JP2568636B2 - インバータ回路 - Google Patents

インバータ回路

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JP2568636B2
JP2568636B2 JP63162939A JP16293988A JP2568636B2 JP 2568636 B2 JP2568636 B2 JP 2568636B2 JP 63162939 A JP63162939 A JP 63162939A JP 16293988 A JP16293988 A JP 16293988A JP 2568636 B2 JP2568636 B2 JP 2568636B2
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channel transistor
inverter circuit
transistor
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JP63162939A
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靖訓 稲垣
斉 小川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
    • H03K19/00361Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits

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Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 集積回路の出力バッファ回路等に使用されるインバー
タ回路のスイッチング動作時におけるノイズの発生を抑
制可能とした回路構成に関し、 必要とするスイッチング速度を確保しながら、スイッ
チング動作時にPチャンネル及びNチャンネルMOSトラ
ンジスタに流れる貫通電流あるいは外部負荷からNチャ
ンネルMOSトランジスタに流れる放電電流のビーク値を
抑制してグリッチによる内部回路の誤動作を未然に防止
することを目的とし、 PチャンネルMOSトランジスタのドレイン端子とグラ
ンドとの間に複数のNチャンネルMOSトランジスタを並
列に接続するとともに最前段のNチャネルMOSトランジ
スタのゲート端子に入力信号を入力し、終段のNチャン
ネルMOSトランジスタを除いて各NチャンネルMOSトラン
ジスタのソース端子は抵抗を介して接地し、各Nチャン
ネルMOSトランジスタのゲート端子はその前段のNチャ
ンネルMOSトランジスタのソース端子に接続するように
構成する。
[産業上の利用分野] この発明は集積回路の出力バッファ回路等に使用され
るインバータ回路において、そのスイッチング動作にお
けるノイズの発生を抑制可能とした回路構成に関するも
のである。
近年のコンピュータシステムの高速化及び大容量化の
要請にともない、そのコンピュータシステムを構成する
LSIの集積度も益々向上され、その動作速度も高速化さ
れている。このようなLSIでは内部回路で使用されるト
ランジスタより大きなディメンジョンのトランジスタで
構成される出力バッファ回路で外部負荷を高速駆動する
ことが行われている。
[従来の技術] CMOSプロセス集積回路等で使用される出力バッファ回
路は第3図に示すようにCMOS構成のインバータ回路11,1
2が直列に接続されて構成され、出力最終段を構成する
後段のインバータ回路12はその出力端子に接続される外
部負荷に対し充分な駆動能力を確保して動作速度を向上
させるためにそのPチャンネルトランジスタTpとNチャ
ンネルトランジスタTnのディメンジョンは内部回路を構
成するトランジスタより大きなディメンジョンで構成さ
れている。この後段のインバータ回路12の入出力特性を
第4図に従って説明すると、例えば入力電圧VinがLレ
ベルからHレベルに移行するとき出力電圧VoutはHレベ
ルからLレベルに移行する。その過渡状態において入力
電圧VinがNチャンネルトランジスタのしきい値Vth1を
越えてからPチャンネルトランジスタのしきい値Vth2を
越えるまでの間で両トランジスタTp,Tnを貫通する貫通
電流が流れるとともに、NチャンネルトランジスタTnが
オン状態となるにともなって外部負荷からNチャンネル
トランジスタに放電電流が流れ、この貫通電流及び放電
電流がこのインバータ回路12のグランドGから内部回路
のグランドに第4図に破線で示すようにピーク値の高い
負荷電流Iとして流れる。従って、この負荷電流Iが内
部回路のグランドにグリッチを発生させ、そのグリッチ
により内部回路が誤動作することがあった。
そこで、このようなグリッチの発生を防止するために
比較的ディメンジョンの小さいトランジスタで構成され
るインバータ回路を2段構成として共通のゲート信号に
より並列動作させることにより外部負荷に対する駆動能
力を確保するとともに一方のインバータ回路のNチャン
ネルトランジスタに入力されるゲート信号は遅延回路に
より遅延させて各インバータ回路のNチャネルトランジ
スタの動作に時間差を設けることにより貫通電流のピー
クを分散させてグリッチの発生を防止するようにした出
力バッファ回路が提案されている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記のような遅延回路によりNチャンネルト
ランジスタの動作を遅延させる構成では貫通電流のピー
ク値を低くすることはできるが、各インバータ回路のN
チャンネルトランジスタがともにオン状態のときに外部
負荷から流れ込む放電電流に対してはそのピーク値を抑
制することはできず、依然として内部回路のグランドに
グリッチが発生することがあるという問題点があった。
この発明の目的は出力バッファ回路等に使用するインバ
ータ回路において、必要とするスイッチング速度を確保
しながら、スイッチング動作時にPチャンネル及びNチ
ャンネルトランジスタを経てグランドにに流れる貫通電
流及び外部負荷からNチャンネルトランジスタを経てグ
ランドに流れる放電電流のピーク値を抑制してグリッチ
による内部回路の誤動作を未然に防止し得るインバータ
回路を提供するにある。
[課題を解決するための手段] CMOS構成のインバータ回路においてPチャンネルトラ
ンジスタのドレイン端子とグランドとの間に複数のNチ
ャンネルトランジスタを並列に接続する。その複数のN
チャンネルトランジスタの最前段のNチャンネルトラン
ジスタのゲート端子に入力信号を入力し、終段のNチャ
ンネルトランジスタを除いて各Nチャンネルトランジス
タのソース端子は抵抗を介して接地する。そして、各N
チャンネルトランジスタのゲート端子はその前段のNチ
ャンネルトランジスタのソース端子に接続したものであ
る。
[作用] 入力信号に基いて前段のNチャンネルトランジスタが
オン状態となることによりPチャンネルトランジスタか
ら流れる貫通電流及び外部負荷から流れる放電電流が前
段のNチャンネルトランジスタを経てグランドに流れる
と、抵抗によりその前段のNチャンネルトランジスタの
ソース端子電圧が上昇して次段のNチャンネルトランジ
スタがやや遅れてオン状態となり、前記貫通電流及び放
電電流は電段のNチャンネルトランジスタから後段のN
チャンネルトランジスタに徐々に移行して流れる。従っ
て、グランドに流れる貫通電流及び放電電流のピーク値
は抑制される。
[実施例] 以下、この発明を具体化した一実施例を第1図及び第
2図に従って説明すると、CMOS構成の出力バッファ回路
1は第一のインバータ回路2と第二のインバータ回路3
とより構成され、第一のインバータ回路2に内部回路が
接続されるとともに両インバータ回路2,3のグランドG
は内部回路のグランドと接続されている。第二のインバ
ータ回路3を構成する各トランジスタは第一のインバー
タ回路2を構成するトランジスタよりディメンジョンの
大きなトランジスタで構成され、Pチャンネルトランジ
スタTpのソース端子に電源電圧Vccが印加され、ドレイ
ン端子は出力端子Tに接続されている。また、Pチャン
ネルトランジスタTpのドレイン端子には、その合計ディ
メンジョンが第3図におけるNチャンネルトランジスタ
と等価となるように2分割された2個のNチャンネルト
ランジスタTn1,Tn2が並列に接続されている。すなわ
ち、前段の第一のNチャンネルトランジスタTn1はその
ドレイン端子がPチャンネルトランジスタTpのドレイン
端子に接続され、ソース端子は抵抗Rを介してグランド
Gに接続され、ゲート端子に第一のインバータ回路2の
出力電圧が入力されるようになっている。また、第二の
NチャンネルトランジスタTn2のドレイン端子は同じく
PチャンネルトランジスタTpのドレイン端子に接続され
るとともにゲート端子は第一のNチャンネルトランジス
タTn1のソース端子に接続され、ソース端子はグランド
Gに接続されている。
さて、このように構成された第二のインバータ回路3
では、例えば第一のインバータ回路2から出力される入
力電圧Vi1がLレベルに保持されている場合にはPチャ
ンネルトランジスタTpがオン状態に保持されるとともに
第一及び第二のNチャンネルトランジスタTn1,Tn2がオ
フ状態に保持されて出力電圧Voはほぼ電源電圧に等しい
Hレベルに保持され、この状態では外部負荷に第1図に
示す容量負荷Cが接続されているとその容量負荷はHレ
ベルまで充電されている。
この状態から第2図に示すように入力電圧Vi1がLレ
ベルからHレベルに移行すると、その過渡状態において
入力電圧Vi1が第一のNチャンネルトランジスタTn1のし
きい値Vth1を越えると第一のNチャンネルトランジスタ
Tn1がオン状態となってPチャンネルトランジスタTpか
ら第一のNチャンネルトランジスタTn1を経てグランド
Gに貫通電流が流れ始め、出力電圧Voが下降し始める。
すると、負荷容量Cから第一のNチャンネルトランジス
タTn1を経てグランドGに放電電流が流れ始め、その貫
通電流及び放電電流が抵抗Rを経てグランドGに負荷電
流I1として流れることにより第一のNチャンネルトラン
ジスタTn1のソース端子電圧が徐々に上昇する。そし
て、そのソース端子電圧が第二のNチャンネルトランジ
スタTn2の入力電圧Vi2となって第二のNチャンネルトラ
ンジスタTn2がオン状態となり、同第二のNチャンネル
トランジスタTn2に負荷電流I2が流れ始める。
この第二のNチャンネルトランジスタTn2の入力電圧V
i2は第2図に破線で示すように第一のNチャンネルトラ
ンジスタTn1の入力電圧Vi1に比して遅れて立上がる。そ
して、この入力電圧Vi2が第二のNチャンネルトランジ
スタTn2のしきい値Vth1を越えた時、第二のNチャンネ
ルトランジスタTn2に負荷電流I2が流れ出す。そして、
第一のNチャンネルトランジスタTn1に流れる負荷電流I
1はそのソース端子電圧が上昇しているため徐々に減少
し、第二のNチャンネルトランジスタTn2に流れる負荷
電流I2が増大する。このような動作の後、入力電圧Vi1
がPチャンネルトランジスタTpのしきい値Vth2に近付く
につれて貫通電流は徐々に収束し、負荷容量Cからの放
電電流もその充電量に応じた放電後に収束する。
従って、この出力バッファ回路1のグランドGには第
2図に破線で示す負荷電流I3が流れ、その負荷電流I3は
同図に鎖線で示すように第一のNチャンネルトランジス
タTn1に流れる一次電流I1と、その一次電流I1より時間
的に遅れて第二のNチャンネルトランジスタTn2に流れ
る二次電流I2の総和として流れる。この結果、グランド
Gに流れる負荷電流I3は時間的に分散されてそのピーク
値は低くなるので、内部回路のグランドGに発生するグ
リッチを抑制することができる。
また、入力電圧Vi1がHレベルからLレベルに移行す
るときすなわち出力電圧VoがLレベルからHレベルに移
行するときは負荷容量Cには充電されていなので、第一
及び第二のNチャンネルトランジスタTn1,Tn2に放電電
流は流れず、従って第一のNチャンネルトランジスタTn
1に貫通電流のみが流れ、前記と同様に抵抗Rに流れる
貫通電流により第二のNチャンネルトランジスタTn2は
オンされてグランドGに流れる貫通電流のピークが抑制
される。
以上のように、この第二のインバータ回路3ではその
過渡状態において負荷電流I3が増大した時にのみ第二の
NチャンネルトランジスタTn2がオン状態となりグラン
ドGに流れる負荷電流I3のピーク値を抑制してグリッチ
の発生を未然に防止することができる。そして、負荷電
流が小さいときには第二のNチャンネルトランジスタTn
2はオンせず、無用にスイッチング速度が低下すること
もない。
なお、前記実施例ではNチャンネルトランジスタを2
段構成としたが、3段以上で構成することもできる。
[発明の効果] 以上詳述したように、この発明は出力バッファ回路等
に使用するインバータ回路において必要とするスイッチ
ング速度を確保しながら、スイッチング動作時にPチャ
ンネル及びNチャンネルトランジスタを経てグランドに
流れる貫通電流あるいは外部負荷からNチャンネルトラ
ンジスタを経てグランドに流れる放電電流のピーク値を
抑制して、グリッチによる内部回路の誤動作を未然に防
止することができる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を具体化した一実施例のインバータ回路
を使用した出力バッファ回路を示す回路図、第2図はそ
のインバータ回路の過渡状態における入出力電圧特性及
び負荷電流特性を示す波形図、第3図は従来のインバー
タ回路を使用した出力バッファ回路を示す回路図、第4
図はそのインバータ回路の過渡状態における入出力電圧
特性及び負荷電流特性を示す波形図である。 図中、TpはPチャンネルトランジスタ、TnはNチャンネ
ルトランジスタ、Rは抵抗、Gはグランドである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CMOS構成のインバータ回路において、Pチ
    ャンネルMOSトランジスタ(Tp)のドレイン端子とグラ
    ンド(G)との間に複数のNチャンネルMOSトランジス
    タ(Tn1,Tn2)を並列に接続するとともに最前段のNチ
    ャネルMOSトランジスタ(Tn1)のゲート端子に入力信号
    を入力し、終段のNチャンネルMOSトランジスタ(Tn2)
    を除いて各NチャンネルMOSトランジスタ(Tn1)のソー
    ス端子は抵抗(R)を介して接地し、各NチャンネルMO
    Sトランジスタ(Tn2)のゲート端子はその前段のNチャ
    ンネルMOSトランジスタ(Tn1)のソース端子に接続した
    ことを特徴とするインバータ回路。
JP63162939A 1988-06-30 1988-06-30 インバータ回路 Expired - Lifetime JP2568636B2 (ja)

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