JP2985319B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2985319B2
JP2985319B2 JP3028076A JP2807691A JP2985319B2 JP 2985319 B2 JP2985319 B2 JP 2985319B2 JP 3028076 A JP3028076 A JP 3028076A JP 2807691 A JP2807691 A JP 2807691A JP 2985319 B2 JP2985319 B2 JP 2985319B2
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公則 金森
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特
に、P型MOSトランジスタとN型MOSトランジスタ
とで構成されるプッシュプル出力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の出力回路は図4に示され
ているように、P型出力トランジスタ1とN型出力トラ
ンジスタ2とが電源VDDと接地GNDとの間に直列接続
されており、P型出力トランジスタ1及びN型出力トラ
ンジスタ2のそれぞれのゲートをゲートドライブ回路
3,4でそれぞれ駆動している。そしてそのゲートドラ
イブ回路3,4の出力波形はハイレベル,ロウレベル切
り替わりのタイミングをずらすような所定の遅延時間が
設定されている。
【0003】次に従来例の動作について説明する。一般
的にCMOS構成の出力回路の場合、PMOSトランジ
スタとNMOSトランジスタのゲートには同一の信号を
入れている。大電流を流す出力回路でCMOS回路と同
様のゲート信号を入れた場合、図5に示されているよう
にPMOSトランジスタ1のゲートA’とNMOSトラ
ンジスタ2のゲートB’は同タイミングで変化するの
で、PMOSトランジスタ1とNMOSトランジスタ2
はオン/オフの切り替わりのタイミングでPMOSトラ
ンジスタ1とNMOSトランジスタ2とが共にオンにな
り、電源VDDから接地GNDに貫通電流が流れてしま
う。
【0004】この貫通電流を回避するために他の従来例
では図6のように、PMOSトランジスタ1のゲート
A’とNMOSトランジスタ2のゲートB’の変化のタ
イミングをずらしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の出力回
路は貫通電流を防止するために、PMOSトランジスタ
用ゲートドライブ回路とNMOSトランジスタ用ゲート
ドライブ回路が出力信号の変化のタイミングをずらして
いたので、遅延時間を設定する必要があり、この遅延時
間が高周波動作を制限するという欠点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の要
旨は、電源と接地との間に直列接続されたPチャンネル
型出力トランジスタとNチャンネル型出力トランジスタ
とで構成される出力インバータと、上記Pチャンネル型
出力トランジスタのゲートに接続された第1ゲートドラ
イブ回路と、上記Nチャンネル型出力トランジスタのゲ
ートに接続された第2ゲートドライブ回路とを備えた半
導体装置において、ソースを電源にゲートと第1ゲート
ドライブ回路にそれぞれ接続されPチャンネル型出力ト
ランジスタと同一構造のPチャンネル型トランジスタ
と、ソースを接地にゲートを第2ゲートドライブ回路に
それぞれ接続されNチャンネル型出力トランジスタと同
一構造のNチャンネル型トランジスタと、Pチャンネル
型トランジスタのドレインと接地との間に設けられPチ
ャンネル型トランジスタのドレイン電圧に応答してNチ
ャンネル型出力トランジスタのゲート・ソース間電圧を
しきい値以下にクランプする第1クランプ回路と電源と
Nチャンネル型トランジスタのドレインとの間に設けら
れNチャンネル型トランジスタのドレイン電圧に応答し
てPチャンネル型出力トランジスタのゲート・ソース間
電圧をしきい値以下にクランプする第2クランプ回路と
を備えたである。
【0007】請求項2記載の発明の要旨は、電源と接地
との間に直列接続されたPチャンネル型出力トランジス
タとNチャンネル型出力トランジスタとで構成される出
力インバータと、上記Pチャンネル型出力トランジスタ
のゲートに接続された第1ゲートドライブ回路と、上記
Nチャンネル型出力トランジスタのゲートに接続された
第2ゲートドライブ回路とを備えた半導体装置におい
て、ソースを電源にゲートと第1ゲートドライブ回路に
それぞれ接続されPチャンネル型出力トランジスタと同
一構造のPチャンネル型トランジスタと、ソースを接地
にゲートを第2ゲートドライブ回路にそれぞれ接続され
Nチャンネル型出力トランジスタと同一構造のNチャン
ネル型トランジスタと、上記第1ゲートドライブ回路は
Nチャンネル型トランジスタのドレイン電圧に応答して
Pチャンネル型出力トランジスタのゲート・ソース間電
圧をしきい値以下にクランプし、上記第2ゲートドライ
ブ回路はPチャンネル型トランジスタのドレイン電圧に
応答してNチャンネル型出力トランジスタのゲート・ソ
ース間電圧をしきい値以下にクランプすることである。
【0008】
【発明の作用】Pチャンネル型トランジスタと第1クラ
ンプ回路(または、第2ゲートドライブ回路)は第1ゲ
ートドライブ回路の出力電圧がPチャンネル型出力トラ
ンジスタがオフできるまでPチャンネル型トランジスタ
のドレイン電圧が十分に低下するまでNチャンネル型出
力トランジスタのソース・ゲート間電圧をしきい値以下
に保ち、オフ状態を保つ。
【0009】Nチャンネル型トランジスタと第2クラン
プ回路(または第1ゲートドライブ回路)は第2ゲート
ドライブ回路の出力がNチャンネル型出力トランジスタ
をオフできるまで降下し、Nチャンネル型トランジスタ
のドレイン電圧が十分に上昇するまでPチャンネル型出
力トランジスタのソース・ゲート間電圧をしきい値以下
に保ち、オフ状態を維持する。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の第1実施例を示す回路図であ
る。1はPチャンネル型出力トランジスタ、2はNチャ
ンネル型出力トランジスタ、3,4はゲートドライブ回
路、5は出力トランジスタ1と同一構造のトランジス
タ、7は出力トランジスタ2と同一構造のトランジス
タ、6と9はNMOS側のクランプ回路100を構成し
ており、8と10はPMOS側のクランプ回路101を
構成している。
【0011】次に、動作を図2を参照して説明する。T
1のタイミングはA点及びB点共にロウレベルにあり、
Pチャンネル型出力トランジスタ1はオン、Nチャンネ
ル型出力トランジスタ2はオフになっている。この状態
からPチャンネル型出力トランジスタ1をオフに、Nチ
ャンネル型出力トランジスタ2をオンに移行させようと
したとき、ゲートドライブ回路3,4は出力をハイレベ
ルに移行させる。ところが、A点はゲートドライブ回路
3の出力通りハイレベルに向かうが、B点はトランジス
タ5,クランプ回路100によりA点の電位が十分高く
なり、VDD−VTP(VTPはトランジスタ5のスレッショ
ルド電圧)以上になるまでは接地電位にショートされて
いる。つまりA点の電位VAがVDD−VTP以下の間、す
なわち出力トランジスタ1がオンしている間はNチャン
ネル型出力トランジスタ2のゲートであるB点の電位は
ロウレベルのままであり、Pチャンネル型出力トランジ
スタ1とNチャンネル型出力トランジスタ2の同時的オ
ンは防止される。T2のタイミングで、Pチャンネル型
出力トランジスタ1はオフになり、B点の電位は上昇を
開始する。T3のタイミングではPチャンネル型出力ト
ランジスタのオフ、Nチャンネル型出力トランジスタは
オンの状態になる。
【0012】タイミングT3からタイミングT4を経てタ
イミングT5に至る動作も同様であり、Nチャンネル型
出力トランジスタ2がオンしている間はトランジスタ7
およびクランプ回路101によりPチャンネル型出力ト
ランジスタ1がオンできないようにA点の電位をVDDに
ショートしている。そしてNチャンネル型出力トランジ
スタ2がオフしてから、Pチャンネル型出力トランジス
タ1がオンに移行していく。
【0013】図3は本発明の第2実施例を示す回路図で
ある。本実施例の場合も、出力トランジスタ1,2と同
一構造のトランジスタ5および6を備えており、そのド
レインはそれぞれ逆のゲートドライブ回路4,3にフィ
ードバックされ、第1実施例と同様の動作を行うようゲ
ートドライブ回路3,4がゲート駆動信号を発生する。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明の出力回路
は、Pチャンネル型出力トランジスタ1およびNチャン
ネル型出力トランジスタ2のそれぞれのゲートとソース
を共通接続した同一構造のトランジスタ5および6を備
え、これらのトランジスタ5,6のドレイン電圧で逆の
Nチャンネル型出力トランジスタ2およびPチャンネル
型出力トランジスタ1のゲート・ソース間電圧をオンし
ていた出力トランジスタがオフになるまで他方の出力ト
ランジスタのゲート・ソース間電圧をスレッショルド電
圧以下にクランプすることにより、遅延時間を設けなく
てもオン・オフ切換路の貫通電流を確実に防止でき、動
作速度を最大限に速くできるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路図である。
【図2】第1実施例の動作を説明するゲート電圧の波形
図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す回路図である。
【図4】従来例を示す回路図である。
【図5】従来例において貫通電流が流れるときの動作を
示す波形図である。
【図6】他の従来回路の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
1 Pチャンネル型出力トランジスタ 2 Nチャンネル型出力トランジスタ 3 ゲートドライブ回路 4 ゲートドライブ回路 5 Pチャンネル型トランジスタ 7 Nチャンネル型トランジスタ 100 クランプ回路 101 クランプ回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源と接地との間に直列接続されたPチ
    ャンネル型出力トランジスタとNチャンネル型出力トラ
    ンジスタとで構成される出力インバータと、上記Pチャ
    ンネル型出力トランジスタのゲートに接続された第1ゲ
    ートドライブ回路と、上記Nチャンネル型出力トランジ
    スタのゲートに接続された第2ゲートドライブ回路とを
    備えた半導体装置において、ソースを電源にゲートと第
    1ゲートドライブ回路にそれぞれ接続されPチャンネル
    型出力トランジスタと同一構造のPチャンネル型トラン
    ジスタと、ソースを接地にゲートを第2ゲートドライブ
    回路にそれぞれ接続されNチャンネル型出力トランジス
    タと同一構造のNチャンネル型トランジスタと、Pチャ
    ンネル型トランジスタのドレインと接地との間に設けら
    れPチャンネル型トランジスタのドレイン電圧に応答し
    てNチャンネル型出力トランジスタのゲート・ソース間
    電圧をしきい値以下にクランプする第1クランプ回路と
    電源とNチャンネル型トランジスタのドレインとの間に
    設けられNチャンネル型トランジスタのドレイン電圧に
    応答してPチャンネル型出力トランジスタのゲート・ソ
    ース間電圧をしきい値以下にクランプする第2クランプ
    回路とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 電源と接地との間に直列接続されたPチ
    ャンネル型出力トランジスタとNチャンネル型出力トラ
    ンジスタとで構成される出力インバータと、上記Pチャ
    ンネル型出力トランジスタのゲートに接続された第1ゲ
    ートドライブ回路と、上記Nチャンネル型出力トランジ
    スタのゲートに接続された第2ゲートドライブ回路とを
    備えた半導体装置において、ソースを電源にゲートと第
    1ゲートドライブ回路にそれぞれ接続されPチャンネル
    型出力トランジスタと同一構造のPチャンネル型トラン
    ジスタと、ソースを接地にゲートを第2ゲートドライブ
    回路にそれぞれ接続されNチャンネル型出力トランジス
    タと同一構造のNチャンネル型トランジスタと、上記第
    1ゲートドライブ回路はNチャンネル型トランジスタの
    ドレイン電圧に応答してPチャンネル型出力トランジス
    タのゲート・ソース間電圧をしきい値以下にクランプ
    し、上記第2ゲートドライブ回路はPチャンネル型トラ
    ンジスタのドレイン電圧に応答してNチャンネル型出力
    トランジスタのゲート・ソース間電圧をしきい値以下に
    クランプすることを特徴とする半導体装置。
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