JP2789716B2 - 論理集積回路 - Google Patents

論理集積回路

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JP2789716B2 JP1254248A JP25424889A JP2789716B2 JP 2789716 B2 JP2789716 B2 JP 2789716B2 JP 1254248 A JP1254248 A JP 1254248A JP 25424889 A JP25424889 A JP 25424889A JP 2789716 B2 JP2789716 B2 JP 2789716B2
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信雄 清水
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は論理集積回路に関し、特に3値ロジック信号
レベル変換器に関する。
〔従来の技術〕
従来のロジック回路は、2値ロジックが主流でありロ
ジック信号レベルとしては“1"と“0"しかない。
また信号レベル変換回路としては、西澤潤一編著、半
導体研究、第15巻、第99〜121頁、工業調査会(株)、
(1978)に記述されているように、インバータが一般的
であり、遅延回路、出力バッファ回路にも用いられてい
る。
第9図は従来の論理集積回路の一例の回路図、第10図
及び第11図は第9図の回路の動作を説明するための入出
力電圧の状態図及び波形図である。
第10図(a)に示すように入力端TIbに入力電圧vib
して“1"であるVDDを入力すると出力端Tobには“0"が出
力され、“0"が入力されると“1"が出力される。
すなわち、CMOSトランジスタで構成されている第9図
のインバータは第10図(b)に示すように“0"と“1"の
2値ロジックレベル変換を行っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の論理集積回路の2値ロジックの信号レ
ベル変換器であるインバータは、2値ロジック回路専用
で、3値ロジック回路に使えないという欠点があった。
また、3値ロジック回路をインバータで構成するには
“0",“1",“2"間の相互の変換をそれぞれ専用のインバ
ータで行う6種類の変換回路が必要である。
ところが、その場合に入力端子に“0",“1"“2"のい
ずれかの論理レベルの信号が入るので、これに対応でき
る3値ロジックの信号レベル変換器は、回路構成が複雑
になるという欠点があった。
本発明の目的は、3値ロジック回路の信号レベルを周
期的に変換できると論理集積回路を提供することにあ
る。
〔可動を解決するための手段〕
本発明の論理集積回路は、 (A) 半値電圧が供給されているドレイン電源端子に
ドレインが接続され、ゲートが3値ロジックレベルの入
力電圧を入力し、ソースが前記入力電圧に対応する3値
ロジックレベルの出力電圧を出力する出力端子に接続す
るpチャネルMOSトランジスタを有する“0"識別・“1"
出力回路、 (B) 共通ドレインに全値電圧が供給されるpチャネ
ルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレイン
が直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電圧を
受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに直列
接続され、一方のゲートが前記入力電圧を受けてドレイ
ンが識別電圧を出力するnチャネルMOSトランジスタの
作動増幅器を有する“1"・“2"識別回路、 (C) 共通ドレインに前記全値電圧が供給されるpチ
ャネルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレ
インが直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電
圧を受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに
直列接続され、一方のゲートが前記識別電圧を受け、他
方のゲートが前記ドレイン電源端子に接続されてそのド
レインが前記出力端子に接続するnチャネルMOSトラン
ジスタの差動増幅器を有する“0"・“2"出力回路、 を含んで構成されている。
2. (A) 全値電圧に供給されているドレイン電源端子に
ドレインが接続され、ゲートが3値ロジックレベルの入
力電圧を入力し、ソースが前記入力電圧に対応する3値
ロジックレベルの出力電圧を出力する出力端子に接続す
るpチャネルMOSトランジスタを有する“0"識別・“1"
出力回路、 (B) 共通ドレインに前記全値電圧が供給されるpチ
ャネルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレ
インが直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電
圧を受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに
直列接続され、一方のゲートが前記入力電圧を受けてド
レインが識別電圧を出力するnチャネルMOSトランジス
タの差動増幅器を有する“1"・“2"識別回路、 (C) 共通ドレインに前記半値電圧が供給されるpチ
ャネルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレ
インが直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電
圧を受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに
直列接続され、一方のゲートが前記ドレイン電源端子に
接続され他方のゲートが前記識別電圧を受けてそのドレ
インが前記出力端子に接続するpチャネルMOSトランジ
スタの差動増幅器を有する“0"・“1"出力回路、 を含んで構成されている。
〔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。
第1図は本発明の第1の実施例の回路図である。
本実施例の3値ロジック回路は、 ドレインが半値電圧である(1/2)VDDが供給されてい
るドレイン電源端子T1に接続され、ゲートが3値ロジッ
クレベルの入力電圧viを入力し、ソースが入力電圧vi
対応する3値ロジックレベルの出力電圧voを出力する出
力端子Toに接続するpチャネルMOSトランジスタNP6を有
する“0"識別・“1"出力回路1と、 共通ドレインCD3に全値電圧のVDD電圧が供給されるp
チャネルの負荷トランジスタ対MP2,MP3のソースにそれ
ぞれのドレインが直列接続され、共通ソースCS3がゲー
トに入力電圧viを受けるnチャネルの電流トランジスタ
MN3のドレインに直列接続され、トランジスタMN2のゲー
トが入力電圧viを受け、ドレインD3が識別電圧v12を出
力するnチャネルMOSの差動増幅トランジスタMN1,MN2
有する“1"・“2"識別回路3と、 共通ドレインCD2に全値電圧のVDD電圧が供給されるp
チャネルの負荷トランジスタ対MP4MP5のソースにそれぞ
れのドレインが直列接続され、共通ソースCS2がゲート
に入力電圧viを受けるnチャネルの電流トランジスタMN
6のドレインに直列接続され、ダイオード接続された負
荷トランジスタMP4を負荷とするゲートに識別電圧v12
受け、他方のゲートがドレイン電源端子T1に接続されて
ドレインD1が出力端子Toに接続するnチャネルMOSの差
動増幅トランジスタMN4,MN5を有する“0",“2"出力回
路、 とで構成されている。
ここで、負荷トランジスタMP5及びMP3は、ミラー効果
によりそれぞれ共通ゲートGとソースが接続されている
負荷トランジスタMP4,MP2のミラー電流を流している。
第2図,第3図及び第4図は第1図の回路の動作を説
明するための入出力電圧の状態図,波形図及び流れ図で
ある。
入力端子T1に入力電圧viとして0〔V〕を入力した場
合、電流トランジスタMN6,MN3はオフし、CMOS構成のト
ランジスタMP5とMN5のドレインは共にハイインピーダン
スとなる。
一方電流トランジスタMP6はオンするので、出力端子T
oには出力電圧voとして“1"に相当する(1/2)VDDが供
給される。
また、入力電圧viとして(1/2)VDD〔V〕を入力した
場合、“1"・“2"識別回路3の差動増幅トランジスタMN
2,MN1のオン電流の差動でドレインD3の電圧v12として
“0"・“2"出力回路2の差動増幅トランジスタMN4のゲ
ートには(1/2)VDD〔V〕以上の電圧が加わる。
また“0"・“2"出力回路のNチャネルトランジスタMN
5,MN4のON電流の差で差動増幅され、出力端子ToにV
DD〔V〕が供給される。
また、入力電圧viとしてVDD〔V〕を入力した場合
は、上述と同様なトランジスタの動作出力端子Toに0
〔V〕が供給される。
第2図(a)に示すように、これらの入出力電圧vi,v
oの状態の信号変換は、第2図(b)に示すようにx→
y→zと周期的にくり返すことになる。
本実施例では時計方向にサイクルが進むので、これを
正変換と定義する。
入力電圧viに対する回路の信号識別動作の手段は、第
4図の流れ図に示される通りである。
第5図は本発明の第2の実施例の回路図である。
本実施例の3値ロジック回路は、“0"識別・“2"出力
回路1aが第1図の“0"識別・“1"出力回路1のドレイン
電源端子T1に代えて全値電圧のVDDを供給したドレイン
電源端子T1aを有し、“0"・“1"出力回路2aが第1図の
“0"・“2"出力回路の共通ドレインCD2の電圧VDDを(1/
2)VDDにし、かつ差動増幅トランジスタMN4とMN5のドレ
インD2,D1の出力端子Toと共通ゲートGとの接続を交換
接続したことが異る点以外は第1の実施例の3値ロジッ
ク回路と同様である。
第6図,第7図及び第8図は第5図の回路の動作を説
明するための入出力電圧の状態図、波形図及び流れ図で
ある。
第6図(b)に示すように出力電圧v0aの周期的変化
は反時計方向の負変換と定義する事ができる。
なお、第1及び第2の実施例に用いられたMOSトラン
ジスタの導電型は全て反転してもよい。
〔発明の効果〕
以上説明した様に本発明は、簡単な3値ロジック回路
を用いて“0",“1",“2"の信号レベルを周期的に容易に
変換する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の回路図、第2図,第3
図及び第4図は第1図の回路の動作を説明するための入
出力電圧の状態図,波形図及び流れ図、第5図は本発明
の第2の実施例の回路図、第6図,第7図及び第8図は
第5図の回路の動作を説明するための入出力電圧の状態
図,波形図及び流れ図、第9図は従来の論理集積回路の
一例の回路図、第10図及び第11図は第9図の回路の動作
を説明するための入出力電圧の状態図及び波形図であ
る。 1……“0"識別・“1"出力回路、1a……“0"識別・“2"
出力回路、2……“0"・“2"出力回路、2a……“0"・
“1"出力回路、3……“1"・“2"識別回路、CD1,CD2
…共通ドレイン、CS1,CS2……共通ソース、D3……ドレ
イン、MN1,MN2及びMN4,MN5……差動増幅トランジスタ、
MN3,MN6……電流トランジスタ、MP2,MP3及びMP4,MP5
…負荷トランジスタ対、MP6……pチャネルMOSトランジ
スタ、T1……ドレイン電源端子、To……出力端子、VDD
……全値ドレイン電圧、(1/2)VDD……半値ドレイン電
圧、v12……識別電圧、vi……入力電圧、vo……出力電
圧。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A) 半値電圧が供給されているドレイ
    ン電源端子にドレインが接続され、ゲートが3値ロジッ
    クレベルの入力電圧を入力し、ソースが前記入力電圧に
    対応する3値ロジックレベルの出力電圧を出力する出力
    端子に接続するpチャネルMOSトランジスタを有する
    “0"識別・“1"出力回路、 (B) 共通ドレインに全値電圧が供給されるpチャネ
    ルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレイン
    が直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電圧を
    受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに直列
    接続され、一方のゲートが前記入力電圧を受けてドレイ
    ンが識別電圧を出力するnチャネルMOSトランジスタの
    差動増幅器を有する“1"・“2"識別回路、 (C) 共通ドレインに前記全値電圧が供給されるpチ
    ャネルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレ
    インが直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電
    圧を受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに
    直列接続され、一方のゲートが前記識別電圧を受け、他
    方のゲートが前記ドレイン電源端子に接続されてそのド
    レインが前記出力端子に接続するnチャネルMOSトラン
    ジスタの差動増幅器を有する“0"・“2"出力回路、 を含むことを特徴とする論理集積回路。
  2. 【請求項2】(A) 全値電圧が供給されているドレイ
    ン電源端子にドレインが接続され、ゲートが3値ロジッ
    クレベルの入力電圧を入力し、ソースが前記入力電圧に
    対応する3値ロジックレベルの出力電圧を出力する出力
    端子に接続するpチャネルMOSトランジスタを有する
    “0"識別・“1"出力回路、 (B) 共通ドレインに前記全値電圧が供給されるpチ
    ャネルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレ
    インが直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電
    圧を受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに
    直列接続され、一方のゲートが前記入力電圧を受けてド
    レインが識別電圧を出力するnチャネルMOSトランジス
    タの差動増幅器を有する“1"・“2"識別回路、 (C) 共通ドレインに前記半値電圧が供給されるpチ
    ャネルの負荷トランジスタ対のソースにそれぞれのドレ
    インが直列接続され、共通ソースがゲートに前記入力電
    圧を受けるnチャネルの電流トランジスタのドレインに
    直列接続され、一方のゲートが前記ドレイン電源端子に
    接続され他方のゲートが前記識別電圧を受けてそのドレ
    インが前記出力端子に接続するpチャネルMOSトランジ
    スタの差動増幅器を有する“0"・“1"出力回路、 を含むことを特徴とする論理集積回路。
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