JP2927016B2 - 入力信号バッファ装置 - Google Patents

入力信号バッファ装置

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JP2927016B2
JP2927016B2 JP3052109A JP5210991A JP2927016B2 JP 2927016 B2 JP2927016 B2 JP 2927016B2 JP 3052109 A JP3052109 A JP 3052109A JP 5210991 A JP5210991 A JP 5210991A JP 2927016 B2 JP2927016 B2 JP 2927016B2
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博茂 平野
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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、高速入力信号バッファ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体装置の利用が高まり、これ
らの半導体装置の使用にあたり、高速で動作しかつ入力
スイッチングの不感帯の小さな入力信号バッファ回路が
要求されている。図4(A)は、従来の入力信号バッフ
ァ回路の第1の例の回路図、図4(B)は、従来の入力
信号バッファ回路の第2の例の回路図、図5(A)は、
図4(A)の回路の信号波形図、図5(B)は、図4
(B)の回路の信号波形図である。Iは入力信号、Oは
出力信号、VCCは電源電圧、VSSは接地電圧、INVは
否定回路、Qp41ないしQp45はPチャネル型MOSトラ
ンジスタ、Qn41ないしQn45はNチャネル型MOSトラ
ンジスタ、N41ないしN42はノード名である。まず、第
1の例について図4(A)の回路図,図5(A)の信号
波形図を参照しながら説明する。この回路は否定回路を
2段接続したもので、入力信号Iが、論理電圧“H”か
ら論理電圧“L”となると、ノードN41は論理電圧
“L”から論理電圧“H”となり、出力信号Oは論理電
圧“H”から論理電圧“L”となる。逆に、入力信号I
が、論理電圧“L”から論理電圧“H”となると、ノー
ドN41は論理電圧“H”から論理電圧“L”となり、出
力信号Oは論理電圧“L”から論理電圧“H”となる。
この回路の入力スイッチング電圧は初段のPチャネル型
MOSトランジスタQp41とNチャネル型MOSトラン
ジスタQn41のトランジスタサイズで決まる。次に、第
2の例について図4(B)の回路図,図5(B)の信号
波形図を参照しながら説明する。この回路はヒステリシ
ス特性をもつ回路で入力信号Iが、論理電圧“H”から
論理電圧“L”となるとき、当初Pチャネル型MOSト
ランジスタのQp45はオフ、Nチャネル型MOSトラン
ジスタQn45はオン状態であるためノードN42は論理電
圧“L”から論理電圧“H”となりにくく、出力信号O
は論理電圧“H”から論理電圧“L”となるのも遅れ
る。逆に、入力信号Iが、論理電圧“L”から論理電圧
“H”となるとき、Pチャネル型MOSトランジスタQ
p45はオン、Nチャネル型MOSトランジスタQn45はオ
フ状態であるためノードN42は論理電圧“H”から論理
電圧“L”となりにくく、出力信号Oは論理電圧“L”
から論理電圧“H”となるのも遅れる。この回路の入力
スイッチング電圧はPチャネル型MOSトランジスタQ
p43ないしQp45とNチャネル型MOSトランジスタQn4
3ないしQn45のトランジスタサイズで決まる。このよう
に、第1および第2の例の入力信号バッファ回路とも
に、入力スイッチングを速くしようとするとトランジス
タサイズを大きくしなければならず、消費電力も大きく
なる。また、1つの入力スイッチング回路で入力スイッ
チングレベルを決めているため入力スイッチングの不感
帯の大きな入力信号バッファ回路である。特に、第2の
例では、入力信号の反射などに対する耐ノイズ性はある
が入力スイッチングの不感帯はさらに大きい入力信号バ
ッファ回路である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の入力
信号バッファ回路では、高速にスイッチングしようとす
ると消費電力が大きく、また、入力スイッチングの不感
帯が大きいという課題があった。
【0004】本発明は上記課題を解決するもので、高速
で入力スイッチングの不感帯の小さい入力信号バッファ
装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、高い入力スイッチング電圧をもち逆相の第
1の内部信号を出力する第1の入力スイッチング回路
と、低い入力スイッチング電圧をもち逆相の第2の内部
信号を出力する第2の入力スイッチング回路と、前記第
1の内部信号と前記第2の内部信号の逆相信号を内部入
力信号とするラッチ回路と、前記ラッチ回路から出力さ
れるところの第3の内部信号と前記第3の内部信号とは
逆相の第4の内部信号とによって第1の内部信号と前記
第2の内部信号との論理和の否定または論理積の否定を
出力信号として切り換える回路とを備えてなるものであ
る。
【0006】
【作用】本発明は上記した構成により、2つの入力スイ
ッチング回路をもちこれらの論理演算回路を配してある
ので、高速で入力スイッチングの不感帯の小さい入力信
号バッファ装置となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0008】図1は、本発明の一実施例の入力信号バッ
ファ装置の回路図、図2(A),(B)は、図1の入力
スイッチング回路Aおよび入力スイッチング回路Bの実
施例、図3は、図1の回路の信号波形図である。Iは入
力信号、Oは出力信号、1は入力スイッチング回路A、
2は入力スイッチング回路B、VCCは電源電圧、VSSは
接地電圧、3は否定回路(INV)、4,5は否定論理
積回路(NAND)、Qp11〜Qp16,Qp21、ならびに
Qp23〜Qp25はPチャネル型MOSトランジスタ、Qn1
1〜Qn16,Qn21、ならびにQn23〜Qn25はNチャネル
型MOSトランジスタ、N11〜N15,N21、そしてN22
はノード名、P1ないしP3は期間、t1ないしt12は時
刻である。回路動作について、図1,図2(A),
(B)の回路図、図3の信号波形図を参照しながら説明
する。まず、図1の入力スイッチング回路Aおよび入力
スイッチング回路Bの第1の実施例の図2(A)につい
て説明すると、この回路は単なる否定回路で、入力信号
Iが、論理電圧“H”から論理電圧“L”となると、ノ
ードN21は論理電圧“L”から論理電圧“H”となり、
逆に入力信号Iが、論理電圧“L”から論理電圧“H”
となると、ノードN21は論理電圧“H”から論理電圧
“L”となる。この回路の入力スイッチング電圧は初段
のPチャネル型MOSトランジスタQp21とNチャネル
型MOSトランジスタQn21のトランジスタサイズで決
まる。次に、図1の入力スイッチング回路Aおよび入力
スイッチング回路Bの第2の実施例の図2(B)につい
て説明すると、この回路はヒステリシス特性をもつ回路
で入力信号Iが、論理電圧“H”から論理電圧“L”と
なるとき、Pチャネル型MOSトランジスタQp25はオ
フ、Nチャネル型MOSトランジスタQn25はオン状態
であるためノードN22は論理電圧“L”から論理電圧
“H”となりにくく、逆に、入力信号Iが、論理電圧
“L”から論理電圧“H”となるとき、Pチャネル型M
OSトランジスタQp25はオン、Nチャネル型MOSト
ランジスタQn25はオフ状態であるためノードN22は論
理電圧“H”から論理電圧“L”となりにくい。この回
路の入力スイッチング電圧はPチャネル型MOSトラン
ジスタQp23ないしQp25とNチャネル型MOSトランジ
スタQn23ないしQn25のトランジスタサイズで決まる。
次に、これらの入力スイッチング回路を2個有する図1
の入力信号バッファ回路について、図3の信号波形図を
参照しながら説明する。1の入力スイッチング回路Aの
入力スイッチング電圧は高く、2の入力スイッチング回
路Bの入力スイッチング電圧は低く設定してある。1の
入力スイッチング回路Aの出力信号ノードN11と2の入
力スイッチング回路Bの出力信号ノードN12の否定信号
N13とのラッチ回路の出力信号ノードがノードN14とノ
ードN15である。ノードN14はノードN11が論理電圧
“H”のときにノードN13が論理電圧“L”になるとき
に論理電圧“L”となり、ノードN13の論理電圧とは無
関係にノードN11が論理電圧“L”になるときに論理電
圧“H”となる。ノードN15はノードN14の逆相信号で
ある。Pチャネル型MOSトランジスタQp11ないしQp
16とNチャネル型MOSトランジスタQn11ないしQn16
で構成された回路の出力信号OはノードN14が論理電圧
“H”のときはノードN11とノードN12との論理和の否
定信号、ノードN14が論理電圧“L”のときはノードN
11とノードN12との論理積の否定信号を出力する。
【0009】まず、図3の期間P1は入力信号Iの振幅
が大きいときである。時刻t1で入力信号Iが論理電圧
“H”から論理電圧“L”になるとき、まず、入力スイ
ッチング電圧が高い入力スイッチング回路Aの出力信号
ノードN11が論理電圧“L”から論理電圧“H”にな
り、このとき入力スイッチング電圧が低い入力スイッチ
ング回路Bの出力信号ノードN12は論理電圧“L”、ノ
ードN13は論理電圧“H”、ノードN14は論理電圧
“H”の状態保持であり、出力信号OはノードN11とノ
ードN12との論理和の否定信号で論理電圧“H”から論
理電圧“L”になる。次に時刻t2で、入力スイッチン
グ電圧が低い入力スイッチング回路Bの出力信号ノード
N12が論理電圧“L”から論理電圧“H”、ノードN13
が論理電圧“H”から論理電圧“L”、ノードN14が論
理電圧“H”から論理電圧“L”、ノードN15が論理電
圧“L”から論理電圧“H”になり、出力信号Oはノー
ドN11とノードN12との論理積の否定信号で論理電圧
“L”の状態保持である。次に時刻t3で入力信号Iが
論理電圧“L”から論理電圧“H”になるとき、まず、
入力スイッチング電圧が低い入力スイッチング回路Bの
出力信号ノードN12が論理電圧“H”から論理電圧
“L”、ノードN13が論理電圧“L”から論理電圧
“H”となり、ノードN14は論理電圧“L”、ノードN
15は論理電圧“H”の状態保持で、出力信号Oはノード
11とノードN12との論理積の否定信号で論理電圧“L”
から論理電圧“H”になる。次に時刻t4で、入力スイ
ッチング電圧が高い入力スイッチング回路Aの出力信号
ノードN11が論理電圧“H”から論理電圧“L”、ノー
ドN14が論理電圧“L”から論理電圧“H”、ノードN
15が論理電圧“H”から論理電圧“L”になり、出力信
号OはノードN11とノードN12と論理和の否定信号で論
理電圧“H”の状態保持である。
【0010】つぎに期間P2の入力信号Iの振幅が小さ
く電圧レベルが高いときである。時刻t5で入力信号I
が論理電圧“H”から論理電圧“L”になるときは、前
述の時刻t1と同様であり、まず、入力スイッチング電
圧が高い入力スイッチング回路Aの出力信号ノードN11
が論理電圧“L”から論理電圧“H”になり、このとき
入力スイッチング電圧が低い入力スイッチング回路Bの
出力信号ノードN12は論理電圧“L”、ノードN13は論
理電圧“H”、ノードN14は論理電圧“H”の状態保持
であり、出力信号OはノードN11とノードN12との論理
和の否定信号で論理電圧“H”から論理電圧“L”にな
る。次に、入力信号Iの論理電圧“L”の電圧レベルが
高いため、入力スイッチング電圧が低い入力スイッチン
グ回路Bは状態保持のまま次の時刻t6で、入力信号I
が論理電圧“L”から論理電圧“H”になり、入力スイ
ッチング電圧が高い入力スイッチング回路Aの出力信号
ノードN11が論理電圧“H”から論理電圧“L”、ノー
ドN12が論理電圧“L”、ノードN13が論理電圧
“H”、ノードN14が論理電圧“H”の状態保持であ
り、出力信号OはノードN11とノードN12との論理和の
否定信号で論理電圧“L”から論理電圧“H”になる。
【0011】次に期間P3の入力信号Iの振幅が小さく
電圧レベルが低いときである。時刻t7と時刻t8はそれ
ぞれ期間P1の入力信号Iの振幅が大きい時刻t1と時刻
t2と同様であり、時刻t7で出力信号Oは論理電圧
“H”から論理電圧“L”になり、時刻t8で出力信号
Oは論理電圧“L”の状態保持である。次に時刻t9で
入力信号Iが論理電圧“L”から論理電圧“H”になる
ときは、入力スイッチング電圧が低い入力スイッチング
回路Bの出力信号ノードN12が論理電圧“H”から論理
電圧“L”になり、ノードN13が論理電圧“L”から論
理電圧“H”になり、このとき入力スイッチング電圧が
高い入力スイッチング回路Aの出力信号ノードN11は論
理電圧“H”、ノードN14は論理電圧“L”の状態保持
であり、出力信号OはノードN11とノードN12の論理積
の否定信号で論理電圧“L”から論理電圧“H”にな
る。このあと、入力信号Iの論理電圧“H”の電圧レベ
ルが低いため、入力スイッチング電圧が高い入力スイッ
チング回路Aは状態保持のまま次の時刻t10で、入力信
号Iが論理電圧“H”から論理電圧“L”になり、入力
スイッチング電圧が低い入力スイッチング回路Bの出力
信号ノードN12は論理電圧“L”から論理電圧“H”、
ノードN13は論理電圧“H”から論理電圧“L”にな
り、入力スイッチング電圧が高い入力スイッチング回路
Aの出力信号ノードN11は論理電圧“H”、ノードN14
は論理電圧“L”の状態保持であり、出力信号Oはノー
ドN11とノードN12との論理積の否定信号で論理電圧
“H”から論理電圧“L”になる。時刻t11と時刻t12
はそれぞれ期間P1の入力信号Iの振幅が大きい時刻t3
と時刻t4と同様であり、時刻t11で出力信号Oは論理
電圧“L”から論理電圧“H”になり、時刻t12で出力
信号Oは論理電圧“H”の状態保持である。
【0012】このように、本発明の実施例の入力信号バ
ッファ装置によれば、入力信号の振幅が大きいときは2
つの入力スイッチング回路A,Bにより高速に動作し、
また、入力信号の振幅が小さいときにも正確に動作する
入力信号バッファ装置を実現している。
【0013】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、高速でかつ入力スイッチングの不感帯が小
さい入力信号バッファ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の入力信号バッファ装置の回
路図
【図2】(A)は同入力スイッチング回路の第1の実施
例を示す回路図 (B)は同入力スイッチング回路の第2の実施例を示す
回路図
【図3】同装置の各ノードにおける信号波形図
【図4】(A)は従来の入力信号バッファ回路の第1の
例を示す回路図 (B)は従来の入力信号バッファ回路の第2の例を示す
回路図
【図5】(A)は図4(A)の回路の波形図 (B)は図4(B)の回路の波形図
【符号の説明】
1 入力スイッチング回路A 2 入力スイッチング回路B 3 否定回路(INV) 4,5 否定論理積回路(NAND) Qp11〜Qp16,Qp21,Qp23〜Qp25 Pチャネル型M
OSトランジスタ Qn11〜Qn16,Qn21,Qn23〜Qn25 Nチャネル型M
OSトランジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高い入力スイッチング電圧をもち逆相の第
    1の内部信号を出力する第1の入力スイッチング回路
    と、低い入力スイッチング電圧をもち逆相の第2の内部
    信号を出力する第2の入力スイッチング回路と、前記第
    1の内部信号と前記第2の内部信号の逆相信号を内部入
    力信号とするラッチ回路と、前記ラッチ回路から出力さ
    れるところの第3の内部信号と前記第3の内部信号とは
    逆相の第4の内部信号とによって第1の内部信号と前記
    第2の内部信号との論理和の否定または論理積の否定を
    出力信号として切り換える回路とを備えた入力信号バッ
    ファ装置。
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