JP2601978B2 - Ttl入力信号レベルを変換するためのcmosレシーバ回路 - Google Patents
Ttl入力信号レベルを変換するためのcmosレシーバ回路Info
- Publication number
- JP2601978B2 JP2601978B2 JP5005510A JP551093A JP2601978B2 JP 2601978 B2 JP2601978 B2 JP 2601978B2 JP 5005510 A JP5005510 A JP 5005510A JP 551093 A JP551093 A JP 551093A JP 2601978 B2 JP2601978 B2 JP 2601978B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nfet
- common node
- pfet
- node
- receiver circuit
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0008—Arrangements for reducing power consumption
- H03K19/0013—Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
- H03K19/018507—Interface arrangements
- H03K19/018521—Interface arrangements of complementary type, e.g. CMOS
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/15—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors
- H03K5/151—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with two complementary outputs
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS論理回路に関
し、より詳しくは低電力TTL/CMOSレシーバ回路
に関する。
し、より詳しくは低電力TTL/CMOSレシーバ回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】TTL回路は多くの汎用電子回路で広く
使用されているが、複雑な論理/メモリ機能を半導体チ
ップで実施するために、CMOS技術が利用されること
がますます多くなっている。このCMOS技術を利用し
た場合の主な問題点は、TTL回路における高電圧レベ
ルと低電圧レベルがCMOS回路のものとは異なること
である。たとえば、典型的なTTL回路はそれぞれ約
2.2ボルト及び0.8ボルトの標準の高電圧と低電圧
で動作するが、典型的なCMOS回路は、それぞれ約5
ボルト及び0ボルトの高電圧と低電圧で動作する。その
結果、TTL回路の出力をCMOS回路の入力に結合す
るために、一般に変換回路を使って論理レベルを変化さ
せている。TTLレベルからCMOSレベルへの変換
は、通常はCMOSオンチップ・レシーバを用いて実現
されている。
使用されているが、複雑な論理/メモリ機能を半導体チ
ップで実施するために、CMOS技術が利用されること
がますます多くなっている。このCMOS技術を利用し
た場合の主な問題点は、TTL回路における高電圧レベ
ルと低電圧レベルがCMOS回路のものとは異なること
である。たとえば、典型的なTTL回路はそれぞれ約
2.2ボルト及び0.8ボルトの標準の高電圧と低電圧
で動作するが、典型的なCMOS回路は、それぞれ約5
ボルト及び0ボルトの高電圧と低電圧で動作する。その
結果、TTL回路の出力をCMOS回路の入力に結合す
るために、一般に変換回路を使って論理レベルを変化さ
せている。TTLレベルからCMOSレベルへの変換
は、通常はCMOSオンチップ・レシーバを用いて実現
されている。
【0003】図1に従来型のTTL/CMOSレシーバ
回路10を示す。図1において、第1段はインバータI
Oからなり、入力端子11で受け取った論理入力信号
V'inを増幅する。増幅された信号は、ラッチ12中
でラッチされる。ラッチ12は、直列に接続された2つ
のインバータI1とI2から構成され、これらのインバ
ータの入力と出力がそれぞれ相互接続されている。ノー
ドA及びBで補信号位相が生成され、強制的にフルスイ
ング・レベルにされる。最後に、緩衝された真出力信号
V'outと補出力信号バーV'outが、それぞれ反転バッフ
ァI3及びI4を介して出力端子13及び14に伝えら
れる。上記のインバータ及びバッファはすべて、図1に
示すように従来通り1対の相補形FETデバイスから構
成される。それらはすべて、第1の供給電圧VH、通常
はVH=5ボルトと第2の供給電圧、通常はアース(G
ND)の間でバイアスされている。
回路10を示す。図1において、第1段はインバータI
Oからなり、入力端子11で受け取った論理入力信号
V'inを増幅する。増幅された信号は、ラッチ12中
でラッチされる。ラッチ12は、直列に接続された2つ
のインバータI1とI2から構成され、これらのインバ
ータの入力と出力がそれぞれ相互接続されている。ノー
ドA及びBで補信号位相が生成され、強制的にフルスイ
ング・レベルにされる。最後に、緩衝された真出力信号
V'outと補出力信号バーV'outが、それぞれ反転バッフ
ァI3及びI4を介して出力端子13及び14に伝えら
れる。上記のインバータ及びバッファはすべて、図1に
示すように従来通り1対の相補形FETデバイスから構
成される。それらはすべて、第1の供給電圧VH、通常
はVH=5ボルトと第2の供給電圧、通常はアース(G
ND)の間でバイアスされている。
【0004】この従来型のTTL/CMOSレシーバ回
路において、入力TTL信号が高レベルのとき、高DC
電流が入力ブランチ中を流れてしまうという問題があ
る。すなわち、図1において、入力信号V'inがTTL
高レベル、すなわち約2.2ボルトであって、インバー
タIOのPFET P'Oを完全にオフにするほど高く
ないが、NFET N'Oは飽和される場合、ゲート・
ソース電圧Vgs(P'O)は約2.8Vとなる。その
結果、静止状態で数mAのDC電流が発生し、それがこ
の2つのFETデバイス中を流れてしまうという問題が
ある。
路において、入力TTL信号が高レベルのとき、高DC
電流が入力ブランチ中を流れてしまうという問題があ
る。すなわち、図1において、入力信号V'inがTTL
高レベル、すなわち約2.2ボルトであって、インバー
タIOのPFET P'Oを完全にオフにするほど高く
ないが、NFET N'Oは飽和される場合、ゲート・
ソース電圧Vgs(P'O)は約2.8Vとなる。その
結果、静止状態で数mAのDC電流が発生し、それがこ
の2つのFETデバイス中を流れてしまうという問題が
ある。
【0005】さらに、図1の従来の回路では、入力信号
と出力信号の間で大きな遅延の変動または分散が発生
し、その結果、入力信号の立上りと立下りのどちらの場
合にも出力信号の2つの位相間の信号対称性が悪くなる
という問題がある。
と出力信号の間で大きな遅延の変動または分散が発生
し、その結果、入力信号の立上りと立下りのどちらの場
合にも出力信号の2つの位相間の信号対称性が悪くなる
という問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、静
止状態でほとんどDC電流を消費しない、低電力TTL
/CMOSレシーバ回路を提供することにある。
止状態でほとんどDC電流を消費しない、低電力TTL
/CMOSレシーバ回路を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、入力信号と出力信号
の間での遅延の変動が最小の、低電力TTL/CMOS
レシーバ回路を提供することにある。
の間での遅延の変動が最小の、低電力TTL/CMOS
レシーバ回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示するTT
L/CMOSレシーバ回路は、フィードバック・ループ
を使用して、入力信号が高レベルのときにレシーバ回路
の入力段を流れるDC電流を減少させる。さらに、交流
消費量も改善するが、その程度はそれほどではない。最
後に、入力信号と出力信号の間の遅延の変動を減少さ
せ、したがって、出力信号の真位相と補位相の間の対称
性を改善する。
L/CMOSレシーバ回路は、フィードバック・ループ
を使用して、入力信号が高レベルのときにレシーバ回路
の入力段を流れるDC電流を減少させる。さらに、交流
消費量も改善するが、その程度はそれほどではない。最
後に、入力信号と出力信号の間の遅延の変動を減少さ
せ、したがって、出力信号の真位相と補位相の間の対称
性を改善する。
【0009】この新規なTTL/CMOSレシーバ回路
は、第1の供給電圧と第2の供給電圧の間でバイアスさ
れる。このレシーバ回路はまず、2つの相補形FET回
路から形成され、その間に中間NFETが結合され、そ
れによって第1及び第2の共通ノードを定義する、標準
のインバータからなる第1の入力段を含む。第2段は、
直列に接続されたNFETとPFETから形成され、そ
の間に第3の共通出力ノードが結合され、そのNFET
とPFETのゲート電極がそれぞれ第1及び第2の共通
ノードの電位によって駆動される。上記第3の共通ノー
ドは、プルダウンNFETと直列に取り付けられたプル
アップPFETのゲート電極に接続され、したがってこ
のNFETとPFETの間に第4の共通ノードを定義
し、この第4の共通ノードは、第1のフィードバック・
ループ接続によって入力段中の上記中間NFETのゲー
ト電極に接続されている。上記プルダウンNFETのゲ
ートは、第1段の上記インバータの共通ゲートに接続さ
れている。フィードバックPFETデバイスは、上記第
3の共通ノードと上記第1の供給電源の間に接続され、
そのゲート電極は上記第4の共通ノードに接続されてい
る。このプルアップPFET、プルダウンNFET、フ
ィードバックPFETデバイスが第3段を構成する。
は、第1の供給電圧と第2の供給電圧の間でバイアスさ
れる。このレシーバ回路はまず、2つの相補形FET回
路から形成され、その間に中間NFETが結合され、そ
れによって第1及び第2の共通ノードを定義する、標準
のインバータからなる第1の入力段を含む。第2段は、
直列に接続されたNFETとPFETから形成され、そ
の間に第3の共通出力ノードが結合され、そのNFET
とPFETのゲート電極がそれぞれ第1及び第2の共通
ノードの電位によって駆動される。上記第3の共通ノー
ドは、プルダウンNFETと直列に取り付けられたプル
アップPFETのゲート電極に接続され、したがってこ
のNFETとPFETの間に第4の共通ノードを定義
し、この第4の共通ノードは、第1のフィードバック・
ループ接続によって入力段中の上記中間NFETのゲー
ト電極に接続されている。上記プルダウンNFETのゲ
ートは、第1段の上記インバータの共通ゲートに接続さ
れている。フィードバックPFETデバイスは、上記第
3の共通ノードと上記第1の供給電源の間に接続され、
そのゲート電極は上記第4の共通ノードに接続されてい
る。このプルアップPFET、プルダウンNFET、フ
ィードバックPFETデバイスが第3段を構成する。
【0010】このレシーバ回路はさらに、直接に接続さ
れた2つの能動相補形FETデバイスからなり、その間
に結合された第5の共通ノードを定義する、プルアップ
回路を含んでいる。能動NFETは、抵抗接続されたP
FETによって負荷される。そのゲート電極は、第2の
フィードバック・ループを介して上記第3の共通ノード
に接続されている。一方、能動PFETデバイスは、そ
のドレイン領域が上記第1の共通ノードに接続されてい
る。この3個のFETデバイスが、TTL/CMOSレ
シーバ回路の第4段を構成する。入力端子で受け取った
入力信号は、上記の能動PFETのゲート電極と、第1
段の上記インバータの共通ゲート電極とに印加される。
れた2つの能動相補形FETデバイスからなり、その間
に結合された第5の共通ノードを定義する、プルアップ
回路を含んでいる。能動NFETは、抵抗接続されたP
FETによって負荷される。そのゲート電極は、第2の
フィードバック・ループを介して上記第3の共通ノード
に接続されている。一方、能動PFETデバイスは、そ
のドレイン領域が上記第1の共通ノードに接続されてい
る。この3個のFETデバイスが、TTL/CMOSレ
シーバ回路の第4段を構成する。入力端子で受け取った
入力信号は、上記の能動PFETのゲート電極と、第1
段の上記インバータの共通ゲート電極とに印加される。
【0011】最後に、反転バッファを、標準通り上記第
3の共通ノード及び第4の共通ノードに接続して、それ
ぞれの出力端子で緩衝された補出力信号と真出力信号を
伝えるようにすることが好ましい。
3の共通ノード及び第4の共通ノードに接続して、それ
ぞれの出力端子で緩衝された補出力信号と真出力信号を
伝えるようにすることが好ましい。
【0012】本発明の特徴であると考えられる新規な諸
特徴は、頭記の特許請求の範囲に記載されている。しか
し、本発明自体ならびにその他の目的及び利点は、下記
の例として示した好ましい実施例の詳しい記載を添付の
図面と併せ参照すれば最もよく理解できよう。
特徴は、頭記の特許請求の範囲に記載されている。しか
し、本発明自体ならびにその他の目的及び利点は、下記
の例として示した好ましい実施例の詳しい記載を添付の
図面と併せ参照すれば最もよく理解できよう。
【0013】
【実施例】図2に本発明の新規なTTL/CMOSレシ
ーバ回路15の概略図を示す。このレシーバ回路は、第
1の供給電圧VHと第2の供給電圧GNDの間でバイア
スされている。入力段16は、3個のFETデバイスP
1、N1、N2からなる。FETデバイスP1とN1は
インバータを形成し、その間にNFET N2が結合さ
れ、それによって2つの共通ノードCとDを定義してい
る。入力端子17で受け取った入力信号Vinが、上記
インバータの共通ゲート電極に印加される。
ーバ回路15の概略図を示す。このレシーバ回路は、第
1の供給電圧VHと第2の供給電圧GNDの間でバイア
スされている。入力段16は、3個のFETデバイスP
1、N1、N2からなる。FETデバイスP1とN1は
インバータを形成し、その間にNFET N2が結合さ
れ、それによって2つの共通ノードCとDを定義してい
る。入力端子17で受け取った入力信号Vinが、上記
インバータの共通ゲート電極に印加される。
【0014】図2の第2段18は、直列に接続された2
個のFETデバイスP2とN4からなり、その間に共通
ノードEが結合されている。FETデバイスN4とP2
のゲート電極は、それぞれ上記ノードC及びDに接続さ
れている。
個のFETデバイスP2とN4からなり、その間に共通
ノードEが結合されている。FETデバイスN4とP2
のゲート電極は、それぞれ上記ノードC及びDに接続さ
れている。
【0015】図2の第3段19は、FETデバイスP
3、P4、N5からなる。プルアップFETデバイスP
3とプルダウンFETデバイスN5が直列に接続され、
その間に共通ノードFが結合されている。ノードFの電
位が第1のフィードバック・ループ接続20を介してN
FET N2を制御し、NFET N5のゲート電極は
入力端子17に接続されている。フィードバックPFE
T P4がノードEとVHの間に接続され、そのゲート
電極がノードFに結合されている。
3、P4、N5からなる。プルアップFETデバイスP
3とプルダウンFETデバイスN5が直列に接続され、
その間に共通ノードFが結合されている。ノードFの電
位が第1のフィードバック・ループ接続20を介してN
FET N2を制御し、NFET N5のゲート電極は
入力端子17に接続されている。フィードバックPFE
T P4がノードEとVHの間に接続され、そのゲート
電極がノードFに結合されている。
【0016】図2のレシーバ回路15はさらに、プルア
ップ回路21を含んでいる。このプルアップ回路21は
レシーバ回路の第4段を形成し、直列と接続されたFE
TデバイスP5、P6、N6からなる。NFET N6
は抵抗装着されたPFETP6によって負荷され、その
ゲート電極が第2のフィードバック・ループ接続22を
介してノードEの電位によって駆動される。FETデバ
イスN6とP5の間の共通ノードはGである。
ップ回路21を含んでいる。このプルアップ回路21は
レシーバ回路の第4段を形成し、直列と接続されたFE
TデバイスP5、P6、N6からなる。NFET N6
は抵抗装着されたPFETP6によって負荷され、その
ゲート電極が第2のフィードバック・ループ接続22を
介してノードEの電位によって駆動される。FETデバ
イスN6とP5の間の共通ノードはGである。
【0017】ノードFとEで発生した信号が、2個の従
来型CMOSインバータI6とI5を駆動し、これらの
インバータはそれぞれ出力端子23と24で出力信号の
緩衝された真位相Voutと補位相バーVoutを伝え
る。
来型CMOSインバータI6とI5を駆動し、これらの
インバータはそれぞれ出力端子23と24で出力信号の
緩衝された真位相Voutと補位相バーVoutを伝え
る。
【0018】次に、図2に示した本発明のTTL/CM
OSレシーバ回路の静止状態における動作について説明
する。
OSレシーバ回路の静止状態における動作について説明
する。
【0019】入力信号Vinが低のとき、NFET N
1とN5はオフされるが、PFETP1とP5は完全に
オンになる。NFET N5がオフされるため、ノード
Fの電位は高であり、それによってNFET N2がフ
ィードバック・ループ20を介してオンになり、NFE
T N4を導通させる。その結果、ノードEの電位は低
になる。ノードEの低電位によって、フィードバック・
ループ22を介してNFET N6がオフされる。した
がって、ノードCの電位は、ノードDの電位と等しく、
すなわちVH(PFET P1がオン)からNFET
N2中へのVT降下を引いた差に等しいので、高とな
る。PFET P5が導通しているので、ノードGの電
位はノードCの電位に等しい。ノードDの電位によって
PFETP2はオフされ、NFET N4はノードEを
GNDにクランプする。その結果、NFET N6がオ
フになり、同時にPFET P3がオンになり、ノード
Fの電位が高になる。
1とN5はオフされるが、PFETP1とP5は完全に
オンになる。NFET N5がオフされるため、ノード
Fの電位は高であり、それによってNFET N2がフ
ィードバック・ループ20を介してオンになり、NFE
T N4を導通させる。その結果、ノードEの電位は低
になる。ノードEの低電位によって、フィードバック・
ループ22を介してNFET N6がオフされる。した
がって、ノードCの電位は、ノードDの電位と等しく、
すなわちVH(PFET P1がオン)からNFET
N2中へのVT降下を引いた差に等しいので、高とな
る。PFET P5が導通しているので、ノードGの電
位はノードCの電位に等しい。ノードDの電位によって
PFETP2はオフされ、NFET N4はノードEを
GNDにクランプする。その結果、NFET N6がオ
フになり、同時にPFET P3がオンになり、ノード
Fの電位が高になる。
【0020】次に、入力信号Vinが高のときは、NF
ET N1とN5がオンになる。したがってノードCと
FはGNDに結合される。この時、PFET P4がオ
ンになり、ノードEを高レベルVHに保持する。NFE
T N6がフィードバック・ループ22を介してオンに
なり、NFET N2がフィードバック・ループ20を
介してオフになる。したがって、入力段16のインバー
タはそのノードCとDが遮断される。PFET P1
は、入力信号Vinがそれを完全にオフにするほど高く
ないため導通している。したがって、ノードDはPFE
T P1を介してVHに保持される。第4段21では、
各FETデバイスが導通しているが、PFET P5は
VinからノードGの電位を引いた差に等しい低Vgs
しかもたず、したがって入力段16中のDC電流を制限
する。
ET N1とN5がオンになる。したがってノードCと
FはGNDに結合される。この時、PFET P4がオ
ンになり、ノードEを高レベルVHに保持する。NFE
T N6がフィードバック・ループ22を介してオンに
なり、NFET N2がフィードバック・ループ20を
介してオフになる。したがって、入力段16のインバー
タはそのノードCとDが遮断される。PFET P1
は、入力信号Vinがそれを完全にオフにするほど高く
ないため導通している。したがって、ノードDはPFE
T P1を介してVHに保持される。第4段21では、
各FETデバイスが導通しているが、PFET P5は
VinからノードGの電位を引いた差に等しい低Vgs
しかもたず、したがって入力段16中のDC電流を制限
する。
【0021】図2の回路15の動的動作は、図3及び図
4に示す波形を参照すればよりよく理解できよう。図3
及び図4は、それぞれ入力信号Vinの立上り及び立下
りの際の様々な内部ノード/端子における電位/信号を
示したものである。
4に示す波形を参照すればよりよく理解できよう。図3
及び図4は、それぞれ入力信号Vinの立上り及び立下
りの際の様々な内部ノード/端子における電位/信号を
示したものである。
【0022】図3において、入力信号の立上りが発生し
たとき、NFET N1がオンになり、またPFET
P1は、入力信号の立上り状態においてはそれを完全に
オフにするほど入力信号が高くないため導通しているの
で、ノードCとDの電位は低下する。PFET P3が
オンであるため、ノードFの電位はノードCとDの電位
よりもゆっくりと低下する。ノードCとDの電位が十分
に低くなったとき、ノードEの電位が上昇して、NFE
T N6をオンにする。ノードGの電位は、PFET
P5とNFET N1を介してゆっくり下降し始めてい
たが、NFETN6のオンにより、P6およびN6を介
して約3.5ボルトに保持される。その結果、入力信号
が高のときは、PFET P5のVgs電圧(図3中の
ノ−ドG電位とVinとの差)が低となり、それによっ
て第1段のNFET N1中を流れるDC電流が減少す
る。
たとき、NFET N1がオンになり、またPFET
P1は、入力信号の立上り状態においてはそれを完全に
オフにするほど入力信号が高くないため導通しているの
で、ノードCとDの電位は低下する。PFET P3が
オンであるため、ノードFの電位はノードCとDの電位
よりもゆっくりと低下する。ノードCとDの電位が十分
に低くなったとき、ノードEの電位が上昇して、NFE
T N6をオンにする。ノードGの電位は、PFET
P5とNFET N1を介してゆっくり下降し始めてい
たが、NFETN6のオンにより、P6およびN6を介
して約3.5ボルトに保持される。その結果、入力信号
が高のときは、PFET P5のVgs電圧(図3中の
ノ−ドG電位とVinとの差)が低となり、それによっ
て第1段のNFET N1中を流れるDC電流が減少す
る。
【0023】ノードEの電位がVH−VT(P3)に達
したとき、第3段のPFET P3がオフになり、それ
によってNFET N5を介するノードFの電位は急速
に下降し、入力段のNFET N2をオフする。その結
果、ノードDの電位は下降を停止し、PFET P1を
介してVH電位になる。したがって、立上りの終わり
に、FETデバイスP2とN4はオフになり、PFET
P4はオンであり、それによってノードEの電位が高
になる。立上りの終わりに、ノードCとFの電位は低で
あり、ノードDとEの電位は高である。PFET P5
はVH−1.5VとGNDにあるノードCとの間でバイ
アスされ、その結果、Vgs(P5)=1.3Vとな
る。これは、上述した従来型のTTL/CMOSレシー
バ回路のVgs(P'O)=2.8Vに比べて十分に小
さいことに留意されたい。
したとき、第3段のPFET P3がオフになり、それ
によってNFET N5を介するノードFの電位は急速
に下降し、入力段のNFET N2をオフする。その結
果、ノードDの電位は下降を停止し、PFET P1を
介してVH電位になる。したがって、立上りの終わり
に、FETデバイスP2とN4はオフになり、PFET
P4はオンであり、それによってノードEの電位が高
になる。立上りの終わりに、ノードCとFの電位は低で
あり、ノードDとEの電位は高である。PFET P5
はVH−1.5VとGNDにあるノードCとの間でバイ
アスされ、その結果、Vgs(P5)=1.3Vとな
る。これは、上述した従来型のTTL/CMOSレシー
バ回路のVgs(P'O)=2.8Vに比べて十分に小
さいことに留意されたい。
【0024】次に、図4を参照しながら入力信号の立下
りの場合について説明する。入力信号の立下りが発生し
たとき、まずNFETデバイスN1とN5がオフにな
り、その間PFET P5はゆっくりとオンになって、
ノードCの電位の上昇を助ける。ノードCの電位が十分
に高くなると、PFET P4はノードEの電位を高レ
ベルに維持するのに十分な働きをしないので、ノードE
の電位がNFET N4を介して下降する。ノードEの
電位が十分に低くなったとき、PFET P3がオンに
なり、それによってノードFがVHに向けてプルアップ
され、その結果PFET P4をオフし、それによって
ノードEの電位の下降が加速される。ノードFの電位上
昇によってNFET N2もオンになり、PFET P
1を介するノードCの電位の上昇を助ける。ノードDの
電位は、少し低電位に下がり過ぎた後、NFET N2
がオンになったことにより、PFET P1によって高
に保持される。ノードGの電位はPFET P5を介し
てノードCの電位に等しくなる。立下りの終わりにおい
て、ノードC、D、Fの電位は高であり、ノードEの電
位は低である。
りの場合について説明する。入力信号の立下りが発生し
たとき、まずNFETデバイスN1とN5がオフにな
り、その間PFET P5はゆっくりとオンになって、
ノードCの電位の上昇を助ける。ノードCの電位が十分
に高くなると、PFET P4はノードEの電位を高レ
ベルに維持するのに十分な働きをしないので、ノードE
の電位がNFET N4を介して下降する。ノードEの
電位が十分に低くなったとき、PFET P3がオンに
なり、それによってノードFがVHに向けてプルアップ
され、その結果PFET P4をオフし、それによって
ノードEの電位の下降が加速される。ノードFの電位上
昇によってNFET N2もオンになり、PFET P
1を介するノードCの電位の上昇を助ける。ノードDの
電位は、少し低電位に下がり過ぎた後、NFET N2
がオンになったことにより、PFET P1によって高
に保持される。ノードGの電位はPFET P5を介し
てノードCの電位に等しくなる。立下りの終わりにおい
て、ノードC、D、Fの電位は高であり、ノードEの電
位は低である。
【0025】次に、図1の従来型回路と図2の本願発明
の回路との性能を比較した結果について説明する。
の回路との性能を比較した結果について説明する。
【0026】図2のレシーバ回路15は、CMOS独立
型スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRA
M)チップ用に設計されている。標準のモデルを使った
シミュレーションを行って、先端CMOS技術で実施し
た図1と図2のレシーバ回路の性能を比較した。性能比
較にあたって、各FETデバイスについて、寄生ドレイ
ン−基板キャパシタンスと寄生ソース−基板キャパシタ
ンスを加えた。また、出力端子には同じRC構造で負荷
をかけた。DC電流消費量、AC電流消費量、及び入力
信号と出力信号の間の遅延に関する比較の結果を、下記
に示す。公称のケースに加えて、最善のケース及び最悪
のケースについても比較した。というのは、後者のケー
スの方が前者(公称)のケースよりも改善が著しいこと
があるためである。
型スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRA
M)チップ用に設計されている。標準のモデルを使った
シミュレーションを行って、先端CMOS技術で実施し
た図1と図2のレシーバ回路の性能を比較した。性能比
較にあたって、各FETデバイスについて、寄生ドレイ
ン−基板キャパシタンスと寄生ソース−基板キャパシタ
ンスを加えた。また、出力端子には同じRC構造で負荷
をかけた。DC電流消費量、AC電流消費量、及び入力
信号と出力信号の間の遅延に関する比較の結果を、下記
に示す。公称のケースに加えて、最善のケース及び最悪
のケースについても比較した。というのは、後者のケー
スの方が前者(公称)のケースよりも改善が著しいこと
があるためである。
【0027】それぞれ最善のケース、公称のケース、最
悪のケースのパラメータに関して定義された、下記の動
作条件を採用した。 最善のケース:VH=5.5ボルト、温度=15℃ 公称のケース:VH=5.0ボルト、温度=50℃ 最悪のケース:VH=4.5ボルト、温度=85℃
悪のケースのパラメータに関して定義された、下記の動
作条件を採用した。 最善のケース:VH=5.5ボルト、温度=15℃ 公称のケース:VH=5.0ボルト、温度=50℃ 最悪のケース:VH=4.5ボルト、温度=85℃
【0028】(1)直流消費量と交流消費量の比較 下記の表1に、従来型のレシーバ回路10及び本発明に
よる新規なレシーバ回路15に関する、AC電流Iac
とDC電流Idc(単位m/g)を示す。レシーバ回路
が消費するDC電流Idcを、最善のケース、公称のケ
ース、最悪のケースで、高レベル(すなわちVin=
2.2V)の入力信号について測定した。AC電流Ia
cは、その振幅がTTL標準の低レベル(0.8V)と
高レベル(2.2V)の間で変動する、40MHzの信
号を用いて測定した。
よる新規なレシーバ回路15に関する、AC電流Iac
とDC電流Idc(単位m/g)を示す。レシーバ回路
が消費するDC電流Idcを、最善のケース、公称のケ
ース、最悪のケースで、高レベル(すなわちVin=
2.2V)の入力信号について測定した。AC電流Ia
cは、その振幅がTTL標準の低レベル(0.8V)と
高レベル(2.2V)の間で変動する、40MHzの信
号を用いて測定した。
【表1】 Idc(mA) 最善のケース 公称のケース 最悪のケース 回路10 1.85 0.97 0.46 回路15 0.29 0.09 0.005 Iac(mA) 最善のケース 公称のケース 最悪のケース 回路10 1.56 0.97 0.63 回路15 0.91 0.60 0.45
【0029】表1から、最善のケースの条件で、本願発
明のレシーバ回路15が最大DC電流を従来の回路10
の約1/6に減らすことができることを示している。こ
の値は、公称のケース及び最悪のケースの条件ではさら
に大きくなっている。また、本願発明のレシーバ回路1
5はAC電流の消費量も約30〜40%減らすことがで
きる。
明のレシーバ回路15が最大DC電流を従来の回路10
の約1/6に減らすことができることを示している。こ
の値は、公称のケース及び最悪のケースの条件ではさら
に大きくなっている。また、本願発明のレシーバ回路1
5はAC電流の消費量も約30〜40%減らすことがで
きる。
【0030】入力信号Vinが低レベル(Vin=0.
8V)のときは、2つのレシーバ回路10及び15のD
C電流は同じ程度の大きさ、すなわち40〜80μAで
あり、無視できる。
8V)のときは、2つのレシーバ回路10及び15のD
C電流は同じ程度の大きさ、すなわち40〜80μAで
あり、無視できる。
【0031】(2)遅延変動及び信号対称性の比較 下記の表2に、図1の回路10と図2の回路15の遅延
及び信号対称性の比較結果を示す。
及び信号対称性の比較結果を示す。
【0032】表2には、入力信号Vinの立上り(0.
8Vから2.2Vへ)時の遅延Delay↑と立下り
(2.2Vから0.8Vへ)時の遅延Delay↓を示
す。遅延は、入力中間スイング(1.5V)と、真出力
信号Voutと補出力信号バーVoutの交点との間で
測定した。2つのレシーバ回路10と15の違いを強調
するため、交点での電圧の値を立上りと立下りについて
も示した。表2ではこれらをそれぞれV(Xpoint
↑)及びV(Xpoint↓)で示してある。
8Vから2.2Vへ)時の遅延Delay↑と立下り
(2.2Vから0.8Vへ)時の遅延Delay↓を示
す。遅延は、入力中間スイング(1.5V)と、真出力
信号Voutと補出力信号バーVoutの交点との間で
測定した。2つのレシーバ回路10と15の違いを強調
するため、交点での電圧の値を立上りと立下りについて
も示した。表2ではこれらをそれぞれV(Xpoint
↑)及びV(Xpoint↓)で示してある。
【表2】 図1の回路10 最善のケース 公称のケース 最悪のケース Delay↑ 2.73 ns 2.70 ns 2.81 ns Delay↓ 1.61 ns 2.33 ns 3.43 ns V(Xpoint↑) 4.26 V 3.82 V 3.41 V V(Xpoint↓) 1.88 V 1.58 V 1.37 V 図2の回路15 最善のケース 公称のケース 最悪のケース Delay↑ 2.35 ns 2.72 ns 3.27 ns Delay↓ 1.58 ns 2.12 ns 3.31 ns V(Xpoint↑) 1.88 V 2.02 V 2.14 V V(Xpoint↓) 1.76 V 2.65 V 2.82 V
【0033】表2から明らかな通り、レシーバ回路15
は、レシーバ回路10に比べて立上り遅延と立下り遅延
の間の変動または分散が小さい。レシーバ回路15は、
遅延の変動が減少し、その最大値が少し改善されてい
る。たとえば、レシーバ回路10では、最大遅延変動値
は約1.12ナノ秒であり、レシーバ回路15では0.
77ナノ秒である(どちらも最善のケースの条件)。
は、レシーバ回路10に比べて立上り遅延と立下り遅延
の間の変動または分散が小さい。レシーバ回路15は、
遅延の変動が減少し、その最大値が少し改善されてい
る。たとえば、レシーバ回路10では、最大遅延変動値
は約1.12ナノ秒であり、レシーバ回路15では0.
77ナノ秒である(どちらも最善のケースの条件)。
【0034】また、表2から明らかな通り、レシーバ回
路15は、出力位相の対称性も高い。図1の従来型のレ
シーバ回路は、真出力信号と補出力信号の不整合から、
交点での電圧が異なる。最大の差値は、レシーバ回路1
0では最善のケースの条件で2.36Vであり、レシー
バ回路15では最悪のケースの条件で0.68Vであ
る。交点での電圧値が高いことは、出力信号がオーバー
ラップしていることを示唆し、たとえば、SRAMチッ
プにおけるデコーダの選択が多岐にわたって可能とな
る。表2の値から、図3及び4に示すように遷移のタイ
プ(立上りか立下りか)にかかわらず、出力信号の両方
の位相の良好な対称性が確認される。
路15は、出力位相の対称性も高い。図1の従来型のレ
シーバ回路は、真出力信号と補出力信号の不整合から、
交点での電圧が異なる。最大の差値は、レシーバ回路1
0では最善のケースの条件で2.36Vであり、レシー
バ回路15では最悪のケースの条件で0.68Vであ
る。交点での電圧値が高いことは、出力信号がオーバー
ラップしていることを示唆し、たとえば、SRAMチッ
プにおけるデコーダの選択が多岐にわたって可能とな
る。表2の値から、図3及び4に示すように遷移のタイ
プ(立上りか立下りか)にかかわらず、出力信号の両方
の位相の良好な対称性が確認される。
【0035】(3)ヒステリシス及びDCノイズ・マー
ジンの比較 2つのレシーバ回路10及び15はどちらも、同じよう
なヒステリシス値(約500mV)及びDCノイズ・マ
ージン(外部条件と入力電圧値に応じて700〜120
0mV)を示す。図2のレシーバ回路15は、電圧消費
量の低いことが求められる、メモリ・チップ、ASIC
チップ、またはカスタム・チップにおいて、従来型のT
TL−CMOSレシーバの代わりに使用することが有効
である。特に、低電力の応用例でますます使用されるこ
とが多くなってきているSRAMチップでは、図2のレ
シーバ回路15を利用して、チップの全DC電流を減少
させることができる。
ジンの比較 2つのレシーバ回路10及び15はどちらも、同じよう
なヒステリシス値(約500mV)及びDCノイズ・マ
ージン(外部条件と入力電圧値に応じて700〜120
0mV)を示す。図2のレシーバ回路15は、電圧消費
量の低いことが求められる、メモリ・チップ、ASIC
チップ、またはカスタム・チップにおいて、従来型のT
TL−CMOSレシーバの代わりに使用することが有効
である。特に、低電力の応用例でますます使用されるこ
とが多くなってきているSRAMチップでは、図2のレ
シーバ回路15を利用して、チップの全DC電流を減少
させることができる。
【図1】TTLレベルの入力信号からCMOSレベルの
真出力信号と補出力信号を生成する、従来型のTTL/
CMOSレシーバ回路を示す図である。
真出力信号と補出力信号を生成する、従来型のTTL/
CMOSレシーバ回路を示す図である。
【図2】TTLレベルの入力信号からCMOSレベルの
真出力信号と補出力信号を生成する、本発明の新規なT
TL/CMOSレシーバ回路を示す図である。
真出力信号と補出力信号を生成する、本発明の新規なT
TL/CMOSレシーバ回路を示す図である。
【図3】TTL入力信号の入力立上りに関する、図2の
新規なTTL/CMOSレシーバ回路の様々なノード/
端子における信号波形を示す図である。
新規なTTL/CMOSレシーバ回路の様々なノード/
端子における信号波形を示す図である。
【図4】TTL入力信号の入力立下りに関する、図2の
新規なTTL/CMOSレシーバ回路の様々なノード/
端子における信号波形を示す図である。
新規なTTL/CMOSレシーバ回路の様々なノード/
端子における信号波形を示す図である。
15 TTL/CMOSレシーバ回路 16 第1段(入力段) 17 入力端子 18 第2段 19 第3段 20 第1フィードバック・ループ 21 プルアップ回路 22 第2フィードバック・ループ 23 出力端子 24 出力端子
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/092
Claims (2)
- 【請求項1】TTL入力信号レベルを変換するために第
1供給電圧と第2供給電圧の間でバイアスされたCMO
Sレシーバ回路であって、 共通のゲート電極を有する2個の相補形FETデバイス
(N1,P1)と、その間の中間NFET(N2)と、
これら間に形成された第1共通ノード及び第2共通ノー
ド(C,D)を有する、インバータからなる第1の入力
段(16)と、 直列に接続されたNFET(N4)とPFET(P2)
から形成され、その間に第3の共通ノード(E)が結合
され、上記NFET及びPFETのゲート電極がそれぞ
れ上記第1及び第2共通ノードの電位によって駆動され
る、第2段(18)と、 NFET(N5)と直列に接続されたPFET(P3)
を備え、その間に第4の共通ノード(F)が結合され、
上記第4の共通ノードは第1のフィードバック・ループ
接続によって、上記第1の入力段中の上記中間NFET
(N2)のゲート電極に接続され、上記NFET(N
5)のゲートは上記インバータの共通ゲートに接続さ
れ、上記第3の共通ノードは上記PFET(P3)のゲ
ート電極に接続され、さらに上記第3の共通ノードと上
記第1の供給電圧の間に接続されたPFET(P4)を
備え、そのゲート電極が上記第4の共通ノードに接続さ
れた、第3段(19)と、 直列に接続され、第5の共通ノード(G)を形成する2
つの能動相補形FETデバイス(P5,N6)から構成
され、能動NFET(N6)は抵抗接続されたPFET
(P6)によって負荷され、そのゲート電極が第2のフ
ィードバック・ループされて上記第3の共通ノードに接
続され、能動PFETデバイス(P5)のドレイン/ソ
ース領域が上記第1の共通ノードに接続され、またその
ゲート電極が上記インバータの共通ゲート電極に接続さ
れた、第4段(21)と、 上記インバータの共通ゲート電極に接続された、入力信
号を受け取る入力端子(17)と、 を含むCMOSレシーバ回路。 - 【請求項2】さらに、上記第3の共通ノード又は第4の
共通ノードに接続されて、それぞれの出力端子で補出力
信号又は真出力信号を伝える、反転バッファー(15,
16)を含む、請求項1に記載のCMOSレシーバ回
路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR92480029.5 | 1992-02-26 | ||
EP92480029A EP0557668A1 (en) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | Low power TTL/CMOS receiver circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0685656A JPH0685656A (ja) | 1994-03-25 |
JP2601978B2 true JP2601978B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=8211781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5005510A Expired - Lifetime JP2601978B2 (ja) | 1992-02-26 | 1993-01-18 | Ttl入力信号レベルを変換するためのcmosレシーバ回路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5319262A (ja) |
EP (1) | EP0557668A1 (ja) |
JP (1) | JP2601978B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3143277B2 (ja) * | 1993-07-21 | 2001-03-07 | 株式会社日立製作所 | 差動型mos伝送回路 |
JP3769310B2 (ja) * | 1995-04-10 | 2006-04-26 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | 入力回路 |
US9741452B2 (en) * | 2015-02-23 | 2017-08-22 | Qualcomm Incorporated | Read-assist circuits for memory bit cells employing a P-type field-effect transistor (PFET) read port(s), and related memory systems and methods |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4656373A (en) * | 1984-11-26 | 1987-04-07 | Rca Corporation | High-speed voltage level shift circuit |
US4672243A (en) * | 1985-05-28 | 1987-06-09 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Zero standby current TTL to CMOS input buffer |
US4791323A (en) * | 1986-10-23 | 1988-12-13 | Silicon Systems, Inc. | Level translation circuit |
KR900001817B1 (ko) * | 1987-08-01 | 1990-03-24 | 삼성전자 주식회사 | 저항 수단을 이용한 씨 모스 티티엘 인푸트 버퍼 |
US4916337A (en) * | 1989-03-07 | 1990-04-10 | Integrated Device Technology, Inc. | TTL to CMOS logic level translator |
US5021684A (en) * | 1989-11-09 | 1991-06-04 | Intel Corporation | Process, supply, temperature compensating CMOS output buffer |
-
1992
- 1992-02-26 EP EP92480029A patent/EP0557668A1/en not_active Ceased
-
1993
- 1993-01-18 JP JP5005510A patent/JP2601978B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-10 US US08/015,193 patent/US5319262A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0557668A1 (en) | 1993-09-01 |
JPH0685656A (ja) | 1994-03-25 |
US5319262A (en) | 1994-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4777389A (en) | Output buffer circuits for reducing ground bounce noise | |
US4988888A (en) | CMOS output circuit with intermediate potential setting means | |
US5444408A (en) | Active pull-up voltage spike reducer | |
JPS6153759A (ja) | 発振回路 | |
JPH11308088A (ja) | 出力バッファ回路 | |
JPH04229714A (ja) | バッファを有する集積回路 | |
US6046617A (en) | CMOS level detection circuit with hysteresis having disable/enable function and method | |
KR100307637B1 (ko) | 부스팅 커패시터를 구비하는 입력버퍼 회로 | |
US6191617B1 (en) | Input buffer | |
JPH06177744A (ja) | レベル変換回路 | |
JPH04150224A (ja) | 集積回路 | |
JP2601978B2 (ja) | Ttl入力信号レベルを変換するためのcmosレシーバ回路 | |
JPH0677804A (ja) | 出力回路 | |
US6134686A (en) | Technique to detect drive strength of input pin | |
JP2001044819A (ja) | 高電圧出力インバーター | |
US5077492A (en) | Bicmos circuitry having a combination cmos gate and a bipolar transistor | |
JPH04291809A (ja) | 発振制御回路 | |
US5101120A (en) | BiCMOS output driver | |
US5561634A (en) | Input buffer of semiconductor memory device | |
JP2798510B2 (ja) | 半導体集積回路 | |
JPH0555905A (ja) | Cmos論理ゲート | |
JPH04154207A (ja) | シュミットトリガー回路 | |
JP3083654B2 (ja) | 出力回路 | |
JP3153029B2 (ja) | 遅延回路 | |
JP2644634B2 (ja) | 出力バッファ回路 |