JP2690624B2 - バッファ回路 - Google Patents

バッファ回路

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JP2690624B2
JP2690624B2 JP3029547A JP2954791A JP2690624B2 JP 2690624 B2 JP2690624 B2 JP 2690624B2 JP 3029547 A JP3029547 A JP 3029547A JP 2954791 A JP2954791 A JP 2954791A JP 2690624 B2 JP2690624 B2 JP 2690624B2
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JP
Japan
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transistor
output
level
channel type
parasitic capacitance
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和樹 千葉
稔 小▲柳▼
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01Shaping pulses
    • 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
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits

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  • Mathematical Physics (AREA)
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明はバッファ回路に関し、特にNチャ
ネル・オープンドレインあるいはPチャネル・オープン
ドレインのバッファ回路に関する。
【0002】
【従来技術】従来、この種のオープンドレインバッファ
回路は、図5や図6に示されている構成になっていた。
図5は、従来のNチャネル・オープンドレインバッファ
回路の構成例である。図において、NチャネルMOSト
ランジスタT16のゲート電極は入力端子INと接続さ
れ、ソース電極はGND に接続され、ドレイン電極は出力
端子OUT のみに接続されている。
【0003】かかる構成のバッファ回路において、入力
端子INにハイレベルの電圧を印加するとNチャネル型
のトランジスタT16はオン状態になり、出力端子OUT の
電圧は、ローレベルとなる。一方、入力端子INにロー
レベルの電圧を印加するとトランジスタT16はオフ状態
になり、出力端子OUT の状態はハイインピーダンス状態
になる。
【0004】また、図6は、従来のPチャネル・オープ
ンドレインバッファ回路の構成例である。図において、
PチャネルMOSトランジスタT26のゲート電極は入力
端子INと接続され、ソース電極はVccに接続され、ド
レイン電極は出力端子OUT のみに接続されている。
【0005】かかる構成のバッファ回路において、入力
端子INにローレベルの電圧を印加するとPチャネル型
のトランジスタT26はオン状態になり、出力端子OUT の
電圧は、ハイレベルとなる。一方、入力端子INにハイ
レベルの電圧を印加するとトランジスタT26はオフ状態
になり、出力端子OUT の状態はハイインピーダンス状態
になる。
【0006】しかし、上述した図5及び図6に示されて
いる従来のバッファ回路では、1本の信号線を複数のデ
バイスが時分割シェアリングする場合、それらのデバイ
スがオープンドレインで構成された従来のバッファ回路
を用いていると、信号の立上り(Nチャネル・オープン
ドレインの場合)又は立下り(Pチャネル・オープンド
レインの場合)が遅れるという欠点がある。
【0007】
【発明の目的】本発明は上述した従来の欠点を解決する
ためになされたものであり、その目的はオープンドレイ
ンの特性を保ちつつ、出力の立上り又は立下りに要する
時間を短縮できるバッファ回路を提供することである。
【0008】
【発明の構成】本発明によるバッファ回路は、Nチャネ
ル型MOSトランジスタと、前記MOSトランジスタの
オンからオフへのゲート駆動入力レベルの遷移に応答し
出力がハイレベルになり該トランジスタのドレイン出
力における寄生容量を充電するインバータと、この寄生
容量の充電電圧が所定レベルに達したときに前記インバ
ータの入力レベルをローレベルにすることにより該イン
バータの出力をハイレベルに保持する保持回路とを有す
ることを特徴とする。本発明による他のバッファ回路
は、Pチャネル型MOSトランジスタと、前記MOSト
ランジスタのオンからオフへのゲート駆動入力レベルの
遷移に応答して出力がローレベルになり該トランジスタ
のドレイン出力における寄生容量を放電するインバータ
と、この寄生容量の放電電圧が所定レベルに達したとき
に前記インバータの入力レベルをハイレベルにすること
により該インバータの出力をローレベルに保持する保持
回路とを有することを特徴とする
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0010】図1は本発明によるバッファ回路の第1の
実施例の構成を示す回路図であり、図5と同等部分は同
一符号により示されている。図において、本実施例のバ
ッファ回路は、4つのPチャネル型トランジスタT11〜
T13、T15と2つのNチャネル型トランジスタT14、T
16とを含んで構成されている。
【0011】Pチャネル型の第1のトランジスタT11の
ソース電極は、電源Vccに接続されており、そのドレイ
ン電極はPチャネル型の第2のトランジスタT12のソー
ス電極と接続されている。Pチャネル型の第2のトラン
ジスタT12のドレイン電極はPチャネル型の第3のトラ
ンジスタT13及びNチャネル型の第4のトランジスタT
14のゲート電極と接続されるとともに、プルダウン抵抗
Rd を介してGND に接続されている。
【0012】また、Pチャネル型の第3のトランジスタ
T13のソース電極は電源Vccに接続され、Nチャネル型
の第4のトランジスタT14のソース電極はGND に接続さ
れていてる。これら両トランジスタT13及びT14により
インバータが構成される。
【0013】Pチャネル型の第3のトランジスタT13の
ドレイン電極及びNチャネル型の第4のトランジスタT
14のドレイン電極はともにPチャネル型の第5のトラ
ンジスタT15のゲート電極に接続されている。Pチャネ
ル型の第5のトランジスタT15のソース電極はVccに接
続されており、ドレイン電極はチャネル型の第6のトラ
ンジスタのドレイン電極とともに出力端子OUT に接続さ
れるとともにPチャネル型の第1のトランジスタT11の
ゲート電極に接続されている。
【0014】さらにまた、Nチャネル型の第6のトラン
ジスタT16のソース電極はGND に接続されており、ゲー
ト電極はPチャネル型の第2のトランジスタT12のゲー
ト電極とともに入力端子INに接続されている。なお、
C1 は寄生容量である。
【0015】次に、図2を参照しつつ回路の動作につい
て説明する。
【0016】入力端子INの印加電圧がローレベルから
ハイレベルになると、トランジスタT12はオフ状態にな
り、トランジスタT13及びT14で構成されたインバータ
部分の入力はプルダウン抵抗Rd によってローレベルに
なり、その出力は反転されてハイレベルになる。その結
果、トランジスタT15はオフ状態になるが、同時に入力
端子にハイレベルの電圧が印加されていることからトラ
ンジスタT16がオン状態になり、寄生容量C1 は放電さ
れて出力端子OUT はローレベルとなる。その結果、トラ
ンジスタT11はオン状態になる。
【0017】ここで、入力端子INにローレベルの電圧
が印加されると、まず、トランジスタT16はオフ状態に
なり、出力端子OUT はハイインピーダンス状態になる。
それと同時にトランジスタT12もオン状態になっている
ので、トランジスタT13及びT14で構成されたインバー
タ部分の入力がハイレベルとなり、その出力はローレベ
ルになる。その結果、トランジスタT15はオン状態にな
り、寄生容量C1 が充電されて出力端子OUT はハイレベ
ルとなる。
【0018】寄生容量C1 の充電により、出力端子OUT
がハイレベルになると、トランジスタT11はオフ状態に
なり、トランジスタT13及びトランジスタT14で構成さ
れたインバータ部分の入力が再びプルダウン抵抗Rd に
よってローレベルとなるため、その出力はハイレベルと
なる。その結果、寄生容量C1 の充電後にトランジスタ
T15はオフ状態になり、出力端子OUT はハイインピーダ
ンス状態に保持され、安定する。
【0019】このように、入力がハイレベルからローレ
ベルに遷移する際、出力を一度ハイレベル側にドライブ
して寄生容量C1 を充電した後ハイインピーダンス状態
にするため、出力の立上りに要する時間を短縮すること
ができる。つまり、従来のNチャネル・オープンドレイ
ンバッファでは、プルアップ抵抗によって出力をハイレ
ベルにしているため立上りが遅れてしまうのに対し、本
実施例回路ではそれより立上り時間が短くなるのであ
る。
【0020】また、図3は本発明によるバッファ回路の
第2の実施例の構成を示す回路図であり、図6と同等部
分は同一符号により示されている。図において、本実施
例のバッファ回路は、4つのNチャネル型トランジスタ
T21〜T23、T25と、2つのPチャネル型のトランジス
タT24、T26とを含んで構成されている。
【0021】Nチャネル型の第1のトランジスタT21の
ソース電極はGND に接続されており、ドレイン電極はN
チャネル型の第2のトランジスタT22のソース電極と接
続されている。Nチャネル型の第2のトランジスタT22
のドレイン電極はNチャネル型の第3のトランジスタT
23及びPチャネル型の第4のトランジスタT24のゲート
電極と接続されるとともに、プルアップ抵抗Ru を介し
て電源Vccに接続されている。
【0022】また、Nチャネル型の第3のトランジスタ
T23のソース電極はGND に接続され、Pチャネル型第4
のトランジスタT24のソース電極は電源Vccに接続され
ている。これら両トランジスタT23及びT24によりイン
バータが構成される。
【0023】Nチャネル型の第3のトランジスタT23の
ドレイン電極及びPチャネル型の第4のトランジスタT
24のドレイン電極はともにNチャネル型の第5のトラン
ジスタT25のゲート電極に接続されている。Nチャネル
型の第5のトランジスタT25のソース電極はGND に接続
されており、ドレイン電極はPチャネル型の第6のトラ
ンジスタのドレイン電極とともに出力端子OUT に接続さ
れるとともにNチャネル型の第1のトランジスタT21の
ゲート電極に接続されている。
【0024】さらにまた、Pチャネル型の第6のトラン
ジスタT26のソース電極はVccに接続されており、ゲー
ト電極はNチャネル型の第2のトランジスタT22のゲー
ト電極とともに入力端子INに接続されている。なお、
C2 は、寄生容量である。
【0025】次に、図4を参照しつつ回路の動作につい
て説明する。
【0026】入力端子INの印加電圧がハイレベルから
ローレベルになると、トランジスタT22はオフ状態にな
り、トランジスタT23及びT24で構成されたインバータ
部分の入力はプルアップ抵抗Ru によってハイレベルに
なり、その出力は反転されてローレベルになる。その結
果、トランジスタT25はオフ状態になるが、同時に入力
端子にローレベルの電圧が印加されていることからトラ
ンジスタT26がオン状態になり、寄生容量C2 が充電さ
れて、出力端子OUT は、ハイレベルとなる。その結果、
トランジスタ21はオン状態になる。
【0027】ここで、入力端子INにハイレベルの電圧
が印加されると、まず、トランジスタT26はオフ状態に
なり、出力端子OUT はハイインピーダンス状態になる。
それと同時にトランジスタT22もオン状態になっている
ので、トランジスタT23及びT24で構成されたインバー
タ部分の入力がローレベルとなり、その出力はハイレベ
ルになる。その結果、トランジスタT25はオン状態にな
り、寄生容量C2 が放電されて出力端子OUT はローレベ
ルとなる。
【0028】寄生容量のC2 の放電により、出力端子OU
T がローレベルになると、トランジスタT21はオフ状態
になり、トランジスタT23及びトランジスタT24で構成
されたインバータ部分の入力が再びプルアップ抵抗Ru
によってハイレベルとなるため、その出力はローレベル
となる。その結果、寄生容量C2 の放電後にトランジス
タT25はオフ状態になり、出力端子OUT はハイインピー
ダンス状態に保持され、安定する。
【0029】このように、入力がローレベルからハイレ
ベルに遷移する際、出力を一度ローレベル側にドライブ
して寄生容量C2 を放電した後、ハイインピーダンス状
態にするため、出力の立下りに要する時間を短縮するこ
とができる。つまり、従来のPチャネル・オープンドレ
インバッファでは、プルダウン抵抗によって出力をロー
レベルにしているため立下りが遅れてしまうのに対し、
本実施例回路ではそれより立下り時間が短くなるのであ
る。
【0030】なお、上述の第1及び第2の実施例におい
ては、全てCMOSトランジスタで回路を構成している
ため、消費電力が少なくて済む。また、上述の実施例の
バッファ回路をファンクションブロックとしてライブラ
リに備えておけば、マスタスライス方式によるLSI設
計が実現できる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、オープン
ドレインの特性を保ちつつ、入力信号がディセーブル状
態になったときに、一度出力を逆側の電位レベルにドラ
イブして、その後出力をハイインピーダンス状態にする
ことにより、出力の立上り(Nチャネル・オープンドレ
インの場合)又立下り(Pチャネル・オープンドレイ
ンの場合)に要する時間を短縮できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例によるバッファ回路の構
成を示す回路図である。
【図2】図1の回路の動作を示す波形図である。
【図3】本発明の第2の実施例によるバッファ回路の構
成を示す回路図である。
【図4】図3の回路の動作を示す波形図である。
【図5】従来のNチャネル・オープンドレインバッファ
の回路図である。
【図6】従来のPチャネル・オープンドレインバッファ
の回路図である。
【符号の説明】
T11〜T13、T15、T24、T26 Pチャネル型トランジ
スタ T14、T16、T21〜T23、T25 Nチャネル型トランジ
スタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Nチャネル型MOSトランジスタと、前
    記MOSトランジスタのオンからオフへのゲート駆動入
    力レベルの遷移に応答して出力がハイレベルになり該ト
    ランジスタのドレイン出力における寄生容量を充電する
    インバータと、この寄生容量の充電電圧が所定レベルに
    達したときに前記インバータの入力レベルをローレベル
    にすることにより該インバータの出力をハイレベルに保
    持する保持回路とを有することを特徴とするバッファ回
    路。
  2. 【請求項2】 Pチャネル型MOSトランジスタと、前
    記MOSトランジスタのオンからオフへのゲート駆動入
    力レベルの遷移に応答して出力がローレベルになり該ト
    ランジスタのドレイン出力における寄生容量を放電する
    インバータと、この寄生容量の放電電圧が所定レベルに
    達したときに前記インバータの入力レベルをハイレベル
    にすることにより該インバータの出力をローレベルに保
    持する保持回路とを有することを特徴とするバッファ回
    路。
JP3029547A 1991-01-30 1991-01-30 バッファ回路 Expired - Lifetime JP2690624B2 (ja)

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JPH04245470A JPH04245470A (ja) 1992-09-02
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