion de potentiel positive lorsque les moyens de commutation sont  11.o Device for limiting a positive voltage excursion, characterized in that it comprises a Schottky diode (30) connected to a current source and to switching means (24 20, 28), for the purpose of reduce a positive potential excursion when the switching means are dans un mode non conducteur.in a non-conductive mode. 12. Dispositif de limitation d'une excursion de tension de sortie d'un dispositif au GaAs, caractérisé en ce qu'il comprend une diode Schottky (62) connectée à une source de courant, des moyens de commutation (44) etdes moyens d'attaque de sortie (54), dans le but de limiter le niveau  Apparatus for limiting an output voltage swing of a GaAs device, characterized in that it comprises a Schottky diode (62) connected to a current source, switching means (44) and switching means. (54), in order to limit the level positif de la tension de sortie.positive of the output voltage. 13. Dispositif de limitation d'une excursion de tension de sortie d'un dispositif au GaAs, caractérisé en ce qu'il comprend une diode à saturation (61) connectée à une source de courant, des moyens de commutation (44) et des moyens d'attaque de sortie (54), dans le but de limiter le  Device for limiting an output voltage excursion of a GaAs device, characterized in that it comprises a saturation diode (61) connected to a current source, switching means (44) and output drive means (54) for the purpose of limiting the niveau négatif de la tension de sortie.  negative level of the output voltage.
FR8515574A 1984-10-22 1985-10-21 POTENTIAL OFFSET DEVICE FOR GAAS INTEGRATED CIRCUITS Pending FR2572234A1 (en)

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4965863A (en) * 1987-10-02 1990-10-23 Cray Computer Corporation Gallium arsenide depletion made MESFIT logic cell
US4970413A (en) * 1987-10-28 1990-11-13 Gigabit Logic VBB-feedback threshold compensation
US5852367A (en) * 1992-09-01 1998-12-22 International Business Machines Corporation Speed enhanced level shifting circuit utilizing diode capacitance
JP3315178B2 (en) * 1993-02-19 2002-08-19 三菱電機株式会社 Level shift circuit
US6605974B2 (en) * 2001-07-31 2003-08-12 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson(Publ) Level shifter with gain

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57176837A (en) * 1981-04-24 1982-10-30 Hitachi Ltd Level shift circuit
JPS5819033A (en) * 1981-07-27 1983-02-03 Nec Corp Basic logical circuit
JPS5862939A (en) * 1981-10-09 1983-04-14 Hitachi Ltd Logical circuit
JPS5892140A (en) * 1981-11-26 1983-06-01 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor logical circuit device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB875785A (en) * 1959-05-04 1961-08-23 Foxboro Co Electrically operated apparatus for remote measuring
DE3003738C2 (en) * 1980-01-31 1984-01-19 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Electronic connection circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57176837A (en) * 1981-04-24 1982-10-30 Hitachi Ltd Level shift circuit
JPS5819033A (en) * 1981-07-27 1983-02-03 Nec Corp Basic logical circuit
JPS5862939A (en) * 1981-10-09 1983-04-14 Hitachi Ltd Logical circuit
JPS5892140A (en) * 1981-11-26 1983-06-01 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor logical circuit device

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EDN ELECTRICAL DESIGN NEWS, vol. 29, no. 13, 28 juin 1983, pages 225-232, Boston, US; J. HAIGHT "GaAs logic characteristics result in integration problems" *
IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, vol. EDL-3, no. 9, septembre 1982, pages 264-267; M.R. NAMORDI et al.: "A novel low-power static GaAs MESFET logic gate" *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 7, no. 154 (E-185)[1299], 6 juillet 1983; & JP - A - 58 62939 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 7, no. 17 (E-154)[1162], 22 janvier 1983; & JP - A - 57 176 837 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 7, no. 190 (E-194)[1335], 19 août 1983; & JP - A - 58 92140 (MITSUBISHI DENKI K.K.) 01-06-1983 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 7, no. 94 (E-171)[1239], 20 avril 1983; & JP - A - 58 19033 *

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