JP2988144B2 - ECL level output buffer circuit - Google Patents

ECL level output buffer circuit

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JP2988144B2 JP4245894A JP24589492A JP2988144B2 JP 2988144 B2 JP2988144 B2 JP 2988144B2 JP 4245894 A JP4245894 A JP 4245894A JP 24589492 A JP24589492 A JP 24589492A JP 2988144 B2 JP2988144 B2 JP 2988144B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はCMOS回路で構成され
る半導体集積回路に関し、特にECLレベル出力バッフ
ァ回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit comprising a CMOS circuit, and more particularly to an ECL level output buffer circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のECLレベル出力バッファでは、
既存のECLレベルに適合した出力レベルを得るため、
CMOSレベルをレベルシフトして出力しているが、M
OSFETとバイポーラトランジスタとでは基本構成が
異なるため、温度特性等により正確なECLレベルを得
ることは困難であり、信号の振幅の狭いECLレベルで
の高速動作には適していない。
2. Description of the Related Art In a conventional ECL level output buffer,
To obtain an output level that matches the existing ECL level,
Although the CMOS level is level-shifted and output,
Since the basic configuration is different between the OSFET and the bipolar transistor, it is difficult to obtain an accurate ECL level due to temperature characteristics and the like, and it is not suitable for high-speed operation at an ECL level with a narrow signal amplitude.

【0003】この温度特性について説明する。MOSF
ETが導通状態にある時、ドレイン電流をID とすれ
ば、 ID =β/2・(VGS−VT 2 で表される。なお、VGS:MOSFETのゲート・ソー
ス間の電位,VT :MOSFETのしきい値電位であ
る。また、ここで、 β=μ・COX・(W/L) なる関係で示されている。なお、COX:MOSFETの
ゲート酸化膜容量,L:MOSFETのゲート長,W:
MOSFETのゲート幅である。また、μはキャリアの
移動度であり、これは負の温度特性をもっている。つま
り、MOSFETの構造では出力レベルは負の温度特性
をもつことになる。
[0003] This temperature characteristic will be described. MOSF
When the drain current is ID when the ET is in the conductive state, ID = β / 2 · (V GS −V T ) 2 . Here, V GS is a potential between the gate and the source of the MOSFET, and V T is a threshold potential of the MOSFET. Here, the relationship is expressed as β = μ · C OX · (W / L). C OX : MOSFET gate oxide film capacity, L: MOSFET gate length, W:
This is the gate width of the MOSFET. Μ is the carrier mobility, which has a negative temperature characteristic. That is, in the MOSFET structure, the output level has a negative temperature characteristic.

【0004】一方、バイポートトランジスタの場合、一
般的なECL出力バッファの回路構成であるエミッタフ
ォロワで接地されている時、エミッタ・コレクタ間の電
位差をVCCとすれば、その出力電圧V0 は、 V0 =VCC−RC E ・β/(1+β) で示す関係をもっている。なお、RC :コレクタ抵抗,
E :エミッタ電流,β:電流増幅率である。IB はベ
ース抵抗に依存し、またバイポーラトランジスタのβ,
C は全て正の温度特性をもつ。結局、MOSFETで
構成した出力バッファは負,バイポーラトランジスタで
構成された出力バッファは正と相反する温度特性を有す
る。
On the other hand, in the case of a bi-port transistor, when the potential difference between the emitter and the collector is V CC when grounded by an emitter follower which is a general ECL output buffer circuit configuration, the output voltage V 0 becomes has the relationship shown by V 0 = V CC -R C I E · β / (1 + β). R C : collector resistance,
I E : emitter current, β: current amplification factor. I B is dependent on the base resistance, also of the bipolar transistor β,
R C all have positive temperature characteristics. As a result, the output buffer composed of MOSFETs has negative temperature characteristics, and the output buffer composed of bipolar transistors has temperature characteristics opposite to positive.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】MOSFETの回路で
出力段をオープンドレインの形式にすると、そのオープ
ンドレインに使用されたFETのドレイン電流ID は、 ID =β/2・(VGS−VT )2 で示され、βもキャリア移動度μという一般に負の温度
特性をもつ係数に比例している。なお、VGS:ソース・
ゲート間電位差,VT :しきい値電圧である。つまり、
FETのドレイン電流ID は負の温度特性をもってい
る。また、オープンドレインの出力電圧は、ドレイン電
流に比例しているのでやはり負の温度特性を示してい
る。このことは、ECLレベルの回路を一般に構成して
いるバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧
BEの正の温度特性をもっているのに相反していて、厳
密なECLレベルの伝送系にCMOS出力バッファがな
じまないことを意味している。
When the output stage is of the open drain type in the MOSFET circuit, the drain current ID of the FET used for the open drain is given by ID = β / 2 · (V GS −V T ) 2, and β is also proportional to a coefficient of carrier mobility μ, which generally has a negative temperature characteristic. V GS : source
Gate-to-gate potential difference, V T : threshold voltage. That is,
The drain current ID of the FET has a negative temperature characteristic. The output voltage of the open drain is also proportional to the drain current, so that the output voltage also shows a negative temperature characteristic. This is contrary to the fact that a bipolar transistor that generally constitutes an ECL level circuit has a positive temperature characteristic of the base-emitter voltage V BE , and a strict ECL level transmission system requires a CMOS output buffer. It means that it doesn't fit.

【0006】また、ECLレベルのように振幅の狭い信
号では、ノイズや伝送系での電圧降下分を考慮に入れ
て、正確な出力レベルが必要になる。さらに、受信側の
代表例として差動アンプがあるが、差動アンプの基本的
な特性として入力信号の振幅が減るとその遅延時間に大
きな差が生じてしまうことがあげられる。逆に振幅が大
きくなると、バイポーラトランジスタ自体の導通あるい
は非導通状態になるまでの時間が大きくなってしまう。
つまり、ECLレベルでの高速動作には温度特性を含め
正確なレベルを必要とするが、完全にコンパチブルなレ
ベルを得るのが困難であるという問題点があった。本発
明の目的は、ECLレベルに合致した高精度の出力レベ
ルを得ることを可能にしたECL出力バッファ回路を提
供することにある。
For a signal having a small amplitude such as an ECL level, an accurate output level is required in consideration of noise and a voltage drop in a transmission system. Further, a differential amplifier is a typical example on the receiving side. A fundamental characteristic of the differential amplifier is that a large difference in delay time occurs when the amplitude of an input signal decreases. Conversely, when the amplitude increases, the time required for the bipolar transistor itself to become conductive or non-conductive becomes longer.
In other words, high-speed operation at the ECL level requires an accurate level including temperature characteristics, but has a problem that it is difficult to obtain a completely compatible level. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ECL output buffer circuit capable of obtaining a high-precision output level that matches an ECL level.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、ECLレベル
のハイレベル電位が得られる第1の定電圧電源と、EC
Lレベルのローレベル電位が得られる第2の定電圧電源
と、これら第1及び第2の定電圧電源と電源端子との間
にそれぞれ介挿されたスイッチ手段と、これらのスイッ
チ手段を入力信号に応じて選択的に動作させるためのバ
ッファと、一の入力端に基準電圧を入力し、前記第1の
定電圧電源もしくは前記第2の定電圧電源の出力電圧を
ゲート手段を介して他の入力端に入力する比較手段とを
具備し、前記スイッチ手段により前記第1の定電圧電源
もしくは前記第2の定電圧電源が選択されると共に、前
記ゲート手段が導通し前記比較手段での比較結果に応じ
て前記第1の定電圧電源もしくは前記第2の定電圧電源
の電圧を変化させることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a first constant voltage power supply capable of obtaining a high level potential of an ECL level;
A second constant-voltage power supply capable of obtaining an L-level low-level potential; switch means interposed between the first and second constant-voltage power supplies and the power supply terminal ; And a buffer for selectively operating according to the first and second input terminals.
The output voltage of the constant voltage power supply or the second constant voltage power supply
Comparing means for inputting to another input terminal via gate means.
The first constant voltage power supply provided by the switch means.
Alternatively, when the second constant voltage power supply is selected,
The gate means is turned on and according to the result of comparison by the comparing means.
The first constant voltage power supply or the second constant voltage power supply
Is changed.

【0008】[0008]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例の回路構成図である。同
図において、ECLバッファ1は入力端子11と反転入
力端子12を有し、かつ順出力端子13と逆転出力端子
14を有している。定電圧電源回路2は既製ECLレベ
ルのハイレベルと同電位を出力でき、定電圧電源回路3
は既製ECLレベルのローレベルと同電位を出力でき
る。各定電圧電源回路2,3は同一の出力端子15をも
つ。そして、ECLバッファ1の順出力端子13はスイ
ッチングゲート4のゲートに接続され、逆転出力端子1
4はスイッチングゲート5のゲートに接続される。スイ
ッチングゲート4のソース・ドレインは、高電位側電源
端子16と定電圧電源2との間に接続され、スイッチン
グゲート5のソース・ドレインは高電位側電源端子16
と定電圧電源3との間に接続される。低電位側電源端子
17はECLバッファ1,定電圧電源2,3にそれぞれ
共通に接続される。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the ECL buffer 1 has an input terminal 11 and an inverted input terminal 12, and has a forward output terminal 13 and a reverse output terminal 14. The constant voltage power supply circuit 2 can output the same potential as the high level of the ready-made ECL level.
Can output the same potential as the low level of the ready-made ECL level. Each of the constant voltage power supply circuits 2 and 3 has the same output terminal 15. The forward output terminal 13 of the ECL buffer 1 is connected to the gate of the switching gate 4, and the reverse output terminal 1
4 is connected to the gate of the switching gate 5. The source / drain of the switching gate 4 is connected between the high-potential-side power supply terminal 16 and the constant-voltage power supply 2, and the source / drain of the switching gate 5 is connected to the high-potential-side power supply terminal 16
And the constant voltage power supply 3. The low potential side power supply terminal 17 is commonly connected to the ECL buffer 1, the constant voltage power supplies 2 and 3, respectively.

【0009】次に動作について説明する。ECLバッフ
ァ1は入力端子11と反転入力端子12との信号により
逆転出力14でスイッチングゲート5を、また順出力1
3でスイッチングゲート4を動作させる。これにより、
2つのスイッングゲート4,5は相補的に動作されるこ
とになり、したがってECLレベルのハイレベル用定電
圧電源2とローレベル用定電圧電源3は同時に動作する
ことなく、出力端子15からは入力信号による制御によ
りECLレベルのハイレベルもしくはローレベルのどち
らか一方を出力させることができる。
Next, the operation will be described. The ECL buffer 1 controls the switching gate 5 at the inverted output 14 and the forward output 1 according to the signals at the input terminal 11 and the inverted input terminal 12.
At 3, the switching gate 4 is operated. This allows
The two switching gates 4 and 5 are operated complementarily, so that the high-level constant voltage power supply 2 and the low-level constant voltage power supply 3 of the ECL level do not operate at the same time, and are output from the output terminal 15. Either the high level or the low level of the ECL level can be output by control by the input signal.

【0010】図2は本発明の第2の実施例を示す構成図
であり、図1と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では基準ECLレベル入力端子18を設け、こ
の端子18に入力される基準ECLレベルとの比較を行
う電圧コンパレータ6を設け、その出力を定電圧電源
2,3の供給電源とする。また、ECLバッファ1の順
出力端子13の出力により制御されるスイッチングゲー
ト7を設け、このスイッチングゲート7を出力端子15
と前記電圧コンパレータ6の他方の入力端との間に接続
しておく。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, a reference ECL level input terminal 18 is provided, a voltage comparator 6 for comparing with a reference ECL level input to this terminal 18 is provided, and its output is used as a power supply for the constant voltage power supplies 2 and 3. Further, a switching gate 7 controlled by the output of the forward output terminal 13 of the ECL buffer 1 is provided.
And the other input terminal of the voltage comparator 6.

【0011】この回路によれば、電圧コンパレータ6
は、入力端子18から入力される既製ECLレベルと、
出力端子15から出力される出力がスイッチングゲート
7を介して入力され、これらの比較を行う。そして、出
力レベルが既製ECLレベル基準より下がると電圧コン
パレータ6からの出力レベルが上昇し、逆に基準より上
がると出力レベルが下降する。これにより、定電圧電源
2,3へ供給する電源の電圧を変化させ、既製ECLレ
ベルとの整合を計りながら、出力レベルを常時一定に保
つことが可能となる。したがって、定電圧電源の出力精
度を高くできなくても、既製ECLレベルを精密に保つ
ことができるという利点を有する。
According to this circuit, the voltage comparator 6
Is a ready-made ECL level input from the input terminal 18,
The output output from the output terminal 15 is input via the switching gate 7, and these are compared. Then, when the output level falls below the ready-made ECL level reference, the output level from the voltage comparator 6 rises, and conversely, when the output level rises above the reference, the output level falls. This makes it possible to change the voltage of the power supply to be supplied to the constant voltage power supplies 2 and 3 and to keep the output level constant at all times while matching with the ready-made ECL level. Therefore, even if the output accuracy of the constant voltage power supply cannot be increased, there is an advantage that the ready-made ECL level can be precisely maintained.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明した実施例のうち、本発明は第
2の実施例を採用することで、ECLレベルのハイレベ
ル電位が得られる第1の定電圧電源と、ローレベル電位
が得られる第2の定電圧電源をそれぞれスイッチ手段に
より選択的に動作させ、これら定電圧電源から出力レベ
ルを出力するように構成しているので、常に既製ECL
レベルに合致した極めて精度の高い出力レベルを得るこ
とができるという効果を有する。また、比較手段は基準
電圧と第1及び第2の定電圧電源の出力とを比較し、そ
の比較結果に応じて第1及び第2の定電圧電源に供給す
る電源の電圧を変化させるため、基準電圧、例えば、既
製ECLレベルとの整合を計りながら、出力レベルを常
時一定に保つことが可能となる。
According to the embodiments described above , the present invention is the second embodiment.
By adopting the second embodiment, the first constant voltage power supply for obtaining the ECL level high level potential and the second constant voltage power supply for obtaining the low level potential are selectively operated by the switch means, respectively. Since the output level is configured to be output from these constant voltage power supplies, it is always possible to use a ready-made ECL.
This has the effect that an extremely accurate output level that matches the level can be obtained. The comparison means is based on the standard
The voltage is compared with the outputs of the first and second constant voltage power supplies, and
To the first and second constant voltage power supplies according to the comparison result of
In order to change the power supply voltage, a reference voltage, for example,
Keep the output level constant while measuring consistency with the ECL level
It is possible to keep the time constant.

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

【図1】本発明のECLレベルバッファ回路の第1実施
例の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of an ECL level buffer circuit according to the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バッファ 2 ECLレベルのハイレベル用定電圧電源 3 ECLレベルのローレベル用定電圧電源 4,5 スイッチングゲート 11 入力端子 12 反転入力端子 15 出力端子 16 高電位側電源端子 17 低電位型電源端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Buffer 2 ECL level high level constant voltage power supply 3 ECL level low level constant voltage power supply 4,5 Switching gate 11 Input terminal 12 Inverting input terminal 15 Output terminal 16 High potential side power supply terminal 17 Low potential type power supply terminal

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ECLレベルのハイレベル電位が得られ
第1の定電圧電源と、ECLレベルのローレベル電位
が得られる第2の定電圧電源と、これら第1及び第2の
定電圧電源と電源端子との間にそれぞれ介挿されたスイ
ッチ手段と、これらのスイッチ手段を入力信号に応じて
選択的に動作させるためのバッファと、一の入力端に基
準電圧を入力し、前記第1の定電圧電源もしくは前記第
2の定電圧電源の出力電圧をゲート手段を介して他の入
力端に入力する比較手段とを具備し、前記スイッチ手段
により前記第1の定電圧電源もしくは前記第2の定電圧
電源が選択されると共に、前記ゲート手段が導通し前記
比較手段での比較結果に応じて前記第1の定電圧電源も
しくは前記第2の定電圧電源の電圧を変化させること
特徴とするECLレベル出力バッファ回路。
A first constant-voltage power supply for obtaining an ECL-level high-level potential; a second constant-voltage power supply for obtaining an ECL-level low-level potential; a first and a second constant-voltage power supply; Switch means interposed between the constant voltage power supply and the power supply terminal , a buffer for selectively operating these switch means in accordance with an input signal, and a buffer connected to one input terminal.
A reference voltage, and the first constant voltage power supply or the
The output voltage of the constant voltage power supply 2 is input to another input via the gate means.
Comparing means for inputting to the input end, wherein the switch means
The first constant voltage power supply or the second constant voltage
When the power supply is selected, the gate means conducts and the
The first constant-voltage power supply is also switched according to the comparison result of the comparison means.
An ECL level output buffer circuit, wherein the voltage of the second constant voltage power supply is changed .
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