JP2665184B2 - 出力バッファ回路及びこの出力バッファ回路を用いた伝送装置 - Google Patents

出力バッファ回路及びこの出力バッファ回路を用いた伝送装置

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JP2665184B2
JP2665184B2 JP7045608A JP4560895A JP2665184B2 JP 2665184 B2 JP2665184 B2 JP 2665184B2 JP 7045608 A JP7045608 A JP 7045608A JP 4560895 A JP4560895 A JP 4560895A JP 2665184 B2 JP2665184 B2 JP 2665184B2
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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
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
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    • HELECTRICITY
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K19/0005Modifications of input or output impedance

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゲートアレーやスタンダ
ードセル等のCMOS構造の半導体集積回路の出力バッ
ファ回路に関し、特に比較的周波数の高いディジタル信
号を出力し、他の半導体集積回路にこのディジタル信号
を伝送するための出力バッファ回路に関する。また、本
発明はこの出力バッファ回路を用いた伝送装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】CMOS構造の半導体集積回路におい
て、比較的周波数の高いディジタル信号を伝送する技術
として、従来より信号振幅を通常のCMOSレベルより
も小さくすることにより実現する手法が数多く提案され
ている。例えば、特開平4−225275号公報記載の
GTLドライバ・レシーバによる伝送技術がある。この
GTLドライバは、NチャネルMOSトランジスタを出
力段に用いたオープンドレイン構成のドライバとなって
おり、伝送路において終端抵抗を用いて終端電源にプル
アップする回路構成になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この構成においては、
伝送路の容量成分が大きい場合、出力波形の立ち上がり
時間が立ち下がり時間より長くなるという問題点があ
る。また、ローレベルを出力しているときは、出力段の
NチャネルMOSトランジスタがON状態となるため比
較的低い出力インピーダンスであるが、ハイレベルを出
力しているときは、NチャネルMOSトランジスタがO
FF状態となっているため非常に高い出力インピーダン
スとなる。そのため、伝送路が長い場合、伝送路と出力
インピーダンスのマッチングがとりにくくなり、反射ノ
イズが大きくなるその結果、高い周波数の信号伝送が安
定に行えなくなるという欠点がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の出力バッファ回
路は、CMOS構造の半導体集積回路の出力バッファ回
路において;前記半導体集積回路内部の信号が入力する
入力端子と;前記半導体集積回路外部に信号を出力する
出力端子と;ソースが電源に接続された第1のNチャネ
ルMOSトランジスタと;ソースが接地され、ドレイン
が前記第1のNチャネルMOSトランジスタのドレイン
及び前記出力端子に接続され、かつゲートが前記入力端
子に接続された第2のNチャネルMOSトランジスタ
と;一方の入力が前記入力端子に接続され、他方の入力
が前記出力端子に接続され、かつ出力が前記第1のNチ
ャネルMOSトランジスタのゲートに接続されているN
OR回路とを備える。
【0005】また、本発明の伝送装置は、上記出力バッ
ファ回路を有するCMOS構造の第1の半導体集積回路
と、この第1の半導体集積回路に伝送路を通して接続さ
れる他の第2の半導体集積回路とを備え、前記第2の半
導体集積回路は差動入力回路を有し、前記第1の半導体
集積回路が有する前記出力バッファ回路の前記出力端子
と前記第2の半導体集積回路が有する前記差動入力回路
の第1の入力端子とを接続し、前記作動入力回路の第2
の入力端子は定電圧源に接続され、前記第1の入力端子
と前記第2の入力端子との間に抵抗器を接続した構成で
ある。
【0006】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0007】図1は、本発明の出力バッファ回路の一実
施例の回路図である。入力端子INは、2入力のNOR
回路NOR1の一方の入力とNチャネルMOSトランジ
スタMN12のゲートに接続される。NOR回路NOR
1の出力はNチャネルMOSトランジスタMN11のゲ
ートに接続される。NチャネルMOSトランジスタMN
11及びMN12のソースは各々電源とグランドに接続
され、ドレインは互いに接続されて出力端子OUTのN
OR回路NOR1のもう一方の入力とに接続される。
【0008】図2は、NOR回路NOR1の詳細構成の
一例を示す回路図である。NチャネルMOSトランジス
タMN21及びMN22のソースは接地され、ドレイン
は互いに接続されてNOR回路NOR1の出力となる。
PチャネルMOSトランジスタMP21及びMP22は
縦続接続され、ソース側は電源に、ドレイン側はNOR
回路NOR1の出力となる。入力端子INは、MP21
及びMN21のゲートに接続され、出力端子OUTはM
P22及びMN22のゲートに接続される。なお、Pチ
ャネルMOSトランジスタMP21及びMP22の接続
順序は逆になってもよい。
【0009】図3は、NOR回路NOR1の他の構成例
である。図2のNOR回路と比較して、MP22が省略
されている。
【0010】図4は、本発明の一実施例の出力バッファ
回路OBUFと、他の半導体集積回路が有する差動入力
回路(入力バッファ回路)IBUFとを接続し、高速の
信号伝送を行うための伝送装置を示す。出力バッファ回
路OBUFの入力端子INには半導体集積回路内部の信
号が入力し、出力バッファ回路OBUFの出力端子OU
Tと他の半導体集積回路内の差動入力回路IBUFの一
方の入力端子INとが伝送線路Wにより接続される。差
動入力回路IBUFの他方の入力端子REFはレファレ
ンス電源VREFに接続され、伝送線路Wは受信端即ち
差動入力回路IBUFの直近で終端抵抗R1でレファレ
ンス電源VREFに終端される。ここで終端抵抗R1の
値は、伝送線路Wの特性インピーダンスとほぼ等しい値
であり、通常50Ωから75Ωである。また、レファレ
ンス電源VREFの電圧は、出力バッファ回路OBUF
が出力する信号振幅の範囲内のほぼ中間電位に設定する
が、通常、0.8Vから1.0V程度である。
【0011】次に出力バッファ回路及び伝送装置の動作
について説明する。出力バッファ回路の入力端子INに
ハイレベル即ち電源電位が入力されると、NチャネルM
OSトランジスタMN12はON状態となり、NOR回
路NOR1の出力即ちNチャネルMOSトランジスタM
N11のゲートはローレベル即ち接地電位となるため、
MN11はOFF状態となる。従って出力端子OUTに
は接地電位が出力されようとするが、伝送線路Wの受信
端にて終端抵抗R1でレファレンス電源VREFに終端
されているので、伝送線路Wの電位は、接地電位とレフ
ァレンス電源VREFの電位との間の電位となる。この
電位は、終端抵抗R1の値と伝送線路Wのインピーダン
ス、出力バッファ回路OBUFのNチャネルMOSトラ
ンジスタMN12のON状態の抵抗値によって決まる。
この時、差動入力回路IBUFの入力端子INは入力端
子REFよりも低い電位にあるため、差動入力回路IB
UFではローレベルが入力したと識別される。
【0012】出力バッファ回路の入力端子INにローレ
ベル即ち接地電位が入力されると、NチャネルMOSト
ランジスタMN12はOFF状態となり、NOR回路N
OR1の出力即ちNチャネルMOSトランジスタMN1
1のゲートはハイレベル即ち電源電位となるためMN1
1はON状態となる。従って出力端子OUTにはハイレ
ベルが出力されようとするが、この時の出力電位はNチ
ャネルMOSトランジスタのスレッシュホールド電圧V
TだけMN11のゲート電位より下がった電位となる。
出力端子OUTの電位がハイレベルになろうとすると、
NOR回路NOR1の一方の入力にフィードバックされ
ているため、NOR1の出力がローレベルになろうとす
る。これにより出力端子OUTの電位は下がることにな
り、最終的には電源電圧からNチャネルMOSトランジ
スタのスレッシュホールド電圧VT下がった電位からさ
らにやや下がった電位で落ち着くことになる。一方、伝
送線路Wの受信端では終端抵抗R1でレファレンス電源
VREFに終端されているので、伝送線路Wの電位は、
さらにレファレンス電源VREFの電位に近い電位に下
がることになる。この電位には、終端抵抗R1の値と伝
送線路Wのインピーダンス、出力バッファ回路OBUF
のNチャネルMOSトランジスタMN11のスレッシュ
ホールド電圧VT、NOR回路NOR1の各MOSトラ
ンジスタの大きさ等によって決まる。この時、差動入力
回路IBUFの入力端子INは入力端子REFよりも高
い電位にあるため、差動入力回路IBUFではハイレベ
ルが入力したと識別される。
【0013】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の出力バ
ッファ回路から伝送線路(伝送路)に出力される波形
は、ローレベルは接地電位とレファレンス電源(VRE
F)の電位との間の電位となり、ハイレベルは電源電圧
からNチャネルMOSトランジスタのスレッシュホール
ド電圧(VT)が下がった電位とレファレンス電源(V
REF)の電位との間の電位となる。たとえば、電源電
圧が3.3Vのとき、NチャネルMOSトランジスタの
スレッシュホールド電圧VTは通常約1.5V程度であ
るため、レファレンス電源(VREF)の電位を1Vと
すると、ローレベルは約0.5V、ハイレベルは約1.
5V程度となり、振幅値は約1Vと低振幅となるため、
立ち上がり時間、立ち下がり時間が短くなり、高速の信
号伝送が可能となる。
【0014】また、本発明の出力バッファ回路は、出力
段の2個のNチャネルMOSトランジスタ(MN11、
MN12)の、いずれかが常にON状態となるため、出
力インピーダンスは常に比較的低いインピーダンスとな
る。また、伝送路の受信端は終端抵抗でレファレンス電
源(VREF)に終端されている。このため、伝送線路
の特性のインピーダンスとのマッチングがとりやすくな
り、反射ノイズが小さくなり、高速の信号伝送波形がき
れいになるという特徴がある。
【0015】さらに、この接続方法では、出力バッファ
回路の電源電圧、差動入力回路の電源電圧、及びレファ
レンス電源(VREF)の電源変動に影響されることな
く、差動入力回路の入力振幅はレファレンス電源(VR
EF)の電位に対して上下に振幅し、電源ノイズに対す
る動作マージンも大きくなるため、高速の信号伝送を安
定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の出力バッファ回路の一実施例の回路
図。
【図2】NOR回路NOR1の一構成例の回路図。
【図3】NOR回路NOR1の他の構成例の回路図。
【図4】図1に示す出力バッファ回路を用いた伝送装置
の一例を示す回路図。
【符号の説明】
MN11,MN12 NチャネルMOSトランジスタ NOR1 NOR回路 OBUF 出力バッファ回路 IBUF 他の半導体集積回路内の差動入力回路 R1 終端抵抗 VREF レファレンス電源 W 伝送線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−55890(JP,A) 特開 平5−110402(JP,A) 特開 平4−70211(JP,A) 特開 平4−912(JP,A) 特開 平4−225275(JP,A) 特開 平4−315315(JP,A) 特開 平4−145718(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CMOS構造の半導体集積回路の出力バ
    ッファ回路において;前記半導体集積回路内部の信号が
    入力する入力端子と;前記半導体集積回路外部に信号を
    出力する出力端子と;ソースが電源に接続された第1の
    NチャネルMOSトランジスタと;ソースが接地され、
    ドレインが前記第1のNチャネルMOSトランジスタの
    ドレイン及び前記出力端子に接続され、かつゲートが前
    記入力端子に接続された第2のNチャネルMOSトラン
    ジスタと;一方の入力が前記入力端子に接続され、他方
    の入力が前記出力端子に接続され、かつ出力が前記第1
    のNチャネルMOSトランジスタのゲートに接続されて
    いるNOR回路とを備えることを特徴とする出力バッフ
    ァ回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の出力バッファ回路を有す
    るCMOS構造の第1の半導体集積回路と、この第1の
    半導体集積回路に伝送路を通して接続される他の第2の
    半導体集積回路とを備え、前記第2の半導体集積回路は
    差動入力回路を有し、前記第1の半導体集積回路が有す
    る前記出力バッファ回路の前記出力端子と前記第2の半
    導体集積回路が有する前記差動入力回路の第1の入力端
    子とを接続し、前記作動入力回路の第2の入力端子は定
    電圧源に接続され、前記第1の入力端子と前記第2の入
    力端子との間に抵抗器を接続したことを特徴とする出力
    バッファ回路を用いた伝送装置。
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