JP2914978B2 - Semiconductor circuit - Google Patents

Semiconductor circuit

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JP2914978B2
JP2914978B2 JP63089062A JP8906288A JP2914978B2 JP 2914978 B2 JP2914978 B2 JP 2914978B2 JP 63089062 A JP63089062 A JP 63089062A JP 8906288 A JP8906288 A JP 8906288A JP 2914978 B2 JP2914978 B2 JP 2914978B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体回路、特に差動増幅回路の電流源に関
するものであり、半導体回路に供給する動作電流を回路
動作に応じて変化させることにより、低消費電力で高速
動作を可能にした半導体回路に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor circuit, particularly to a current source of a differential amplifier circuit, and by changing an operating current supplied to the semiconductor circuit according to the circuit operation. More specifically, the present invention relates to a semiconductor circuit which can operate at high speed with low power consumption.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、バイポーラトランジスタを含む論理回路とし
て、例えばカレントスイツチ回路(CML回路)、すなわ
ちエミツタ電流を切換えてコレクタ電圧を変化させる回
路があるが、この回路では飽和形スイツチ回路の欠点で
ある動作速度の低下を避けるために、バイポーラトラン
ジスタを非飽和領域で動作させている。しかし、回路に
一定電流を常に流しておくため、動作速度は速いが、消
費電力が多いという問題がある。そこで、消費電力を低
減させるために、動作期間と待機期間で消費電流を切り
換える回路方式が提案されている(例えば、特公昭53−
3219号公報参照)。
Conventionally, as a logic circuit including a bipolar transistor, for example, there is a current switch circuit (CML circuit), that is, a circuit that switches an emitter current to change a collector voltage. In order to avoid this, the bipolar transistor is operated in an unsaturated region. However, since a constant current always flows through the circuit, the operation speed is high, but there is a problem that power consumption is large. Therefore, in order to reduce power consumption, a circuit system has been proposed in which current consumption is switched between an operation period and a standby period (for example, Japanese Patent Publication No.
No. 3219).

第11図は、従来の上記公報に記載された回路を示す図
である。この回路では、電流制御信号φを用いて、カ
レントスイツチ回路Q1,Q2とエミツタフオロワ回路Q4,Q5
の電流源Q3,Q6,Q7を制御する。I1,I2は入力信号、O,
は出力信号である。電流制御信号φの電位が高レベル
の時、バイポーラトランジスタQ3,Q6,Q7と抵抗R3,R4,R5
で形成された3個の電流源に所定の電流を流し、一方、
電流制御信号φが低レベルの時には、3個の電流源を
オフにする。このようにして、この回路は、動作期間
(つまり、φが高レベル)のみ電流を消費し、待機期間
(つまり、φが低レベル)には電流消費をゼロにする
ことができるので、消費電力を減少させることができ
る。このような電流制御方法は、メモリLSIあるいは論
理LSIの低電力化に有効である。ここで、電流制御信号
φは、外部からの直接入力信号か、あるいはこれを用
いて内部回路(BINV1)で発生した信号である。
FIG. 11 is a diagram showing a conventional circuit described in the above publication. This circuit uses a current control signal phi 1, current Sui Tutsi circuit Q 1, Q 2 and Emitsutafuorowa circuit Q 4, Q 5
Of the current sources Q 3 , Q 6 , and Q 7 are controlled. I 1 and I 2 are input signals, O,
Is an output signal. When the potential of the current control signal phi 1 is high, bipolar transistors Q 3, Q 6, Q 7 and resistors R 3, R 4, R 5
A predetermined current is passed through the three current sources formed by
Current control signal phi 1 is at the low level, to turn off the three current sources. In this way, the circuit consumes current only during the operating period (ie, φ is high) and has zero current consumption during the standby period (ie, φ 1 is low). The power can be reduced. Such a current control method is effective in reducing the power of the memory LSI or the logic LSI. Here, the current control signal phi 1 is a signal generated by the internal circuit (BINV1) using either direct input signal, or it from the outside.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術はφの電位でオン電流を決め、また電
流オフを確実とするため、VCCの変化に依らずφの高
低電位をGNDを基準とした一定電位に設定しなければな
らないが、これをバイポーラ回路のみで実現することは
容易なことではない。またQ3,Q6,Q7の飽和を避けるた
め、その高電位を余り高くはできない。しかし通常φ
は多数の定電流源を同時に駆動するため大きな負荷容量
がつくので、φのパルス波形にオーバーシユートやリ
ンギングを生じやすく、このことが負荷回路群の電流値
や出力波形0,に影響を及ぼす。以上の理由からこのパ
ルス電流源方式では負荷回路の電流安定性に問題があつ
た。
The prior art determines the on-current at phi 1 potential, and to ensure the current off, but must be set at a constant potential relative to the GND elevation potential of phi 1 regardless of the changes in V CC It is not easy to realize this with only a bipolar circuit. In addition, in order to avoid saturation of Q 3 , Q 6 , and Q 7 , the high potential cannot be made too high. But usually φ 1
Since get large load capacitance for driving the plurality of the constant current source at the same time, tends to occur over sheet Ute and ringing phi 1 of the pulse waveform, this is the current value and the output waveform zero load circuits, the effects Exert. For the above reasons, the pulse current source method has a problem in current stability of the load circuit.

本発明の目的は、動作電流が安定で、構成の簡単な、
電流スイツチ機能付電流源を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a stable operating current, a simple configuration,
An object of the present invention is to provide a current source with a current switch function.

〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、半導体回路の電流源は、上記半導体
回路に供給する電流の値を設定する電流値設定用素子
と、上記半導体回路に供給する電流を制御するスイッチ
用MOSトランジスタとを有し、電流値設定用素子とスイ
ッチ用MOSトランジスタとを直列に接続する構成とされ
る。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a current source of a semiconductor circuit controls a current value setting element for setting a value of a current supplied to the semiconductor circuit, and controls a current supplied to the semiconductor circuit. A switching MOS transistor, and the current value setting element and the switching MOS transistor are connected in series.

また本発明によれば、上記電流源は、上記半導体回路
に供給する電流の値よりも小さな微小電流の値を設定す
る第2の電流値設定用素子と、上記半導体回路に供給す
る微小電流を制御する第2のスイッチ用MOSトランジス
タとを直列に接続した構造からなる第2の電流供給手段
を設け、第2の電流供給手段は、上記半導体回路に供給
する電流を制御するスイッチ用MOSトランジスタがオン
する前に上記半導体回路に微小電流を供給する構成とさ
れる。
Further, according to the present invention, the current source includes a second current value setting element for setting a minute current value smaller than a current value supplied to the semiconductor circuit, and a minute current supplied to the semiconductor circuit. A second current supply unit having a structure in which a second switch MOS transistor to be controlled is connected in series is provided, and the second current supply unit is a switch MOS transistor that controls a current supplied to the semiconductor circuit. Before turning on, a small current is supplied to the semiconductor circuit.

また本発明によれば、上記電流源は、特に差動増幅回
路の電流源として有効な構成とされる。
Further, according to the present invention, the current source is configured to be particularly effective as a current source of a differential amplifier circuit.

また本発明によれば、上記電流源は、電流値設定用素
子をMOSトランジスタで構成し、スイッチ用MOSトランジ
スタのゲート面積を電流値設定用素子を構成するMOSト
ランジスタのゲート面積よりも小さく設定する構成とさ
れる。
Further, according to the present invention, in the current source, the current value setting element is configured by a MOS transistor, and the gate area of the switching MOS transistor is set smaller than the gate area of the MOS transistor configuring the current value setting element. Configuration.

また本発明によれば、上記電流源は、電流値設定用素
子をMOSトランジスタで構成し、スイッチ用MOSトランジ
スタのゲート幅/ゲート長の値を電流値設定用素子を構
成するMOSトランジスタのゲート幅/ゲート長の値より
も大きく設定する構成とされる。
According to the invention, in the current source, the current value setting element is constituted by a MOS transistor, and the value of gate width / gate length of the switching MOS transistor is determined by the gate width of the MOS transistor constituting the current value setting element. / Gate length is set to be larger than the value.

また本発明によれば、上記電流源は、スイッチ用MOS
トランジスタのオンオフを制御する信号を発生する信号
発生手段と、上記電流値設定用素子に印加する一定電圧
をスイッチ用MOSトランジスタのオンオフによらず発生
する電圧発生手段を有する構成とされる。
According to the invention, the current source is a switching MOS.
The circuit includes signal generation means for generating a signal for controlling on / off of the transistor, and voltage generation means for generating a constant voltage applied to the current value setting element regardless of whether the switching MOS transistor is on or off.

また本発明によれば、上記電圧発生手段は少なくとも
1つのMOSトランジスタを有し、電流値設定用素子を構
成するMOSトランジスタのゲートと上記MOSトランジスタ
のゲートを共通に接続し、MOSトランジスタのゲート幅
と電流値設定用素子を構成するMOSトランジスタのゲー
ト幅の比を所定の電流比となるように設定する構成とさ
れる。
Further, according to the invention, the voltage generation means has at least one MOS transistor, connects a gate of the MOS transistor constituting the current value setting element and a gate of the MOS transistor in common, and has a gate width of the MOS transistor. And the gate width ratio of the MOS transistor forming the current value setting element is set to a predetermined current ratio.

〔作用〕[Action]

上記の電流源は、電流値設定用素子とスイッチ用MOS
トランジスタを直列に接続する構成としているので、機
能に応じて各々の素子を最適化することができ、半導体
回路に安定した電流を供給することが可能となる。
The above current source consists of a current value setting element and a switch MOS
Since the transistors are connected in series, each element can be optimized according to the function, and a stable current can be supplied to the semiconductor circuit.

また第2の電流供給手段を設けることにより、半導体
回路の待機時にも微小電流を供給することになるので、
半導体回路を待機時から動作時に切り換えたときの回路
動作を高速に行なうことが可能となる。
In addition, by providing the second current supply means, a minute current is supplied even when the semiconductor circuit is in a standby state.
Circuit operation when the semiconductor circuit is switched from standby to operation can be performed at high speed.

また本発明における電流源の構造は、特に差動増幅回
路に安定した電流を供給するうえで有効である。
The structure of the current source according to the present invention is particularly effective for supplying a stable current to the differential amplifier circuit.

またスイッチ用MOSトランジスタのゲート面積を電流
値設定用素子を機能するMOSトランジスタのゲート面積
よりも小さくすることにより、スイッチ用MOSトランジ
スタの負荷容量を小さくすることができ、スイッチ用MO
Sトランジスタのスイッチ動作を高速で行なうことが可
能となる。
By making the gate area of the switching MOS transistor smaller than the gate area of the MOS transistor functioning as the current value setting element, the load capacitance of the switching MOS transistor can be reduced, and the switching MO transistor can be reduced.
The switching operation of the S transistor can be performed at high speed.

またスイッチ用MOSトランジスタのゲート幅/ゲート
長の値を、電流値設定用素子を構成するMOSトランジス
タのゲート幅/ゲート長の値よりも大きくすることによ
り、スイッチ用MOSトランジスタのオン抵抗が小さくな
るので、電流値設定用素子を構成するMOSトランジスタ
から見ればスイッチ用MOSトランジスタは単なるスイッ
チ素子とみなすことができ、半導体回路に供給する電流
の値を電流値設定用素子で設定することが可能となる。
Also, by making the value of the gate width / gate length of the switching MOS transistor larger than the value of the gate width / gate length of the MOS transistor constituting the current value setting element, the on-resistance of the switching MOS transistor is reduced. Therefore, from the viewpoint of the MOS transistors constituting the current value setting element, the switching MOS transistor can be regarded as a simple switching element, and the value of the current supplied to the semiconductor circuit can be set by the current value setting element. Become.

また本発明における電流源は、スイッチ用MOSトラン
ジスタのオンオフを制御する信号を発生する信号発生手
段と、電流値設定用素子に印加する一定電圧をスイッチ
用MOSトランジスタのオンオフによらず発生する電圧発
生手段をを設けることにより、スイッチ用MOSトランジ
スタのオンオフによって、電流値設定用素子を制御する
ことになるので、電流値設定用素子はオンオフを制御す
る必要はなく、電圧発生手段により一定電圧を印加する
だけで足りる。
Further, the current source according to the present invention includes a signal generating means for generating a signal for controlling on / off of the switching MOS transistor, and a voltage generating means for generating a constant voltage applied to the current value setting element regardless of whether the switching MOS transistor is on or off. By providing the means, the current value setting element is controlled by turning on / off the switching MOS transistor. Therefore, it is not necessary to control the current value setting element on / off, and a constant voltage is applied by the voltage generation means. Just do it.

また電圧発生手段をMOSトランジスタを有する構成と
し、MOSトランジスタのゲートと電流値設定用素子を構
成するMOSトランジスタのゲートを共通に接続し、ゲー
ト比を所定の電流比となるように設定することにより、
ゲートの寸法にばらつきが生じても電流比が一定の電流
を供給することが可能となる。
Further, the voltage generating means is configured to have a MOS transistor, the gate of the MOS transistor and the gate of the MOS transistor forming the current value setting element are connected in common, and the gate ratio is set to a predetermined current ratio. ,
It is possible to supply a current with a constant current ratio even if the gate dimensions vary.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

第1図は本発明の第1の実施例であり、電流源をスイ
ツチ用MOSトランジスタM1,M2,M3と電流値設定用MOSトラ
ンジスタM4,M5,M6で構成する。このM1,M2,M3のゲートを
φで制御する。φが高電位の時M1,M2,M3をオンさ
せ、φが低電位の時オフさせる。これらのMOSのオン
抵抗ronは非飽和状態なので と表わされる。φの高電位を高くし、W/Lを大きくす
れば、通常の動作条件(VCC5V)、動作電流1mA程度)
ではronが数10〜数100Ωにでき、M1,M2,M3をM4,M5,M6
対比すると、単なるスイツチ素子とみなすことができ
る。またφの低電位をVTより低くとれば、電流を完全
にゼロにすることができる。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which a current source is composed of switch MOS transistors M 1 , M 2 , M 3 and current value setting MOS transistors M 4 , M 5 , M 6 . The gate of the M 1, M 2, M 3 is controlled by phi 1. When φ 1 is at a high potential, M 1 , M 2 , and M 3 are turned on, and when φ 1 is at a low potential, they are turned off. Since the on-resistance ron of these MOSs is in an unsaturated state, It is expressed as increasing the high potential phi 1, by increasing the W / L, normal operating conditions (V CC 5V), about the operating current 1 mA)
Then, ron can be set to several tens to several hundreds Ω, and when M 1 , M 2 , and M 3 are compared with M 4 , M 5 , and M 6 , they can be regarded as mere switch elements. The Taking low potential phi 1 below V T, it can be made zero current completely.

一方M4,M5,M6は電流が安定となる様MOSを飽和状態(V
DS>VGS−VT)で動作させる。M4,M5,M6の電流は で表わされ、ドレイン電圧には無関係となる。この電流
はM4,M5,M6のW/LやVTにも依存するが、W,L,VGの絶対値
をばらつきΔW,ΔL,ΔVG,ΔVTに比べ大きくとることに
より、電流精度を高めることができる。この構成では動
作電流はQ1,Q2,Q4,Q5のエミツタ電位には依存しない。
この構成の利点は、M1,M2,M3のスイツチとして動作する
ためこれらには加工技術で許される最小のLを用い、φ
から見た負荷容量を下げられる点である。もしM4,M5,
M6がなく、M1,M2,M3だけでスイツチと電流値設定を同時
に行なおうとすると、駆動パルスφの高電位をGNDを
基準として高精度に設定すると共に、M1,M2,M3のLやW
の寸法は電流値や加工ばらつきの観点から大きくする必
要が生じる。このことはφから見たM1,M2,M3のゲート
容量を増大させ、φの遅延時間やφ発生回路の消費
電力を増大させる。以上述べた様に第1図の構成ではφ
の高速化と、動作電流の高精度化を同時に達成でき
る。
On the other hand, M 4 , M 5 and M 6 saturate the MOS (V
DS > V GS −V T ). The current of M 4 , M 5 , M 6 is And is independent of the drain voltage. This current also depends on the W / L and V T of M 4, M 5, M 6 , W, L, the variation ΔW of the absolute value of V G, ΔL, ΔV G, by taking larger than the [Delta] V T Thus, the current accuracy can be improved. In this configuration, the operating current does not depend on the emitter potentials of Q 1 , Q 2 , Q 4 , and Q 5 .
The advantage of this configuration is that it operates as a switch of M 1 , M 2 , M 3 and uses the minimum L allowed by the processing technology for these,
This is a point that the load capacity seen from 1 can be reduced. If M 4 , M 5 ,
If the switch and current value are to be set at the same time only with M 1 , M 2 , and M 3 without M 6 , the high potential of the drive pulse φ 1 is set with high accuracy with reference to GND, and M 1 , M 2 2, M 3 of the L and W
Needs to be increased from the viewpoint of current value and processing variation. This increases the gate capacitance of M 1, M 2, M 3 as viewed from the phi 1, increasing the power consumption of the delay time and phi 1 generator of phi 1. As described above, in the configuration of FIG.
1 can be achieved at the same time as the operating current can be made more accurate.

第2図に示す実施例の特徴は、第1図に比べ待機時に
も電流を完全にゼロにはせず微少電流を流すことであ
る。待機時は▲▼が高電位となりM7,M8,M9がオンと
なりM10,M11のW/LとVGで決まる微小電流を流す。こうす
ると動作時にφが高電位になつた時、0,の電圧変化
を速めたり、あるいは待機時に0,電位がフローティン
グ状態にならないので後段回路の設計が容易となる。待
機時の0,電位は共に高電位で等しいので、M8,M9のソ
ース側は接続して1ケのMOSM11で引けば良い。微小電流
を流すためのM10,M11のW/Lは動作時の電流を決めるM4,M
5,M6のW/Lより小さく設定する。
The feature of the embodiment shown in FIG. 2 is that the current is not completely reduced to zero at the time of standby as compared with FIG. Standby is ▲ ▼ shed a small current determined by the high potential and becomes M 7, M 8, M 9 is turned on M 10, M 11 of the W / L and V G. When phi 1 during operation and this way has decreased to a high potential, 0, 0 or accelerate the voltage change, or when waiting for, thereby facilitating the design of the subsequent circuit the potential does not become a floating state. Since 0 and the potential during the standby are both high and equal, the sources of M 8 and M 9 may be connected and pulled by one MOSM 11 . The W / L of M 10 and M 11 for passing a small current is M 4 and M which determine the current during operation
5, is set to be smaller than the W / L of M 6.

第1図〜第2図で述べた電流制御パルスφあるいは
▲▼の発生方法としては、単に外部からのチツプイ
ネーブル信号▲▼をレベル変換するだけでも良い
が、次に述べる様にパルス幅を変える方法もある。
The current control pulse phi 1 or ▲ ▼ method generation described in Figure 1-Figure 2, simply but may only level converting the multichip enable signal ▲ ▼ from the outside, as described below the pulse width There are ways to change it.

第3図は第1〜第2図に述べた電流制御パルスφ
るいは▲▼の発生方法の1例である。(a)は回路
構成、(b)はタイミング図である。▲▼はチツプ
の動作時、待機時を切換える入力信号で、低電位では動
作時、高電位では待機時と仮定する。(a)の様な構成
をとればφ1,▲▼のパルス幅t2と▲▼のパルス
幅t1とは独立に遅延回路(Delay)により設定できる。
この様にその回路にとつて真に必要に期間だけ、動作電
流を流す様にすればさらに平均電流を減らすことができ
る。
Figure 3 is an example of current control pulses phi 1 or ▲ ▼ method generating mentioned first to Figure 2. (A) is a circuit configuration, (b) is a timing chart. ▲ ▼ is an input signal for switching between the operation of the chip and the standby time. It is assumed that the operation is at a low potential and the standby is at a high potential. 1 phi Taking such construction of (a), ▲ ▼ is the pulse width t 2 and ▲ ▼ the pulse width t 1 can be set by the delay circuit (Delay) independently.
In this way, if the operating current is supplied only for a period that is truly necessary for the circuit, the average current can be further reduced.

第4図は本発明のラツチ回路に適用した例である。第
5図は、その電圧、電流波形の概要である。本回路では
電流と負荷抵抗を連動して切換えている。負荷抵抗はPM
OSで形成し、MP1とMP2は大抵抗(W/Lが小),MP3とMP4
小抵抗(W/Lが大)とする。またM3のW/LはM4のW/Lより
大きくとり、M6とM10のW/LもM8,M12のW/Lより大きくと
る。φ1,▲▼,φが第5図の様に変化するとφ
が高電位の期間t2で、入力I1,I2の情報を取込み、0,
に出力を出す。この時、M2はオフであり、Q1,Q2のいず
れか一方から大電流を流し、小さな負荷抵抗との積で決
まる出力振幅を発生する。またエミツタフオロワ電流も
M6,M10で決まる大きな電流が流れるので、この期間は回
路全体が高速に動作する。次にφが高電位の期間t3
は帰還回路が働き、出力0,に応じてQ3,Q4のいずれか
一方がオンする。この期間ではM4で決まる電流は少な
く、MP3,MP4はオフであり、負荷抵抗はMP1,MP2で決まる
ので負荷抵抗値が大きい。しかしこの期間では出力を保
持するだけで良いので、低電流にすることが望ましい。
PMOS負荷に並列に付けたダイオードD1〜D4はQ1〜Q4の飽
和防止と出力振幅一定化に有効である。
FIG. 4 shows an example applied to the latch circuit of the present invention. FIG. 5 is an outline of the voltage and current waveforms. In this circuit, the current and the load resistance are switched in conjunction with each other. Load resistance is PM
Formed by OS, MP 1 and MP 2 is (are W / L small) large resistance, MP 3 and MP 4 is a small resistor (W / L is large). The W / L of M 3 takes greater than W / L of the M 4, W / L of M 6 and M 10 also made larger than the W / L of M 8, M 12. When φ 1 , ▲ ▼, φ 2 change as shown in Fig. 5, φ 1
During the high potential period t 2 , the information of the inputs I 1 and I 2 is taken, and 0,
Output to In this case, M 2 is turned off, Q 1, a large current flows from one of Q 2, to generate an output amplitude determined by the product of the small load resistance. Also, the emitter current is
Since a large current flows which is determined by M 6, M 10, this period entire circuit operates at a high speed. Then phi 2 acts period t 3 in a feedback circuit of the high potential, the output 0, one of Q 3, Q 4 are turned on in response to. Current less determined by M 4 in this period, MP 3, MP 4 is off, the load resistance has a large load resistance value so determined by the MP 1, MP 2. However, during this period, it is only necessary to hold the output, so it is desirable to reduce the current.
Diodes D 1 to D 4 connected in parallel to the PMOS load are effective for preventing saturation of Q 1 to Q 4 and for stabilizing the output amplitude.

第6図は、BiCMOSメモリのアドレスバツフア回路を想
定したものでありバイポーラカレントスイツチの後段に
BiCMOS形レベル変換回路を付加したものである。D1〜D3
はクランプダイオードであるが、第4図に比べ、ダイオ
ードを1ケ削減している。MP3,M7,M8とMP4,M9,M10の部
分でバイポーラレベル信号(この図では振幅1.6V)をMO
Sレベル信号(振幅Vcc)に変換する。その後BiCMOSドラ
イバによりアドレスバツフア出力Bi,▲▼を発生す
る。MP1,MP2は待機時(φ1:低電位)に後段回路に貫通
電流が生じない様に、ai,▲▼の電位をVCCにつり上
げるためにある。M8,M10はこのレベル変換回路がVCC
広い変化に対しても安定に動作する様に定電流化を図る
ものである。φは前に述べた様に▲▼入力信号を
処理した信号であり、このφにより多数のアドレスバ
ツフアの電流源を同時にオン,オフすることができる。
この様にバイポーラ差動アンプの出力ai,▲▼でCMO
Sインバータ(MP3,M7,M8とMP4,M9,M10)を駆動する時、
CMOSの貫通電流を少なくかつレベル変換を高速化するた
めに、ai,▲▼の振幅をできるだけ大きく設定する
ので、バイポーラQ1,Q2が飽和しない様にD1〜D3にダイ
オードクランプすることが有用である。
FIG. 6 is based on the assumption of an address buffer circuit of a BiCMOS memory, and is provided after the bipolar current switch.
A BiCMOS type level conversion circuit is added. D 1 to D 3
Is a clamp diode, but the number of diodes is reduced by one as compared with FIG. MP 3, M 7, M 8 and MP 4, M 9, bipolar level signal portions of M 10 (amplitude 1.6V in this view) MO
Convert to an S level signal (amplitude V cc ). Thereafter, an address buffer output B i , ▲ ▼ is generated by the BiCMOS driver. MP 1 and MP 2 are for raising the potentials of a i and ▲ ▼ to V CC so that a through current does not occur in the subsequent circuit during standby (φ 1 : low potential). M 8, M 10 is that this level conversion circuit achieved constant-Ryuka as to operate stably even with respect to wide variation of V CC. phi 1 is the ▲ ▼ signal processed input signal as previously mentioned, at the same time on a current source of a large number of addresses cross Hua This phi 1, can be turned off.
Thus, the output of the bipolar differential amplifier a i , ▲ ▼
When driving the S inverter (MP 3, M 7, M 8 and MP 4, M 9, M 10 ),
Since the amplitude of a i and ▲ ▼ is set as large as possible to reduce the through current of CMOS and speed up the level conversion, diode clamp D 1 to D 3 so that the bipolar Q 1 and Q 2 are not saturated. It is useful.

次に以上の実施例で述べたMOSの電流制御電圧VGを発
生するのに好適な実施例について述べる。第7図はその
実施例でありいわゆるMOSカレントミラー回路を構成し
ている。本実施例によればMSn1のゲート長、しきい電
圧、ゲート酸化膜厚などの製造条件、あるいは電源、温
度などの使用条件が変動しても、M1〜Mnにはi1のゲート
幅比倍(絶対値はばらつくが比はばらつかない)の電流
を流すことができる。この場合、VGは変動するがM1〜Mn
にはカレントミラーの原理により一定電流が流れる。
Next described the preferred embodiments to generate the MOS of the current control voltage V G as described in the above embodiments. FIG. 7 shows an embodiment thereof, which constitutes a so-called MOS current mirror circuit. Gate length of M Sn1 According to this embodiment, the threshold voltage, manufacturing conditions such as a gate oxide film thickness or the power supply, even if use conditions such as temperature fluctuates, M 1 gate of the ~M n i 1, A current having a width ratio multiple (the absolute value varies but the ratio does not vary) can flow. In this case, V G is varied but M 1 ~M n
, A constant current flows according to the principle of a current mirror.

第8図は、第7図におけるi1供給回路のさらに具体的
な構成である。QS1,RS1,RS2とDS1,DS2で定電流i2(=V
BE/VS2)を流し、MSP2とMSP1はやはりカレントミラーを
構成するので、i1はi2のゲート幅比倍にできる。
8 is a more specific structure of the i 1 supply circuit in FIG. 7. Q S1, R S1, R S2 and D S1, D S2 at a constant current i 2 (= V
BE / V S2 ) flows, and M SP2 and M SP1 also form a current mirror, so that i 1 can be made twice as large as the gate width ratio of i 2 .

なお第1〜第6図の構成で電流値設定素子はGND側に
配置してきたが、これらは第9図,第10図に示す様に順
序を逆にしても、特性はほとんど変化しないので、第9
図の構成にしても良い。
Although the current value setting elements are arranged on the GND side in the configurations of FIGS. 1 to 6, even if the order is reversed as shown in FIGS. 9 and 10, the characteristics hardly change. Ninth
The configuration shown in FIG.

第10図はこれらの2ケのMOSトランジスタM1,M2の直列
接続構成の平面図、断面図である。この場合両者のゲー
ト幅WM1は等しくとり、ゲート長LM2,LM1は異なるとして
いる。電流値設定用素子M2のゲート長LM2を大きくと
り、製造ばらつきが影響しにくい様にしている。φ
負荷容量は主にゲート容量であり、ゲート面積LM1×WM1
に比例するので、LM1をできるだけ小さくとり、φ
ら見た負荷容量を小さくすべきである。
FIG. 10 is a plan view and a sectional view of a series connection configuration of these two MOS transistors M 1 and M 2 . In this case, it is assumed that the gate widths W M1 of the two are set equal and the gate lengths L M2 and L M1 are different. Take increasing the gate length L M2 of the current value setting element M 2, and the manner difficult to influence manufacturing variations. load capacity of phi 1 is mainly gate capacitance, gate area L M1 × W M1
Therefore, L M1 should be made as small as possible, and the load capacity seen from φ 1 should be made small.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べてきた様に、本発明によれば半導体回路の電
流源をスイッチ用MOSトランジスタと電流値設定素子と
を直列に接続した構成とするので、素子の機能を用途に
応じて最適化することが可能となる。またスイッチ用MO
Sトランジスタをオン抵抗を小さくするような構成と
し、電流値設定用素子をスイッチ用MOSトランジスタよ
りも大きな素子構造とすることにより、半導体回路、特
に差動増幅回路に安定した電流を比例することが可能と
なる。したがつて半導体メモリの様に多数のアドレスバ
ツフア回路やメインアンプの電流を動作時のみオンし、
待機時にはオフとする構成には好適である。特にダイナ
ミツクRAM(DRAM)の様に大きな電源雑音電圧が生じる
時は、VGを高くとることにより、電流値の変動を押さえ
ることができる。なお実施例では、待機時、動作時を切
換える入力信号を▲▼としたが、集積回路の種類に
よつては▲▼(ローアドレスストローブ)、ある
いは▲▼(チツプセレクト)信号といつた異なる名
称をとることもある。
As described above, according to the present invention, the current source of the semiconductor circuit has a configuration in which the switching MOS transistor and the current value setting element are connected in series, so that the function of the element can be optimized according to the application. Becomes possible. MO for switch
By making the S-transistor low on-resistance and making the current setting element larger than the switching MOS transistor, the stable current can be proportional to the semiconductor circuit, especially the differential amplifier circuit. It becomes possible. Therefore, a large number of address buffer circuits and main amplifier currents are turned on only during operation, as in semiconductor memory,
This is suitable for a configuration that is turned off during standby. Especially when Dainamitsuku large power supply noise voltage as a RAM (DRAM) occurs, by taking a high V G, it is possible to suppress the variation of the current value. In the embodiment, the input signal for switching between the standby mode and the operation mode is indicated by ▼. However, depending on the type of the integrated circuit, a different name from the ▲ (row address strobe) or ▲ (chip select) signal is used. May be taken.

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

第1図〜第4図、第6図〜第9図は本発明の実施例の回
路図、第5図は第4図のパルスタイミング図、第10図は
MOS電流源のレイアウトを示す図、第11図は従来の技術
を示す図である。 φ1,▲▼……駆動パルス、I1,I2……入力信号、O
……出力信号、VG……電流制御電圧。
1 to 4, FIGS. 6 to 9 are circuit diagrams of an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a pulse timing diagram of FIG. 4, and FIG.
FIG. 11 shows a layout of a MOS current source, and FIG. 11 shows a conventional technique. φ 1 , ▲ ▼: Drive pulse, I 1 , I 2 ... Input signal, O
…… Output signal, V G …… Current control voltage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 一正 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所コンピュータ事業部デバイス開 発センタ内 (72)発明者 川尻 良樹 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 渡部 隆夫 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 河原 尊之 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 伊藤 清男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 加藤 至誠 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−86188(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Kazumasa Yanagisawa, 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Computer Division, Hitachi, Ltd. (72) Yoshiki Kawajiri 1-280, Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Address: Hitachi, Ltd., Central Research Laboratory, Ltd. Inside the Central Research Laboratory of the Works (72) Inventor Kiyoo Ito 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory of the Hitachi, Ltd. 56) References JP-A-63- 86188 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】バイポーラトランジスタからなるカレント
スイッチ回路を有する差動増幅器を有し、 上記カレントスイッチ回路の電流源をスイッチ用MOSト
ランジスタと電流値設定用MOSトランジスタの直列構成
とし、 上記スイッチ用MOSトランジスタを直流値設定用MOSトラ
ンジスタよりも上記バイポーラトランジスタに近い側に
配置し、 上記カレントスイッチ回路のスイッチ用MOSトランジス
タのゲートにパルスを印加することにより、待機時と動
作時とでの電流の切り替えを行い、 上記カレントスイッチ回路の電流設定用MOSトランジス
タのゲートに待機時と動作時とで変化しない共通の電圧
を印加することを特徴とする半導体回路。
1. A differential amplifier having a current switch circuit comprising a bipolar transistor, wherein a current source of the current switch circuit has a series configuration of a switching MOS transistor and a current value setting MOS transistor, and wherein the switching MOS transistor Is disposed closer to the bipolar transistor than the DC value setting MOS transistor, and a pulse is applied to the gate of the switching MOS transistor of the current switch circuit to switch the current between standby and operation. And applying a common voltage that does not change between standby and operation to the gate of the current setting MOS transistor of the current switch circuit.
【請求項2】上記カレントスイッチ回路を構成するバイ
ポーラトランジスタのエミッタフォロワを行う、バイポ
ーラトランジスタで構成されたエミッタフォロワ回路を
有し、 上記エミッタフォロワ回路の電流源をスイッチ用MOSト
ランジスタと電流値設定用MOSトランジスタの直列構成
とし、 上記カレントスイッチ回路およびエミッタフォロワ回路
のスイッチ用MOSトランジスタのゲートに共通のパルス
を印加することにより、待機時と動作時とでの電流の切
り替えを行い、 上記カレントスイッチ回路およびエミッタフォロワ回路
の電流設定用MOSトランジスタのゲートに待機時と動作
時とで変化しない共通の電圧を印加することを特徴とす
る請求項1記載の半導体回路。
2. An emitter follower circuit comprising a bipolar transistor for performing an emitter follower of a bipolar transistor constituting the current switch circuit, wherein a current source of the emitter follower circuit comprises a switching MOS transistor and a current value setting circuit. A current is switched between a standby state and an operation state by applying a common pulse to the gates of the switching MOS transistors of the current switch circuit and the emitter follower circuit. 2. The semiconductor circuit according to claim 1, wherein a common voltage that does not change during standby and during operation is applied to the gate of the current setting MOS transistor of the emitter follower circuit.
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