JP2808913B2 - 半導体集積回路間の接続回路 - Google Patents

半導体集積回路間の接続回路

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JP2808913B2
JP2808913B2 JP3069005A JP6900591A JP2808913B2 JP 2808913 B2 JP2808913 B2 JP 2808913B2 JP 3069005 A JP3069005 A JP 3069005A JP 6900591 A JP6900591 A JP 6900591A JP 2808913 B2 JP2808913 B2 JP 2808913B2
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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、半導体集積回路に利用
され、特に、CMOS型半導体集積回路の出力信号をバ
イポーラ型半導体集積回路の入力に接続する接続回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のCMOS型半導体集積回路とバイ
ポーラ型半導体集積回路間の接続回路を図3に示す。図
3においてCMOS型半導体集積回路の出力バッファ40
から出力されたCMOSレベル電圧の出力信号は、接続
回路としての、バイポーラ構造で構成されたレベル変換
素子50、例えばBiCMOSゲートアレイ等を用いてバ
イポーラ型半導体集積回路のECLレベル電圧に変換
し、バイポーラ型半導体集積回路のECLレベル電圧の
入力バッファ60に入力していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のCMOS型半導
体集積回路とバイポーラ型半導体集積回路間の接続回路
は、出力回路の負荷が大きいために動作速度が遅くなり
高速の信号伝搬が困難である欠点があった。また、レベ
ル変換素子を用いているため、二つの半導体集積回路以
外にレベル変換素子の挿入が必要であり、そのため、消
費電力が増大する欠点があった。
【0004】本発明の目的は、前記の欠点を除去するこ
とにより、高速の信号伝搬が可能でかつ消費電力の小さ
い半導体集積回路間の接続回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、CMOS型半
導体集積回路と、バイポーラ型半導体集積回路と、前記
CMOS型半導体集積回路の出力信号を前記バイポーラ
型半導体集積回路に入力する信号伝搬手段とを備えた半
導体集積回路間の接続回路において、前記信号伝搬手段
は、前記CMOS型半導体集積回路内に含まれ、内部信
号が入力される入力端子と、入力が前記入力端子にそれ
ぞれ接続された第一および第二のインバータ回路と、入
力が前記第二のインバータ回路の出力に接続された第三
のインバータ回路と、ソースが電源にゲートが前記第一
のインバータ回路の出力にドレインが第一の出力端子に
それぞれ接続された第一のPチャネルMOSトランジス
タと、ソースが前記第一の出力端子にゲートが前記第三
のインバータ回路の出力にドレインが接地電位にそれぞ
れ接続された第二のPチャネルMOSトランジスタとを
含む出力回路と、一端が前記出力回路の第一の出力端子
と前記バイポーラ半導体集積回路の第一の入力端子とを
結ぶ接続線に接続され他端が前記電源に接続された終端
抵抗と 前記バイポーラ型半導体集積回路の第二の入
力端子に基準信号を出力する基準信号出力回路とを含む
ことを特徴とする。また、本発明は、前記基準信号出力
回路は、ソースが前記電源にゲートが接地電位にそれぞ
れ接続された第三のPチャネルMOSトランジスタと、
ソースが前記第三のPチャネルMOSトランジスタのド
レインにゲートおよびドレインが接地電位にそれぞれ接
続された第四のPチャネルMOSトランジスタと、ソー
スが前記電源にゲートが接地電位にドレインが前記第二
の出力端子にそれぞれ接続された第五のPチャネルMO
Sトランジスタと、ソースが前記第二の出力端子にゲー
トが前記第三および第四のPチャネルMOSトランジス
タの共通接続点にドレインが接地電位にそれぞれ接続さ
れた第六のPチャネルMOSトランジスタとを含むこと
ができる。
【0006】
【作用】出力回路はプシュプル増幅器を構成し、終端抵
抗とにより、バイポーラ型半導体集積回路の第一の入力
端子の入力電位VILをPチャネルMOSトランジスタ
のしきい値電圧VTPから電源電圧VDDまでの間の値
とする。これにより、CMOS型半導体集積回路の出力
回路の入力端子に論理レベル「1」および「0」が入力
されたときのバイポーラ型半導体集積回路の第一の入力
端子の入力信号の論理振幅は入力電位VILから電源電
圧VDDとなり、入力電位VILがバイポーラ型半導体
集積回路の入力回路のしきい値電圧VTBよりも高いと
き論理「1」が、低い場合論理「0」が入力されたと判
定できる。
【0007】さらに、基準信号出力回路により、前記論
理振幅の中間電位を有する基準信号をバイポーラ型半導
体集積回路の第二の入力端子に入力することで、第一の
入力端子への入力電位がこの中間電位よりも高いとき論
理「1」が低い場合論理「0」が入力されたと判定でき
る。
【0008】従って、CMOS型半導体集積回路の論理
振幅が電源電圧よりも小となり、立ち上り立ち下り時間
が短くなり、高速に信号伝搬を行うことができるととも
に、レベル変換素子を用いることなく、信号の伝搬がで
きるので、消費電力を低減することが可能となる。
【0009】さらに、基準信号出力回路をPチャネルM
OSトランジスタのみで構成することにより、製造ばら
つきや使用環境の変化に対し、前記第一および第二の入
力端子の電位の変動は同方向に傾くため、互いに打ち消
すことができ、安定な動作が可能となる。
【0010】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。
【0011】図1は本発明の第一実施例を示す回路図で
ある。本第一実施例は、本発明の特徴とするところの、
PチャネルMOSトランジスタMP1 およびMP2 と、
インバータ回路IV1 、IV2 およびIV3 とを含む出
力回路10と、終端抵抗Rとを備えている。そして、出力
回路の入力端子ID1 はインバータ回路IV1 およびI
2 の入力端子に接続され、インバータ回路IV2 の出
力端子はインバータ回路IV3 の入力端子に接続され、
インバータ回路IV1 およびIV3 の出力端子はそれぞ
れ、PチャネルMOSトランジスタMP1 およびMP2
のゲートに接続されており、PチャネルMOSトランジ
スタMP1 のソースは電源VDD(電源電圧もVDDと
する)に接続され、PチャネルMOSトランジスタMP
2 のドレインは接地電位に接続され、PチャネルMOS
トランジスタMP1 のドレインはPチャネルMOSトラ
ンジスタMP2 のソースと接続され、CMOS構造の半
導体集積回路の出力端子OD1 とされる。
【0012】ここで、出力回路10はCMOS構造の半導
体集積回路内にあり、出力端子OD1 はバイポーラ構造
の半導体集積回路の入力回路30の入力端子ID2 に接続
され、さらに、終端抵抗Rを用いて電源VDDに接続さ
れる。
【0013】次に、本第一実施例の動作について説明す
る。CMOS構造の半導体集積回路の出力回路10は2個
のPチャネルMOSトランジスタMP1 およびMP2
用いたプッシュプル増幅器を構成している。出力回路10
の入力端子ID1 の論理レベル「0」が入力されると、
PチャネルMOSトランジスタMP2 が「オン」状態に
なり、出力回路10の出力信号電位はPチャネルMOSト
ランジスタのしきい値電圧VTPまで下がるが、バイポ
ーラ構造の半導体集積回路の入力端子ID2 の入力電位
は、終端抵抗Rの抵抗値によりしきい値電圧VTPから
電源電圧VDDまでの間の電位VILになる。一方、出
力回路10の入力端子ID1 の論理レベル「1」が入力さ
れると、PチャネルMOSトランジスタMP1 が「オ
ン」状態になり、出力回路10の出力信号電位は電源電圧
VDDまで上がる。すなわち、バイポーラ構造の半導体
集積回路の入力端子ID2 の入力信号の論理振幅はVI
Lから電源電圧VDDとなる。バイポーラ構造の半導体
集積回路の入力回路30で入力端子ID2 の電位が入力回
路30のしきい値電位より高い電位の場合論理「1」が、
低い電位の場合論理「0」が入力されたと判定される。
【0014】本第一実施例によると、出力回路10の信号
の論理振幅は電源電圧VDDよりも小さくなり、立ち上
り立ち下り時間が短くなることにより、高速に信号を伝
搬することができるとともに、いわゆるレベル変換素子
を用いないので、消費電力を低減することができる。
【0015】図2は本発明の第二実施例を示す回路図で
ある。本第二実施例は、図1の第一実施例において、さ
らに本発明の特徴とするところの、基準信号出力回路20
を出力回路10とともにCMOS構造の半導体集積回路内
に設け、その出力端子DO2 を入力回路30の第二の入力
端子ID3 に接続したものである。
【0016】そして、基準信号振幅回路20は、Pチャネ
ルMOSトランジスタMP3 、MP4 、MP5 およびM
6を含んで構成される。すなわち、PチャネルMOS
トランジスタMP3 のゲートと、PチャネルMOSトラ
ンジスタMP4 のゲートおよびドレインと、Pチャネル
MOSトランジスタMP5 のゲートと、PチャネルMO
SトランジスタMP6 のドレインとは接地電位に接続さ
れ、PチャネルMOSトランジスタMP3 のソースとP
チャネルMOSトランジスタMP5 のソースとは電源V
DDに接続され、PチャネルMOSトランジスタMP3
のドレインはPチャネルMOSトランジスタMP4 のソ
ースとPチャネルMOSトランジスタMP6 のゲートと
に接続され、PチャネルMOSトランジスタMP5 のド
レインとPチャネルMOSトランジスタMP6 のソース
との共通接続点が出力端子OD2 となる。
【0017】なお、バイポーラ構造の半導体集積回路の
入力回路30は、差動増幅回路を含み、その正相入力端子
が入力端子ID2 、逆相入力端子が入力端子ID3 であ
るとする。
【0018】次に、本第二実施例の動作について説明す
る。出力回路10の動作は第一実施例と同じであり、入力
回路30の入力端子ID2 の入力信号の論理振幅は、Pチ
ャネルMOSトランジスタのしきい値電圧VTPから電
源電圧VDDまでの間の電位VILから電源電圧VDD
となる。
【0019】次に、基準信号出力回路20において、Pチ
ャネルMOSトランジスタMP3 およびMP4 のゲート
はともに接地電位に接続されており、両トランジスタM
3 およびMP4 は常に「オン」状態となり、Pチャネ
ルMOSトランジスタMP6 のゲートの電位はPチャネ
ルMOSトランジスタMP4 のしきい値電圧VTPから
電源電圧VDDの間の電位で、PチャネルMOSトラン
ジスタMP3およびMP4 のソースとドレイン間の抵抗
比により決定される。同様に、PチャネルMOSトラン
ジスタMP5 およびMP6 はともに「オン」状態であ
り、基準信号出力回路20の出力端子OD2 の信号電位
は、PチャネルMOSトランジスタMP6 のしきい値電
圧VTPとゲートの電位との和から電源電圧VDDとの
間の電位で、PチャネルMOSトランジスタMP5 およ
びMP6 のソースとドレイン間の抵抗比により決定され
るが、入力回路30の入力端子ID2 の論理振幅の中間電
位となるように設定することにより、バイポーラ構造の
半導体集積回路の入力回路30で入力端子ID2 の電位が
入力端子ID3 の電位に比べ高い電位の場合論理「1」
が、低い電位の場合論理「0」が入力されたと判定でき
る。
【0020】さらに、本第二実施例においては、出力回
路10の出力端子OD1 と基準信号出力回路20の出力端子
OD2 とをそれぞれバイポーラ構造の半導体集積回路の
入力回路30の入力端子ID2 およびID3 に接続し、さ
らに、基準信号出力回路20をすべてPチャネルMOSト
ランジスタのみで構成することにより、製造ばらつきや
使用環境の変化に対し、入力回路30の入力端子ID2
入力端子ID3 との電位の変動は同方向に傾くため、互
いに打ち消すことができ、安定に動作することができる
利点がある。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、CMO
S型半導体集積回路の出力回路にPチャネルMOSトラ
ンジスタからなるプッシュプル回路を用い、その出力を
バイポーラ型半導体集積回路の入力回路に接続するとと
もに、終端抵抗を介して電源に接続することにより、C
MOS型半導体集積回路のレベルの伝搬信号をレベル変
換素子を用いることなく、バイポーラ型半導体集積回路
のレベルに変換することができる効果がある。また、C
MOSの論理振幅を電源電圧より小さくすることによ
り、立ち上がり立ち下がりが時間が短くなることによっ
て、従来より高速に信号伝搬をすることができる効果が
ある。さらに、PチャネルMOSトランジスタのみで構
成された基準信号出力回路を付加することにより、半導
体集積回路の製造ばらつきや使用環境条件に左右されな
い安定した信号伝搬を行うことができる効果がある。
【0022】従って、本発明によれば、低消費電力で、
より高速でより安定した信号伝搬をすることができる半
導体集積回路間の接続回路が実現でき、その効果は大で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一実施例の構成を示す回路図。
【図2】 本発明の第二実施例の構成を示す回路図。
【図3】 従来例の構成を示す回路図。
【符号の説明】
10 出力回路 20 基準信号出力回路 30 入力回路 40 出力バッファ 50 レベル変換素子 60 入力バッファ ID1 、ID2 、ID3 入力端子 IV1 、IV2 、IV3 インバータ回路 MP1 〜MP6 PチャネルMOSトランジスタ OD1 、OD2 出力端子 R 終端抵抗 VDD 電源
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−96428(JP,A) 特開 平2−138612(JP,A) 特開 平2−5616(JP,A) 特開 平3−171849(JP,A) 特開 昭60−237724(JP,A) 特開 昭57−76916(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03K 19/00 - 19/23 H03K 17/687

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CMOS型半導体集積回路と、 バイポーラ型半導体集積回路と、 前記CMOS型半導体集積回路の出力信号を前記バイポ
    ーラ型半導体集積回路に入力する信号伝搬手段とを備え
    た半導体集積回路間の接続回路において、 前記信号伝搬手段は、 前記CMOS型半導体集積回路内に含まれ、内部信号が
    入力される入力端子と、入力が前記入力端子にそれぞれ
    接続された第一および第二のインバータ回路と、入力が
    前記第二のインバータ回路の出力に接続された第三のイ
    ンバータ回路と、ソースが電源にゲートが前記第一のイ
    ンバータ回路の出力にドレインが第一の出力端子にそれ
    ぞれ接続された第一のPチャネルMOSトランジスタ
    と、ソースが前記第一の出力端子にゲートが前記第三の
    インバータ回路の出力にドレインが接地電位にそれぞれ
    接続された第二のPチャネルMOSトランジスタとを含
    む出力回路と、 一端が前記出力回路の第一の出力端子と前記バイポーラ
    半導体集積回路の第一の入力端子とを結ぶ接続線に接続
    され他端が前記電源に接続された終端抵抗と 前記バイ
    ポーラ型半導体集積回路の第二の入力端子に基準信号を
    出力する基準信号出力回路とを含むことを特徴とする半
    導体集積回路間の接続回路。
  2. 【請求項2】 前記基準信号出力回路は、ソースが前記
    電源にゲートが接地電位にそれぞれ接続された第三のP
    チャネルMOSトランジスタと、ソースが前記第三のP
    チャネルMOSトランジスタのドレインにゲートおよび
    ドレインが接地電位にそれぞれ接続された第四のPチャ
    ネルMOSトランジスタと、ソースが前記電源にゲート
    が接地電位にドレインが前記第二の出力端子にそれぞれ
    接続された第五のPチャネルMOSトランジスタと、ソ
    ースが前記第二の出力端子にゲートが前記第三および第
    四のPチャネルMOSトランジスタの共通接続点にドレ
    インが接地電位にそれぞれ接続された第六のPチャネル
    MOSトランジスタとを含む請求項に記載の半導体集
    積回路間の接続回路。
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