JP2734231B2 - レベル変換回路 - Google Patents

レベル変換回路

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JP2734231B2
JP2734231B2 JP3155040A JP15504091A JP2734231B2 JP 2734231 B2 JP2734231 B2 JP 2734231B2 JP 3155040 A JP3155040 A JP 3155040A JP 15504091 A JP15504091 A JP 15504091A JP 2734231 B2 JP2734231 B2 JP 2734231B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレベル変換回路に関し、
特にECL型の論理レベルをMIS型の論理レベルやB
iMIS型の論理レベルに変換するBiMIS半導体装
置用のレベル変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のレベル変換回路を備えた
BiMIS半導体装置の一例を図5に示す。
【0003】このBiMIS半導体装置は、エミッタを
共通接続したバイポーラトランジスタQ11,Q12、
これらバイポーラトランジスタの負荷抵抗R1,R2、
及び定電流源11を備えバイポーラトランジスタQ1
1,Q12のベースにデータDI1,DI2を入力しこ
れらバイポーラトランジスタのコレクタからECL論理
レベルのデータDO1,DO2を出力するECL回路1
0と、それぞれバイポーラトランジスタQ21及び定電
流源21を備え対応するデータDO1,DO2を入力し
て信号IN1,IN2を出力するエミッタホロア回路2
0c,20dと、それぞれP型のMISトランジスタM
31,M33、N型のMISトランジスタM32,M3
4を備え信号IN1,IN2を入力してMIS型又はB
iMIS型の論理レベルの信号に変換するレベル変換回
路30A,30Bと、それぞれP型のMISトランジス
タM41、N型のMISトランジスタM42,M43、
及びバイポーラトランジスタQ41を備えレベル変換回
路30A,30Bの出力信号を入力して後段の論理回路
を駆動する駆動回路40a,40bとを有する構成とな
っていた。
【0004】このBiMIS半導体装置のレベル変換回
路30A,30Bは、その出力信号はMIS型又はBi
MIS型の論理レベルとなっているが、出力段がMIS
トランジスタM33,M34で構成されており、これら
MISトランジスタで負荷を駆動するため、次段の入力
端に大きな容量がある場合、信号の伝播遅延時間が大き
くなり、従って、後段の負荷を駆動する回路としてBi
MIS型の駆動回路40a,40bを置き負荷を駆動し
ていた。また、レベル変換回路30A,30Bには定常
電流が流れる構成となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレベル
変換回路30A,30Bは、出力段がMISトランジス
タM33,M34で構成され、容量の大きい負荷を駆動
するにはBiMIS型の駆動回路40a,40bを必要
とする構成となっているので、入力信号に対する伝播遅
延時間が非常に大きく、また定常電流が流れるため、消
費電流も大きくなるという欠点があった。
【0006】本発明の目的は、入力信号に対する伝播遅
延時間を短縮することができ、かつ消費電流を低減する
ことができるレベル変換回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のレベル変換回路
は、コレクタを電源電位点と接続しエミッタを出力端子
と接続する第1のバイポーラトランジスタと、ドレイン
を前記出力端子と接続しソースを基準電位点と接続する
一導電型の第1のMISトランジスタと、ソースを前記
電源電位点と接続しドレインを前記第1のバイポーラト
ランジスタのベースと接続しゲートに入力信号を入力す
る逆導電型の第2のMISトランジスタと、ソースを前
記第2のMISトランジスタのゲートと接続しドレイン
を前記第1のMISトランジスタのゲートと接続しゲー
トに参照電位を入力する逆導電型の第3のMISトラン
ジスタと、ソースを前記基準電位点と接続しドレインを
前記第1のバイポーラトランジスタのベースと接続しゲ
ートを前記第3のMISトランジスタのドレインと接続
する一導電型の第4のMISトランジスタと、一端を前
記第1のMISトランジスタのゲートと接続し他端を前
記基準電位点と接続する所定の抵抗値の放電回路とを有
している。
【0008】また、第1のMISトランジスタに代え
て、コレクタを出力端子と接続しエミッタを基準電位点
と接続しベースを第4のMISトランジスタのゲートと
接続する第2のバイポーラトランジスタを設けて構成さ
れる。
【0009】
【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。
【0010】図1は本発明の第1の実施例を示す回路図
である。
【0011】この実施例は、コレクタを電源電位点(V
DD)と接続しエミッタを出力端子Toと接続する第1の
バイポーラトランジスタQ1と、ドレインを出力端子T
oと接続しソースを基準電位点(VEE)と接続するN型
の第1のMISトランジスタM1と、ソースを電源電位
点(VDD)と接続しドレインを第1のバイポーラトラン
ジスタQ1のベースと接続しゲートに入力信号INを入
力するP型の第2のMISトランジスタM2と、ソース
を第2のMISトランジスタM2のゲートと接続しドレ
インを第1のMISトランジスタM1のゲートと接続し
ゲートに参照電位Vrを入力するP型の第2のMISト
ランジスタM3と、ソースを基準電位点(VEE)と接続
しドレインを第1のバイポーラトランジスタQ1のベー
スと接続しゲートを第3のMISトランジスタM3のド
レインと接続するN型の第4のMISトランジスタM4
と、一端を第1のMISトランジスタM1のゲートと接
続し他端を基準電位点(VEE)と接続する所定の抵抗値
の放電回路1とを有する構成となっている。
【0012】次に、この実施例の動作について説明す
る。
【0013】この実施例における入力信号INとして
は、「従来の技術」で説明したように、図5に示された
BiMIS半導体装置のエミッタホロア回路20c,2
0dの出力信号(IN1,IN2)が適用される。
【0014】ここで、BiMIS半導体装置のECL回
路10では、抵抗R1,R2及び定電流源11の電流の
大きさでその出力データ(DO1,DO2)の電圧振幅
を任意に設定することができる。但し、定電流源11の
両端には、その構成素子によりある程度の電圧が必要で
あり、節点N11の電位には下限が存在する。又、バイ
ポーラトランジスタQ11,Q12が常に飽和しないた
めには、出力データ(DO1,DO2)の電位の下限が
存在する。今、電源電圧VDDを0V、基準電位VEEを−
4.5Vとすると、ECL回路10の出力データの振幅
は2.0V程度が最大となる。これに対し、エミッタホ
ロア回路20c,20dの出力信号(IN1,IN2)
の電位は−0.8〜−2.8Vとなり、この電位の信号
がこの実施例の入力信号INとして入力されるものとす
る。
【0015】又、参照電位Vrは、入力信号INが低レ
ベル(ここでは−2.8V)の時に、MISトランジス
タM3がオフとなるように設定する。
【0016】入力信号INが低レベルの時、MISトラ
ンジスタM3はオフとなり、放出回路1により節点N1
は基準電位VEEにまで下降する。この結果、MISトラ
ンジスタM1,M4はオフとなる。又、MISトランジ
スタM2はオンとなり節点N2は電源電位VDDまで上昇
する。この結果、バイポーラトランジスタQ1はオンと
なり、出力信号OUTは電源電位VDDまで上昇する。
【0017】入力信号INが高レベルの時、MISトラ
ンジスタM3はオンとなり、節点N1は入力信号INの
高レベルまで上昇する。この結果、MISトランジスタ
M1,M4はオンとなる。又、MISトランジスタM2
はオフとなり、節点N2は基準電位VEEにまで下降す
る。この結果、バイポーラトランジスタQ1はオフとな
り、出力信号OUTは基準電位VEEまで下降する。
【0018】この実施例においては、節点N1,N2を
MIS型(又はBiMIS型)の論理レベルにできるの
で、定常電流をほぼ“0”としてスイッチングさせるこ
とができ、また信号の伝播遅延時間は、従来例ではトラ
ンジスタ4段となっているのに対し本発明では3段とな
っているので、その分だけ小さくすることができる。
【0019】図2は、本発明の第2の一実施例を示す回
路図である。
【0020】この実施例は、放電回路1aを、ドレイン
を第1のMISトランジスタM1のゲートに、ゲートを
第1のバイポーラトランジスタQ1のベースに、ソース
を基準電位点に接続した第5のMISトランジスタM5
により形成したものである。
【0021】この実施例では、第5のMISトランジス
タM5のゲートが節点N2に接続されているため、MI
SトランジスタM3がオフの時だけ電荷の放電を行うよ
うにし、放電回路1aの定常電流を“0”にしている。
【0022】図3は、本発明の第3の実施例を示す回路
図である。
【0023】この実施例は、互いに相補のレベル関係を
もつ信号を扱うBiMIS半導体装置に本発明を適用し
たもので、エミッタホロア回路20a,20bにレベル
シフト用のダイオードD21が設けられ、レベル変換回
路30a,30bの放電回路1bを形成する第5のMI
SトランジスタM5のゲートに、レベル変換回路30
a,30bからの入力信号IN1,IN2よりダイオー
ド21の順方向電圧だけ低い電圧を相手側のエミッタホ
ロア20b,20aから供給するようにしたものであ
る。
【0024】この実施例においては、エミッタホロア回
路20a,20bのダイオードD21により入力信号I
N1,IN2のレベルをシフトさせてMISトランジス
タM5のゲートに供給することにより、低レベル時に、
MISトランジスタM5を完全にオフさせている。機能
的には第2の実施例と同様であるが、ゲートを節点N2
につないだときよりも信号の伝播遅延時間は速くなる。
【0025】図4は本発明の第4の実施例を示す回路図
である。
【0026】この実施例は、第1の実施例の第1のMI
SトランジスタM1に代えて、コレクタを出力端子To
と接続しエミッタを基準電位点(VEE)を接続しベース
を第4のMISトランジスタM4のゲートと接続する第
2のバイポーラトランジスタQ2を設けたものである。
【0027】この実施例においては、出力端子Toの負
荷の引き抜き用にバイポーラトランジスタQ2を用いて
いるため、大きな容量の負荷を駆動する場合、出力信号
OUTの立下り遅延時間をも小さくすることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来の駆
動回路をレベル変換回路中に取込む構成とすることによ
り、入力端から出力端までのトランジスタの段数を低減
することができるので信号の伝播遅延時間を短縮するこ
とができ、かつ定常電流をなくすことができるので消費
電流を低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示す回路図である。
【図4】本発明の第4の実施例を含むBiMIS半導体
装置の回路図である。
【図5】従来のレベルシフト回路の一例を含むBiMI
S半導体装置の回路図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 放電回路 10 ECL回路 11 定電流源 20a〜20d エミッタホロア回路 21 定電流回路 30a,30b,30A,30B レベルシフト回路 40a,40b 駆動回路 D21 ダイオード M1〜M5,M31〜M34,M41〜M43 MI
Sトランジスタ Q1,Q2,Q11,Q12,Q21,Q41 バイ
ポーラトランジスタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタを電源電位点と接続しエミッタ
    を出力端子と接続する第1のバイポーラトランジスタ
    と、ドレインを前記出力端子と接続しソースを基準電位
    点と接続する一導電型の第1のMISトランジスタと、
    ソースを前記電源電位点と接続しドレインを前記第1の
    バイポーラトランジスタのベースと接続しゲートに入力
    信号を入力する逆導電型の第2のMISトランジスタ
    と、ソースを前記第2のMISトランジスタのゲートと
    接続しドレインを前記第1のMISトランジスタのゲー
    トと接続しゲートに参照電位を入力する逆導電型の第3
    のMISトランジスタと、ソースを前記基準電位点と接
    続しドレインを前記第1のバイポーラトランジスタのベ
    ースと接続しゲートを前記第3のMISトランジスタの
    ドレインと接続する一導電型の第4のMISトランジス
    タと、一端を前記第1のMISトランジスタのゲートと
    接続し他端を前記基準電位点と接続する所定の抵抗値の
    放電回路とを有することを特徴とするレベル変換回路。
  2. 【請求項2】 第1のMISトランジスタに代えて、コ
    レクタを出力端子と接続しエミッタを基準電位点と接続
    しベースを第4のMISトランジスタのゲートと接続す
    る第2のバイポーラトランジスタを設けた請求項1記載
    のレベル変換回路。
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