JP2891920B2 - Output buffer circuit - Google Patents

Output buffer circuit

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JP2891920B2
JP2891920B2 JP8033865A JP3386596A JP2891920B2 JP 2891920 B2 JP2891920 B2 JP 2891920B2 JP 8033865 A JP8033865 A JP 8033865A JP 3386596 A JP3386596 A JP 3386596A JP 2891920 B2 JP2891920 B2 JP 2891920B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、出力バッファ回路
に関し、特に、半導体集積回路におけるCMOS構成の
出力バッファ回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output buffer circuit, and more particularly to an output buffer circuit having a CMOS structure in a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路においては、近年、電流
駆動能力が大きくしかもノイズの小さい出力バッファ回
路に対する要求が高まっている。そのような出力バッフ
ァ回路の一つが、特開平4ー145717号公報に開示
されている。図3は、上記公報に記載された出力バッフ
ァ回路の回路図である。図3を参照して、入力端子20
は、図3に示される出力バッファ回路を備える半導体集
積回路の内部の回路から送られてくる内部信号Aを受け
る、内部入力端子である。出力端子21は、上記の内部
信号に対応する出力信号Oを半導体集積回路の外部に取
り出すための、外部出力端子である。内部入力端子20
は、インバータ1,3の入力点に接続される。インバー
タ1,3それぞれの出力信号B,Fはそれぞれ、インバ
ータ2,4の入力信号となる。
2. Description of the Related Art In semiconductor integrated circuits, in recent years, there has been an increasing demand for an output buffer circuit having a large current driving capability and low noise. One such output buffer circuit is disclosed in JP-A-4-145717. FIG. 3 is a circuit diagram of the output buffer circuit described in the above publication. Referring to FIG.
Is an internal input terminal for receiving an internal signal A sent from a circuit inside the semiconductor integrated circuit having the output buffer circuit shown in FIG. The output terminal 21 is an external output terminal for extracting an output signal O corresponding to the internal signal to the outside of the semiconductor integrated circuit. Internal input terminal 20
Are connected to the input points of the inverters 1 and 3. The output signals B and F of the inverters 1 and 3 become the input signals of the inverters 2 and 4, respectively.

【0003】インバータ2の出力信号Cは、遅延回路5
の入力点および、ゲート幅を3つに分割したpチャネル
型MOS型電界効果トランジスタ(pMOSトランジス
タ)P1,P2,P3のうちのpMOSトランジスタP
1へのゲート入力となる。pMOSトランジスタP1,
P2,P3のソース電極は電源線22に接続され、ドレ
イン電極は出力端子21に接続される。一方、インバー
タ4の出力信号Gは、遅延回路7の入力点および、ゲー
ト幅を3つに分割したnチャネル型MOS型電界効果ト
ランジスタ(nMOSトランジスタ)N1,N2,N3
のうちのnMOSトランジスタN1へのゲート入力とな
る。nMOSトランジスタN1,N2,N3のソース電
極はグランド線23に接地され、ドレイン電極は出力端
子21に接続される。
The output signal C of the inverter 2 is supplied to a delay circuit 5
Of the p-channel MOS field effect transistors (pMOS transistors) P1, P2 and P3 whose gate widths are divided into three
Gate input to 1 pMOS transistors P1,
The source electrodes of P2 and P3 are connected to the power supply line 22, and the drain electrodes are connected to the output terminal 21. On the other hand, the output signal G of the inverter 4 is divided into an input point of the delay circuit 7 and n-channel MOS field-effect transistors (nMOS transistors) N1, N2, N3 each having a gate width divided into three.
Of the nMOS transistors N1. The source electrodes of the nMOS transistors N1, N2, N3 are grounded to the ground line 23, and the drain electrodes are connected to the output terminal 21.

【0004】遅延回路5の出力信号Dは、次段の遅延回
路6への入力信号およびpMOSトランジスタP2への
ゲート入力となると同時に、更にプルアップ用pMOS
トランジスタP4のドレイン電極に与えられる。遅延回
路7の出力信号Hは、次段の遅延回路8への入力信号お
よびnMOSトランジスタN2へのゲート入力となると
同時に、更にプルダウン用nMOSトランジスタN4の
ドレイン電極に与えられる。
The output signal D of the delay circuit 5 becomes an input signal to the delay circuit 6 in the next stage and a gate input to the pMOS transistor P2, and further, a pMOS for pull-up.
This is supplied to the drain electrode of the transistor P4. The output signal H of the delay circuit 7 becomes an input signal to the delay circuit 8 in the next stage and a gate input to the nMOS transistor N2, and is further provided to the drain electrode of the pull-down nMOS transistor N4.

【0005】遅延回路6の出力信号Eは、pMOSトラ
ンジスタP3へのゲート入力となると同時に、更にプル
アップ用pMOSトランジスタP5のドレイン電極に与
えられる。遅延回路8の出力信号Iは、nMOSトラン
ジスタN3へのゲート入力となると同時に、更にプルダ
ウン用nMOSトランジスタN5のドレイン電極に与え
られる。
The output signal E of the delay circuit 6 becomes a gate input to the pMOS transistor P3 and, at the same time, is further applied to a drain electrode of a pull-up pMOS transistor P5. The output signal I of the delay circuit 8 becomes the gate input to the nMOS transistor N3, and is further supplied to the drain electrode of the pull-down nMOS transistor N5.

【0006】プルアップ用のpMOSトランジスタP
4,P5はそれぞれ、ソース電極が電源線22に接続さ
れ、ゲート電極にはインバータ1の出力信号Bが直接入
力される。一方、プルダウン用のnMOSトランジスタ
N4,N5はそれぞれ、ソース電極がグランド線23に
接地され、ゲート電極にはインバータ3の出力信号Fが
直接入力される。
A pull-up pMOS transistor P
4 and P5, the source electrode is connected to the power supply line 22, and the output signal B of the inverter 1 is directly input to the gate electrode. On the other hand, the source electrodes of the pull-down nMOS transistors N4 and N5 are grounded to the ground line 23, and the output signal F of the inverter 3 is directly input to the gate electrode.

【0007】上述の従来の出力バッファ回路は、以下の
ように動作する。内部入力信号Aがロウ(L)レベルか
らハイ(H)レベルに変化するとき、トランジスタN1
が導通し、トランジスタP1は遮断状態となる。そし
て、トランジスタN2はトランジスタN1に入力された
信号Gが遅延回路7によって遅延させられた信号Hによ
って導通する。更に、トランジスタN2への入力信号H
は遅延回路8を経た信号Iとなって、トランジスタN3
を導通させる。一方、プルアップ用トランジスタP4,
P5が信号Bによって導通するため、トランジスタP
2,P3は遅延回路5,6を介して伝達されてくるゲー
ト入力D,Eを待たずに遮断状態となる。
The above-described conventional output buffer circuit operates as follows. When the internal input signal A changes from low (L) level to high (H) level, the transistor N1
Is turned on, and the transistor P1 is turned off. Then, the transistor N2 is turned on by the signal H obtained by delaying the signal G input to the transistor N1 by the delay circuit 7. Further, the input signal H to the transistor N2
Is a signal I that has passed through the delay circuit 8 and is a transistor N3
Is made conductive. On the other hand, the pull-up transistors P4 and P4
Since P5 is turned on by the signal B, the transistor P5
2 and P3 are cut off without waiting for the gate inputs D and E transmitted through the delay circuits 5 and 6.

【0008】これに対し、内部入力信号AがHレベルか
らLレベルに変化するときは、トランジスタP1が導通
し、トランジスタN1は遮断状態となる。そして、トラ
ンジスタP2はトランジスタP1に入力された信号Cが
遅延回路5によって遅延させられた信号Dにより導通す
る。更に、トランジスタP2への入力信号Dは遅延回路
6を経た信号Eとなって、トランジスタP3を導通させ
る。一方、プルダウン用トランジスタN4,N5が信号
Fによって導通するため、トランジスタN2,N3は遅
延回路7,8を介して入力されてくるゲート入力H,I
を待たずに遮断状態となる。
On the other hand, when the internal input signal A changes from the H level to the L level, the transistor P1 is turned on and the transistor N1 is turned off. The transistor P2 is turned on by the signal D delayed by the delay circuit 5 from the signal C input to the transistor P1. Further, the input signal D to the transistor P2 becomes the signal E through the delay circuit 6, and the transistor P3 is turned on. On the other hand, since the pull-down transistors N4 and N5 are turned on by the signal F, the transistors N2 and N3 receive the gate inputs H and I input through the delay circuits 7 and 8, respectively.
It will be cut off without waiting.

【0009】以上の動作により、図3に示す出力バッフ
ァ回路は、pMOSトランジスタ及びnMOSトランジ
スタのゲート幅を3分割し、分割した後の各トランジス
タのゲート電極に順次遅延回路を経た遅延信号を入力す
ることによって、各トランジスタが同時に導通すること
を防ぎ各トランジスタを流れる電流のピークがずれるよ
うにして、トランジスタが導通するときの充電電流およ
び放電電流による電源電位、グランド電位の揺れを抑制
している。
By the above operation, the output buffer circuit shown in FIG. 3 divides the gate widths of the pMOS transistor and the nMOS transistor into three, and inputs the delayed signals that have passed through the delay circuit sequentially to the gate electrodes of each of the divided transistors. This prevents the transistors from conducting at the same time and prevents the peaks of the currents flowing through the transistors from shifting, thereby suppressing fluctuations in the power supply potential and the ground potential due to the charging current and the discharging current when the transistors are conducting.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した図3に示す出
力バッファ回路には、次の二つの問題がある。第1に、
近年、出力バッファ回路の大電流駆動化やニーズの多様
化などに応じて、外部に例えばコイルを接続するといっ
たような大負荷を接続する用途への応用、或いは多ピン
化により複数の出力バッファ回路の同時動作が多発する
状況が拡大してきている。このような状況のもとで、顧
客より電源ノイズ、グランドノイズに対して厳しい要求
があったときには、ノイズ低減効果をより高めるため
に、トランジスタの導通タイミング調整用の遅延回路や
抵抗などをより遅延の大きいものに設計し直したりトラ
ンジスタの分割数を増加させたりするなど、所望のタイ
ミングを得るには、多大の技術的困難や設計工数の増加
が伴う。又、トランジスタの導通タイミング調整に遅延
回路や抵抗などを用いていることに起因して、導通タイ
ミングにプロセス依存性があるので、製造プロセスに変
更があると、その度に遅延回路や抵抗などのトランジス
タのタイミング調整部を設計し直さなければならない。
The output buffer circuit shown in FIG. 3 has the following two problems. First,
In recent years, in response to the drive of large currents and diversification of needs of output buffer circuits, application to the use of connecting a large load such as connecting a coil to the outside, or multiple output buffer circuits by increasing the number of pins The situation where multiple simultaneous operations occur frequently is expanding. Under these circumstances, if the customer places strict demands on power supply noise and ground noise, a delay circuit and resistor for adjusting the conduction timing of the transistor are further delayed in order to enhance the noise reduction effect. Obtaining the desired timing, such as redesigning the transistor with a larger size or increasing the number of transistor divisions, involves a great deal of technical difficulty and an increase in the number of design steps. In addition, the use of delay circuits and resistors for adjusting the transistor conduction timing has a process dependence on the conduction timing. Therefore, if there is a change in the manufacturing process, the delay circuit and resistance etc. The timing adjustment section of the transistor must be redesigned.

【0011】第2に従来の出力バッファ回路において
は、トランジスタの導通タイミング調整に、抵抗や遅延
回路などのいわばアナログ的手段を用いていることか
ら、面積を或る程度必要とする。しかも、近年の半導体
集積回路の微細化技術の進展に伴って他のディジタル回
路ブロックは面積が著しく縮小されて行くのに反して、
抵抗や遅延回路の面積はほとんど小さくならない。更
に、ゲートアレイやスタンダードセルなどの場合を考え
ると、マスターとしてセルの下地が決まっていることか
ら、抵抗や遅延回路を作り込むとかなりの面積を要して
しまう。
Second, in the conventional output buffer circuit, a certain area is required because so-called analog means such as a resistor and a delay circuit are used for adjusting the transistor conduction timing. In addition, the area of other digital circuit blocks has been remarkably reduced in accordance with the recent progress in the miniaturization technology of semiconductor integrated circuits.
The area of the resistor and the delay circuit hardly decreases. Further, considering the case of a gate array, a standard cell, or the like, since the base of the cell is determined as a master, a considerable area is required if a resistor or a delay circuit is formed.

【0012】以上二つの問題点はどちらも、分割したト
ランジスタの導通タイミングの調整に遅延回路や抵抗な
どを用いるという、いわばアナログ的手段で行っている
ことに基づくものである。
Both of the above two problems are based on the use of a delay circuit, a resistor or the like for adjusting the conduction timing of the divided transistors, that is, analogy.

【0013】従って、本発明は、CMOS構成の出力バ
ッファ回路であって、面積が大きくならず、トランジス
タの導通タイミングが製造プロセス依存性をもたず、し
かもノイズ低減効果がより高い、半導体集積回路に用い
て有効な出力バッファ回路を提供することを目的とする
ものである。
Accordingly, the present invention relates to an output buffer circuit having a CMOS structure, in which the area is not increased, the transistor conduction timing does not depend on the manufacturing process, and the noise reduction effect is higher. And to provide an effective output buffer circuit.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の出力バッファ回
路は、pチャネル型MOS電界効果トランジスタとnチ
ャネル型MOS電界効果トランジスタとを直列に接続し
その直列接続点を信号出力端子としたCMOS構成の回
路をn(nは、2以上の整数)個、それぞれの信号出力
端子どうしを共通にして並列接続してなる出力バッファ
部と、前記出力バッファ部を介して出力すべき信号の反
転信号をデータ入力端子に取り込み、外部から入力され
るクロックに同期して2n個のデータ出力端子に順次シ
フトさせて出力する、2nビットパラレルアウトのシフ
トレジスタと、前記外部に出力すべき信号の反転信号の
状態に応じて第1入力端子及び第2入力端子にそれぞれ
入力される二つの入力データから一つの入力データを選
択して出力する選択機構を2n組備える2n出力のマル
チプレクサであって、前記シフトレジスタの2nビット
の出力データのそれぞれを分けて、いずれかの第1入力
端子に入力されると同時にいずれかの第2入力端子に入
力されるマルチプレクサとを含み、前記シフトレジスタ
の出力データの前記マルチプレクサの第1入力端子への
入力にあっては、前記シフトレジスタの出力データをビ
ット昇順に入力し、第2入力端子への入力にあっては、
ビット降順に入力するように構成すると共に、前記マル
チプレクサの2n個の出力信号を、前記出力バッファ部
を構成する2n個のMOS型電界効果トランジスタに一
つづつ割り振って、ゲート入力として与えるように構成
したことを特徴とする。
An output buffer circuit according to the present invention comprises a p-channel MOS field effect transistor and an n-channel MOS transistor.
Channel type MOS field effect transistor connected in series
A circuit of CMOS configuration using the series connection point as a signal output terminal.
N (n is an integer of 2 or more) paths, each signal output
Output buffers connected in parallel with common terminals
And a signal to be output via the output buffer unit.
Input signal to the data input terminal,
To the 2n data output terminals in synchronization with the
2n-bit parallel-out shift
Register and an inverted signal of the signal to be output to the outside.
Depending on the state, the first input terminal and the second input terminal respectively
Select one input data from two input data
2n output multiplexer with 2n sets of selection mechanisms for selecting and outputting
A multiplexer, wherein 2n bits of the shift register
Output data of each of the first input
Input to any of the 2nd input terminals
The shift register
To the first input terminal of the multiplexer.
At the input, the output data of the shift register is
Input in ascending order, and in the input to the second input terminal,
In addition to the configuration in which bits are input in descending order,
The 2n output signals of the multiplexer are output to the output buffer unit.
1n MOS field-effect transistors
Allocated one by one and given as gate input
It is characterized by having done.

【0015】本発明は、出力用のトランジスタのゲート
幅を複数に分割し、その分割後の各トランジスタのゲー
ト電極への共通の入力信号を順次遅延させることによ
り、分割後の各トランジスタの導通、非導通のタイミン
グをずらすように構成した出力バッファ回路において、
上記の各トランジスタの導通、非導通の調整手段を、ク
ロックを入力とするディジタル回路で構成している。こ
のため、各トランジスタの導通状態の変化のタイミング
を例えば大きい方に変更するときには、クロック周期を
大きくするだけで済み、抵抗や遅延回路を用いるタイミ
ング調整手段とは違って、設計変更の必要はなく回路の
占有面積は不変である。又、製造プロセスの変更があっ
た場合でも、単にクロック周期を調整するだけで済む。
According to the present invention, by dividing the gate width of the output transistor into a plurality of parts and sequentially delaying a common input signal to the gate electrode of each divided transistor, conduction and conduction of each divided transistor can be improved. In an output buffer circuit configured to shift the timing of non-conduction,
The means for adjusting the conduction and non-conduction of each of the transistors described above is constituted by a digital circuit to which a clock is input. For this reason, when changing the timing of the change of the conduction state of each transistor to, for example, a larger one, it is only necessary to increase the clock cycle, and unlike the timing adjusting means using a resistor or a delay circuit, there is no need to change the design. The occupied area of the circuit is unchanged. Further, even when the manufacturing process is changed, it is only necessary to adjust the clock cycle.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施
の形態による出力バッファ回路の回路図である。図1を
参照して、本実施の形態は、CMOS構成の出力バッフ
ァ部30と、出力バッファ部30における各トランジス
タの導通、非導通のタイミングを調整するためのタイミ
ング調整部40とからなる。入力端子20は、この出力
バッファ回路を含む半導体集積回路の内部の回路から送
られてくる内部信号Aを受ける、内部入力端子である。
出力端子21は、上記の内部信号Aに対応する出力信号
Oを半導体集積回路の外部に取り出すための、外部出力
端子である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an output buffer circuit according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the present embodiment includes an output buffer unit 30 having a CMOS configuration, and a timing adjustment unit 40 for adjusting the conduction / non-conduction timing of each transistor in output buffer unit 30. The input terminal 20 is an internal input terminal that receives an internal signal A sent from a circuit inside the semiconductor integrated circuit including the output buffer circuit.
The output terminal 21 is an external output terminal for extracting an output signal O corresponding to the internal signal A to the outside of the semiconductor integrated circuit.

【0017】出力バッファ部30では、電源線22とグ
ランド線23との間に、pMOSトランジスタP1とn
MOSトランジスタN1の直列接続回路と、pMOSト
ランジスタP2とnMOSトランジスタN2の直列接続
回路とが並列に接続されている。トランジスタP1とト
ランジスタN1との直列接続点および、トランジスタP
2とトランジスタN2の直列接続点はそれぞれ、出力端
子21に接続されている。つまり、本実施の形態は、出
力用のpMOSトランジスタ及びnMOSトランジスタ
がいずれも、ゲート幅を2分割された例を示すものであ
る。
In the output buffer unit 30, pMOS transistors P1 and n are connected between the power supply line 22 and the ground line 23.
A series connection circuit of the MOS transistor N1 and a series connection circuit of the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N2 are connected in parallel. The point of series connection of the transistor P1 and the transistor N1 and the transistor P1
2 and the transistor N2 are connected to the output terminal 21 in series. That is, this embodiment shows an example in which the gate width of each of the output pMOS transistor and the nMOS transistor is divided into two.

【0018】タイミング調整部40では、内部入力端子
20が、インバータ11の入力点に接続されている。イ
ンバータ11の出力信号Jは、4ビットシフトレジスタ
41のデータ端子に入力される。この4ビットシフトレ
ジスタ41は、クロック端子に入力されるクロックCL
Kの立上り、つまりLレベルからHレベルへの変化時
に、データ端子に入力されるデータをビット1出力端子
に出力し、更に、上記クロック立上りの1つ前のクロッ
ク立上り時のビット1出力端子のデータをビット2出力
端子にシフトさせる。同様に、ビット2出力端子のデー
タをビット3出力端子にシフトさせ、ビット3出力端子
のデータをビット4出力端子にシフトさせる。この4ビ
ットシフトレジスタ41のクロック入力端子には、ダイ
ミング調整用のクロックCLKを入力する。
In the timing adjustment section 40, the internal input terminal 20 is connected to the input point of the inverter 11. The output signal J of the inverter 11 is input to the data terminal of the 4-bit shift register 41. The four-bit shift register 41 receives the clock CL input to the clock terminal.
When K rises, that is, when the signal changes from the L level to the H level, data input to the data terminal is output to the bit 1 output terminal. Data is shifted to the bit 2 output terminal. Similarly, the data at the bit 2 output terminal is shifted to the bit 3 output terminal, and the data at the bit 3 output terminal is shifted to the bit 4 output terminal. A clock CLK for dimming adjustment is input to a clock input terminal of the 4-bit shift register 41.

【0019】シフトレジスタ41からの4つの出力デー
タのうちビット1出力端子の出力データB1は、マルチ
プレクサ42の入力端子a1,b4に入力される。ビッ
ト2出力端子の出力データB2は、マルチプレクサ42
の入力端子a2,b3に入力される。ビット3出力端子
からの出力データB3は、マルチプレクサ42の入力端
子a3,b2に入力される。ビット4出力端子からの出
力データB4は、マルチプレクサ42の入力端子a4,
b1に入力される。上記のマルチプレクサ42は、セレ
クト入力端子SELへの入力信号がHレベルのとき、出
力端子o1,o2,o3,o4にそれぞれ、入力端子a
1,a2,a3,a4への入力データを出力し、一方、
セレクト端子SELへの入力信号がLレベルのとき、出
力端子o1,o2,o3,o4にそれぞれ、入力端子b
1,b2,b3,b4への入力データを出力する。この
マルチプレクサ42のセレクト端子SELには、インバ
ータ11の出力信号Jが入力される。
The output data B1 of the bit 1 output terminal among the four output data from the shift register 41 is input to the input terminals a1 and b4 of the multiplexer 42. The output data B2 of the bit 2 output terminal is
Are input to the input terminals a2 and b3. Output data B3 from the bit 3 output terminal is input to the input terminals a3 and b2 of the multiplexer 42. The output data B4 from the bit 4 output terminal is input to the input terminals a4 and a4 of the multiplexer 42.
Input to b1. When the input signal to the select input terminal SEL is at the H level, the multiplexer 42 outputs the input terminal a to the output terminals o1, o2, o3, and o4, respectively.
1, a2, a3, a4 output the input data, while
When the input signal to the select terminal SEL is at the L level, the output terminals o1, o2, o3, and o4 are connected to the input terminal b, respectively.
1, b2, b3, and b4 are output. The output signal J of the inverter 11 is input to the select terminal SEL of the multiplexer 42.

【0020】マルチプレクサ42からの4つの出力信号
のうちの出力端子o1の出力信号O1は、pMOSトラ
ンジスタP1のゲート電極に入力される。出力端子o2
の出力信号O2は、pMOSトランジスタP2のゲート
電極に入力される。出力端子o3の出力信号O3は、n
MOSトランジスタN2のゲート電極に入力される。出
力端子o4の出力信号O4は、nMOSトランジスタN
1のゲート電極に入力される。
The output signal O1 of the output terminal o1 of the four output signals from the multiplexer 42 is input to the gate electrode of the pMOS transistor P1. Output terminal o2
Is input to the gate electrode of the pMOS transistor P2. The output signal O3 of the output terminal o3 is n
Input to the gate electrode of MOS transistor N2. The output signal O4 of the output terminal o4 is the nMOS transistor N
1 gate electrode.

【0021】ここで、上記の構成を機能ブロックで考え
ると、電源線22とグランド線23との間のpMOSト
ランジスタP1とnMOSトランジスタN1の直列接続
回路および、pMOSトランジスタP2とnMOSトラ
ンジスタN2の直列接続回路を、それぞれのトランジス
タの直列接続点を出力点とし、それぞれのゲート電極を
入力点とする出力バッファ部30と見ることができる。
本実施の形態においては、この出力バッファ部30を、
特に大電流駆動能力のあるバッファ回路として考える。
一方、4ビットシフトレジスタ41と、マルチプレクサ
42と、クロックCLKとを含む部分を、出力バッファ
部30を構成する各トランジスタのゲート入力の変化タ
イミングをずらすための、タイミング調整部40と見
る。これまでの説明から明かなように、タイミング調整
部40として、ディジタル回路を用いていることが分
る。
Here, considering the above configuration as a functional block, a series connection circuit of a pMOS transistor P1 and an nMOS transistor N1 between a power supply line 22 and a ground line 23 and a series connection circuit of a pMOS transistor P2 and an nMOS transistor N2 The circuit can be viewed as an output buffer unit 30 having a series connection point of each transistor as an output point and each gate electrode as an input point.
In the present embodiment, this output buffer unit 30 is
In particular, it is considered as a buffer circuit having a large current driving capability.
On the other hand, a portion including the 4-bit shift register 41, the multiplexer 42, and the clock CLK is referred to as a timing adjustment unit 40 for shifting the change timing of the gate input of each transistor included in the output buffer unit 30. As is clear from the above description, a digital circuit is used as the timing adjustment unit 40.

【0022】図2は、図1に示す本実施の形態の動作時
における各信号の波形を示す、タイミング図である。図
2を参照して、この図に示す電圧波形が、図1に示す回
路の各節点に印加される。すなわち、pMOSトランジ
スタP1,P2及びnMOSトランジスタN2,N1の
ゲート電極にはマルチプレクサ42から、それぞれ図2
に電圧波形を示す信号O1〜O4が入力される。この波
形から分るように、内部入力端子20への内部信号Aが
LレベルからHレベルに変化すると、インバータ11の
出力信号JがHレベルからLレベルに変化する。このと
き、先ず最初にnMOSトランジスタN1のゲート入力
O4がHレベルからLレベルに変化し、次にnMOSト
ランジスタN2のゲート入力O3がHレベルからLレベ
ルに変化する。更にその後、pMOSトランジスタP2
のゲート入力O2がHレベルからLレベルに変化し、次
にpMOSトランジスタP1のゲート入力O1がHレベ
ルからLレベルに変化する。つまり、このとき、先ずn
MOSトランジスタN1,N2が順次非導通状態にな
り、それからpMOSトランジスタP2,P1が順次導
通状態となる。
FIG. 2 is a timing chart showing the waveform of each signal during the operation of the present embodiment shown in FIG. Referring to FIG. 2, the voltage waveform shown in FIG. 2 is applied to each node of the circuit shown in FIG. That is, the multiplexer 42 supplies the gate electrodes of the pMOS transistors P1 and P2 and the nMOS transistors N2 and N1 from the multiplexer 42, respectively.
Are supplied with signals O1 to O4 indicating voltage waveforms. As can be seen from this waveform, when the internal signal A to the internal input terminal 20 changes from L level to H level, the output signal J of the inverter 11 changes from H level to L level. At this time, first, the gate input O4 of the nMOS transistor N1 changes from H level to L level, and then the gate input O3 of the nMOS transistor N2 changes from H level to L level. Further thereafter, the pMOS transistor P2
Changes from the H level to the L level, and then the gate input O1 of the pMOS transistor P1 changes from the H level to the L level. That is, at this time, first, n
MOS transistors N1 and N2 are sequentially turned off, and then pMOS transistors P2 and P1 are sequentially turned on.

【0023】一方、内部入力端子20への内部信号Aが
HレベルからLレベルに変化するときも同様で、pMO
SトランジスタP1,P2のゲート入力O1,O2が順
次LレベルからHレベルに変化し、それぞれのトランジ
スタを順次非導通状態にさせてから、nMOSトランジ
スタN2,N1のゲート入力O3,O4が順次Lレベル
からHレベルに変化し、それぞれのトランジスタを順次
導通させる。各トランジスタを順次導通させたり或いは
非導通状態にさせるタイミングは、4ビットシフトレジ
スタ41へのタイミング調整クロックCLKの周期によ
って決る。
On the other hand, the same applies when the internal signal A to the internal input terminal 20 changes from H level to L level.
The gate inputs O1 and O2 of the S transistors P1 and P2 sequentially change from the L level to the H level to sequentially turn off the respective transistors, and then the gate inputs O3 and O4 of the nMOS transistors N2 and N1 sequentially change to the L level. To H level, and the respective transistors are sequentially turned on. The timing at which each transistor is sequentially turned on or turned off is determined by the cycle of the timing adjustment clock CLK to the 4-bit shift register 41.

【0024】このように、本実施の形態では、始めにト
ランジスタを順次非導通状態にさせておいてから、それ
らと対になるトランジスタを順次導通させる。従って、
信号出力用の各トランジスタに貫通電流が流れるのを抑
制でき、出力バッファ部30に急激に大電流が流れるこ
とを緩和できる。
As described above, in this embodiment mode, the transistors are first turned off sequentially, and then the transistors paired with them are turned on sequentially. Therefore,
A through current can be suppressed from flowing through each transistor for signal output, and a sudden large current can be reduced from flowing through the output buffer unit 30.

【0025】以上、出力用MOSトランジスタのゲート
幅分割数がpMOSトランジスタ、nMOSトランジス
タとも2分割の場合について説明したが、分割数が2以
上であっても、同様の効果が得られる。又、本実施の形
態ではタイミング調整部40のディジタル回路を便宜
上、4ビットシフトレジスタ及びマルチプレクサという
基本ブロックを用いて構成したが、本来なら、このよう
な動作をする専用マクロという形にすべきであろう。
The case where the gate width division number of the output MOS transistor is two for the pMOS transistor and the nMOS transistor has been described above, but the same effect can be obtained even if the division number is two or more. Further, in the present embodiment, the digital circuit of the timing adjustment unit 40 is configured using basic blocks such as a 4-bit shift register and a multiplexer for convenience, but it should be a dedicated macro that performs such an operation. There will be.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、出力バ
ッファ部のpMOSトランジスタ、nMOSトランジス
タのゲート幅を分割し、分割した後の各トランジスタが
同時に導通状態または非導通状態に状態遷移しないよう
にタイミングを調整するタイミング調整部を、遅延回路
や抵抗などを用いず、タイミング調整クロックを入力と
するディジタル回路で構成している。
As described above, according to the present invention, the gate widths of the pMOS transistor and the nMOS transistor of the output buffer section are divided so that the divided transistors do not simultaneously transition to the conductive state or the non-conductive state. The timing adjustment unit that adjusts the timing is configured by a digital circuit that receives a timing adjustment clock without using a delay circuit or a resistor.

【0027】これにより本発明によれば、外部に例えば
コイルのような大負荷を接続するというような負荷に変
更があった場合や、顧客からノイズ低減の要求があった
場合などでも、回路定数やレイアウトの変更は不要で、
タイミング調整クロックの周期を適当な大きさに調整す
るだけで済むようにできる。このことは、汎用品、特に
ゲートアレイやスタンダードセルといったASICにお
いて、出力負荷の値およびノイズの許容範囲の仕様を拡
げ、汎用性をより一層高めるという効果を奏する。又、
タイミング調整部にディジタル回路を用いているので、
調整タイミングにプロセス依存性がなく、製造プロセス
変更による回路修正やレイアウト修正が不要になるとい
う効果も併せて奏する。
Thus, according to the present invention, even when the load is changed such that a large load such as a coil is connected to the outside, or when the customer requests noise reduction, the circuit constant can be reduced. No need to change the layout or
It is only necessary to adjust the cycle of the timing adjustment clock to an appropriate size. This has the effect of expanding the specifications of the output load value and the allowable range of noise in general-purpose products, particularly in ASICs such as gate arrays and standard cells, and further improving the versatility. or,
Since a digital circuit is used for the timing adjustment unit,
There is also an effect that the adjustment timing has no process dependency and the circuit correction and the layout correction due to the manufacturing process change become unnecessary.

【0028】しかも、タイミング調整部に抵抗や遅延回
路を用いることからノイズ低減効果を上げるのに伴って
回路面積を大きくしなければならない従来の出力バッフ
ァ回路に比べて、大電流駆動によるノイズの低減効果を
高めれば高めるほど、面積比が小さくなるという効果を
有する。この効果は、下地がマスターとして決っている
ゲートアレイやスタンダードセルの半導体集積回路に適
用して、特に有効である。
In addition, since a resistor and a delay circuit are used in the timing adjustment section, noise reduction by driving with a large current can be reduced as compared with the conventional output buffer circuit in which the circuit area must be increased in order to increase the noise reduction effect. The higher the effect is, the smaller the area ratio is. This effect is particularly effective when applied to a semiconductor integrated circuit of a gate array or a standard cell whose base is determined as a master.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態による出力バッファ回路
の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an output buffer circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す出力バッファ回路における動作時の
各信号の電圧波形を示すタイミング図である。
FIG. 2 is a timing chart showing voltage waveforms of respective signals during operation of the output buffer circuit shown in FIG.

【図3】従来の出力バッファ回路の一例の回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a conventional output buffer circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4 インバータ 5,6,7,8 遅延回路 11 インバータ 20 内部入力端子 21 外部出力端子 22 電源線 23 グランド線 30 出力バッファ部 40 タイミング調整部 41 シフトレジスタ 42 マルチプレクサ 1, 2, 3, 4 Inverter 5, 6, 7, 8 Delay circuit 11 Inverter 20 Internal input terminal 21 External output terminal 22 Power supply line 23 Ground line 30 Output buffer unit 40 Timing adjustment unit 41 Shift register 42 Multiplexer

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03K 17/16 H03K 17/687 H03K 19/0175 H03K 19/0948 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H03K 17/16 H03K 17/687 H03K 19/0175 H03K 19/0948

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 pチャネル型MOS電界効果トランジス
タとnチャネル型MOS電界効果トランジスタとを直列
に接続しその直列接続点を信号出力端子としたCMOS
構成の回路をn(nは、2以上の整数)個、それぞれの
信号出力端子どうしを共通にして並列接続してなる出力
バッファ部と、 前記出力バッファ部を介して出力すべき信号の反転信号
をデータ入力端子に取り込み、外部から入力されるクロ
ックに同期して2n個のデータ出力端子に順次シフトさ
せて出力する、2nビットパラレルアウトのシフトレジ
スタと、 前記外部に出力すべき信号の反転信号の状態に応じて第
1入力端子及び第2入力端子にそれぞれ入力される二つ
の入力データから一つの入力データを選択して出力する
選択機構を2n組備える2n出力のマルチプレクサであ
って、前記シフトレジスタの2nビットの出力データの
それぞれを分けて、いずれかの第1入力端子に入力され
ると同時にいずれかの第2入力端子に入力されるマルチ
プレクサとを含み、 前記シフトレジスタの出力データの前記マルチプレクサ
の第1入力端子への入力にあっては、前記シフトレジス
タの出力データをビット昇順に入力し、第2入力端子へ
の入力にあっては、ビット降順に入力するように構成す
ると共に、前記マルチプレクサの2n個の出力信号を、
前記出力バッファ部を構成する2n個のMOS型電界効
果トランジスタに一つづつ割り振って、ゲート入力とし
て与えるように構成したことを特徴とする出力バッファ
回路。
1. A CMOS in which a p-channel type MOS field effect transistor and an n-channel type MOS field effect transistor are connected in series and a connection point of the serial connection is used as a signal output terminal.
An output buffer unit composed of n (n is an integer of 2 or more) configured circuits connected in parallel with common signal output terminals, and an inverted signal of a signal to be output via the output buffer unit A 2n-bit parallel-out shift register that sequentially shifts and outputs 2n data output terminals in synchronization with a clock input from the outside, and an inverted signal of the signal to be output to the outside A 2n output multiplexer comprising 2n sets of selection mechanisms for selecting and outputting one input data from two input data respectively input to the first input terminal and the second input terminal according to the state of Each of the 2n-bit output data of the register is divided and inputted to any one of the first input terminals and simultaneously inputted to any of the second input terminals. A multiplexer, wherein the output data of the shift register is input to a first input terminal of the multiplexer, the output data of the shift register is input in ascending bit order, and the input data is input to a second input terminal. Is configured to input in descending bit order, and outputs 2n output signals of the multiplexer,
An output buffer circuit, wherein each of the 2n MOS field-effect transistors constituting the output buffer section is assigned to a corresponding one of the MOS field-effect transistors and supplied as a gate input.
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