JP2994312B2 - ECL logic circuit - Google Patents

ECL logic circuit

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JP2994312B2
JP2994312B2 JP9265577A JP26557797A JP2994312B2 JP 2994312 B2 JP2994312 B2 JP 2994312B2 JP 9265577 A JP9265577 A JP 9265577A JP 26557797 A JP26557797 A JP 26557797A JP 2994312 B2 JP2994312 B2 JP 2994312B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ECL(Emit
ter Coupled Logic)論理回路に関
し、特にECL論理回路の高速化に関する。
[0001] The present invention relates to an ECL (Emit
The present invention relates to a ter-coupled logic (Logic) circuit, and more particularly, to a high-speed ECL logic circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のECL論理回路で構成されたEC
L分周回路の一例として、マスター・スレーブ構成の抵
抗負荷型分周回路を図4に示す。
2. Description of the Related Art An EC composed of a conventional ECL logic circuit
As an example of the L frequency dividing circuit, FIG. 4 shows a resistive load type frequency dividing circuit having a master / slave configuration.

【0003】図4を参照すると、分周回路200はマス
ター・スレーブフリップフロップ(以下FFと記す)1
0と、FF20とから構成され、入力信号を1/2分周
する。FF10と、FF20は等しい回路構成を持つ回
路ブロックであるので、回路構成についてはFF10に
ついてのみ説明する。トランジスタQ5,Q6は入力差
動アンプを構成し、それぞれのベースには入力信号1と
この入力信号1の反転信号である反転入力信号が入力
し、これらの共通エミッタは定電流源に接続する。
Referring to FIG. 4, a frequency dividing circuit 200 includes a master / slave flip-flop (hereinafter referred to as FF) 1
0 and the FF 20 to divide the input signal by 1 /. Since the FF 10 and the FF 20 are circuit blocks having the same circuit configuration, only the circuit configuration of the FF 10 will be described. Transistors Q5 and Q6 constitute an input differential amplifier. Input signal 1 and an inverted input signal which is an inverted signal of input signal 1 are input to their bases, and their common emitters are connected to a constant current source.

【0004】また、トランジスタQ1,Q4はマスター
回路のトランジスタ対3を構成し、これらのエミッタは
トランジスタQ5のコレクタに接続する。同様に、トラ
ンジスタQ2,Q3はスレーブ回路のトランジスタ対を
構成し、これらのエミッタはトランジスタQ6のコレク
タに接続する。また、トランジスタQ1,Q2の出力負
荷は抵抗R1を用いて構成され、トランジスタQ3,Q
4の出力負荷は抵抗R2を用いて構成される。
The transistors Q1 and Q4 form a transistor pair 3 of the master circuit, and their emitters are connected to the collector of the transistor Q5. Similarly, transistors Q2 and Q3 form a transistor pair of the slave circuit, and their emitters are connected to the collector of transistor Q6. The output loads of the transistors Q1 and Q2 are formed using a resistor R1, and the transistors Q3 and Q2
The output load of No. 4 is configured using the resistor R2.

【0005】分周回路200の回路動作について簡単に
説明すると、入力信号1と反転入力信号2はFF10と
FF20に対してそれぞれ逆相の関係で入力するので、
回路動作は入力信号の半周期毎に異なる。FF10は、
入力信号がECLハイレベルになると、トランジスタQ
2,Q3からなるスレーブ回路のトランジスタ対が反転
する。同様にFF20は、入力信号がECLロウレベル
になると反転する。お互いのFF10,FF20が反転
できるのは、半周期前に相手側のFFが反転しているた
めである。
The circuit operation of the frequency dividing circuit 200 will be briefly described. The input signal 1 and the inverted input signal 2 are inputted to the FF 10 and the FF 20 in opposite phase relations.
The circuit operation differs for each half cycle of the input signal. FF10 is
When the input signal goes high, the transistor Q
The transistor pair of the slave circuit composed of Q2 and Q3 is inverted. Similarly, the FF 20 is inverted when the input signal goes to the ECL low level. The reason that the FFs 10 and 20 can be inverted is that the FF of the other side is inverted half a cycle before.

【0006】図4に示す分周回路200及び一般のEC
L論理回路の高速性能は、ECL論理回路を構成するト
ランジスタそのもののスイッチング応答と、出力抵抗と
この出力抵抗に接続する全負荷容量(すなわち出力抵抗
に接続する負荷容量と配線及び抵抗に付随する寄生容量
との加算値)との時定数とにより決定される。
A frequency dividing circuit 200 shown in FIG.
The high-speed performance of the L logic circuit depends on the switching response of the transistor itself constituting the ECL logic circuit, the output resistance and the total load capacitance connected to this output resistance (that is, the load capacitance connected to the output resistance and the parasitic capacitance associated with the wiring and the resistance) And the time constant.

【0007】従って、ECL論理回路を高速化するため
には、プロセスの微細化によるトランジスタの速度向上
と、出力負荷抵抗値を下げるための電流及びゲインの最
適化、さらに寄生容量を低減するためのレイアウト設計
上の考慮が必要とされていた。
Therefore, in order to increase the speed of the ECL logic circuit, it is necessary to improve the speed of the transistor by miniaturizing the process, optimize the current and gain for lowering the output load resistance, and reduce the parasitic capacitance. Layout design considerations were needed.

【0008】次に、ECL論理回路のスイッチング速度
を決定する要因について説明する。ECL論理回路のス
イッチング速度は、次の3つの要因に分けて考えること
ができる。
Next, factors that determine the switching speed of the ECL logic circuit will be described. The switching speed of the ECL logic circuit can be considered by dividing into the following three factors.

【0009】1)ECL論理回路を構成するトランジス
タのスイッチング応答時間 これは、トランジスタの順方向遷移時間τfで表すこと
ができ、プロセスの微細化とともに順方向遷移時間τf
は大幅に小さくなってきている。
1) Switching response time of a transistor constituting the ECL logic circuit This can be represented by a forward transition time τf of the transistor.
Is getting significantly smaller.

【0010】2)ベース応答時間(ミラー応答時間) これは、G0・rbb・Cjcとして表すことができ
る。ここで、G0は回路ゲイン、rbbはベース抵抗、
Cjcはベース・コレクタ接合容量である。ベース抵抗
rbb及びベース・コレクタ接合容量Cjcは、プロセ
スの微細化とともに小さくすることが可能であるが、回
路ゲインG0は回路構成から定まる定数であり、ベース
応答時間を小さくするためには回路ゲインG0を小さく
することが必須である。
2) Base response time (mirror response time) This can be expressed as G0 · rbb · Cjc. Here, G0 is a circuit gain, rbb is a base resistance,
Cjc is a base-collector junction capacitance. The base resistance rbb and the base-collector junction capacitance Cjc can be reduced with miniaturization of the process. However, the circuit gain G0 is a constant determined by the circuit configuration, and the circuit gain G0 is required to reduce the base response time. Is indispensable.

【0011】3)コレクタ応答時間(抵抗負荷応答時
間) これは、RL・Cjs+RL・CLとして表すことがで
きる。ここで、RLは負荷抵抗、Cjsはコレクタ・半
導体基板間接合容量、CLは負荷容量である。コレクタ
・半導体基板間接合容量Cjs及び負荷容量CLはプロ
セスの微細化とともに小さくなるが、負荷抵抗RLは
2)で述べた回路ゲインG0と同様に、回路構成から定
まる定数であり、コレクタ応答時間を小さくするために
は負荷抵抗RLを小さくするように回路構成する必要が
ある。
3) Collector response time (resistive load response time) This can be expressed as RL · Cjs + RL · CL. Here, RL is a load resistance, Cjs is a junction capacitance between the collector and the semiconductor substrate, and CL is a load capacitance. The junction capacitance Cjs between the collector and the semiconductor substrate and the load capacitance CL decrease with the miniaturization of the process. However, the load resistance RL is a constant determined from the circuit configuration like the circuit gain G0 described in 2). In order to reduce the load resistance, it is necessary to configure a circuit to reduce the load resistance RL.

【0012】分周回路200のスイッチング速度は、前
述のようにプロセスによって異なるものの、標準プロセ
スの一例として、τf=10pS、rbb=1kΩ、C
jc=10fF、Cjs=50fF、CL=100f
F、定電流源の電流値Icを0.5mA、RL=406
Ωの各値を用いて計算すると、 1)トランジスタのスイッチング応答時間τf:10p
S 2)ベース応答時間G0・rbb・Cjc: 1.95×1kΩ×10fF=20pS となる。ここで、G0=ΔVout(DC)/(4kT
/q)=203mV/(4×26mV)=1.95とし
て計算した。但し、ΔVout(DC)はFF10の直
流出力振幅である。
Although the switching speed of the frequency dividing circuit 200 varies depending on the process as described above, τf = 10 pS, rbb = 1 kΩ, C
jc = 10fF, Cjs = 50fF, CL = 100f
F, the current value Ic of the constant current source is 0.5 mA, RL = 406
Calculated using each value of Ω: 1) Switching response time τf of transistor: 10p
S2) Base response time G0 · rbb · Cjc: 1.95 × 1 kΩ × 10fF = 20 pS Here, G0 = ΔVout (DC) / (4kT
/ Q) = 203 mV / (4 × 26 mV) = 1.95. Here, ΔVout (DC) is the DC output amplitude of FF10.

【0013】3)コレクタ応答時間RL・Cjs+RL
・CL: 406Ω・(50fF+100fF)=61pSとな
る。
3) Collector response time RL · Cjs + RL
CL: 406Ω · (50 fF + 100 fF) = 61 pS

【0014】[0014]

【発明が解決しようする課題】上述した従来のECL論
理回路はプロセスの微細化により、トランジスタのスイ
ッチング応答時間及びベース応答時間を小さくできるも
のの、コレクタ応答時間を小さくすることは困難であっ
た。すなわち、回路ゲインを確保するために負荷抵抗R
Lの値をある程度以上大きくする必要があり、一方負荷
抵抗RLを大きくすると、コレクタ応答速度が遅くなる
という問題がある。
In the above-mentioned conventional ECL logic circuit, although the switching response time and the base response time of the transistor can be reduced by miniaturization of the process, it is difficult to reduce the collector response time. That is, the load resistance R
It is necessary to increase the value of L to a certain degree or more. On the other hand, if the load resistance RL is increased, there is a problem that the collector response speed is reduced.

【0015】このため、本発明の目的は、ベース応答時
間に加えてコレクタ応答時間を小さくしてECL論理回
路を高速化し、かつ回路ゲインを低下させないでECL
論理回路の出力振幅レベルを実用上問題ないレベルまで
大きくしたECL論理回路を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the collector response time in addition to the base response time to speed up the ECL logic circuit and to reduce the ECL logic without lowering the circuit gain.
An object of the present invention is to provide an ECL logic circuit in which the output amplitude level of the logic circuit is increased to a level that does not cause a practical problem.

【0016】また、本発明の目的は、出力信号の歪みが
少ないECL論理回路を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide an ECL logic circuit with less distortion of an output signal.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】そのため、本発明による
ECL論理回路は、外部回路へ出力する出力段の負荷を
抵抗で構成し、入力段から前記出力段までの負荷を、コ
レクタが抵抗を介して電源に接続したトランジスタによ
り構成することを特徴としている。
Therefore, in an ECL logic circuit according to the present invention, a load of an output stage for outputting to an external circuit is constituted by a resistor, and a load from an input stage to the output stage is connected to a collector via a resistor. And a transistor connected to a power supply.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明のECL論理回路の実施の
形態を示す回路図であり、図4に示す従来例と共通の構
成要素には共通の参照文字/数字を付してある。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an ECL logic circuit according to the present invention. Components common to those of the conventional example shown in FIG. 4 are denoted by common reference characters / numbers.

【0020】図1を参照すると、FF30とFF40は
同一回路構成であり、FF30を構成する入力差動アン
プ(トランジスタQ5,Q6)、マスター回路のトラン
ジスタ対3(トランジスタQ1,Q4)、スレーブ回路
のトランジスタ対(トランジスタQ2,Q3)は、FF
10と同様である。
Referring to FIG. 1, the FF 30 and the FF 40 have the same circuit configuration. The input differential amplifiers (transistors Q5 and Q6) constituting the FF 30, the transistor pair 3 of the master circuit (transistors Q1 and Q4), and the FF 30 The transistor pair (transistors Q2 and Q3) is FF
Same as 10.

【0021】また図4に示すFF10と異なり、トラン
ジスタQ1,Q2のコレクタにはベース・コレクタを接
続したトランジスタQ14のエミッタが接続し、トラン
ジスタQ14のコレクタにはベースを電源にコレクタを
抵抗R1を介して電源に接続したトランジスタQ13の
エミッタが接続される。
Unlike the FF 10 shown in FIG. 4, the collectors of the transistors Q1 and Q2 are connected to the emitter of a transistor Q14 having a base and a collector connected. The collector of the transistor Q14 is connected to the base via a power supply and the collector via a resistor R1. The emitter of the transistor Q13 connected to the power supply is connected.

【0022】同様に、トランジスタQ3,Q4のコレク
タにはベース・コレクタを接続したトランジスタQ16
のエミッタが接続し、トランジスタQ16のコレクタに
はベースを電源にコレクタを抵抗R2を介して電源に接
続したトランジスタQ15のエミッタが接続される。
Similarly, the collectors of the transistors Q3 and Q4 are connected to the base of the transistor Q16.
The emitter of a transistor Q15 having a base connected to a power supply and a collector connected to a power supply via a resistor R2 is connected to the collector of the transistor Q16.

【0023】いま、入力信号1がハイレベルに反転入力
信号2がロウレベルになると、トランジスタQ5,Q1
2はオン、トランジスタQ6,Q11はオフとなる。従
って、トランジスタQ2,Q3,Q7,Q10はオフと
なるが、トランジスタQ1,Q9及びトランジスタQ
4,Q8はオンとオフの2つの状態をとり得る。すなわ
ち、トランジスタQ1,Q9が共にオンであればトラン
ジスタQ4,Q8は共にオフし、トランジスタQ1,Q
9が共にオフであればトランジスタQ4,Q8は共にオ
ンする。
Now, when the input signal 1 goes high and the inverted input signal 2 goes low, the transistors Q5, Q1
2 is on, and transistors Q6 and Q11 are off. Accordingly, the transistors Q2, Q3, Q7 and Q10 are turned off, but the transistors Q1 and Q9 and the transistor Q9 are turned off.
4, Q8 can take two states, on and off. That is, if both the transistors Q1 and Q9 are on, the transistors Q4 and Q8 are both off and the transistors Q1 and Q9 are off.
If both 9 are off, both transistors Q4 and Q8 are on.

【0024】同様に、入力信号1がロウレベルに反転入
力信号2がハイレベルになると、トランジスタQ6,Q
11はオン、トランジスタQ5,Q12はオフとなる。
従って、トランジスタQ1,Q4,Q8,Q9はオフと
なるが、トランジスタQ2,Q7及びトランジスタQ
3,Q10はオンとオフの2つの状態をとり得る。すな
わち、トランジスタQ2,Q7が共にオンであればトラ
ンジスタQ3,Q10は共にオフし、トランジスタQ
2,Q7が共にオフであればトランジスタQ3,Q10
は共にオンする。
Similarly, when the input signal 1 goes low and the inverted input signal 2 goes high, the transistors Q6, Q
11 is on, and transistors Q5 and Q12 are off.
Accordingly, the transistors Q1, Q4, Q8, and Q9 are turned off, but the transistors Q2 and Q7 and the transistor Q
3, Q10 can be in two states: on and off. That is, if both transistors Q2 and Q7 are on, both transistors Q3 and Q10 are off and transistor Q3
If both Q2 and Q7 are off, transistors Q3 and Q10
Both turn on.

【0025】次に、直流レベルの回路ゲインと交流ゲイ
ンを計算する。
Next, a DC level circuit gain and an AC gain are calculated.

【0026】最初に、図1のトランジスタQ14のエミ
ッタの接点AにおけるハイレベルVout(H)を求め
る。トランジスタQ1,Q2が共にオフ、トランジスタ
Q3,Q10が共にオンの場合、トランジスタQ14を
流れる電流はトランジスタQ3,Q10のベース電流の
総和であり、トランジスタQ3,Q10の直流電流増幅
率hFEが共に等しいとすると、ハイレベルVout
(H)は次式で与えられる。
First, a high level Vout (H) at the contact A of the emitter of the transistor Q14 in FIG. 1 is determined. When the transistors Q1 and Q2 are both off and the transistors Q3 and Q10 are both on, the current flowing through the transistor Q14 is the sum of the base currents of the transistors Q3 and Q10. Then, the high level Vout
(H) is given by the following equation.

【0027】 Vout(H)=Vcc−2・VF(2Ic/hFE) ・・・(1) ここで、Vccは電源電圧、VFはトランジスタのベー
ス・エミッタ間電圧、hFEはトランジスタの直流電流
増幅率である。
Vout (H) = Vcc−2 · VF (2Ic / hFE) (1) where Vcc is a power supply voltage, VF is a base-emitter voltage of the transistor, and hFE is a DC current gain of the transistor. It is.

【0028】同様に、トランジスタQ14のエミッタの
接点AにおけるロウレベルVout(L)は、トランジ
スタQ1又はトランジスタQ2がオンした場合から計算
され、次式により計算される。 Vout(L)=Vcc−2・VF(Ic) ・・・(2) (1)式,(2)式よりトランジスタQ14のエミッタ
の接点Aにおける直流振幅ΔVoutは、次式から計算
される。 ΔVout=Vout(H)−Vout(L)=2・(KT/q)・ln(h FE/2) ・・・(3) ここで、Kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子
の電荷量である。従って、接点Aから電源に向かっての
直流的な負荷抵抗RL(DC)は、次式で与えられる。 RL(DC)=ΔVout/Ic=2・(KT/q)/Ic・ln(hFE/ 2) ・・・(4) 一方、接点Aから電源に向かっての交流的な負荷抵抗R
L(AC)は、トランジスタQ13,Q14のダイオー
ド特性を反映して次式から計算される。
Similarly, the low level Vout (L) at the contact A of the emitter of the transistor Q14 is calculated from the case where the transistor Q1 or the transistor Q2 is turned on, and is calculated by the following equation. Vout (L) = Vcc−2 · VF (Ic) (2) From the equations (1) and (2), the DC amplitude ΔVout at the contact A of the emitter of the transistor Q14 is calculated from the following equation. ΔVout = Vout (H) −Vout (L) = 2 · (KT / q) · ln (h FE / 2) (3) where K is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and q is the electron temperature. The amount of charge. Therefore, the DC load resistance RL (DC) from the contact A to the power supply is given by the following equation. RL (DC) = ΔVout / Ic = 2 · (KT / q) / Ic · ln (hFE / 2) (4) On the other hand, an AC load resistance R from the contact A to the power supply
L (AC) is calculated from the following equation, reflecting the diode characteristics of the transistors Q13 and Q14.

【0029】従って、(4)式と(5)式により、交流
的な負荷抵抗RL(AC)は直流的な負荷抵抗RL(D
C)に対して、 RL(AC)/RL(DC)=2/ln(hFE/2) ・・・(6) の比率で減少する。
Therefore, according to the equations (4) and (5), the AC load resistance RL (AC) is converted to the DC load resistance RL (D
RL (AC) / RL (DC) = 2 / ln (hFE / 2) (6) with respect to C).

【0030】ここで、Ic=0.5mA、hFE=10
0、T=300[゜K]として具体的に計算すると、 RL(DC)=2・26mV・ln(100/2)/
0.5mA=406Ω RL(AC)=4・26mV/0.5mV=208Ω、
RL(AC)/RL(DC)=0.51となり、交流的
な負荷抵抗RL(AC)は、直流的な負荷抵抗RL(D
C)に対して大幅に小さくなることがわかる。
Here, Ic = 0.5 mA, hFE = 10
Specifically, assuming that 0 and T = 300 [゜ K], RL (DC) = 2.26 mV · ln (100/2) /
0.5mA = 406Ω RL (AC) = 4.26mV / 0.5mV = 208Ω,
RL (AC) / RL (DC) = 0.51, and the AC load resistance RL (AC) becomes the DC load resistance RL (D
It turns out that it becomes much smaller than C).

【0031】このことを図2を用いて概念的に説明する
と、直流的な負荷抵抗RL(DC)は、ダイオード特性
曲線上の点P1と原点とを結ぶ直線の傾きαから得られ
るが、交流的な負荷抵抗RL(AC)は、ダイオード特
性曲線上の点P2における接線の傾きβから得られ、点
P2での電流が点P1に流れる電流の約1/2以上であ
れば、傾きβは傾きαよりも小さくなる。
This is conceptually described with reference to FIG. 2. The DC load resistance RL (DC) can be obtained from the slope α of a straight line connecting the point P1 on the diode characteristic curve and the origin. Load resistance RL (AC) is obtained from the slope β of the tangent at the point P2 on the diode characteristic curve. If the current at the point P2 is about 1/2 or more of the current flowing at the point P1, the slope β is Becomes smaller than the inclination α.

【0032】上述したように、本発明によるECL論理
回路は、コレクタ応答速度を決める交流的な負荷抵抗の
実効値を下げることができるので、コレクタ応答時間が
高速化し、ECL論理回路全体としての高速性能が大幅
に改善される。
As described above, in the ECL logic circuit according to the present invention, the effective value of the AC load resistance which determines the collector response speed can be reduced, so that the collector response time is shortened and the high speed of the entire ECL logic circuit is achieved. Performance is greatly improved.

【0033】また、回路ゲインを決める直流的な負荷抵
抗RL(DC)は大きいので、ECL論理回路の出力振
幅レベルを実用上問題ないレベルまで大きくすることが
できる。
Further, since the DC load resistance RL (DC) that determines the circuit gain is large, the output amplitude level of the ECL logic circuit can be increased to a level that does not pose a practical problem.

【0034】また、本発明によるECL論理回路のスイ
ッチング速度を従来例で計算したパラメータと同じ値を
用いて計算すると、τf=10pS、rbb=1kΩ、
Cjc=10fF、Cjs=50fF、CL=100f
F、定電流源の電流値Icを0.5mA、RL(DC)
=208Ωであり、 1)トランジスタのスイッチング応答時間τf 2)ベース応答時間G0・rbb・Cjc 3)コレクタ応答時間RL・Cjs+RL・CL はそれぞれ、次のように計算される。
When the switching speed of the ECL logic circuit according to the present invention is calculated using the same values as the parameters calculated in the conventional example, τf = 10 pS, rbb = 1 kΩ,
Cjc = 10fF, Cjs = 50fF, CL = 100f
F, the current value Ic of the constant current source is 0.5 mA, RL (DC)
1) The switching response time τf of the transistor 2) The base response time G0 · rbb · Cjc 3) The collector response time RL · Cjs + RL · CL is calculated as follows, respectively.

【0035】1)トランジスタのスイッチング応答時間
τf:10pS 2)ベース応答時間G0・rbb・Cjc: 1.95×1kΩ×10fF=20pS となる。
1) Switching response time τf of the transistor: 10 pS 2) Base response time G0 · rbb · Cjc: 1.95 × 1 kΩ × 10fF = 20 pS

【0036】ここで、G0=ΔVout(DC)/(4
kT/q)=203mV/(4×26mV)=1.95
として計算した。但し、ΔVout(DC)=2・26
mV・ln(100/2)として計算した。
Here, G0 = ΔVout (DC) / (4
kT / q) = 203 mV / (4 × 26 mV) = 1.95
Calculated as However, ΔVout (DC) = 2.26
It was calculated as mV · ln (100/2).

【0037】3)コレクタ応答時間RL・Cjs+RL
・CL: 208Ω・(50fF+100fF)=31pSとな
る。
3) Collector response time RL · Cjs + RL
CL: 208Ω · (50 fF + 100 fF) = 31 pS

【0038】従って、従来例のトータル応答速度に比し
て(10+20+31)pS/(10+20+61)p
S=0.67となり、大幅にトータル応答速度も改善す
る。
Therefore, (10 + 20 + 31) pS / (10 + 20 + 61) p compared to the total response speed of the conventional example.
S = 0.67, and the total response speed is greatly improved.

【0039】また、今後のプロセス・トランジスタの微
細化、高速化に伴い相対的に負荷抵抗応答の影響が大き
くなるため改善効果は一層顕著になる。
Further, the effect of the load resistance response becomes relatively large with the miniaturization and speeding up of process transistors in the future, so that the improvement effect becomes more remarkable.

【0040】次に、図3を参照して本発明のECL論理
回路の内部接点における出力波形と外部回路への出力波
形について説明する。
Next, the output waveform at the internal contact and the output waveform to the external circuit of the ECL logic circuit of the present invention will be described with reference to FIG.

【0041】図3(a)は、トランジスタQ5のベース
に入力する入力信号1を表し、図3(b)はトランジス
タQ18のエミッタ電圧を表す。最初、期間T0におい
てトランジスタQ1,Q9のベース電流が流れず、スイ
ッチングの切替えに伴うオーバーシュートが発生する。
FIG. 3A shows the input signal 1 input to the base of the transistor Q5, and FIG. 3B shows the emitter voltage of the transistor Q18. First, in the period T0, the base current of the transistors Q1 and Q9 does not flow, and an overshoot occurs due to switching.

【0042】次に期間T1において、トランジスタQ
1,Q9のベース電流が流れトランジスタQ17,Q1
8が活性化し、ベース電流分のダイオード順方向電圧に
相当するハイレベルにクランプする。
Next, in the period T1, the transistor Q
1, Q9 base currents flow and transistors Q17, Q1
8 is activated and clamped to a high level corresponding to the diode forward voltage for the base current.

【0043】次に、期間T2において、トランジスタQ
7がオンして、コレクタ電流分のダイオード順方向電圧
に相当するロウレベルにクランプし、続いて期間T3
で、トランジスタQ8がトランジスタQ7に代わってオ
ンし、コレクタ電流分のダイオード順方向電圧に相当す
るロウレベルにクランプする。そして、期間T0〜T4
までの動作を繰り返す。
Next, in the period T2, the transistor Q
7 is turned on, clamped to a low level corresponding to the diode forward voltage corresponding to the collector current, and then during period T3
Then, the transistor Q8 is turned on in place of the transistor Q7, and is clamped at a low level corresponding to the diode forward voltage corresponding to the collector current. And the period T0 to T4
The operation up to is repeated.

【0044】上述したように、内部接点であるトランジ
スタQ18のエミッタにおいては、スイッチング応答の
際に、回路ゲインが非線形になり出力に歪みが発生し、
図1に示す出力端子Out及び反転出力端子Outバー
に接続する他のECL論理回路との論理動作に異常が発
生する危険性を孕んでいる。
As described above, in the emitter of the transistor Q18, which is an internal contact, the circuit gain becomes nonlinear at the time of switching response, and the output is distorted.
There is a danger that the logical operation with another ECL logic circuit connected to the output terminal Out and the inverted output terminal Out bar shown in FIG.

【0045】しかしながら、本発明のECL論理回路の
出力は図1の抵抗R3,R4から取り出しており、出力
端子Out、反転出力端子Outバーの波形は、図3
(c)に示すように歪みのない波形となる。この理由
は、出力端子Outのハイレベルは、抵抗R3又は抵抗
R4に電流が流れない状態、すなわち電源電圧Vccに
等しい。一方、出力端子Outのロウレベルは、(Vc
c−R3・Ic)に等しく、ダイオードの非線形性は見
えてこない。
However, the output of the ECL logic circuit of the present invention is obtained from the resistors R3 and R4 of FIG. 1, and the waveforms of the output terminal Out and the inverted output terminal Out bar are shown in FIG.
The waveform has no distortion as shown in FIG. The reason is that the high level of the output terminal Out is in a state where no current flows through the resistor R3 or the resistor R4, that is, equal to the power supply voltage Vcc. On the other hand, the low level of the output terminal Out is (Vc
c-R3.Ic), and no nonlinearity of the diode is visible.

【0046】このため、出力波形に歪みがなく、次段の
ECL論理回路との論理整合性も良好である。
Therefore, there is no distortion in the output waveform, and the logical consistency with the next-stage ECL logic circuit is good.

【0047】なお、上記の説明においては、トランジス
タQ14,Q16,Q18,Q20から構成されるダイ
オードを1個挿入した場合について説明したが、ダイオ
ードをN個(Nは自然数)挿入しても良いし、トランジ
スタQ13,Q15,Q17,Q19のみでダイオード
を削除しても良い。ダイオードを削除した場合より、ダ
イオードをN個挿入した方が回路ゲインを大きくするこ
とができる。
In the above description, the case where one diode constituted by the transistors Q14, Q16, Q18 and Q20 is inserted has been described. However, N diodes (N is a natural number) may be inserted. Alternatively, the diodes may be eliminated only by the transistors Q13, Q15, Q17, and Q19. The circuit gain can be increased by inserting N diodes as compared with the case where the diodes are deleted.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明のECL論理
回路は、内部の出力負荷をトランジスタとそのトランジ
スタのコレクタ・電源間に接続した抵抗とにより構成
し、出力負荷の交流実効インピーダンスを下げ、高速な
ECL論理回路を実現することができる。
As described above, in the ECL logic circuit of the present invention, the internal output load is constituted by the transistor and the resistor connected between the collector and the power supply of the transistor, and the AC effective impedance of the output load is reduced. A high-speed ECL logic circuit can be realized.

【0049】また外部回路への出力端子は、抵抗負荷に
接続しており、出力波形に歪みがなく、次段のECL論
理回路との論理整合性も良好である。
The output terminal to the external circuit is connected to a resistive load, the output waveform has no distortion, and the logical consistency with the next-stage ECL logic circuit is good.

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

【図1】本発明の実施の形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】直流的な負荷抵抗RL(DC)と交流的な負荷
抵抗RL(AC)を説明するための説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a DC load resistance RL (DC) and an AC load resistance RL (AC).

【図3】図1に示すECL論理回路のスイッチング応答
を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a switching response of the ECL logic circuit shown in FIG. 1;

【図4】従来技術による抵抗負荷型のECL分周回路で
ある。
FIG. 4 shows a conventional resistive load type ECL divider circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3,3’ マスター回路のトランジスタ対 4,4’ スレーブ回路のトランジスタ対 10,20,30,40 マスター・スレーブフリッ
プフロップ 100,200 分周回路 Q1〜Q19 トランジスタ R1〜R4 抵抗
3,3 'Master circuit transistor pair 4,4' Slave circuit transistor pair 10,20,30,40 Master / slave flip-flop 100,200 Divider circuit Q1-Q19 Transistor R1-R4 Resistance

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外部回路へ出力する出力段の負荷を抵抗
で構成し、入力段から前記出力段までの負荷を、コレク
タが抵抗を介して電源に接続したトランジスタにより構
成することを特徴とするECL論理回路。
1. A load at an output stage for outputting to an external circuit is constituted by a resistor, and a load from an input stage to the output stage is constituted by a transistor having a collector connected to a power supply via a resistor. ECL logic circuit.
【請求項2】 前記出力段の負荷を前記抵抗とこの抵抗
に直列に接続したN個(Nは自然数)のダイオードによ
り構成し、前記入力段から前記出力段までの負荷を、前
記トランジスタとこのトランジスタのエミッタに直列接
続したN個のダイオードにより構成したことを特徴とす
る請求項1記載のECL論理回路。
2. The load of the output stage is constituted by the resistor and N (N is a natural number) diodes connected in series to the resistor, and the load from the input stage to the output stage is defined by the transistor and the transistor. 2. The ECL logic circuit according to claim 1, wherein said ECL logic circuit comprises N diodes connected in series to an emitter of said transistor.
【請求項3】 第1の差動トランジスタを構成する第1
及び第2のトランジスタと、 第2の差動トランジスタを構成する第3及び第4のトラ
ンジスタと、 前記第1のトランジスタのエミッタにコレクタを接続
し、ベースに入力信号を印加する第5のトランジスタ
と、 前記第3のトランジスタのエミッタにコレクタを接続
し、エミッタを前記第5のトランジスタのエミッタと共
通接続し、ベースに前記入力信号の反転信号を印加する
第6のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのコレクタをエミッタに接続
し、ベースを電源に接続し、コレクタを第1の抵抗を介
して電源に接続した第7のトランジスタと、 前記第2のトランジスタのコレクタをエミッタに接続
し、ベースを電源に接続し、コレクタを第2の抵抗を介
して電源に接続した第8のトランジスタとを備え、 前記第1のトランジスタのコレクタと前記第3のトラン
ジスタのコレクタを共通接続し、前記第2のトランジス
タのコレクタと前記第4のトランジスタのコレクタを共
通接続し、前記第3のトランジスタのベースを前記第2
のトランジスタのコレクタに接続し、前記第4のトラン
ジスタのベースを前記第1のトランジスタのコレクタに
接続したことを特徴とするECL論理回路。
3. A first differential transistor constituting a first differential transistor.
And a second transistor; third and fourth transistors constituting a second differential transistor; a fifth transistor having a collector connected to the emitter of the first transistor and applying an input signal to a base; A sixth transistor having a collector connected to the emitter of the third transistor, having the emitter commonly connected to the emitter of the fifth transistor, and applying an inverted signal of the input signal to a base; and the first transistor A seventh transistor having a collector connected to an emitter, a base connected to a power supply, and a collector connected to a power supply via a first resistor; a collector of the second transistor connected to an emitter, and a base connected to a power supply. An eighth transistor having a collector connected to a power supply via a second resistor, and the first transistor The collector of the collector third transistor connected in common, said collector and the collector of the fourth transistor of the second transistor are connected in common, said base of said third transistor second
An ECL logic circuit, wherein the ECL logic circuit is connected to a collector of the first transistor, and a base of the fourth transistor is connected to a collector of the first transistor.
【請求項4】 前記第1のトランジスタのコレクタと前
記第7のトランジスタのエミッタ間、及び前記第2のト
ランジスタのコレクタと前記第8のトランジスタのエミ
ッタ間にN個(Nは自然数)のダイオードを挿入したこ
とを特徴とする請求項3記載のECL論理回路。
4. N (N is a natural number) diodes between the collector of the first transistor and the emitter of the seventh transistor and between the collector of the second transistor and the emitter of the eighth transistor. The ECL logic circuit according to claim 3, wherein the ECL logic circuit is inserted.
【請求項5】前記トランジスタは全てNPNトランジス
タであり、前記ダイオードはNPNトランジスタのベー
スとコレクタを接続したダイオードであることを特徴と
する請求項2又は4記載のECL論理回路。
5. The ECL logic circuit according to claim 2, wherein said transistors are all NPN transistors, and said diodes are diodes connecting a base and a collector of said NPN transistor.
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