JP2003224466A - Current-mode inverter - Google Patents

Current-mode inverter

Info

Publication number
JP2003224466A
JP2003224466A JP2002023326A JP2002023326A JP2003224466A JP 2003224466 A JP2003224466 A JP 2003224466A JP 2002023326 A JP2002023326 A JP 2002023326A JP 2002023326 A JP2002023326 A JP 2002023326A JP 2003224466 A JP2003224466 A JP 2003224466A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
transistor
mode inverter
pmos transistor
bias voltage
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
Application number
JP2002023326A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3822502B2 (en
Inventor
Takashi Ueda
隆 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Microelectronics Inc
Original Assignee
Kawasaki Microelectronics Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Microelectronics Inc filed Critical Kawasaki Microelectronics Inc
Priority to JP2002023326A priority Critical patent/JP3822502B2/en
Publication of JP2003224466A publication Critical patent/JP2003224466A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3822502B2 publication Critical patent/JP3822502B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current-mode inverter which consumes less power, does not require a bias voltage generating circuit which generates a special bias voltage, and operates at high speed. <P>SOLUTION: This current-mode inverter is provided with a first PMOS transistor 11 and a first NMOS transistor 12, arranged in series between a source voltage VDD of 1.0 V and a ground GND, and a second NMOS transistor 13 mirror-configured with the NMOS transistor 12. The current-mode inverter 10 inputs a current Iin flowing out from a junction point 14, and outputs a current Iout which flows into the NMOS transistor 13. The gate of the PMOS transistor 11 is kept at a ground level by the control circuit 15, at least when operation is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CMOSプロセス
を採用したカレントモードインバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current mode inverter adopting a CMOS process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、CMOSプロセスを採用した
電流モード論理回路(Current−Mode Lo
gic Circuit:以下、CML回路と記述す
る)が知られている。このCML回路の1つにカレント
モードインバータがある。また、CML回路の他に、現
在主流であるCMOSプロセスを採用した電圧モード論
理回路(Voltage−Mode Logic Ci
rcuit:以下、VML回路と記述する)がある。C
ML回路はVML回路と比較し、以下の点が異なる。 (1)CML回路は、電流負荷源により定電流を流す構
成である。このため、VML回路におけるスイッチング
時の多大な瞬時電流の発生がない。 (2)ディジタル信号を取り扱うディジタル回路とアナ
ログ信号を取り扱うアナログ回路が混在するMixed
−Signal ICにおいて、ディジタル回路側のス
イッチング電流は、回路基板を通じてアナログ回路側に
流れ込む主要なノイズ源となる。CML回路はVML回
路と比較し、上述したように瞬時電流の発生がないた
め、Mixed−Signal ICにおけるアナログ
回路側の精度の向上や設計の容易化に大きく寄与するこ
とができる。 (3)CML回路は、定電流を流す構成であるため、消
費電力は動作周波数に依らず一定である。一方、VML
回路では、その消費電力は動作周波数に比例する。この
ため、所定の動作周波数以上ではCML回路はVML回
路よりも低消費電力となる。尚、VML回路ではクロッ
クを停止させることでスタンバイ状態にすることができ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a current mode logic circuit (Current-Mode Lo) adopting a CMOS process is used.
gic circuit: hereinafter referred to as a CML circuit) is known. One of the CML circuits is a current mode inverter. In addition to the CML circuit, a voltage-mode logic circuit (Voltage-Mode Logic Ci) adopting a CMOS process, which is currently the mainstream, is adopted.
rcuit: hereinafter referred to as VML circuit). C
The ML circuit is different from the VML circuit in the following points. (1) The CML circuit has a configuration in which a constant current is supplied by a current load source. Therefore, a large instantaneous current is not generated during switching in the VML circuit. (2) Mixed mixed digital circuit that handles digital signals and analog circuit that handles analog signals
In the Signal IC, the switching current on the digital circuit side becomes a main noise source flowing into the analog circuit side through the circuit board. Compared to the VML circuit, the CML circuit does not generate an instantaneous current as described above, and thus can greatly contribute to the improvement of accuracy on the analog circuit side in the Mixed-Signal IC and the simplification of design. (3) Since the CML circuit is configured to pass a constant current, the power consumption is constant regardless of the operating frequency. On the other hand, VML
In a circuit, its power consumption is proportional to the operating frequency. Therefore, the power consumption of the CML circuit is lower than that of the VML circuit at a predetermined operating frequency or higher. The VML circuit can be put in a standby state by stopping the clock.

【0003】ここで、CML回路の1つであるカレント
モードインバータについて説明する。
Now, a current mode inverter, which is one of the CML circuits, will be described.

【0004】図5は、従来のカレントモードインバータ
の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a conventional current mode inverter.

【0005】図5に示すカレントモードインバータ10
0には、電源VDD(2.5V)とグラウンドGNDとの
間に直列に配置された、電源VDD側から順に第1のPM
OSトランジスタ11(PMOSカレントソース)およ
び第1のNMOSトランジスタ12が備えられている。
The current mode inverter 10 shown in FIG.
0 is the first PM arranged in series between the power supply V DD (2.5 V) and the ground GND, in order from the power supply V DD side.
An OS transistor 11 (PMOS current source) and a first NMOS transistor 12 are provided.

【0006】また、このカレントモードインバータ10
0には、一端がグラウンドGNDに接続され、ゲート
が、第1のPMOSトランジスタ11および第1のNM
OSトランジスタ12との間の接続点14と、第1のN
MOSトランジスタ12のゲートとの双方に接続された
第2のNMOSトランジスタ13が備えられている。こ
こで、第1,第2のNMOSトランジスタ12,13
は、カレントミラー構成されており、これら第1,第2
のNMOSトランジスタ12,13の電流比(ミラーレ
シオ)は、1:α(1<α)である。
Further, the current mode inverter 10
0 has one end connected to the ground GND and the gate connected to the first PMOS transistor 11 and the first NM.
The connection point 14 between the OS transistor 12 and the first N
A second NMOS transistor 13 connected to both the gate of the MOS transistor 12 is provided. Here, the first and second NMOS transistors 12 and 13
Is configured as a current mirror, and these first and second
The current ratio (mirror ratio) of the NMOS transistors 12 and 13 is 1: α (1 <α).

【0007】さらに、このカレントモードインバータ1
00には、第1のPMOSトランジスタ11のゲートに
所定のバイアス電圧Vbias(ここでは1.5V)を
印加するためのバイアス電圧生成回路101が備えられ
ている。
Further, the current mode inverter 1
00 includes a bias voltage generation circuit 101 for applying a predetermined bias voltage Vbias (here, 1.5 V) to the gate of the first PMOS transistor 11.

【0008】このカレントモードインバータ100は、
0.25μmのCMOSプロセスで形成されており、第
1のPMOSトランジスタ11のしきい値電圧Vtpは
例えば−0.62Vであり、第2,第3のNMOSトラ
ンジスタ12,13のしきい値電圧Vtnは例えば0.
43Vである。以下、カレントモードインバータ100
の動作について説明する。
The current mode inverter 100 is
It is formed by a CMOS process of 0.25 μm, the threshold voltage Vtp of the first PMOS transistor 11 is −0.62 V, for example, and the threshold voltage Vtn of the second and third NMOS transistors 12 and 13 is set. Is 0.
It is 43V. Hereinafter, the current mode inverter 100
The operation of will be described.

【0009】このカレントモードインバータ100に
は、2.5Vの電源電圧VDDが印加されるとともに、第
1のPMOSトランジスタ11のゲートに、バイアス電
圧生成回路101から1.5Vのバイアス電圧Vbia
sが印加される。すると、第1のPMOSトランジスタ
11はオン状態となり飽和領域で動作し、これにより第
1のPMOSトランジスタ11には所定の電流Ibが流
れる。ここで、電流Iinとして上記所定の電流Ibが
流出する(論理0)と、第1,第2のNMOSトランジ
スタ12,13のゲートには電流が流入しないため、最
終的に第2のNMOSトランジスタ13に流入する電流
Ioutは0(論理1)となる。
A power supply voltage V DD of 2.5 V is applied to the current mode inverter 100, and a bias voltage Vbia of 1.5 V from the bias voltage generation circuit 101 is applied to the gate of the first PMOS transistor 11.
s is applied. Then, the first PMOS transistor 11 is turned on and operates in the saturation region, whereby a predetermined current Ib flows through the first PMOS transistor 11. Here, when the predetermined current Ib flows out as the current Iin (logic 0), the current does not flow into the gates of the first and second NMOS transistors 12 and 13, so that the second NMOS transistor 13 is finally supplied. The current Iout flowing in is 0 (logic 1).

【0010】一方、電流Iinが0(論理1)の場合、
上記所定の電流Ibは第1,第2のNMOSトランジス
タ12,13のゲートに流入する。ここで、第1,第2
のNMOSトランジスタ12,13の電流比は1:αで
あるため、第2のNMOSトランジスタ13には、第1
のNMOSトランジスタ12に流れる電流のα倍の電流
Ioutが流入(論理0)することとなる。このように
して、カレントモードインバータ100は、接続点14
から流出する電流Iinを入力とし第2のNMOSトラ
ンジスタ13に流入する電流Ioutを出力としてイン
バータ動作する。
On the other hand, when the current Iin is 0 (logic 1),
The predetermined current Ib flows into the gates of the first and second NMOS transistors 12 and 13. Where the first and second
Since the current ratio of the NMOS transistors 12 and 13 is 1: α, the first NMOS transistor 13 has
The current Iout, which is α times the current flowing through the NMOS transistor 12, flows in (logic 0). In this way, the current mode inverter 100 has the connection point 14
The current Iin flowing out from the input is used as an input, and the current Iout flowing into the second NMOS transistor 13 is used as an output to operate as an inverter.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のカレントモードインバータ100は、第1のPMOS
トランジスタ11に所定の電流Ibを常に流す構成であ
るため、消費電力が比較的大きいという問題がある。ま
た、所定の電流Ibを流すための特殊なバイアス電圧V
bias(ここでは、1.5V)を生成するバイアス電
圧生成回路101も必要である。
As described above, the conventional current mode inverter 100 has the first PMOS.
Since the predetermined current Ib is always supplied to the transistor 11, there is a problem that the power consumption is relatively large. In addition, a special bias voltage V for flowing a predetermined current Ib
A bias voltage generation circuit 101 for generating bias (here, 1.5 V) is also required.

【0012】本発明は、上記事情に鑑み、低消費電力化
が図られるとともに特殊なバイアス電圧を生成するバイ
アス電圧生成回路が不要で、且つ高速に動作するカレン
トモードインバータを提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a current mode inverter which is low in power consumption, does not require a bias voltage generation circuit for generating a special bias voltage, and operates at high speed. To do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のカレントモードインバータは、電源とグラウンドと
の間に直列に配置された、電源側から順に第1のPMO
Sトランジスタおよび第1のNMOSトランジスタと、
一端がグラウンドに接続され、ゲートが、上記第1のP
MOSトランジスタおよび第1のNMOSトランジスタ
との間の接続点と、その第1のNMOSトランジスタの
ゲートとの双方に接続された第2のNMOSトランジス
タとを備え、上記接続点から流出する電流を入力とし上
記第2のNMOSトランジスタに流入する電流を出力と
するカレントモードインバータにおいて、上記第1のP
MOSトランジスタのゲートが、少なくとも動作時に、
グラウンドレベルに保持されてなることを特徴とする。
A current mode inverter of the present invention that achieves the above object is a first PMO arranged in series between a power source and a ground, in order from the power source side.
An S transistor and a first NMOS transistor,
One end is connected to ground and the gate is connected to the first P
A second NMOS transistor connected to both the connection point between the MOS transistor and the first NMOS transistor and the gate of the first NMOS transistor is provided, and the current flowing out from the connection point is used as an input. In the current mode inverter which outputs the current flowing into the second NMOS transistor, the first P
When the gate of the MOS transistor is at least operating,
It is characterized by being held at the ground level.

【0014】本発明のカレントモードインバータは、第
1のPMOSトランジスタのゲートが、少なくとも動作
時に、グラウンドレベルに保持されてなるものであるた
め、第1のPMOSトランジスタを動作させるにあた
り、その第1のPMOSトランジスタに比較的低い電源
電圧を印加すればよく、従って第1のPMOSトランジ
スタに流れる電流は比較的小さて済み、低消費電力化が
図られる。また、第1のPMOSトランジスタのゲート
に特殊なバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧生
成回路は不要である。さらに、第1のPMOSトランジ
スタを動作させるにあたり、後述する実施形態で説明す
るように、線形領域で動作させることができ、従って動
作電圧の振幅を小さく抑えることができ、高速動作が実
現される。
In the current mode inverter of the present invention, since the gate of the first PMOS transistor is held at the ground level at least during operation, the first PMOS transistor is operated at the first level. It suffices to apply a relatively low power supply voltage to the PMOS transistor, so that the current flowing through the first PMOS transistor can be relatively small, and low power consumption is achieved. Further, a bias voltage generation circuit for applying a special bias voltage to the gate of the first PMOS transistor is unnecessary. Further, in operating the first PMOS transistor, as described in the embodiments described later, the first PMOS transistor can be operated in the linear region, and therefore, the amplitude of the operating voltage can be suppressed to be small, and high-speed operation can be realized.

【0015】ここで、上記接続点の電位をVinとし、
上記第1のPMOSトランジスタのしきい値電圧の絶対
値を|Vtp|としたとき、動作中の少なくとも一部の
タイミングで、 Vin≧|Vtp| の関係を満たすことが好ましい。
Here, the potential at the connection point is Vin,
When the absolute value of the threshold voltage of the first PMOS transistor is set to | Vtp |, it is preferable that the relationship of Vin ≧ | Vtp | be satisfied at at least a part of the timing during operation.

【0016】このような関係を満たすと、第1のPMO
Sトランジスタの動作領域を、飽和領域のみならず線形
領域とすることができる。
When such a relationship is satisfied, the first PMO
The operating region of the S-transistor can be a linear region as well as a saturation region.

【0017】また、上記第1のPMOSトランジスタの
しきい値電圧の絶対値を|Vtp|とし、上記第1およ
び第2のNMOSトランジスタのしきい値電圧をVtn
としたとき、 Vtn<|Vtp| の関係を満たすことも好ましい態様である。
Further, the absolute value of the threshold voltage of the first PMOS transistor is set to | Vtp |, and the threshold voltages of the first and second NMOS transistors are set to Vtn.
Then, it is also a preferable embodiment that the relationship of Vtn <| Vtp | is satisfied.

【0018】このような関係を満たすと、第1のPMO
Sトランジスタ、およびカレントミラー構成されてなる
第1,第2のNMOSトランジスタの双方を同時に飽和
領域で動作させることができる。
When such a relationship is satisfied, the first PMO
Both the S transistor and the first and second NMOS transistors configured as a current mirror can be simultaneously operated in the saturation region.

【0019】さらに、上記第1のPMOSトランジスタ
のゲートの電圧を、動作中にグラウンドレベルに保持す
るとともに、スタンバイ時に電源電圧に保持する制御回
路を備えたものであってもよい。
Further, a control circuit for holding the voltage of the gate of the first PMOS transistor at the ground level during operation and holding it at the power supply voltage during standby may be provided.

【0020】このような制御回路を備えると、スタンバ
イ時に、第1のPMOSトランジスタがオフするため、
消費電力をさらに低減することができる。また、例え
ば、本発明のカレントモードインバータが組み込まれた
CML回路とVML回路が混在したICにおいて、スタ
ンバイ時に、VML回路のクロックを停止するととも
に、上記制御回路で第1のPMOSトランジスタをオフ
することができる。従って、VML回路との親和性を高
めることができる。
With such a control circuit, the first PMOS transistor is turned off during standby,
The power consumption can be further reduced. Further, for example, in an IC in which a CML circuit incorporating the current mode inverter of the present invention and a VML circuit are mixed, the clock of the VML circuit is stopped and the first PMOS transistor is turned off by the control circuit during standby. You can Therefore, the affinity with the VML circuit can be increased.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

【0022】図1は、本発明のカレントモードインバー
タの一実施形態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the current mode inverter of the present invention.

【0023】尚、図5に示すカレントモードインバータ
100と同じ構成要素には同一の符号を付して説明す
る。
The same components as those of the current mode inverter 100 shown in FIG. 5 will be described with the same reference numerals.

【0024】図1に示すカレントモードインバータ10
は、図5に示すカレントモードインバータ100と比較
し、2.5Vの電源VDDに代えて、比較的低い電源電圧
DD(1.0V)が印加される。
The current mode inverter 10 shown in FIG.
In comparison with the current mode inverter 100 shown in FIG. 5, a relatively low power supply voltage V DD (1.0 V) is applied instead of the power supply V DD of 2.5 V.

【0025】また、このカレントモードインバータ10
には、第1のPMOSトランジスタ11のゲートの電圧
を、動作中にグラウンドレベル(0V=GND)に保持
するとともに、スタンバイ時に1.0Vの電源電圧VDD
に保持する制御回路15が備えられている。このよう
に、動作中には、第1のPMOSトランジスタ11のゲ
ートの電圧をグラウンドレベルに保持し、且つ電源電圧
DDを低く抑えることにより、低消費電力化と、後述す
る高速動作化との双方が実現される。また、スタンバイ
時には、第1のPMOSトランジスタ11のゲートの電
圧を1.0Vの電源電圧VDDに保持することにより、V
MI回路のクロック停止時と同様のスタンバイ状態が実
現される。このため、さらなる低消費電力化が図られ
る。ここで、制御回路15は、グラウンドレベルと電源
電圧VDDとを保持するように制御すればよく、従って簡
単な構成で済み、従来の、特殊なバイアス電圧を生成す
るバイアス電圧生成回路101(図5参照)は不要であ
り、コストを削減することができる。
The current mode inverter 10
Holds the voltage of the gate of the first PMOS transistor 11 at the ground level (0V = GND) during operation, and supplies the power supply voltage V DD of 1.0V during standby.
And a control circuit 15 for holding the same. In this way, during operation, the voltage of the gate of the first PMOS transistor 11 is held at the ground level and the power supply voltage V DD is suppressed to a low level, whereby low power consumption and high-speed operation described later are achieved. Both are realized. In the standby mode, the voltage of the gate of the first PMOS transistor 11 is held at the power supply voltage V DD of 1.0 V, thereby
The same standby state as when the clock of the MI circuit is stopped is realized. Therefore, further reduction in power consumption can be achieved. Here, the control circuit 15 may be controlled so as to hold the ground level and the power supply voltage V DD . Therefore, the control circuit 15 has a simple configuration, and the conventional bias voltage generation circuit 101 for generating a special bias voltage (see FIG. 5) is unnecessary and the cost can be reduced.

【0026】ここで、第1のPMOSトランジスタ11
の動作領域を、飽和領域のみならず線形領域とするため
に、以下の関係が満たされている。即ち、第1のPMO
Sトランジスタ11と第1のNMOSトランジスタ12
の接続点14の電位をVinとし、第1のPMOSトラ
ンジスタ11のしきい値電圧Vtpの絶対値を|Vtp
|としたとき、動作中の少なくとも一部のタイミング
で、 Vin≧|Vtp| の関係が満たされている。ここで、Vtpは、第1のP
MOSトランジスタ11のしきい値電圧(例えば、−
0.62V)である。
Here, the first PMOS transistor 11
The following relations are satisfied in order to set the operation region of (1) to the linear region as well as the saturation region. That is, the first PMO
S transistor 11 and first NMOS transistor 12
The potential of the connection point 14 of the above is Vin, and the absolute value of the threshold voltage Vtp of the first PMOS transistor 11 is | Vtp
When |, the relationship of Vin ≧ | Vtp | is satisfied at least at some timings during operation. Here, Vtp is the first P
The threshold voltage of the MOS transistor 11 (for example, −
0.62V).

【0027】また、本実施形態のカレントモードインバ
ータ10では、第1のPMOSトランジスタ11、およ
びカレントミラー構成されてなる第1,第2のNMOS
トランジスタ12,13の双方を同時に飽和領域で動作
させるために、第1のPMOSトランジスタ11のしき
い値電圧の絶対値を|Vtp|とし、第1,第2のNM
OSトランジスタ12,13のしきい値電圧をVtnと
したとき、 Vtn<|Vtp| の関係が満たされている。ここで、Vtnは、第1,第
2のNMOSトランジスタ12,13のしきい値(例え
ば、0.43V)である。
Further, in the current mode inverter 10 of the present embodiment, the first PMOS transistor 11 and the first and second NMOSs formed by the current mirror structure.
In order to operate both the transistors 12 and 13 in the saturation region at the same time, the absolute value of the threshold voltage of the first PMOS transistor 11 is set to | Vtp | and the first and second NMs are set.
When the threshold voltage of the OS transistors 12 and 13 is Vtn, the relationship of Vtn <| Vtp | is satisfied. Here, Vtn is a threshold value (for example, 0.43 V) of the first and second NMOS transistors 12 and 13.

【0028】図2は、図1に示すカレントモードインバ
ータの、バイアス電圧Vbiasの変化に対する遅延時
間を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the delay time of the current mode inverter shown in FIG. 1 with respect to the change in bias voltage Vbias.

【0029】このグラフには、電源電圧VDDとバイアス
電圧Vbiasの関係を一定に保持したまま(電源電圧
DD−バイアス電圧Vbias=1.0V)、バイアス
電圧Vbiasを1.5V〜0Vまで変化させた場合
の、遅延時間tpが示されている。ここで、遅延時間t
pは、N段のカレントモードインバータ10からなるリ
ングオシレータの発振周波数をfNとすると、 tp=1/(N×fN) と表される。
In this graph, the bias voltage Vbias is changed from 1.5V to 0V while the relationship between the power supply voltage VDD and the bias voltage Vbias is kept constant (power supply voltage VDD -bias voltage Vbias = 1.0V). The delay time tp in the case of making it is shown. Here, the delay time t
p is represented as tp = 1 / (N × f N ), where f N is the oscillation frequency of the ring oscillator including the N-stage current mode inverter 10.

【0030】このグラフに示すように、電源電圧VDD
バイアス電圧Vbias=1.0Vを保ったまま、バイ
アス電圧Vbiasを下げると、遅延時間tpは小さく
なる。即ち、カレントモードインバータ10は高速動作
することとなる。この理由については後述する。
As shown in this graph, the power supply voltage V DD
When the bias voltage Vbias is lowered while keeping the bias voltage Vbias = 1.0V, the delay time tp becomes small. That is, the current mode inverter 10 operates at high speed. The reason for this will be described later.

【0031】図3は、図1に示すカレントモードインバ
ータの、バイアス電圧Vbiasの変化に対する電流I
bの変化を示すグラフである。
FIG. 3 shows the current I of the current mode inverter shown in FIG. 1 with respect to the change of the bias voltage Vbias.
It is a graph which shows change of b.

【0032】このグラフには、電源電圧VDDとバイアス
電圧Vbiasの関係を一定に保持したまま(電源電圧
DD−バイアス電圧Vbias=1.0V)、バイアス
電圧Vbiasを1.5V〜0Vまで変化させた場合
の、電流Ibの平均値Iave(実線A)および電流I
bの最大変動値Ipp(Peak−to−Peak値;
実線B)が示されている。
In this graph, the bias voltage Vbias is varied from 1.5V to 0V while the relationship between the power supply voltage VDD and the bias voltage Vbias is kept constant (power supply voltage VDD -bias voltage Vbias = 1.0V). Average value Iave (solid line A) of current Ib and current Ib
Maximum fluctuation value Ipp of b (Peak-to-Peak value;
The solid line B) is shown.

【0033】このグラフから明らかなように、バイアス
電圧Vbiasを下げると、実線Aで示すように電流I
bの平均値Iave(消費電流)は減少する。一方、実
線Bで示す電流Ibの最大変動値Ipp(ノイズ成分)
は増加する。従って、本実施形態の、0Vのバイアス電
圧Vbiasが印加されてなるカレントモードインバー
タ10では、ノイズ成分は増加するものの消費電流は小
さく抑えられている。
As is clear from this graph, when the bias voltage Vbias is lowered, the current I as shown by the solid line A is obtained.
The average value Iave (current consumption) of b decreases. On the other hand, the maximum fluctuation value Ipp (noise component) of the current Ib indicated by the solid line B
Will increase. Therefore, in the current mode inverter 10 of the present embodiment to which the bias voltage Vbias of 0V is applied, the noise component increases but the current consumption is suppressed to a small value.

【0034】図4は、図1に示すカレントモードインバ
ータの、バイアス電圧Vbiasの変化に対する消費電
力および消費電力×遅延時間の変化を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing changes in power consumption and power consumption × delay time of the current mode inverter shown in FIG. 1 with respect to changes in bias voltage Vbias.

【0035】このグラフには、電源電圧VDDとバイアス
電圧Vbiasの関係を一定に保持したまま(電源電圧
DD−バイアス電圧Vbias=1.0V)、バイアス
電圧Vbiasを1.5V〜0Vまで変化させた場合
の、消費電力(実線A)および消費電力×遅延時間(消
費電力遅延時間積;実線B)が示されている。
In this graph, the bias voltage Vbias is changed from 1.5V to 0V while the relationship between the power supply voltage VDD and the bias voltage Vbias is kept constant (power supply voltage VDD -bias voltage Vbias = 1.0V). The power consumption (solid line A) and the power consumption × delay time (power consumption delay time product; solid line B) in the case of being set are shown.

【0036】電源電圧VDD−バイアス電圧Vbias=
1.0Vを保ったまま、バイアス電圧Vbiasを下げ
ると、前述した図3に示す電流Ibの平均値Iave
(消費電流)の減少に伴って消費電力(実線A)が減少
する。また、実線Bで示す遅延時間も減少する。本実施
形態のカレントモードインバータ10では、0Vのバイ
アス電圧Vbiasおよび1.0Vの電源電圧VDDが印
加されているため、消費電流の減少効果と電源電圧VDD
の低減効果との双方の効果により、消費電力が大幅に低
減される。
Power supply voltage VDD -bias voltage Vbias =
If the bias voltage Vbias is lowered while maintaining 1.0V, the average value Iave of the current Ib shown in FIG.
The power consumption (solid line A) decreases as the (current consumption) decreases. Further, the delay time shown by the solid line B also decreases. Since the bias voltage Vbias of 0 V and the power supply voltage V DD of 1.0 V are applied to the current mode inverter 10 of the present embodiment, the effect of reducing the consumption current and the power supply voltage V DD are obtained.
The power consumption is significantly reduced due to both of the effect of reducing the power consumption.

【0037】ここで、本実施形態のカレントモードイン
バータ10におけるデータを表1に示す。
Table 1 shows data in the current mode inverter 10 of this embodiment.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】この表1から明らかなように、電源電圧V
DD=1.0Vとバイアス電圧Vbias=0V(グラウ
ンドレベル)の組み合わせは、カレントモードインバー
タ10に対して低消費電力と高速動作との双方の実現を
可能にする。ここで、電源電圧VDD=2.5Vとバイア
ス電圧Vbias=1.5Vの組み合わせと比べると、
電流Ippは、2.5倍程度に増加(0.8μA→2.
1μA)するものの、この2.1μAの電流Ippは、
VML回路の電流Ippと比べて数十倍程度小さいた
め、ノイズ特性にはなんらの問題もない。
As is clear from Table 1, the power supply voltage V
The combination of DD = 1.0V and bias voltage Vbias = 0V (ground level) enables the current mode inverter 10 to achieve both low power consumption and high speed operation. Here, as compared with the combination of the power supply voltage V DD = 2.5V and the bias voltage Vbias = 1.5V,
The current Ipp increases about 2.5 times (0.8 μA → 2.
1 μA), the current Ipp of 2.1 μA is
Since it is several tens of times smaller than the current Ipp of the VML circuit, there is no problem in noise characteristics.

【0040】尚、本実施形態の、電源電圧VDD=1.0
Vとバイアス電圧Vbias=0Vの組み合わせにおい
て、電流Ippが増加する要因としては、第1のPMO
Sトランジスタ11を線形領域で動作させていることに
起因する(従来では、図5を参照して説明したように第
1のPMOSトランジスタ11は飽和領域で動作させて
いる)。しかし、線形領域で動作させると、接続点14
のノードにおける論理1,0の差分電圧ΔVin(論理
電圧振幅)は217mVと小さくなるため、高速動作が
実現されることとなる。
In this embodiment, the power supply voltage V DD = 1.0
In the combination of V and the bias voltage Vbias = 0V, the first PMO is the factor that increases the current Ipp.
This is because the S transistor 11 is operated in the linear region (conventionally, the first PMOS transistor 11 is operated in the saturation region as described with reference to FIG. 5). However, when operated in the linear region, the connection point 14
Since the differential voltage ΔVin (logic voltage amplitude) between logic 1 and 0 at the node is as small as 217 mV, high-speed operation is realized.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力化が図られるとともに特殊なバイアス電圧を
生成するバイアス電圧生成回路が不要で、且つ高速に動
作するカレントモードインバータを提供することができ
る。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a current mode inverter that achieves low power consumption, does not require a bias voltage generation circuit that generates a special bias voltage, and operates at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のカレントモードインバータの一実施形
態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a current mode inverter of the present invention.

【図2】図1に示すカレントモードインバータの、バイ
アス電圧Vbiasの変化に対する遅延時間を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing a delay time with respect to a change in bias voltage Vbias of the current mode inverter shown in FIG.

【図3】図1に示すカレントモードインバータの、バイ
アス電圧Vbiasの変化に対する電流Ibの変化を示
すグラフである。
3 is a graph showing changes in current Ib with respect to changes in bias voltage Vbias of the current mode inverter shown in FIG. 1. FIG.

【図4】図1に示すカレントモードインバータの、バイ
アス電圧Vbiasの変化に対する消費電力および消費
電力×遅延時間の変化を示すグラフである。
4 is a graph showing changes in power consumption and power consumption × delay time with respect to changes in bias voltage Vbias of the current mode inverter shown in FIG. 1. FIG.

【図5】従来のカレントモードインバータの構成を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional current mode inverter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 カレントモードインバータ 11 第1のPMOSトランジスタ 12 第1のNMOSトランジスタ 13 第2のNMOSトランジスタ 14 接続点 15 制御回路 10 Current mode inverter 11 First PMOS transistor 12 First NMOS transistor 13 Second NMOS transistor 14 connection points 15 Control circuit

フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 DF08 DF17 EZ08 EZ20 5J055 AX02 AX12 BX17 CX27 DX22 DX65 DX73 EX07 EY21 EZ00 EZ04 EZ51 FX20 GX01 GX02 GX06 5J056 AA03 BB02 BB17 CC00 CC02 CC04 DD13 DD28 EE06 FF06 FF08 GG04 KK03 Continued front page    F term (reference) 5F038 DF08 DF17 EZ08 EZ20                 5J055 AX02 AX12 BX17 CX27 DX22                       DX65 DX73 EX07 EY21 EZ00                       EZ04 EZ51 FX20 GX01 GX02                       GX06                 5J056 AA03 BB02 BB17 CC00 CC02                       CC04 DD13 DD28 EE06 FF06                       FF08 GG04 KK03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源とグラウンドとの間に直列に配置さ
れた、電源側から順に第1のPMOSトランジスタおよ
び第1のNMOSトランジスタと、 一端がグラウンドに接続され、ゲートが、前記第1のP
MOSトランジスタおよび第1のNMOSトランジスタ
との間の接続点と、該第1のNMOSトランジスタのゲ
ートとの双方に接続された第2のNMOSトランジスタ
とを備え、 前記接続点から流出する電流を入力とし前記第2のNM
OSトランジスタに流入する電流を出力とするカレント
モードインバータにおいて、 前記第1のPMOSトランジスタのゲートが、少なくと
も動作時に、グラウンドレベルに保持されてなることを
特徴とするカレントモードインバータ。
1. A first PMOS transistor and a first NMOS transistor, which are arranged in series between a power source and a ground, in order from the power source side, one end of which is connected to the ground, and a gate of which is connected to the first P transistor.
A second NMOS transistor connected to both a connection point between the MOS transistor and the first NMOS transistor and a gate of the first NMOS transistor, and using a current flowing out from the connection point as an input; The second NM
A current mode inverter that outputs a current flowing into an OS transistor, wherein the gate of the first PMOS transistor is held at a ground level at least during operation.
【請求項2】 前記接続点の電位をVinとし、前記第
1のPMOSトランジスタのしきい値電圧の絶対値を|
Vtp|としたとき、動作中の少なくとも一部のタイミ
ングで、 Vin≧|Vtp| の関係を満たすことを特徴とする請求項1記載のカレン
トモードインバータ。
2. The absolute value of the threshold voltage of the first PMOS transistor is |, where Vin is the potential of the connection point.
The current mode inverter according to claim 1, wherein, when Vtp | is set, a relationship of Vin ≧ | Vtp | is satisfied at least at a part of timing during operation.
【請求項3】 前記第1のPMOSトランジスタのしき
い値電圧の絶対値を|Vtp|とし、前記第1および第
2のNMOSトランジスタのバイアス電圧をVtnとし
たとき、 Vtn<|Vtp| の関係を満たすことを特徴とする請求項1又は2記載の
カレントモードインバータ。
3. When the absolute value of the threshold voltage of the first PMOS transistor is | Vtp | and the bias voltage of the first and second NMOS transistors is Vtn, the relationship of Vtn <| Vtp | The current mode inverter according to claim 1 or 2, characterized in that:
【請求項4】 前記第1のPMOSトランジスタのゲー
トの電圧を、動作中にグラウンドレベルに保持するとと
もに、スタンバイ時に電源電圧に保持する制御回路を備
えたことを特徴とする請求項1記載のカレントモードイ
ンバータ。
4. A current control circuit according to claim 1, further comprising a control circuit for holding the voltage of the gate of the first PMOS transistor at the ground level during operation and holding it at the power supply voltage during standby. Mode inverter.
JP2002023326A 2002-01-31 2002-01-31 Current mode inverter Expired - Lifetime JP3822502B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002023326A JP3822502B2 (en) 2002-01-31 2002-01-31 Current mode inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002023326A JP3822502B2 (en) 2002-01-31 2002-01-31 Current mode inverter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003224466A true JP2003224466A (en) 2003-08-08
JP3822502B2 JP3822502B2 (en) 2006-09-20

Family

ID=27746064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002023326A Expired - Lifetime JP3822502B2 (en) 2002-01-31 2002-01-31 Current mode inverter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3822502B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023042059A (en) * 2021-09-14 2023-03-27 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション Temperature compensation circuit and semiconductor integrated circuit using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023042059A (en) * 2021-09-14 2023-03-27 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション Temperature compensation circuit and semiconductor integrated circuit using the same
JP7292339B2 (en) 2021-09-14 2023-06-16 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション TEMPERATURE COMPENSATION CIRCUIT AND SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT USING THE SAME
US11809207B2 (en) 2021-09-14 2023-11-07 Winbond Electronics Corp. Temperature compensation circuit and semiconductor integrated circuit using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP3822502B2 (en) 2006-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE36781E (en) Differential comparator for amplifying small swing signals to a full swing output
US6229403B1 (en) Voltage-controlled oscillator
JPH0964704A (en) Level shift semiconductor device
US6094074A (en) High speed common mode logic circuit
JP5038710B2 (en) Level conversion circuit
US20060049853A1 (en) Voltage comparator circuit
JP2010136001A (en) Oscillator
JP2004062424A (en) Semiconductor integrated circuit device
US10958267B2 (en) Power-on clear circuit and semiconductor device
US5485110A (en) ECL differential multiplexing circuit
US6344761B2 (en) Current comparison type latch
JP3068752B2 (en) Semiconductor device
JP3910568B2 (en) Level down converter
JP3822502B2 (en) Current mode inverter
US11075626B2 (en) Power-on clear circuit and semiconductor device
JP2007128553A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2788890B2 (en) Level shift circuit
JP2002237742A (en) Semiconductor integrated circuit
JP2006352726A (en) Output buffer circuit
JP2000194432A (en) Power source circuit for cmos logic
JP3510228B2 (en) Voltage comparison circuit
JP2008136093A (en) Oscillation circuit
JP2000013212A (en) Input circuit
JP2002149251A (en) Semiconductor integrated circuit
JPH1141073A (en) Signal input circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040625

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060524

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: 20060620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3822502

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140630

Year of fee payment: 8

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term