JP2601223B2 - Simultaneous bidirectional I / O buffer - Google Patents

Simultaneous bidirectional I / O buffer

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JP2601223B2
JP2601223B2 JP6263241A JP26324194A JP2601223B2 JP 2601223 B2 JP2601223 B2 JP 2601223B2 JP 6263241 A JP6263241 A JP 6263241A JP 26324194 A JP26324194 A JP 26324194A JP 2601223 B2 JP2601223 B2 JP 2601223B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
その入出力回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and, more particularly, to an input / output circuit thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の入出力回路では、入出力兼
用の双方向バッファを用いる場合がある。これらは、半
導体装置間の信号伝達に必要とされる配線数を削減する
上で有効である。
2. Description of the Related Art In an input / output circuit of a semiconductor device, a bidirectional buffer for both input and output may be used. These are effective in reducing the number of wirings required for signal transmission between semiconductor devices.

【0003】従来、半導体装置の入出力兼用の双方向バ
ッファとしては、一般に、入力/出力を時分割して使用
するトライステート・バッファ型の回路や、ECL/G
TLインターフェース等で用いられる、ワイヤード接続
による結線論理を利用したバッファ等がある。なお、G
TL(Gunning Tranceiver Logic)はCMOS間の高速
低振幅インターフェースである。
Conventionally, as a bidirectional buffer for both input and output of a semiconductor device, generally, a tri-state buffer type circuit which uses input / output in a time-division manner or an ECL / G
There is a buffer using a connection logic by wired connection, which is used in a TL interface or the like. Note that G
TL (Gunning Tranceiver Logic) is a high-speed low-amplitude interface between CMOS.

【0004】これらのバッファのうち、トライステート
・バッファ等で信号切り替えの制御のために応答速度が
比較的遅く、高速動作させることは困難である。
[0004] Among these buffers, the response speed is relatively slow due to control of signal switching in a tri-state buffer or the like, and it is difficult to operate at high speed.

【0005】また、ワイヤード接続による双方向バッフ
ァでは、受信データは双方の出力データとの“OR”ま
たは“AND”信号としてしか定義できない。
In a bidirectional buffer using a wired connection, received data can be defined only as an "OR" or "AND" signal with both output data.

【0006】このため、一方の双方向バッファからの出
力データについて、他方の双方向バッファでデータが受
信可能とされるのは、自身の出力データが高レベル(A
ND型)又は低レベル(OR型)の場合に限られ、その
他の状態では他方の側の出力を受信出来ず、入出力を相
互に独立した状態でデータ転送を行うことは不可能であ
る。
For this reason, the output data from one bidirectional buffer can be received by the other bidirectional buffer only when its own output data is at a high level (A
ND type) or low level (OR type). In other states, the output of the other side cannot be received, and it is impossible to perform data transfer in a state where inputs and outputs are mutually independent.

【0007】このような双方向バッファに対して、従
来、高速で、入出力で完全に独立したデータの転送が可
能なインターフェース形式として、同時型双方向の入出
力バッファが提案されている。
Conventionally, a simultaneous type bidirectional input / output buffer has been proposed as an interface type capable of transferring completely independent data at high speed with respect to such a bidirectional buffer.

【0008】これは、図3の形式の双方向バッファを、
図4に示すように、2つの半導体装置a、b間にて1本
の配線で接続し、信号論理レベルとして、高レベル=V
dd、低レベル=0、及び中間レベル=(Vdd/2)
の3値をとることにより実現している。
This provides a bidirectional buffer of the form of FIG.
As shown in FIG. 4, a single wiring is connected between two semiconductor devices a and b, and a high level = V
dd, low level = 0, and intermediate level = (Vdd / 2)
This is realized by taking the three values of

【0009】より詳細には、図3を参照して、同時型双
方向バッファIOBUFにおいて、pMOSトランジス
タP1とnMOSトランジスタN1から成るCMOSイ
ンバータは、不図示の半導体装置の内部回路からの出力
信号を出力端子OUTを介して入力し、これを入出力端
子IOに駆動出力する出力側回路を構成する。また、同
時型双方向バッファIOBUFの入力側回路は、一方の
入力端が夫々入出力端子IOに接続され、出力をセレク
タSELの入力端に夫々接続した2つのコンパレータC
1、C2と、セレクタSELの出力を不図示の半導体装
置の内部回路に伝達する入力端子INから成り、2つの
コンパレータC1、C2の参照電圧(論理判定レベル)
VR1、VR2は夫々電源電圧VDDの、例えば1/4、
3/4等とされ、コンパレータC1、C2は、入出力端
子IOの信号レベルとその論理判定レベルVR1、VR
2との比較結果を出力する。
More specifically, referring to FIG. 3, in a simultaneous bidirectional buffer IOBUF, a CMOS inverter including a pMOS transistor P1 and an nMOS transistor N1 outputs an output signal from an internal circuit of a semiconductor device (not shown). An output-side circuit that receives an input through the terminal OUT and outputs the drive to the input / output terminal IO is configured. The input side circuit of the simultaneous bidirectional buffer IOBUF has two comparators C, one of which is connected to the input / output terminal IO and the other of which is connected to the input of the selector SEL.
1 and C2 and an input terminal IN for transmitting the output of the selector SEL to an internal circuit of a semiconductor device (not shown). The reference voltages (logic determination levels) of the two comparators C1 and C2
VR1 and VR2 are, for example, 1/4 of the power supply voltage VDD, respectively.
The comparators C1 and C2 determine the signal level of the input / output terminal IO and the logical determination levels VR1 and VR.
2 and outputs the result of comparison.

【0010】すなわち、図3を参照して、同時型双方向
バッファIOBUFの入力側回路において、入出力端子
IOから入力された信号が1/4VDD以下であれば、コ
ンパレータC1、C2からは共に論理値“0”が出力さ
れ、IO端子から入力された信号が3/4VDD以上であ
れば、コンパレータC1、C2からは共に論理値“1”
が出力され、セレクタSELに選択信号として入力され
る出力信号OUTの論理値に係わらず、セレクタSEL
からは入出力端子IOの信号レベルが出力される。
That is, referring to FIG. 3, in the input side circuit of the simultaneous type bidirectional buffer IOBUF, if the signal input from input / output terminal IO is 1/4 VDD or less, both comparators C1 and C2 output logical signals. When the value “0” is output and the signal input from the IO terminal is equal to or more than / VDD, the logical values “1” are both output from the comparators C1 and C2.
Is output, and regardless of the logical value of the output signal OUT input as a selection signal to the selector SEL, the selector SEL
Outputs the signal level of the input / output terminal IO.

【0011】また、入出力端子IOの信号レベルが1/
4VDD〜3/4VDDの範囲にある場合には、コンパレー
タC1、C2からは論理値“1”、“0”が出力され、
出力信号OUTの論理値に依存して、セレクタSELか
らコンパレータC1、C2のいずれか一方が選択出力さ
れ、バッファ自身の出力信号OUTの論理値と入力信号
のレベルに応じて、相手の出力の論理値を検出するよう
に動作するものである。
The signal level of the input / output terminal IO is 1 /
When it is in the range of 4VDD to 3 / 4VDD, the logical values "1" and "0" are output from the comparators C1 and C2,
One of the comparators C1 and C2 is selectively output from the selector SEL depending on the logical value of the output signal OUT, and the logic of the output of the other party is selected according to the logical value of the output signal OUT of the buffer itself and the level of the input signal. It operates to detect a value.

【0012】すなわち、図4を参照して、2つのバッフ
ァa、bの送信信号の信号レベルが異なる場合に、信号
線の電位レベルは中間レベルとなり、2つのバッファの
受信信号はこの信号線のレベルに対する論理しきい値
を、自分自身の送信信号に応じて切り替えて、相手側の
送信信号内容を判定する。
That is, referring to FIG. 4, when the signal levels of the transmission signals of the two buffers a and b are different, the potential level of the signal line becomes an intermediate level, and the reception signals of the two buffers a and b The logic threshold for the level is switched according to the own transmission signal, and the content of the transmission signal of the other party is determined.

【0013】このような同時型双方向入出力バッファ
は、トライステート・バッファ等を用いる場合のよう
に、送受信の切り替えを行うための同期化に必要とされ
る待ち時間が不要とされるため、高速動作が可能とな
り、また、一般のワイヤード接続と相違して、入出力信
号の完全分離が可能である。
Such a simultaneous type bidirectional input / output buffer does not require a waiting time required for synchronization for switching between transmission and reception as in the case of using a tri-state buffer or the like. High-speed operation becomes possible, and, unlike general wired connection, complete separation of input / output signals is possible.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな形式の回路では、複数の半導体装置を接続した場合
の中間レベルを保証するのが困難であることが知られて
いる。
However, it is known that it is difficult to guarantee an intermediate level when a plurality of semiconductor devices are connected in such a circuit.

【0015】これを、図4を用いて説明する。ここで
は、2つの半導体装置a、b間で、a側はpMOSトラ
ンジスタP1がオン状態で、b側はnMOSトランジス
タN1がオン状態である場合、信号線のレベル(電位)
は、これらのトランジスタのオン抵抗で決まり、a側の
pMOSトランジスタP1がb側のnMOSトランジス
タN1に比較してオン抵抗が高い場合には、半導体装置
a、b間を流れる電流Iはa側のpMOSトランジスタ
P1のオン抵抗でほぼ決定され、信号レベルはVdd/
2よりも低めに定まる。逆の場合、すなわち、a側のp
MOSトランジスタP1がb側のnMOSトランジスタ
N1に比較してオン抵抗が低い場合には、信号レベルは
Vdd/2よりも高めに定まる。これはa側のnMOS
トランジスタN1とb側のpMOSトランジスタP1と
の関係についても当てはまる。
This will be described with reference to FIG. Here, between the two semiconductor devices a and b, the level (potential) of the signal line when the pMOS transistor P1 is on on the a side and the nMOS transistor N1 is on on the b side
Is determined by the on-resistance of these transistors. When the on-resistance of the a-side pMOS transistor P1 is higher than that of the b-side nMOS transistor N1, the current I flowing between the semiconductor devices a and b is The signal level is substantially determined by the on-resistance of the pMOS transistor P1, and the signal level is Vdd /
Determined to be lower than 2. In the opposite case, that is, p on the a side
When the ON resistance of the MOS transistor P1 is lower than that of the nMOS transistor N1 on the b side, the signal level is determined to be higher than Vdd / 2. This is the a-side nMOS
The same applies to the relationship between the transistor N1 and the p-side pMOS transistor P1.

【0016】一般に半導体装置のトランジスタの性能
を、pチャネルとnチャネルのように異なる導電型のM
OSトランジスタ間で、そのバラツキを抑えて一致させ
ること、さらに、異なる半導体装置間で性能・特性の一
致を保証することは製造管理の面からも極めて困難であ
る。
In general, the performance of a transistor of a semiconductor device is determined by using different conductivity type M transistors such as a p-channel transistor and an n-channel transistor.
It is extremely difficult from the viewpoint of manufacturing control to match the OS transistors while suppressing their variations, and to guarantee the matching of performance and characteristics between different semiconductor devices.

【0017】このため、通常の製造バラツキで、図3に
示すような同時型双方向入出力バッファを用いた場合、
MOSトランジスタのオン抵抗のバラツキは、50〜7
0%程度であり、その出力中間レベルは設計中心である
Vdd/2に対して、20〜30%程度のバラツキを持
つという欠点を有することになる。
For this reason, when a simultaneous bidirectional input / output buffer as shown in FIG.
The variation of the ON resistance of the MOS transistor is 50 to 7
This is about 0%, and the output intermediate level has a disadvantage of about 20 to 30% variation with respect to Vdd / 2 which is the design center.

【0018】また、中間レベルの安定化のために、出力
バッファ部に抵抗を直列接続する場合もあるが、この場
合も抵抗体の製造管理の負担が増加するという問題があ
る。
In some cases, a resistor is connected in series to the output buffer section for stabilization at an intermediate level. However, in this case, there is a problem that the burden of manufacturing control of the resistor increases.

【0019】従って、本発明の目的は、前記問題点を解
消し、このような同時型双方向バッファにおける出力中
間レベルの安定化を図る半導体装置を提供することにあ
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device which solves the above-mentioned problems and stabilizes an intermediate output level in such a simultaneous bidirectional buffer.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、半導体装置の出力信号を入出力端子に出
力するCMOS型の出力バッファと、前記入出力端子を
入力とし前記出力信号及び前記入出力端子の信号レベル
に応じて、3値を前記半導体装置に出力する入力バッフ
ァ回路と、を備えた同時型双方向入出力バッファにおい
て、更に、前記CMOS型の出力バッファに流れる電流
を制御する手段を設け、中間値レベルを電源電圧の中間
値に設定するように制御することを特徴とする同時型双
方向入出力バッファを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a CMOS type output buffer for outputting an output signal of a semiconductor device to an input / output terminal; An input buffer circuit for outputting a ternary value to the semiconductor device in accordance with a signal level of the input / output terminal, wherein the simultaneous type bidirectional input / output buffer further controls a current flowing through the CMOS output buffer. Means for controlling the intermediate value level to be set at an intermediate value of the power supply voltage.

【0021】また、本発明は、好ましくは、半導体装置
の一の端子を介して同時に入出力を行う双方向バッファ
であって、前記端子の論理レベルが3値であり、前記双
方向バッファの入力論理判定レベルが前記双方向バッフ
ァの論理出力内容に応じて可変とされる、同時型双方向
入出力バッファにおいて、前記双方向バッファの出力回
路がCMOS論理回路から成り、高電位側電源と前記C
MOS論理回路との間に第1の電流制限手段が挿入さ
れ、低電位側電源と前記CMOS論理回路との間に第2
の電流制限手段が挿入されていることを特徴とする同時
型双方向入出力バッファを提供する。
Further, the present invention preferably provides a bidirectional buffer for simultaneously performing input / output via one terminal of a semiconductor device, wherein the logic level of the terminal is ternary, and In a simultaneous bidirectional input / output buffer, wherein a logic decision level is made variable in accordance with the logical output content of the bidirectional buffer, an output circuit of the bidirectional buffer comprises a CMOS logic circuit,
A first current limiting means is inserted between the CMOS logic circuit and a second current limiting means.
Wherein the current limiting means is inserted.

【0022】本発明の同時型双方向入出力バッファにお
いては、好ましくは、前記第1の電流制限手段がpMO
Sトランジスタによる第1の電流ミラー回路を構成し、
前記第2の電流制限手段がnMOSトランジスタによる
第2の電流ミラー回路を構成してなることを特徴とす
る。
In the simultaneous bidirectional input / output buffer of the present invention, preferably, the first current limiting means is a pMO.
Forming a first current mirror circuit with S transistors;
The second current limiting means constitutes a second current mirror circuit using an nMOS transistor.

【0023】本発明の同時型双方向入出力バッファにお
いては、好ましくは、前記第1及び第2の電流ミラー回
路の動作状態を定める電流を前記半導体装置のそれぞれ
の端子を介して外部から供給するように構成したことを
特徴とする。
In the simultaneous type bidirectional input / output buffer according to the present invention, preferably, a current which determines an operation state of the first and second current mirror circuits is supplied from outside through respective terminals of the semiconductor device. It is characterized by having such a configuration.

【0024】[0024]

【作用】本発明は、出力バッファのオン状態にあるトラ
ンジスタの電流を制御して、双方向バッファを相互接続
した際の、中間値レベルを正しく電源電圧の中間値に制
御することにより、出力バッファを構成する異なる導電
型のトランジスタ間の特性のバラツキによる中間値レベ
ルの変動を回避して安定化を達成するものである。
According to the present invention, the output buffer is controlled by controlling the current of the transistor in the on state of the output buffer to properly control the intermediate value level when the bidirectional buffers are interconnected to the intermediate value of the power supply voltage. Is achieved by avoiding fluctuations in the intermediate value level due to variations in characteristics between transistors of different conductivity types.

【0025】そして、本発明においては、同時型双方向
入出力バッファに電流ミラー回路よりなる電流制限回路
を付加することにより、半導体装置の製造バラツキが大
きい場合でも、中間電位レベルを安定化するものであ
る。
In the present invention, by adding a current limiting circuit comprising a current mirror circuit to the simultaneous type bidirectional input / output buffer, the intermediate potential level can be stabilized even when the manufacturing variation of the semiconductor device is large. It is.

【0026】また、本発明によれば、2つの半導体装置
を配線を介して相互接続した場合、一側の双方向バッフ
ァのCMOS論理回路の一の導電型のMOSトランジス
タと、他側の双方向バッファの他の導電型のMOSトラ
ンジスタに流れる電流は等しくなり、中間レベルは正確
に電源電圧の1/2に保たれ、中間レベルはデバイス特
性のチップ間のバラツキに依存しない。
Further, according to the present invention, when two semiconductor devices are interconnected via a wiring, one conductive type MOS transistor of a CMOS logic circuit of one side bidirectional buffer and one side of a bidirectional buffer CMOS logic circuit are connected. The currents flowing through the other conductivity type MOS transistors of the buffer are equal, the intermediate level is kept exactly at 2 of the power supply voltage, and the intermediate level does not depend on chip-to-chip variations in device characteristics.

【0027】本発明は、半導体装置の外部端子から、バ
ッファの能力/インピーダンスを可変に設定することを
可能とするものである。
The present invention makes it possible to variably set the capacity / impedance of a buffer from an external terminal of a semiconductor device.

【0028】[0028]

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】[0029]

【実施例1】本発明の第1の実施例について図面を参照
して説明する。図1は本発明の第1の実施例の同時型双
方向入出力バッファを含む半導体装置の回路図であり、
図2はこれを2つの半導体装置a、b間で接続した回路
図である。
Embodiment 1 A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor device including a simultaneous bidirectional input / output buffer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram in which this is connected between two semiconductor devices a and b.

【0030】図1を参照して、本発明の第1の実施例の
半導体装置は、複数個の同時型双方向バッファIOBU
Fと、それらの動作バイアス電位VBP、VBNを与え
るためのレベル発生回路VBPG、VBNGを含んでい
る。
Referring to FIG. 1, a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention includes a plurality of simultaneous type bidirectional buffers IOBU.
F and level generating circuits VBPG and VBNG for applying the operation bias potentials VBP and VBN.

【0031】同時型双方向バッファIOBUFは、半導
体装置内部に接続する出力側端子OUT、入力側端子I
N、半導体装置外部とのインターフェースをとる入出力
端子IOを有する。出力側回路は、直列に電源Vddと
グランド電位の間でソース・ドレインが相互に接続され
た4個のpMOS、nMOSトランジスタP1、P2、
N1、N2からなり、MOSトランジスタP1、N1の
ゲートは出力側端子OUTに共通に接続され、ドレイン
は入出力端子IO、および入力判定部IBUFに接続さ
れている。
The simultaneous type bidirectional buffer IOBUF has an output terminal OUT and an input terminal I connected to the inside of the semiconductor device.
N, an input / output terminal IO for interfacing with the outside of the semiconductor device. The output side circuit includes four pMOS and nMOS transistors P1, P2, whose sources and drains are connected in series between the power supply Vdd and the ground potential.
The gates of the MOS transistors P1 and N1 are commonly connected to an output terminal OUT, and the drains are connected to an input / output terminal IO and an input determination unit IBUF.

【0032】また、MOSトランジスタP2、N2のゲ
ートには夫々、レベル発生回路VBPG、VBNGから
動作バイアス電位VBP、VBNが与えられている。
The operating bias potentials VBP and VBN are applied to the gates of the MOS transistors P2 and N2 from the level generating circuits VBPG and VBNG, respectively.

【0033】入力判定部IBUFは、図3を参照して説
明した従来例と同様にして、2つの論理判定レベルVR
1、VR2と入出力端子IOの電位との比較を行う。2
つのコンパレータC1、C2と、出力側端子OUTによ
り選択されるセレクタ回路に接続し、その出力が入力側
端子INから半導体装置の内部回路に接続する。
The input determination unit IBUF has two logic determination levels VR in the same manner as the conventional example described with reference to FIG.
1, VR2 is compared with the potential of the input / output terminal IO. 2
The comparators C1 and C2 are connected to a selector circuit selected by an output terminal OUT, and the output is connected from an input terminal IN to an internal circuit of the semiconductor device.

【0034】図1を参照して、レベル発生回路VBPG
は、同時型双方向バッファIOBUFに与える動作バイ
アスVBPを発生する回路であり、電源Vddと、参照
電流入力端子IREF1との間でソース・ドレインを直
列接続したpMOSトランジスタP3、P4、および参
照電位VR0と参照電流入力端子IREF1と電位比較
を行うコンパレータC3から成り、この出力VBPがp
MOSトランジスタP4のゲートに接続されている。
Referring to FIG. 1, level generation circuit VBPG
Is a circuit for generating an operating bias VBP applied to the simultaneous bidirectional buffer IOBUF. The pMOS transistors P3 and P4, whose sources and drains are connected in series between the power supply Vdd and the reference current input terminal IREF1, and the reference potential VR0. And a comparator C3 for comparing the potential with the reference current input terminal IREF1.
It is connected to the gate of MOS transistor P4.

【0035】同様に、レベル発生回路VBNGは、同時
型双方向バッファIOBUFに与える動作バイアスVB
Nを発生する回路であり、グランド電位と参照電流入力
端子IREF2との間でソース・ドレインを直列接続し
たnMOSトランジスタN3、N4、および参照電位V
R0と参照電流入力端子IREF2と電位比較を行うコ
ンパレータC4から成り、この出力VBNがnMOSト
ランジスタN4のゲートに接続されている。
Similarly, the level generating circuit VBNG has an operation bias VB applied to the simultaneous bidirectional buffer IOBUF.
N, NMOS transistors N3 and N4 whose sources and drains are connected in series between a ground potential and a reference current input terminal IREF2, and a reference potential V
R0, a reference current input terminal IREF2, and a comparator C4 for comparing potentials. The output VBN is connected to the gate of the nMOS transistor N4.

【0036】本実施例では、参照電位VR0は出力中間
レベル=Vdd×1/2を与えるものとし、また、論理
判定レベルVR1、VR2は、VDD・3/4、Vdd
・1/4の電位を与えるものとする。
In this embodiment, it is assumed that the reference potential VR0 gives the output intermediate level = Vdd × 1/2, and the logical decision levels VR1 and VR2 are VDD ・ 3/4, Vdd
・ A potential of 1/4 shall be applied.

【0037】そして、参照電流入力端子IREF1、I
REF2は、半導体装置外部から、互いに等しい所定の
電流(定電流)が、流れ込み又は流れ出すように保たれ
ているものとする。さらにMOSトランジスタP1、P
2のサイズはP3、P4に等しく、N1、N2のサイズ
はN3、N4に等しいものとする。
The reference current input terminals IREF1, IREF
It is assumed that REF2 is maintained such that predetermined equal currents (constant currents) flow in or out from the outside of the semiconductor device. Further, MOS transistors P1, P
2 is equal to P3 and P4, and the sizes of N1 and N2 are equal to N3 and N4.

【0038】次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0039】図2のように、2つの半導体装置間a、b
で、上記した本実施例に係る同時型双方向バッファが接
続され、a側の出力側端子OUTが“H”レベル、b側
の出力側端子OUTは“L”レベルであり、半導体装置
間の配線が中間レベルである場合について説明する。
As shown in FIG. 2, a, b between two semiconductor devices
The simultaneous type bidirectional buffer according to this embodiment is connected, the output terminal OUT on the a side is at the “H” level, the output terminal OUT on the b side is at the “L” level, and the The case where the wiring is at an intermediate level will be described.

【0040】a側のnMOSトランジスタN1、b側の
pMOSトランジスタP1はオン状態とされ、これらを
流れる電流はa側では、レベル発生回路VBNGのnM
OSトランジスタN4とミラー接続したnMOSトラン
ジスタN2によって制限され、b側では、レベル発生回
路VBPGのpMOSトランジスタP4とミラー接続し
たpMOSトランジスタP2によって制限される。
The nMOS transistor N1 on the a side and the pMOS transistor P1 on the b side are turned on, and the current flowing therethrough is nM of the level generation circuit VBNG on the a side.
It is limited by the nMOS transistor N2 mirror-connected to the OS transistor N4, and on the b side, it is limited by the pMOS transistor P2 mirror-connected to the pMOS transistor P4 of the level generation circuit VBPG.

【0041】レベル発生回路VBNGは、参照電流入力
端子IREF2の電位が参照電位VR0と同一電位に保
たれるように、コンパレータC4にて、nMOSトラン
ジスタN2、N4のゲート電位を定めている。
In the level generation circuit VBNG, the gate potential of the nMOS transistors N2 and N4 is determined by the comparator C4 so that the potential of the reference current input terminal IREF2 is maintained at the same potential as the reference potential VR0.

【0042】このため、nMOSトランジスタN1、N
2には、nMOSトランジスタN2のドレイン電位がV
dd/2の場合に、端子IREF2に与えられた電流と
同一の電流が流れる。これはレベル発生回路VBPGに
ついても同様である。
For this reason, the nMOS transistors N1, N
2, the drain potential of the nMOS transistor N2 is V
In the case of dd / 2, the same current as the current given to the terminal IREF2 flows. This is the same for the level generation circuit VBPG.

【0043】参照電流入力端子IREF1、IREF2
にa、b側とも同一電流を流しているため、a側ではn
MOSトランジスタN1、N2、b側のpMOSトラン
ジスタP1、P2に流れる電流は、この参照電流と等し
くなり、中間レベルは正確にVdd/2に保たれ、2つ
の半導体装置間のトランジスタの製造バラツキに依存し
ない。
Reference current input terminals IREF1, IREF2
Since the same current flows on both sides a and b, n
The currents flowing through the pMOS transistors P1, P2 on the MOS transistors N1, N2, b side are equal to this reference current, the intermediate level is accurately maintained at Vdd / 2, and depends on the transistor manufacturing variation between the two semiconductor devices. do not do.

【0044】以上本発明を上記実施例に即して説明した
が、本発明は、上記態様にのみ限定されるものではな
く、本発明の原理に準ずる各種態様を含む。
Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments but includes various embodiments according to the principle of the present invention.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明(請求項
1)によれば、CMOS型出力バッファに流れるトラン
ジスタの電流を制御して、双方向バッファを相互接続し
た際の、中間値レベルを正しく電源電圧の中間値(1/
2)とすることができるため、出力バッファを構成する
異なる導電型のトランジスタ間のオン抵抗等特性のバラ
ツキ、及びチップ間の特性のバラツキに依存せずに、中
間値レベルを安定化させるという効果を有する。
As described above, according to the present invention (claim 1), the intermediate value level when the bidirectional buffers are interconnected is controlled by controlling the transistor current flowing through the CMOS output buffer. Correctly set the intermediate value of the power supply voltage (1 /
2), the effect of stabilizing the intermediate value level without depending on the variation in the characteristics such as the on-resistance between transistors of different conductivity types constituting the output buffer and the variation in the characteristics between the chips. Having.

【0046】また、本発明(請求項2、3)によれば、
同時型双方向入出力バッファに、好ましくは電流ミラー
回路よりなる電流制限回路を付加することにより、半導
体装置の製造バラツキが大きい場合でも、その中間電位
レベルを安定化できるという効果を有する。
According to the present invention (claims 2 and 3),
By adding a current limiting circuit, which is preferably a current mirror circuit, to the simultaneous bidirectional input / output buffer, it is possible to stabilize the intermediate potential level even when the manufacturing variability of the semiconductor device is large.

【0047】また、本発明(請求項2、3)によれば、
簡易な回路構成により、2つの半導体装置を配線を介し
て相互接続した場合、一側の双方向バッファのCMOS
論理回路の一方の導電型のMOSトランジスタと、他側
の双方向バッファのMOSトランジスタに流れる電流は
等しくなり、中間レベルは、正確に電源電圧の1/2に
保たれるものであり、デバイス特性のチップ間のバラツ
キに依存しない。
According to the present invention (claims 2 and 3),
When two semiconductor devices are connected to each other via a wiring by a simple circuit configuration, a CMOS of a bidirectional buffer on one side is used.
The currents flowing through the MOS transistor of one conductivity type of the logic circuit and the MOS transistor of the bidirectional buffer on the other side are equal, and the intermediate level is exactly maintained at 電源 of the power supply voltage. It does not depend on the variation between chips.

【0048】さらに、本発明(請求項4)によれば、半
導体チップ外部から、バッファの能力/インピーダンス
等を可変させることができるという効果を有する。
Further, according to the present invention (claim 4), there is an effect that the capacity / impedance of the buffer can be varied from outside the semiconductor chip.

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

【図1】本発明の第1の実施例の同時型双方向入出力バ
ッファを含む半導体装置の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor device including a simultaneous type bidirectional input / output buffer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体装置を2つ接続した状態を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a state where two semiconductor devices of FIG. 1 are connected;

【図3】従来の同時型双方向入出力バッファを含む半導
体装置の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional semiconductor device including a simultaneous type bidirectional input / output buffer.

【図4】図3の半導体装置を2つ接続した状態を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which two semiconductor devices of FIG. 3 are connected;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IOBUF 双方向バッファ IBUF 入力判定部 VGNB、VBPG バイアス発生回路 C1、C2、C3、C4 電圧コンパレータ IO、OUT、IN 信号端子 IREF1、IREF2 参照電流入力端子 VR0、VR1、VR2 参照電位端子 N1、N2、N3、N4 nMOSトランジスタ P1、P2、P3、P4 pMOSトランジスタ IOBUF bidirectional buffer IBUF input determination unit VGNB, VBPG bias generation circuit C1, C2, C3, C4 voltage comparator IO, OUT, IN signal terminal IREF1, IREF2 reference current input terminal VR0, VR1, VR2 reference potential terminal N1, N2, N3 , N4 nMOS transistors P1, P2, P3, P4 pMOS transistors

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体装置の出力信号を入出力端子に出力
するCMOS型の出力バッファと、前記入出力端子を入
力とし前記出力信号及び前記入出力端子の信号レベルに
応じて、3値を前記半導体装置に出力する入力バッファ
回路と、を備えた同時型双方向入出力バッファにおい
て、 更に、前記CMOS型の出力バッファに流れる電流を制
御する手段を設け、中間値レベルを電源電圧の中間値に
設定するように制御することを特徴とする同時型双方向
入出力バッファ。
A CMOS output buffer for outputting an output signal of a semiconductor device to an input / output terminal; A simultaneous type bidirectional input / output buffer having an input buffer circuit for outputting to the semiconductor device; and a means for controlling a current flowing through the CMOS type output buffer, wherein the intermediate value level is set to an intermediate value of the power supply voltage. A simultaneous bidirectional input / output buffer characterized by being controlled to be set.
【請求項2】半導体装置の一の端子を介して同時に入出
力を行う双方向バッファであって、前記端子の論理レベ
ルが3値であり、前記双方向バッファの入力論理判定レ
ベルが前記双方向バッファの論理出力内容に応じて可変
とされる、同時型双方向入出力バッファにおいて、 前記双方向バッファの出力回路がCMOS論理回路から
成り、高電位側電源と前記CMOS論理回路との間に第
1の電流制限手段が挿入され、低電位側電源と前記CM
OS論理回路との間に第2の電流制限手段が挿入されて
成ることを特徴とする同時型双方向入出力バッファ。
2. A bidirectional buffer for simultaneously inputting and outputting data via one terminal of a semiconductor device, wherein the logic level of the terminal is ternary, and the input logic determination level of the bidirectional buffer is the bidirectional buffer. In the simultaneous type bidirectional input / output buffer, which is variable according to the logical output content of the buffer, the output circuit of the bidirectional buffer is formed of a CMOS logic circuit, and a CMOS logic circuit is provided between a high-potential-side power supply and the CMOS logic circuit. 1 current limiting means, and the low-potential-side power supply and the CM
A simultaneous bidirectional input / output buffer, wherein a second current limiting means is inserted between the buffer and the OS logic circuit.
【請求項3】前記第1の電流制限手段がpMOSトラン
ジスタによる第1の電流ミラー回路を構成し、前記第2
の電流制限手段がnMOSトランジスタによる第2の電
流ミラー回路を構成してなることを特徴とする請求項2
記載の同時型双方向入出力バッファ。
3. The first current limiting means forms a first current mirror circuit using a pMOS transistor.
3. The current limiting means comprises a second current mirror circuit formed by an nMOS transistor.
A simultaneous bidirectional input / output buffer as described.
【請求項4】前記第1及び第2の電流ミラー回路の動作
状態を定める電流を前記半導体装置のそれぞれの端子を
介して外部から供給するように構成されたことを特徴と
する請求項3記載の同時型双方向入出力バッファ。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a current for determining an operation state of said first and second current mirror circuits is supplied from outside through respective terminals of said semiconductor device. Simultaneous bidirectional I / O buffer.
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