JP2800562B2 - Compound semiconductor logic circuits - Google Patents
Compound semiconductor logic circuitsInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は化合物トランジスタで構
成された半導体集積回路、特に、半導体集積回路を構成
する論理回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit comprising compound transistors, and more particularly to a logic circuit constituting a semiconductor integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の化合物半導体の論理回路
はBFL回路(Buffered FET Logi
c)で構成されていた。以下、従来のBFL回路を図面
を参照して説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of compound semiconductor logic circuit has been known as a BFL circuit (Buffered FET Logi).
c). Hereinafter, a conventional BFL circuit will be described with reference to the drawings.
【0003】図5は従来のインバータの回路図、図6は
図5の動作説明図である。従来のインバータはディプレ
ッション型トランジスタQ10〜Q13とダイオードD
1,D2で構成されている。このインバータは接地電圧
の他にVSS1(−2.0V)とVSS2(−5.2)
の2種類の負電圧を必要としており、付加容量C1を駆
動している。以下、図6を用いて図5の回路動作を説明
する。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional inverter, and FIG. 6 is an operation explanatory diagram of FIG. The conventional inverter has a depletion type transistor Q10 to Q13 and a diode D
1, D2. This inverter has VSS1 (-2.0V) and VSS2 (-5.2) in addition to the ground voltage.
Are required to drive the additional capacitance C1. Hereinafter, the circuit operation of FIG. 5 will be described with reference to FIG.
【0004】まず、時刻t1で入力信号φIN3が
“高”(H)レベルから“低”(L)レベルに遷移を開
始すると、時刻t2で節点N5と出力信号φOUT3が
LレベルからHレベルに遷移を開始し、時刻t5でHレ
ベルになる。そして、時刻t6で入力信号φIN3がL
レベルからHレベルに遷移を開始すると、時刻t7で節
点N5と出力信号φOUT3がHレベルからLレベルに
遷移を開始し、時刻t10でLレベルになる。First, at time t1, when the input signal φIN3 starts transitioning from “high” (H) level to “low” (L) level, at time t2, the node N5 and the output signal φOUT3 transition from L level to H level. Is started, and becomes H level at time t5. Then, at time t6, the input signal φIN3 becomes L
When the transition from the level to the H level starts, the node N5 and the output signal φOUT3 start to transition from the H level to the L level at the time t7, and go to the L level at the time t10.
【0005】図7は図5の動作電流I4,I5を示す。
同図で示すように、入力信号φIN3がLレベルとHレ
ベルでトランジスタQ13を流れる動作電流I5はほと
んど変化せず、略一定である。FIG. 7 shows the operating currents I4 and I5 of FIG.
As shown in the figure, when the input signal φIN3 is at the L level and the H level, the operating current I5 flowing through the transistor Q13 hardly changes and is substantially constant.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】この従来の化合物半導
体のBFL回路で構成されるインバータ回路は、ディプ
レッション型トランジスタ(以下、D−FETと称す)
Q13の低電流源により、定常電流が流れる。ここで、
付加容量C1を0.5PF、D−FETQ12,Q13
とダイオードD1,D2のゲート幅を30μm、D−F
ETQ10,Q11のゲート幅をそれぞれ5μm,7.
5μmとすると、入力信号φIN3の中間電位である時
刻t2(またはt7)から出力信号φOUT3の中間電
位である時刻t4(またはt9)までの応答時間は約2
00PSで高速動作するが、動作電流I5は入力信号φ
IN3がHレベルでもロウレベルでもほとんど同一電流
であり、消費電力は2.8mA×5.2V=14.6m
Wとなり、消費電力が多いという問題があった。The conventional inverter circuit composed of a compound semiconductor BFL circuit is a depletion type transistor (hereinafter referred to as a D-FET).
A steady current flows by the low current source of Q13. here,
0.5 PF additional capacitance C1 and D-FETs Q12 and Q13
And the gate width of the diodes D1 and D2 is 30 μm,
The gate widths of ETQ10 and Q11 are 5 μm and 7, respectively.
If it is 5 μm, the response time from time t2 (or t7), which is the intermediate potential of the input signal φIN3, to time t4 (or t9), which is the intermediate potential of the output signal φOUT3, is about 2
Although the high-speed operation is performed at 00PS, the operation current I5 is
The current is almost the same whether IN3 is at H level or low level, and the power consumption is 2.8 mA × 5.2 V = 14.6 m.
W, resulting in a problem of high power consumption.
【0007】本発明の目的は消費電力を削減できる化合
物半導体の論理回路を提供することにある。An object of the present invention is to provide a compound semiconductor logic circuit capable of reducing power consumption.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の論理回路は第1
のディプレッション型トランジスタ(以下、D−FET
と称する)のドレインを第1の電源にゲートとソースを
第1の節点にそれぞれ接続し、第1のエンハンスメント
型トランジスタ(以下、E−FETと称する)のゲート
と、ドレインを第2の節点にソースを第2の電源にそれ
ぞれ接続し、第2のE−FETのドレインを前記第1の
電源にゲートを前記第1の節点にソースを第3の節点に
それぞれ接続し、第3のE−FETのドレインを前記第
3の節点にゲートを前記第2の節点にソースを前記第2
の電源にそれぞれ接続し、第2のD−FETのドレイン
を前記第1の電源にゲートを前記第3の節点にソースを
出力信号にそれぞれ接続し、第3のD−FETのドレイ
ンを前記出力信号にゲートとソースを前記第2の電源に
それぞれ接続し、ゲートとソースを共通接続し、ドレイ
ンを入力信号に接続したD−FETのソースをゲートに
接続した入力用E−FETを前記第1の節点と前記第2
の節点の間に直列にn個(n:正の整数)または並列に
m個(m:正の整数)を備えている。According to the present invention, there is provided a logic circuit comprising:
Depletion type transistor (hereinafter D-FET)
) Is connected to a first power supply, a gate and a source are respectively connected to a first node, and a gate and a drain of a first enhancement transistor (hereinafter, referred to as an E-FET) are connected to a second node. A source connected to the second power supply, a drain of the second E-FET connected to the first power supply, a gate connected to the first node, and a source connected to the third node, respectively; The drain of the FET is connected to the third node, the gate is connected to the second node, and the source is connected to the second node.
And the drain of the second D-FET is connected to the first power supply, the gate is connected to the third node, and the source is connected to the output signal. The drain of the third D-FET is connected to the output signal. A gate and a source are respectively connected to the second power source, a gate and a source are commonly connected, and a source of a D-FET whose drain is connected to an input signal is connected to the gate of the input E-FET. Node and the second
N (n: positive integer) in series or m (m: positive integer) in parallel between the nodes.
【0009】[0009]
【発明の作用】上記構成に係る化合物半導体の論理回路
は第1電源の他には単一の第2電源のみで機能してい
る。The logic circuit of the compound semiconductor according to the above-described structure functions with only a single second power supply in addition to the first power supply.
【0010】[0010]
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例のインバータ回路図であ
る。Q1,Q2,Q7,Q8はディプレッション型トラ
ンジスタ(以下、D−FETという)、N1〜N4は節
点を示している。QIN0は入力信号、QOUT1は出
力信号であり、図5の従来例に比べエンハンスメント型
トランジスタ(以下、E−FET)が使用され、VSS
2(−5.2V)電源を使用せず、VSS1(−2.0
V)のみで機能している。また、D−FETQ1はE−
FETQ3のゲートショットキーの順方向電流低減用で
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an inverter circuit diagram of a first embodiment of the present invention. Q1, Q2, Q7, and Q8 are depletion type transistors (hereinafter, referred to as D-FETs), and N1 to N4 are nodes. QIN0 is an input signal, and QOUT1 is an output signal. As compared with the conventional example of FIG.
2 (-5.2V) power supply, VSS1 (-2.0V)
V) only. The D-FET Q1 is E-
This is for reducing the forward current of the gate Schottky of the FET Q3.
【0011】以下、図2の動作説明図を参照して、第1
実施例の動作を説明する。まず時刻t1で入力信号φI
N0がHレベルからLレベルに遷移を開始すると、時刻
t2で節点N2,N4と出力信号φOUT1はLレベル
からHレベルに遷移を開始し、時刻t5でHレベルにな
る。Hereinafter, referring to the operation explanatory diagram of FIG.
The operation of the embodiment will be described. First, at time t1, input signal φI
When N0 starts transitioning from the H level to the L level, the nodes N2 and N4 and the output signal φOUT1 start transitioning from the L level to the H level at time t2, and go to the H level at time t5.
【0012】そして、時刻t6で入力信号φIN0がL
レベルからHレベルに遷移を開始すると、時刻t7で節
点N2,N4と出力信号φOUT1はHレベルからLレ
ベルに遷移を開始し、時刻t10でLレベルになる。At time t6, input signal φIN0 goes low.
When the transition from the level starts to the H level, the nodes N2 and N4 and the output signal φOUT1 start transitioning from the H level to the L level at time t7, and go to the L level at time t10.
【0013】図1のD−FETQ1,Q2のゲート幅
(Wg)を3μm、E−FETQ3,Q4のWgを6μ
m、E−FETQ5,Q6のWgを10μm、D−FE
TQ7,Q8のWgを30μm、付加容量C1を0.5
PFとすると、入力信号φIN0の中間電位である時刻
t2(またはt7)から出力信号φOUT1の中間電位
である時刻t4(またはt9)までの応答時間は約20
0PSで従来例と同一の高速動作をする。The gate width (Wg) of the D-FETs Q1 and Q2 in FIG. 1 is 3 μm, and the Wg of the E-FETs Q3 and Q4 is 6 μm.
m, Wg of E-FET Q5, Q6 is 10 μm, D-FE
Wg of TQ7 and Q8 is 30 μm, and additional capacitance C1 is 0.5
Assuming PF, the response time from time t2 (or t7), which is the intermediate potential of input signal φIN0, to time t4 (or t9), which is the intermediate potential of output signal φOUT1, is about 20.
At 0PS, the same high-speed operation as the conventional example is performed.
【0014】次にこの論理回路の動作電流I1〜I3を
図3に示す。この論理回路はスイッチング回路部100
とバッファ回路部200とに分けることができる。FIG. 3 shows operating currents I1 to I3 of the logic circuit. This logic circuit is a switching circuit unit 100
And the buffer circuit unit 200.
【0015】スイッチング回路部100の動作電流I
1,I2はほとんど流れず、平均消費電力は1mW以下
である。一方、バッファ回路部200はD−FETQ8
の定電流源により、常に電流I3が流れるが、電源電圧
をスイッチング回路部100と同様に、VSS1(−
2.0V)にすることができるので、平均消費電力は約
4mWになる。The operating current I of the switching circuit section 100
1 and I2 hardly flow, and the average power consumption is 1 mW or less. On the other hand, the buffer circuit unit 200 includes a D-FET Q8
Current always flows through the constant current source, but the power supply voltage is changed to VSS1 (−
2.0 V), so that the average power consumption is about 4 mW.
【0016】それゆえ、この論理回路の消費電力は従来
例に比べ、1/3以下にすることができる。Therefore, the power consumption of the logic circuit can be reduced to 1/3 or less as compared with the conventional example.
【0017】また、入力用E−FETQ3のゲートショ
ットキー順方向電流を低減するために、D−FETQ1
が付加されており、過入力の信号レベルでも安定に論理
動作が実現できる。In order to reduce the gate Schottky forward current of the input E-FET Q3, the D-FET Q1
Is added, and a logic operation can be stably realized even at an excessive input signal level.
【0018】図4は本発明の第2実施例の2入力NOR
回路の回路図である。図4は図1と比較して、入力回路
用FETQ1,Q9を並列に増加させたことにより、回
路全体としての論理動作が変わっただけであり、基本的
動作は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略す
る。FIG. 4 shows a two-input NOR according to a second embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram of a circuit. FIG. 4 differs from FIG. 1 only in that the logic operation of the entire circuit is changed by increasing the number of input circuit FETs Q1 and Q9 in parallel, and the basic operation is the same. Detailed description is omitted.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、E−FE
TとD−FETを使用した基本回路としたことにより、
−5.2V電源を省略でき、−2V単一電源とすること
ができたので、従来例と同一の高速動作を確保しなが
ら、消費電力を従来例の約1/3に削減できるという効
果を有する。As described above, the present invention provides an E-FE
By using a basic circuit using T and D-FET,
Since the -5.2V power supply can be omitted and a -2V single power supply can be used, the same high-speed operation as the conventional example can be ensured, and the power consumption can be reduced to about 1/3 of the conventional example. Have.
【図1】本発明の第1実施例のインバータ回路を示す回
路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an inverter circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1実施例の動作を説明するタイミング図であ
る。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment.
【図3】第1実施例の動作電流を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an operation current of the first embodiment.
【図4】本発明の第2実施例の2入力NOR回路を示す
回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a two-input NOR circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図5】従来例のインバータ回路を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional inverter circuit.
【図6】従来例の動作を説明するタイミング図である。FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the conventional example.
【図7】従来例の動作電流を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an operating current of a conventional example.
Q1,Q2,Q7〜Q13 D−FET Q0,Q3〜Q6 E−FET φIN0〜φIN3 入力信号 φOUT1〜φOUT3 出力信号 N0〜N5 節点名 C1 付加容量 VSS1 −2V電源 VSS2 −5.2V電源 I1〜I5 電流 100 スイッチング回路部 200 バッファ部 Q1, Q2, Q7 to Q13 D-FET Q0, Q3 to Q6 E-FET φIN0 to φIN3 Input signal φOUT1 to φOUT3 Output signal N0 to N5 Node name C1 Additional capacitance VSS1 -2V power supply VSS2 -5.2V power supply I1 to I5 Current 100 switching circuit section 200 buffer section
Claims (3)
のドレインを第1の電源にゲートとソースを第1の節点
にそれぞれ接続し、第1のエンハンスメント型トランジ
スタのゲートとドレインを第2の節点にソースを第2の
電源にそれぞれ接続し、第2のエンハンスメント型トラ
ンジスタのドレインを前記第1の電源にゲートを前記第
1の節点にソースを第3の節点にそれぞれ接続し、第3
のエンハンスメント型トランジスタのドレインを前記第
3の節点にゲートを前記第2の節点にソースを前記第2
の電源にそれぞれ接続し、第2のディプレッション型ト
ランジスタのドレインを前記第1の電源にゲートを前記
第3の節点にソースを出力信号にそれぞれ接続し、第3
のディプレッション型トランジスタのドレインを前記出
力信号にゲートとソースを前記第2の電源にそれぞれ接
続し、ゲートとソースを共通接続しドレインに入力信号
を供給するディプレッション型トランジスタのソースを
ゲートに接続した入力用エンハンスメント型トランジス
タを前記第1の節点と前記第2の節点の間に複数個接続
してなることを特徴とする化合物半導体の論理回路。1. A drain of a first depletion type transistor is connected to a first power supply, and a gate and a source are respectively connected to a first node. A source and a gate of the first enhancement type transistor are connected to a second node. A second power supply, a drain of the second enhancement transistor connected to the first power supply, a gate connected to the first node, and a source connected to the third node;
The drain of the enhancement type transistor of the first embodiment is connected to the third node, the gate is connected to the second node, and the source is connected to the second node.
And the drain of the second depletion type transistor is connected to the first power supply, the gate is connected to the third node, and the source is connected to the output signal.
An input in which the drain of the depletion type transistor is connected to the output signal, the gate and the source are connected to the second power source, the gate and the source are connected in common, and the source of the depletion type transistor which supplies the input signal to the drain is connected to the gate. A compound semiconductor logic circuit comprising a plurality of enhancement type transistors connected between the first node and the second node.
ランジスタを直列に接続したことを特徴とする請求項1
記載の化合物半導体の論理回路。2. The device according to claim 1, wherein said plurality of input enhancement transistors are connected in series.
The logic circuit of the compound semiconductor according to the above.
ランジスタを並列に接続したことを特徴とする請求項1
記載の化合物半導体の論理回路。3. The device according to claim 1, wherein said plurality of input enhancement transistors are connected in parallel.
The logic circuit of the compound semiconductor according to the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4136229A JP2800562B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Compound semiconductor logic circuits |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4136229A JP2800562B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Compound semiconductor logic circuits |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05308278A JPH05308278A (en) | 1993-11-19 |
JP2800562B2 true JP2800562B2 (en) | 1998-09-21 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4136229A Expired - Fee Related JP2800562B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Compound semiconductor logic circuits |
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1992
- 1992-04-28 JP JP4136229A patent/JP2800562B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH05308278A (en) | 1993-11-19 |
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