JP2002111471A - 論理レベル変換回路 - Google Patents
論理レベル変換回路Info
- Publication number
- JP2002111471A JP2002111471A JP2000301038A JP2000301038A JP2002111471A JP 2002111471 A JP2002111471 A JP 2002111471A JP 2000301038 A JP2000301038 A JP 2000301038A JP 2000301038 A JP2000301038 A JP 2000301038A JP 2002111471 A JP2002111471 A JP 2002111471A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- level
- transistor
- signal
- circuit
- logic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
する論理レベルに高速に変換することが可能な論理レベ
ル変換回路を提供する。 【解決手段】 論理レベル変換回路は、ECLレベル信
号をカレントスイッチ回路1、エミッタフォロワ回路
2、及びゲート接地PMOS増幅回路3を通すことによ
って、CMOS論理回路に適合する論理レベルの信号に
変換するものであり、ゲート接地PMOS増幅回路3内
のPMOSトランジスタMP1のソース−ドレイン間に
キャパシタC1を接続することにより、高速なレベル変
換を行う。
Description
し、エミッタ結合型論理回路(ECL)の論理レベル信
号をCMOS論理回路に適合する論理レベルの信号に高
速且つ正確に変換する論理レベル変換回路に関するもの
である。
ば、特開平6−196995号公報に記載されている回
路が知られている。図3は、上記公報に記載されている
ECL/CMOS論理レベル変換回路図である。以下に
図3を参照しながら、上記従来の論理レベル変換回路に
ついて説明する。
イッチ回路1、エミッタフォロワ回路2、ゲート接地P
MOS増幅回路5、および出力バッファ回路6から構成
され、カレントスイッチ回路1の入力端子INにECL
レベルの入力論理信号が印加され、出力バッファ回路6
の出力端子OUTからCMOSレベルの論理信号が出力
される。この論理信号出力は、CMOS負荷ゲート回路
4として代表的に示されているCMOSゲートを駆動す
る。このCMOS負荷ゲート回路4は、論理レベル変換
回路により駆動されるフリップフロップ等のゲート回路
である。
チ回路1内のNPNトランジスタQ1、定電流源I1か
らなるエミッタフォロワによるレベルシフトを介して、
カレントスイッチ1内へ入力される。このカレントスイ
ッチ回路1は、差動対をなす一対のNPNトランジスタ
Q2・Q3、抵抗R1・R2、及び共通エミッタ電流を
制御する定電流源I2からなる。上記NPNトランジス
タQ3のベースには入力閾値を定める基準電圧Vbbが
入力されている。
ランジスタQ4・Q5によって構成され、上記カレント
スイッチ回路1の出力をそれぞれベースで受けて、各エ
ミッタから上記ゲート接地PMOS増幅回路5に出力し
ている。
ース駆動制御されたPMOSトランジスタMP1・MP
2、抵抗R3・R4、ダイオードD1・D2、NMOS
トランジスタMN1から構成されるベース電流引き抜き
回路によって構成される。上記PMOSトランジスタM
P1・MP2のゲートには、バイアス電圧Vggが加え
られている。
トランジスタMP1・MP2のドレインに各ベースが接
続されたNPNトランジスタQ9・Q10、及びこのN
PNトランジスタQ9・Q10のエミッタにそれぞれド
レインが接続されたNMOSトランジスタMN2・MN
3から構成されている。NMOSトランジスタMN2・
MN3は互いにソース及びゲートがそれぞれ接続される
ことにより、カレントミラー回路として動作する。
SトランジスタMPおよびNMOSトランジスタMNか
らなるCMOSインバータを構成しており、多数の負荷
を代表している。ここで、CMOS負荷ゲート回路4の
高電位電源Vdd(CMOS用電源)には、上記出力端
子OUTからの信号振幅を有効に使うために、バイポー
ラ用電源Vccから2Vf(Vfはダイオード順電圧)
分降下した電位が与えられている。
概要を説明する。ECL振幅の入力信号は入力端子IN
に入力され、カレントスイッチ回路1によって1〔V〕
程度の振幅の相補信号として出力される。この相補信号
は、エミッタフォロワ回路2内のNPNトランジスタQ
4・Q5によってレベルシフトされ、次段のソース駆動
制御されたPMOSトランジスタMP1・MP2に送ら
れる。上記エミッタフォロワ回路2を通すことによって
出力インピーダンスが下がり、PMOSトランジスタM
P1・MP2のゲートの入力容量による伝達時間の遅延
を低減している。
の各ゲートには、バイアス電圧Vggが印加され、エミ
ッタフォロワ回路2の出力とバイアス電圧Vggの電位
差が電流出力に変換される。PMOSトランジスタMP
1を流れる電流は、抵抗R3、ダイオードD1、及びN
MOSトランジスタMN1によって電圧に変換されて、
NPNトランジスタQ9のベースに入力される。同様
に、PMOSトランジスタMP2を流れる電流は、抵抗
R4、及びダイオードD2によって電圧に変換されて、
NPNトランジスタQ10のベースに入力される。
MOSトランジスタMN1は、上記NPNトランジスタ
Q9のオフ時のベース電荷を引き抜き、オフ速度を速め
る機能と、上記NPNトランジスタQ9のベース電位が
オフ状態で下がり過ぎることによるスイッチオン時の応
答遅れを抑える機能とを有している。また、上記抵抗R
4、及びダイオードD2も、上記NPNトランジスタQ
10のオフ時のベース電荷を引き抜き、オフ速度を速め
る機能と、上記NPNトランジスタQ10のベース電位
がオフ状態で下がり過ぎることによるスイッチオン時の
応答遅れを抑える機能とを有している。
ミッタは、上記NMOSトランジスタMN2とMN3で
構成されたカレントミラー回路に接続されており、上記
NPNトランジスタQ10のエミッタの振幅と駆動能力
を十分確保できるようになっている。このようにして、
上記CMOS負荷ゲート回路4内のCMOSを十分にオ
ン/オフさせるに足る振幅が得られる。
来の技術は、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記従来の論理レベル変換回路によれば、(1) 上記
NPNトランジスタQ9のベース電圧の立ち上がり時間
は、該PMOSトランジスタMP1のオン抵抗と、上記
PMOSトランジスタMP1のドレインのノードの寄生
容量による時間分だけ遅れるため、入出力間の伝播遅延
時間も遅くなり、近年のデータ処理速度の高速化に伴う
ICの遅延時間に対する要求を満たすことができないと
共に、(2) 上記出力端子OUTからの論理信号出力のハ
イレベルが低く、CMOS負荷ゲートを駆動するために
はCMOS用電源Vddとバイポーラ用電源Vccが必
要である。CMOS用電源Vddを3〔V〕にするため
に、バイポーラ用電源Vccは(3+2・Vf)〔V〕
以上が必要となり、消費電力の増加を招来する。例え
ば、バイポーラ用電源Vccを4.5〔V〕とし、CM
OS用電源Vddを3〔V〕としたときの入力端子IN
のハイレベルからローレベルへの変化と、出力端子のハ
イレベルからローレベルへの変化について、SPICE
によるシミュレーションを行った結果、図4のようにな
り、入出力間の遅延時間は1〔ns〕より長くなった。
あり、その目的は、単一電源を使用し、ECLレベル信
号をCMOS論理回路に適合する論理レベルに高速且つ
正確に変換することが可能な論理レベル変換回路を提供
することにある。
変換回路は、上記課題を解決するために、ECLレベル
信号に基づいて相補信号を生成し、該相補信号をそれぞ
れレベルシフトし、上記ECLレベル信号をCMOS論
理レベル信号に変換する論理レベル変換回路において、
以下の措置を講じたことを特徴としている。
定のバイアス電圧がゲートに印加され、レベルシフトさ
れた上記相補信号のうち上記ECLレベル信号と逆相及
び同相の信号によりそれぞれ駆動される第1及び第2M
OSトランジスタと、(b) 上記第1及び第2MOSトラ
ンジスタとグランドとの間にそれぞれ接続された第1及
び第2バイポーラトランジスタとからなり、上記第1M
OSトランジスタに流れる電流に基づいて上記第1及び
第2バイポーラトランジスタのベースがそれぞれ駆動さ
れるカレントミラー回路とを備えていることを特徴とし
ている。
づいて相補信号が生成され、この相補信号はそれぞれレ
ベルシフトされる。レベルシフトされた上記相補信号の
うち上記ECLレベル信号と逆相関係になるものと所定
のバイアス電圧との差に基づいて第1MOSトランジス
タは駆動され、同相関係になるものと上記所定のバイア
ス電圧との差に基づいて第2MOSトランジスタは駆動
される。
は、カレントミラー回路内の第1及び第2バイポーラト
ランジスタにそれぞれ接続されており、第1MOSトラ
ンジスタに流れる電流に基づいて上記第1及び第2バイ
ポーラトランジスタのベースがそれぞれ駆動される。こ
れにより、第1及び第2バイポーラトランジスタにはそ
れぞれ同じ電流が流れ、ベース電流の大きさに応じて第
2バイポーラトランジスタの出力インピーダンスが変化
する。
場合、レベルシフトされた上記相補信号のうち上記EC
Lレベル信号と逆相のハイレベルの信号が第1MOSト
ランジスタに印加される。これに伴って、第1MOSト
ランジスタを流れる電流が大きくなり、第1及び第2バ
イポーラトランジスタに流れる電流が大きくなる。これ
により、第2バイポーラトランジスタの出力インピーダ
ンスが小さくなる。
号のうち上記ECLレベル信号と同相のローレベルの信
号が第2MOSトランジスタに印加される。これによ
り、第2MOSトランジスタを流れる電流が小さくな
り、第2MOSトランジスタの出力インピーダンスが大
きくなる。
合、レベルシフトされた上記相補信号のうち上記ECL
レベル信号と逆相のローレベルの信号が第1MOSトラ
ンジスタに印加される。これに伴って、第1MOSトラ
ンジスタを流れる電流が小さくなり、第1及び第2バイ
ポーラトランジスタに流れる電流が小さくなる。これに
より、第2バイポーラトランジスタの出力インピーダン
スが大きくなる。
号のうち上記ECLレベル信号と同相のハイレベルの信
号が第2MOSトランジスタに印加される。これによ
り、第2MOSトランジスタの出力インピーダンスが小
さくなる。
ベルの場合、第2MOSトランジスタの出力インピーダ
ンスが大きくなると共に、第2バイポーラトランジスタ
の出力インピーダンスが小さくなる。
合、第2MOSトランジスタの出力インピーダンスが小
さくなると共に、第2バイポーラトランジスタの出力イ
ンピーダンスが大きくなる。つまり、ECLレベル信号
がハイレベルの場合、第2バイポーラトランジスタの出
力インピーダンスが大きくなるので、第2バイポーラト
ランジスタと第2MOSトランジスタの接続点を出力と
して引き出せば、レベル値の大きいハイレベル(CMO
S論理レベルのハイレベル)を実現できる。
は、直接CMOS負荷を駆動するのに十分な出力レベル
を確保できるので、動作電源として単一種類のCMOS
用電源を設ければよく、それゆえ、消費電力の増加を確
実に回避できる(従来の論理レベル変換回路において
は、低いハイレベルの出力信号しか出力できないため
に、2種類の電源が必要であり、消費電力の増加を招来
していた。)。
(1) 差動対をなす一対のNPNトランジスタからなり、
ECLレベル信号に基づいて相補信号を生成するカレン
トスイッチ回路と、(2) 上記相補信号毎に設けられたN
PNトランジスタからなり、上記相補信号をそれぞれレ
ベルシフトするエミッタフォロワ回路と、(3) 所定のバ
イアス電圧がゲートに印加され、レベルシフトされた上
記相補信号のうち上記ECLレベル信号と逆相及び同相
の信号によりそれぞれ駆動される第1及び第2MOSト
ランジスタと、上記第1及び第2MOSトランジスタと
グランドとの間にそれぞれ接続された第1及び第2バイ
ポーラトランジスタとからなり、上記第1MOSトラン
ジスタに流れる電流に基づいて上記第1及び第2バイポ
ーラトランジスタのベースがそれぞれ駆動されるカレン
トミラー回路とを有する増幅回路とを備えていることが
好ましい。
回路においては、直接CMOS負荷を駆動するのに十分
な出力レベルを確保できるので、動作電源としては単一
種類のCMOS用電源だけを設ければよく、それゆえ、
消費電力の増加を確実に回避できる。
−ドレイン間にキャパシタが接続されていることが好ま
しい。レベルシフトされた上記相補信号のうち上記EC
Lレベル信号と逆相の信号は、第1MOSトランジスタ
を介して第1バイポーラトランジスタに印加されるが、
第1MOSトランジスタのオン抵抗と第1MOSトラン
ジスタのドレインのノードの寄生容量とにより決まる時
間だけ遅延してしまい、近年のデータの処理速度の高速
化の観点から好ましくない。そこで、上記のように、第
1MOSトランジスタのソース−ドレイン間にキャパシ
タを接続すると、上記信号の変化が上記キャパシタを介
して高速に伝搬されるので、上記遅延時間を確実に短く
できる。
域で動作しないように、所定電圧でクランプするクラン
プ回路を備えていることが好ましい。第2バイポーラト
ランジスタの出力インピーダンスが小さくなり、両端の
電圧(エミッタ−コレクタ間の電圧)が小さくなると
(第2バイポーラトランジスタが飽和領域で動作する
と)、それから回復するのに時間を要し、上記高速化の
観点から好ましくない。そこで、上記のように、クラン
プ回路を設けることによって、第2バイポーラトランジ
スタが所定電圧でクランプされるので、両端の電圧が必
要以上に小さくなることを確実に回避でき、高速動作が
可能となる。
1及び図2に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。なお、図3で示す論理レベル変換回路と同じ機能を
有する部材については同じ参照符号を付記する。
は、図1に示すように、カレントスイッチ回路1、エミ
ッタフォロワ回路2、およびゲート接地PMOS増幅回
路3から構成され、カレントスイッチ回路1の入力端子
INにECLレベルの入力論理信号(ECLレベル信
号)が印加され、ゲート接地PMOS増幅回路3の出力
端子OUTからCMOSレベルの論理信号が出力され
る。この論理信号出力は、CMOS負荷ゲート回路4と
して代表的に示されているCMOSゲートを駆動する。
このCMOS負荷ゲート回路4は、論理レベル変換回路
により駆動されるフリップフロップ等のゲート回路であ
る。なお、上記ゲート接地PMOS増幅回路3が、図3
の従来の論理レベル変換回路の出力バッファ回路6の機
能を兼ね備えている。
チ回路1内のNPNトランジスタQ1、定電流源I1か
らなるエミッタフォロワによるレベルシフトを介して、
カレントスイッチ1内へ入力される。このカレントスイ
ッチ回路1は、差動対をなす一対のNPNトランジスタ
Q2・Q3、抵抗R1・R2、及び共通エミッタ電流を
制御する定電流源I2からなり、振幅1〔V〕程度の相
補信号を生成する。上記NPNトランジスタQ3のベー
スには入力閾値を定める基準電圧Vbbが入力されてい
る。
ランジスタQ4・Q5によって構成され、上記カレント
スイッチ回路1の出力をそれぞれベースで受けて、各エ
ミッタから上記ゲート接地PMOS増幅回路5に出力し
ている。
シフトされた上記相補信号のうち上記ECLレベル信号
と逆相及び同相の信号は、PMOSトランジスタMP1
及びMP2(第1及び第2MOSトランジスタ)のソー
スをそれぞれ駆動するように接続されている。
ース駆動制御された上記PMOSトランジスタMP1・
MP2、カレントミラー回路を構成するNPNトランジ
スタQ6・Q7(第1及び第2バイポーラトランジス
タ)、上記PMOSトランジスタMP1のソース−ドレ
イン間に設けられたキャパシタC1、及び上記NPNト
ランジスタQ7の飽和防止用NPNトランジスタQ8
(クランプ回路)から構成される。
スにはクランプ電圧Vclpが印加されている。また、
上記PMOSトランジスタMP1・MP2のゲートに
は、バイアス電圧Vggが加えられている。
SトランジスタMPおよびNMOSトランジスタMNか
らなるCMOSインバータを構成しており、多数の負荷
を代表している。ここで、CMOS負荷ゲート回路4の
高電位電源として、電源Vcc(バイポーラ用電源であ
ると共にCMOS用電源でもある。)が直接印加されて
いる。
ついて説明する。ECLレベルの入力信号は入力端子I
Nに入力され、カレントスイッチ回路1によって1
〔V〕程度の振幅の相補信号が生成されて出力される。
この相補信号は、エミッタフォロワ回路2内のNPNト
ランジスタQ4・Q5によってレベルシフトされ、次段
のソース駆動制御されるPMOSトランジスタMP1・
MP2に送られる。上記エミッタフォロワ回路2を通す
ことによって出力インピーダンスが小さくなり、これに
よりPMOSトランジスタMP1・MP2のゲートの入
力容量による伝達時間の遅延を防いでいる。
ては、PMOSトランジスタMP1・MP2は、各ゲー
トにバイアス電圧Vggが印加されており、各ドレイン
にはNPNトランジスタQ6・Q7からなるカレントミ
ラー回路が接続されている。これにより、エミッタフォ
ロワ回路2の出力(PMOSトランジスタMP1・MP
2のソース電圧)とバイアス電圧Vggの電圧差に応じ
たドレイン電流が上記PMOSトランジスタMP1・M
P2を流れる。
ン電流は、NPNトランジスタQ6のコレクタ電流と、
NPNトランジスタQ6・Q7の各ベース電流となり、
上記ドレイン電流の変化に伴ってNPNトランジスタQ
7の出力インピーダンスが変化する。
ベル信号が入力端子INに印加されると、PMOSトラ
ンジスタMP1のソース電圧はハイレベルになる。この
ように、PMOSトランジスタMP1のソース電圧がハ
イレベルになると、バイアス電圧Vggとの電圧差が大
きくなるので、PMOSトランジスタMP1のドレイン
電流が大きくなる。これに伴って、NPNトランジスタ
Q6・Q7のベース電流が大きくなってNPNトランジ
スタQ6・Q7のコレクタ電流も大きくなるので、NP
NトランジスタQ7の出力インピーダンスは小さくな
る。NPNトランジスタQ7は、コレクタに接続される
負荷が同じであれば、コレクタ−エミッタ間の電圧Vc
eは低下する。
ソース電圧はローレベルになっているので、PMOSト
ランジスタMP2のソース−ゲート間電圧は小さくな
り、PMOSトランジスタMP2のドレイン電流が小さ
くなる。その結果、PMOSトランジスタMP2の出力
インピーダンスは大きくなる。
1のソース電圧がハイレベルになると、NPNトランジ
スタQ7の出力インピーダンスは小さくなると共に、P
MOSトランジスタMP2の出力インピーダンスは大き
くなるので、出力端子OUTからローレベル(CMOS
論理レベルのローレベル)の論理信号が出力される。な
お、このローレベルの論理信号を受領すると、CMOS
負荷ゲート回路4は、PMOSトランジスタMPがオン
すると共にNMOSトランジスタMNがオフして、ハイ
レベルの信号を出力する。
力端子INに印加されると、PMOSトランジスタMP
1のソース電圧はローレベルになる。このように、PM
OSトランジスタMP1のソース電圧がローレベルにな
ると、バイアス電圧Vggとの電圧差が小さくなるの
で、PMOSトランジスタMP1のドレイン電流が小さ
くなる。これに伴って、NPNトランジスタQ6・Q7
のベース電流が小さくなってNPNトランジスタQ6・
Q7のコレクタ電流も小さくなるので、NPNトランジ
スタQ7の出力インピーダンスは大きくなる。NPNト
ランジスタQ7は、コレクタに接続される負荷が同じで
あれば、コレクタ−エミッタ間の電圧Vceは大きくな
る。
ソース電圧はハイレベルになっているので、PMOSト
ランジスタMP2のソース−ゲート間電圧は大きくな
り、PMOSトランジスタMP2のドレイン電流が大き
くなる。その結果、PMOSトランジスタMP2の出力
インピーダンスは小さくなる。
1のソース電圧がローレベルになると、NPNトランジ
スタQ7の出力インピーダンスは大きくなると共に、P
MOSトランジスタMP2の出力インピーダンスは小さ
くなるので、出力端子OUTからハイレベル(CMOS
論理レベルのハイレベル)の論理信号が出力される。な
お、このハイレベルの論理信号を受領すると、CMOS
負荷ゲート回路4は、PMOSトランジスタMPがオフ
すると共にNMOSトランジスタMNがオンして、ロー
レベルの信号を出力する。
ンジスタQ7において、コレクタ電位が下がりすぎて
(コレクタ−エミッタ間の電圧Vceが低下しすぎ
て)、飽和領域に入ってしまう(飽和領域で動作してし
まう)と、その状態から回復するのに時間を要すること
になる。そこで、本発明においては、NPNトランジス
タQ7のコレクタ電位が低下しすぎることを回避するた
めに、NPNトランジスタQ8からなるクランプ回路が
設けられている。
Q7のコレクタにNPNトランジスタQ8のエミッタを
接続し、NPNトランジスタQ8のベースにクランプ電
圧Vclpを印加し、NPNトランジスタQ8のコレク
タに電源Vccを印加する構成を有している。これによ
り、出力端子OUTからローレベル(CMOS論理レベ
ルのローレベル)が出力される場合、NPNトランジス
タQ7のコレクタ電位は(Vclp−Vf)にクランプ
される(Vfは、NPNトランジスタQ8のベース−エ
ミッタ間の順方向降下電圧である。)。
すると、出力端子OUTからハイレベル(CMOS論理
レベルのハイレベル)が出力される場合、このハイレベ
ルの電圧は(Vcc−Vf)となる。一方、出力端子O
UTからローレベル(CMOS論理レベルのローレベ
ル)が出力される場合、このローレベルの電圧は(2V
f−Vf)=Vfとなる。つまり、このとき、Vf〜
(Vcc−Vf)まで振幅を広げることができるので、
従来のように2種類の電源Vcc及びVddを別々に設
けなくても(つまり、単一電源Vccだけで)、CMO
S負荷ゲート回路4のPMOSトランジスタMPおよび
NMOSトランジスタMNを駆動するのに十分な振幅を
確保することができる。したがって、上記論理レベル変
換回路によれば、直接CMOS負荷を駆動するのに十分
な出力レベルを確保できるので、動作電源としては単一
種類のCMOS用電源だけを設ければよく、それゆえ、
従来のように2個の電源を別々に設ける必要がなくな
り、消費電力の増加を確実に回避できる。
MP1のソース−ドレイン間にキャパシタC1を設けて
いるが、ここでこれについて説明する。
ンジスタMP1のソース電圧がハイレベルのとき、ドレ
イン電圧を素早くハイレベルに立ち上げるために設けら
れている。上記キャパシタC1は、ハイパスフィルタと
して機能している。この場合、図2から明らかなよう
に、ハイレベルからローレベル(何れもCMOS論理レ
ベル)に遷移する際に生じる入出力間伝播遅延時間を1
〔ns〕以下に抑えることが可能となる。
路によれば、ECL/CMOS論理レベル変換にあた
り、ECL側電源とCMOS側電源を共通にしたままで
(すなわち、単一電源を使用して)、ハイレベルからロ
ーレベルに遷移するECLレベル信号を高速にCMOS
論理回路に適合する論理レベルに変換することが可能と
なる。例えば、入力端子INにECLレベルでハイレベ
ルからローレベルに遷移するとき、Vcc=3〔V〕、
Vgg=0.5〔V〕、Vclp=1.4〔V〕、C1
=3pF(キャパシタC1の静電容量をC1とする。)
で、SPICEによるシミュレーションを行った結果、
入出力間伝播遅延時間は1〔ns〕となった。
ものではなく、同様の動作が実現できる構成であればよ
いことは言うまでもない。
上のように、(a) 所定のバイアス電圧がゲートに印加さ
れ、レベルシフトされた上記相補信号のうち上記ECL
レベル信号と逆相及び同相の信号によりそれぞれ駆動さ
れる第1及び第2MOSトランジスタと、(b) 上記第1
及び第2MOSトランジスタとグランドとの間にそれぞ
れ接続された第1及び第2バイポーラトランジスタとか
らなり、上記第1MOSトランジスタに流れる電流に基
づいて上記第1及び第2バイポーラトランジスタのベー
スがそれぞれ駆動されるカレントミラー回路とを備えて
いることを特徴としている。
ランジスタは、カレントミラー回路内の第1及び第2バ
イポーラトランジスタにそれぞれ接続されており、第1
MOSトランジスタに流れる電流に基づいて上記第1及
び第2バイポーラトランジスタのベースがそれぞれ駆動
される。これにより、第1及び第2バイポーラトランジ
スタにはそれぞれ同じ電流が流れ、ベース電流の大きさ
に応じて第2バイポーラトランジスタの出力インピーダ
ンスが変化する。
場合、レベルシフトされた上記相補信号のうち上記EC
Lレベル信号と逆相のハイレベルの信号が第1MOSト
ランジスタに印加される。これに伴って、第2バイポー
ラトランジスタの出力インピーダンスが小さくなる。こ
のとき、レベルシフトされた上記相補信号のうち上記E
CLレベル信号と同相のローレベルの信号が第2MOS
トランジスタに印加される。これにより、第2MOSト
ランジスタの出力インピーダンスが大きくなる。
合、レベルシフトされた上記相補信号のうち上記ECL
レベル信号と逆相のローレベルの信号が第1MOSトラ
ンジスタに印加される。これに伴って、第2バイポーラ
トランジスタの出力インピーダンスが大きくなる。この
とき、レベルシフトされた上記相補信号のうち上記EC
Lレベル信号と同相のハイレベルの信号が第2MOSト
ランジスタに印加される。これにより、第2MOSトラ
ンジスタの出力インピーダンスが小さくなる。
ベルの場合、第2MOSトランジスタの出力インピーダ
ンスが大きくなると共に、第2バイポーラトランジスタ
の出力インピーダンスが小さくなる。
合、第2MOSトランジスタの出力インピーダンスが小
さくなると共に、第2バイポーラトランジスタの出力イ
ンピーダンスが大きくなる。つまり、ECLレベル信号
がハイレベルの場合、第2バイポーラトランジスタの出
力インピーダンスが大きくなるので、第2バイポーラト
ランジスタと第2MOSトランジスタの接続点を出力と
して引き出せば、レベル値の大きいハイレベル(CMO
S論理レベルのハイレベル)を実現できる。
は、直接CMOS負荷を駆動するのに十分な出力レベル
を確保できるので、動作電源として単一種類のCMOS
用電源を設ければよく、それゆえ、消費電力の増加を確
実に回避できるという効果を奏する。
(1) 差動対をなす一対のNPNトランジスタからなり、
ECLレベル信号に基づいて相補信号を生成するカレン
トスイッチ回路と、(2) 上記相補信号毎に設けられたN
PNトランジスタからなり、上記相補信号をそれぞれレ
ベルシフトするエミッタフォロワ回路と、(3) 所定のバ
イアス電圧がゲートに印加され、レベルシフトされた上
記相補信号のうち上記ECLレベル信号と逆相及び同相
の信号によりそれぞれ駆動される第1及び第2MOSト
ランジスタと、上記第1及び第2MOSトランジスタと
グランドとの間にそれぞれ接続された第1及び第2バイ
ポーラトランジスタとからなり、上記第1MOSトラン
ジスタに流れる電流に基づいて上記第1及び第2バイポ
ーラトランジスタのベースがそれぞれ駆動されるカレン
トミラー回路とを有する増幅回路とを備えていることが
好ましい。
は、直接CMOS負荷を駆動するのに十分な出力レベル
を確保できるので、動作電源として単一種類のCMOS
用電源を設ければよく、それゆえ、消費電力の増加を確
実に回避できるという効果を奏する。
−ドレイン間にキャパシタが接続されていることが好ま
しい。レベルシフトされた上記相補信号のうち上記EC
Lレベル信号と逆相の信号は、第1MOSトランジスタ
を介して第1バイポーラトランジスタに印加されるが、
第1MOSトランジスタのオン抵抗と第1MOSトラン
ジスタのドレインのノードの寄生容量とにより決まる時
間だけ遅延してしまい、近年のデータの処理速度の高速
化の観点から好ましくない。そこで、上記のように、第
1MOSトランジスタのソース−ドレイン間にキャパシ
タを接続すると、上記信号の変化が上記キャパシタを介
して高速に伝搬されるので、上記遅延時間を確実に短く
できるという効果を併せて奏する。
域で動作しないように、所定電圧でクランプするクラン
プ回路を備えていることが好ましい。第2バイポーラト
ランジスタの出力インピーダンスが小さくなり、両端の
電圧(エミッタ−コレクタ間の電圧)が小さくなると
(第2バイポーラトランジスタが飽和領域で動作する
と)、それから回復するのに時間を要し、上記高速化の
観点から好ましくない。そこで、上記のように、クラン
プ回路を設けることによって、第2バイポーラトランジ
スタが所定電圧でクランプされるので、両端の電圧が必
要以上に小さくなることを確実に回避でき、高速動作が
可能となるという効果を併せて奏する。
す回路図である。
を示すSPICEによるシミュレーション結果を示すグ
ラフである。
図である。
間を示すSPICEによるシミュレーション結果を示す
グラフである。
タ) MP2 PMOSトランジスタ(第2MOSトランジス
タ) Q6 NPNトランジスタ(第1バイポーラトランジ
スタ) Q7 NPNトランジスタ(第2バイポーラトランジ
スタ) Q8 飽和防止用NPNトランジスタ(クランプ回
路) C1 キャパシタ
Claims (4)
- 【請求項1】ECLレベル信号に基づいて相補信号を生
成し、該相補信号をそれぞれレベルシフトし、上記EC
Lレベル信号をCMOS論理レベル信号に変換する論理
レベル変換回路において、 所定のバイアス電圧がゲートに印加され、レベルシフト
された上記相補信号のうち上記ECLレベル信号と逆相
及び同相の信号によりそれぞれ駆動される第1及び第2
MOSトランジスタと、 上記第1及び第2MOSトランジスタとグランドとの間
にそれぞれ接続された第1及び第2バイポーラトランジ
スタとからなり、上記第1MOSトランジスタに流れる
電流に基づいて上記第1及び第2バイポーラトランジス
タのベースがそれぞれ駆動されるカレントミラー回路と
を備えていることを特徴とする論理レベル変換回路。 - 【請求項2】差動対をなす一対のNPNトランジスタか
らなり、ECLレベル信号に基づいて相補信号を生成す
るカレントスイッチ回路と、 上記相補信号毎に設けられたNPNトランジスタからな
り、上記相補信号をそれぞれレベルシフトするエミッタ
フォロワ回路と、 所定のバイアス電圧がゲートに印加され、レベルシフト
された上記相補信号のうち上記ECLレベル信号と逆相
及び同相の信号によりそれぞれ駆動される第1及び第2
MOSトランジスタと、上記第1及び第2MOSトラン
ジスタとグランドとの間にそれぞれ接続された第1及び
第2バイポーラトランジスタとからなり、上記第1MO
Sトランジスタに流れる電流に基づいて上記第1及び第
2バイポーラトランジスタのベースがそれぞれ駆動され
るカレントミラー回路とを有する増幅回路とを備えてい
ることを特徴とする論理レベル変換回路。 - 【請求項3】上記の第1MOSトランジスタは、ソース
−ドレイン間にキャパシタが接続されていることを特徴
とする請求項1又は2に記載の論理レベル変換回路。 - 【請求項4】上記第2バイポーラトランジスタが飽和領
域で動作しないように所定電圧でクランプするクランプ
回路を備えたことを特徴とする請求項3に記載の論理レ
ベル変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000301038A JP3583359B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 論理レベル変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000301038A JP3583359B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 論理レベル変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002111471A true JP2002111471A (ja) | 2002-04-12 |
JP3583359B2 JP3583359B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=18782628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000301038A Expired - Fee Related JP3583359B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 論理レベル変換回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3583359B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009026222A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-26 | Texas Instruments Incorporated | Low-delay complimentary metal-oxide semiconductor (cmos) to emitter-coupled logic (ecl) converters, methods and apparatus |
CN108233917A (zh) * | 2016-12-15 | 2018-06-29 | 江苏安其威微电子科技有限公司 | 电平转换电路 |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000301038A patent/JP3583359B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009026222A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-26 | Texas Instruments Incorporated | Low-delay complimentary metal-oxide semiconductor (cmos) to emitter-coupled logic (ecl) converters, methods and apparatus |
CN108233917A (zh) * | 2016-12-15 | 2018-06-29 | 江苏安其威微电子科技有限公司 | 电平转换电路 |
CN108233917B (zh) * | 2016-12-15 | 2024-02-23 | 上海安其威微电子科技有限公司 | 电平转换电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3583359B2 (ja) | 2004-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1318601A2 (en) | Voltage mode differential driver and method | |
US7352221B1 (en) | Programmable amplifiers with positive and negative hysteresis | |
US5304869A (en) | BiCMOS digital amplifier | |
WO1998000911A1 (en) | Differential amplifier | |
JPH06204844A (ja) | ECL−BiCMOS/CMOSトランスレータ | |
JPS62159516A (ja) | レベル変換回路 | |
US5900745A (en) | Semiconductor device including input buffer circuit capable of amplifying input signal with low amplitude in high speed and under low current consumption | |
JP2647014B2 (ja) | BiCMOS論理回路 | |
US5469097A (en) | Translator circuit with symmetrical switching delays | |
JP3256664B2 (ja) | レベル変換回路 | |
US5371421A (en) | Low power BiMOS amplifier and ECL-CMOS level converter | |
JP3436400B2 (ja) | 半導体集積回路装置 | |
US6114874A (en) | Complementary MOS level translating apparatus and method | |
JPH1197774A (ja) | 出力回路装置 | |
JP3583359B2 (ja) | 論理レベル変換回路 | |
JPH09200004A (ja) | レベル変換回路 | |
EP0435335B1 (en) | Transistor circuit and level converting circuit | |
KR100453424B1 (ko) | 반도체 집적 회로 | |
JP3019668B2 (ja) | 半導体論理回路 | |
JP2987971B2 (ja) | レベル変換回路 | |
JP3071911B2 (ja) | Cmos型入力回路 | |
JPH0766709A (ja) | Ecl/cmosレベル変換回路及びこれを含む半導体集積回路 | |
JP3667616B2 (ja) | レベル変換回路 | |
JPH06196995A (ja) | 論理レベル変換回路及びそれを用いた論理回路 | |
KR100265347B1 (ko) | 입력 버퍼링 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040702 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040727 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040728 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070806 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |