JP2981496B2 - 半導体出力回路 - Google Patents

半導体出力回路

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JP2981496B2
JP2981496B2 JP4104250A JP10425092A JP2981496B2 JP 2981496 B2 JP2981496 B2 JP 2981496B2 JP 4104250 A JP4104250 A JP 4104250A JP 10425092 A JP10425092 A JP 10425092A JP 2981496 B2 JP2981496 B2 JP 2981496B2
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mos transistor
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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、出力電圧の時間的変化
率を小さくし、スイッチングノイズを抑制した半導体出
力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の半導体バッファ回路を示す
回路図である。この半導体バッファ回路は1段目のCMOS
インバータ回路と、これに並列的に接続された2段目の
CMOSインバータ回路及びBiCMOSインバータ回路とにて構
成されている。
【0003】1段目のCMOSインバータ回路は、pチャネ
ルMOS 電界効果型トランジスタ( 以下単にpチャネルMO
S トランジスタという)1、nチャネルMOS 電界効果型
トランジスタ(以下単にnチャネルMOS トランジスタと
いう)2にて、また2段目のCMOSインバータ回路は同じ
くpチャネルMOS トランジスタ3、nチャネルMOS トラ
ンジスタ4にて、更に2段目のBiCMOSインバータ回路は
pチャネルMOS トランジスタ5、nチャネルMOS トラン
ジスタ6,7、npn 型のバイポーラトランジスタ8,
9、及び抵抗10にて夫々構成されている。
【0004】1段目のCMOSインバータ回路を構成するp
チャネルMOS トランジスタ1のソースは高電位電源11
に、またnチャネルMOS トランジスタ2のソースは低電
位電源12に、更に各ゲートは入力端INに夫々接続されて
いる。
【0005】2段目のCMOSインバータ回路を構成するp
チャネルMOS トランジスタ3のソースは高電位電源11
に、またnチャネルMOS トランジスタ4のソースは低電
位電源12に、更に各ゲートは前記pチャネルMOS トラン
ジスタ1とnチャネルMOS トランジスタ2との接続部の
中間に夫々接続されている。
【0006】そして2段目のBiCMOSインバータ回路を構
成するpチャネルMOS トランジスタ5、nチャネルMOS
トランジスタ6は相互にそのドレインを接続され、pチ
ャネルMOS トランジスタ5のソースは高電位電源11に、
nチャネルMOS トランジスタ6のソースは低電位電源12
に、更に各ゲートはnチャネルMOS トランジスタ7及び
pチャネルMOS トランジスタ3,nチャネルMOS トラン
ジスタ4のゲートと共に、1段目のCMOSインバータ回路
を構成する前記pチャネルMOS トランジスタ1とnチャ
ネルMOS トランジスタ2との接続部の中間に接続されて
いる。nチャネルMOS トランジスタ7のソースは抵抗10
を介在させて低電位電源12に接続されている。
【0007】バイポーラトランジスタ8はベースが前記
pチャネルMOS トランジスタ5とnチャネルMOS トラン
ジスタ6との接続部の中間に、またコレクタは高電位電
源11に接続され、一方バイポーラトランジスタ9はベー
スが前記nチャネルMOS トランジスタ7のソースと抵抗
10との接続部の中間に、またエミッタは低電位電源12に
接続されている。そしてバイポーラトランジスタ8,9
のコレクタは相互に接続されると共に、その中間部は前
記pチャネルMOS トランジスタ3とnチャネルMOS トラ
ンジスタ4との接続部の中間、及びnチャネルMOS トラ
ンジスタ7のドレインと共に、出力端OUT に接続されて
いる。
【0008】次にこのような回路の動作を図2に示す波
形図と共に説明する。入力端INから、例えば図2(a) に
示す如くローレベル「L」からハイレベル「H」とな
り、一定時間後ローレベル「L」となる信号が入力され
たとすると、先ず入力端INの電位がローレベル「L」か
らハイレベル「H」に変遷するとnチャネルMOS トラン
ジスタ2がオン状態となって低電位電源12と接続され、
図2(b)に示す如くノードN1 の電位がローレベルとな
り、pチャネルMOS トランジスタ3,5、nチャネルMO
S トランジスタ4,6,7の各ゲートがローレベルとな
る。
【0009】これによって、pチャネルMOS トランジス
タ3,5がオン状態となり、夫々高電位電源11と接続さ
れ、バイポーラトランジスタ8がオン状態となり、図2
(c)に示す如く出力端OUT の電位はハイレベルとなる。
この過程ではバイポーラトランジスタ9には直接高電位
電源11の電位が印加されるからバイポーラトランジスタ
8が急激にオン状態となる結果、図2(c) に示す如く出
力端OUT がローレベルからハイレベルに低出力インピー
ダンスで充電され、その変遷時の勾配は入力端INの電位
がローレベルからハイレベルに変遷するときの勾配と殆
ど変わらない。
【0010】一方入力端INの電位が図2(a) に示す如く
ハイレベルからローレベルに変化した場合には、pチャ
ネルMOS トランジスタ1がオン状態となって高電位電源
11と接続され、ノードN1 の電位はハイレベルとなる。
従ってnチャネルMOS トランジスタ4,6,7がオン状
態となって夫々低電位電源12と接続され、出力端OUTの
電位は電荷が引抜かれバイポーラトランジスタ9がオン
状態となり、出力端OUT の電位はローレベルとなる。
【0011】バイポーラトランジスタ9がオン状態とな
る過程では、そのベースには抵抗10を通じて電流が流れ
るためバイポーラトランジスタ9が若干の遅れは生じる
ものの、図2(c) に示す如く、出力端OUT の電位がハイ
レベルからローレベルに低出力インピーダンスで充電さ
れ、その変遷過程の勾配は図2(a) に示す入力端INがハ
イレベルからローレベルに変遷する過程の勾配と殆ど変
わらない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような従
来の半導体出力回路にあっては、出力段である第2段目
のバイポーラトランジスタ8,9は夫々pチャネルMOS
トランジスタ5,nチャネルMOS トランジスタ7が夫々
オン状態となったとき急激にオン状態となり、それだけ
信号伝達速度は早くなる反面、出力電圧の時間的変化率
が大きいため、伝送線上の反射ノイズ, 電源線上のスパ
イクノイズ等のスイッチングノイズが発生し、誤動作の
原因となるという問題があった。本発明はかかる事情に
鑑みなされたものであって、その目的とするところは出
力波形の時間的変化率を小さくし、スイッチングノイズ
を抑制し、信頼性の向上を図った半導体出力回路を提供
するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る半導体
出力回路は、1段目のCMOSインバータ回路と、2段目の
CMOSインバータ回路と、2段目のCMOSインバータ回路に
並列接続されたBiCMOSインバータ回路とを備えた半導
体出力回路において、前記BiCMOSインバータ回路を構成
するMOS トランジスタのドレインに、これと直列に固定
抵抗を接続したことを特徴とする。
【0014】第2の発明に係る半導体出力回路は、1段
目のCMOSインバータ回路と、2段目のCMOSインバータ回
路と、2段目のCMOSインバータ回路に並列接続された
BiCMOSインバータ回路とを備えた半導体出力回路におい
て、前記BiCMOSインバータ回路を構成するMOS トランジ
スタのソースとバイポーラトランジスタのベースとの間
にこれと直列に固定抵抗を接続したことを特徴とす
る。
【0015】
【作用】第1の発明にあっては、BiCMOSインバータ回路
を構成するMOS トランジスタのドレイン側に固定抵抗を
直列接続したから、この固定抵抗によって出力インピー
ダンスが大きくなり、出力電圧の時間的変化率が低減さ
れることとなる。第2の本発明にあっては、BiCMOSイン
バータを構成するMOS トランジスタのソースとバイポー
ラトランジスタのベースとの間にこれらと直列に固定抵
抗を接続したから、この固定抵抗によって出力インピー
ダンスが大きくなり、出力電圧の時間的変化率が低減さ
れることとなる。
【0016】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。図3は本発明に係る半導体出力回路
の回路図であり、1段目のCMOSインバータ回路に対して
2段目のCMOSインバータ回路と2段目のBiCMOSインバー
タ回路とが並列に接続されている。1段目のCMOSインバ
ータ回路はpチャネルMOS 電界効果型トランジスタ(以
下単にpチャネルMOS トランジスタと記す)1、2はn
チャネルMOS 電界効果型トランジスタ(以下単にnチャ
ネルMOS トランジスタと記す)2のドレインを相互に直
列接続して構成され、pチャネルMOS トランジスタ1の
ソースは高電位電源11に、またnチャネルMOS トランジ
スタ2のソースは低電位電源12に夫々接続され、更に各
ゲートは夫々入力端INに接続されている。
【0017】2段目のCMOSインバータ回路は、pチャネ
ルMOS トランジスタ3、nチャネルMOS トランジスタ4
のドレインを相互に直列接続して構成され、pチャネル
MOSトランジスタ3のソースは高電位電源11に、またn
チャネルMOS トランジスタ4のソースは低電位電源12に
夫々接続され、更に各ゲートは夫々前記pチャネルMOS
トランジスタ1とnチャネルMOS トランジスタ2との接
続部の中間に接続されている。
【0018】そして出力段である2段目のBiCMOSインバ
ータ回路はpチャネルMOS トランジスタ5、nチャネル
MOS トランジスタ6,7、バイポーラトランジスタ8,
9、及び抵抗10で構成されている。pチャネルMOS トラ
ンジスタ5,nチャネルMOSトランジスタ6は相互の間
に抵抗15を介在させてドレイン同士を直列に接続され、
前記pチャネルMOS トランジスタ5のソースは高電位電
源11に、またnチャネルMOS トランジスタ6のソースは
低電位電源12に接続され、更にこれらの各ゲートはnチ
ャネルMOS トランジスタ7のゲートと共に、前記pチャ
ネルMOS トランジスタ3とnチャネルMOS トランジスタ
4とのゲート接続部、及びpチャネルMOS トランジスタ
1とnチャネルMOS トランジスタ2との接続部の各中間
に接続されている。nチャネルMOS トランジスタ7のド
レインには抵抗10が直列接続され、またソースは抵抗10
を介在させて低電位電源12に接続されている。
【0019】バイポーラトランジスタ8はベースが前記
抵抗15とnチャネルMOS トランジスタ6のドレインとの
接続部の中間に、また高電位電源11に夫々接続され、一
方バイポーラトランジスタ9はベースが前記nチャネル
MOS トランジスタ7のソースと抵抗10との接続部の中間
に、またエミッタは低電位電源12に接続されている。そ
してバイポーラトランジスタ8のエミッタとバイポーラ
トランジスタ9のコレクタとは相互に接続されると共
に、その接続部の中間は前記pチャネルMOS トランジス
タ3とnチャネルMOS トランジスタ4との接続部の中間
及びnチャネルMOS トランジスタ7のドレインに直列接
続してある抵抗16と共に出力端OUT に接続されている。
【0020】次にこのような回路の動作を図4に示す波
形図と共に説明する。入力端INから、例えば図4(a) に
示す如くローレベル「L」からハイレベル「H」となり
一定時間後、ローレベル「L」となる信号が入力された
とすると、入力端INの電位がローレベル「L」からハイ
レベル「H」に変遷するとnチャネルMOS トランジスタ
2がオン状態となって低電位電源12と接続され、ノード
1 が図4(b) に示す如くローレベルとなり、pチャネ
ルMOS トランジスタ3,5、nチャネルMOS トランジス
タ4,6,7の各ゲートがローレベルとなる。これによ
って、pチャネルMOS トランジスタ3,5がオン状態と
なり、夫々高電位電源11と接続され、バイポーラトラン
ジスタ8がオン状態となり、出力端OUT の電位はハイレ
ベルとなる。この過程でバイポーラトランジスタ9には
直接高電位電源11からのベース電流が通流されるから、
ベース電流が制限されバイポーラトランジスタ8が緩や
かにオン状態となる結果、出力電流も制限され、図4
(c) に示す如く出力端OUT がローレベルからハイレベル
に低出力インピーダンスで充電され、その変遷する時の
勾配は入力端INの電位がローレベルからハイレベルに変
遷するときの勾配に比較して緩やかとなる。
【0021】一方入力端INの電位が図4(a) に示す如く
ハイレベルからローレベルに変化した場合には、pチャ
ネルMOS トランジスタ1がオン状態となって高電位電源
11と接続され、図4(b) に示す如くノードN1 の電位は
ハイレベルとなる。従ってnチャネルMOS トランジスタ
4,6,7が夫々オン状態となって低電位電源12と接続
され、出力端OUT の電荷が抵抗16,10 を通じて引抜かれ
バイポーラトランジスタ9がオン状態となり、出力端OU
T の電位はローレベルとなる。
【0022】このバイポーラトランジスタ9がオン状態
となる過程では、そのベースには抵抗10を通じて電流が
流れるためバイポーラトランジスタ9のベース電流が制
限され、緩やかにオン状態となり、図4(c) に示す如く
出力端OUT の電位がハイレベルからローレベル低出力イ
ンピーダンスで充電されその変遷過程の勾配は図4(a)
に示す入力端INがハイレベルからローレベルに変遷する
過程の勾配よりも緩やかになる。
【0023】(実施例2)図5は本発明の実施例を示す
回路図であり、この実施例では図3に示す抵抗15,16 に
代えて、抵抗17,18 を設けてある。即ち抵抗17はpチャ
ネルMOS トランジスタ5のソースに、また抵抗18はnチ
ャネルMOS トランジスタ7のソースに夫々直列に接続さ
れた構成となっている。これによってバイポーラトラン
ジスタ8のベースに対して高電位電源11からの電流は抵
抗17を通じて、またバイポーラトランジスタ9のベース
に対して出力端の電流が抵抗18を通じて直流せしめられ
てそれだけ出力インピーダンスが大きくなり、バイポー
ラトランジスタ8,9が緩やかにオン状態となって、図
4に示す実施例1と実質的に同じ効果が得られる。他の
構成及び動作は実施例1の場合と実質的に同じであり、
対応する部分に同じ符号を付して説明を省略する。
【0024】なお実施例2においては、pチャネルMOS
トランジスタ5のソース、nチャネルMOS トランジスタ
のソースに夫々直列に抵抗17,18 を設けた構成を示した
が、いずれか一方にのみ設けてもよい。また抵抗17,18
はpチャネルMOS トランジスタ1,3のソース、nチャ
ネルMOS トランジスタ2,4,6のソースの全て、又は
いずれか一個所にのみ設けてもよい。
【0025】
【発明の効果】第1の発明にあっては、BiCMOSインバー
タを構成するMOS トランジスタのドレインに直列に固定
抵抗を接続し、また第2の本発明にあっては、BiCMOSイ
ンバータを構成するMOS トランジスタのソースと同じく
BiCMOSインバータを構成するバイポーラトランジスタの
ベースとの間に直列に固定抵抗を接続したから、出力イ
ンピーダンスが高められ、出力電位の時間的変化率が小
さくなり、スイッチングノイズを抑制出来て誤動作が防
止され信頼性が向上する等本発明は優れた効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体出力回路を示す回路図である。
【図2】図1に示す従来回路の波形図である。
【図3】本発明の半導体出力回路を示す回路図である。
【図4】本発明回路の波形図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 pチャネルMOS トランジスタ 2 nチャネルMOS トランジスタ 3 pチャネルMOS トランジスタ 4 nチャネルMOS トランジスタ 5 pチャネルMOS トランジスタ 6,7 nチャネルMOS トランジスタ 8,9 バイポーラトランジスタ 10 抵抗 11 高電位電源 12 低電位電源 15,16,17,18 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03K 17/567 H03K 17/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1段目のCMOSインバータ回路と、2段目
    のCMOSインバータ回路と、2段目のCMOSインバータ回路
    に並列接続されたBiCMOSインバータ回路とを備えた半
    導体出力回路において、 前記BiCMOSインバータ回路を構成するMOS トランジスタ
    のドレインに、これと直列に固定抵抗を接続したことを
    特徴とする半導体出力回路。
  2. 【請求項2】 1段目のCMOSインバータ回路と、2段目
    のCMOSインバータ回路と、2段目のCMOSインバータ回路
    に並列接続されたBiCMOSインバータ回路とを備えた半
    導体出力回路において、 前記BiCMOSインバータ回路を構成するMOS トランジスタ
    のソースとバイポーラトランジスタのベースとの間にこ
    と直列に固定抵抗を接続したことを特徴とする半導
    体出力回路。
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