JP3019668B2 - 半導体論理回路 - Google Patents
半導体論理回路Info
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- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/082—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
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- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
- H03K19/0944—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
- H03K19/09448—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体論理回路に関し、
特にバイポーラトランジスタとMOSトランジスタが混
在され、ECL(Emitter Coupled Logic )レベルをC
MOSレベルに変換するレベルシフト部を備えた半導体
論理回路に関する。
特にバイポーラトランジスタとMOSトランジスタが混
在され、ECL(Emitter Coupled Logic )レベルをC
MOSレベルに変換するレベルシフト部を備えた半導体
論理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の半導体論理回路として、
図8に示すようなECL論理部とレベルシフト部とを備
えるものがある。この回路は特開昭59−263918
号公報に開示されてものであり、バイポーラトランジス
タQ11〜Q13,抵抗R11〜R13は入力Vinを基
準電位Vfとの差を取って相補出力X,〔X〕(以下、
負論理信号については、明細書中では〔 〕で示し、図
面中ではオーバラインで示す)を出力するECL回路部
を構成する。また、バイポーラトランジスタQ14〜Q
17,抵抗R14,R15は相補出力X,〔X〕を低イ
ンピーダンスの相補出力Y,〔Y〕として出力するエミ
ッタフォロア部を構成し、更にp型MOSトランジスタ
MP11,MP12とn型MOSトランジスタMN1
1,MN12とでレベルシフト部を構成する。なお、V
oはレベル変換された出力、Vb は電流源I11〜I1
3のためのバイアス電位、VEE1 は第1の負の電源電
位、VEE2 は第2の負の電源電位である。
図8に示すようなECL論理部とレベルシフト部とを備
えるものがある。この回路は特開昭59−263918
号公報に開示されてものであり、バイポーラトランジス
タQ11〜Q13,抵抗R11〜R13は入力Vinを基
準電位Vfとの差を取って相補出力X,〔X〕(以下、
負論理信号については、明細書中では〔 〕で示し、図
面中ではオーバラインで示す)を出力するECL回路部
を構成する。また、バイポーラトランジスタQ14〜Q
17,抵抗R14,R15は相補出力X,〔X〕を低イ
ンピーダンスの相補出力Y,〔Y〕として出力するエミ
ッタフォロア部を構成し、更にp型MOSトランジスタ
MP11,MP12とn型MOSトランジスタMN1
1,MN12とでレベルシフト部を構成する。なお、V
oはレベル変換された出力、Vb は電流源I11〜I1
3のためのバイアス電位、VEE1 は第1の負の電源電
位、VEE2 は第2の負の電源電位である。
【0003】この回路の動作を図9を参照して説明す
る。同図は入力Vinに対するX,〔X〕,Y,〔Y〕,
Voの電位を示している。入力Vinは基準電位Vfとの
差動増幅により相補出力X,〔X〕を出力し、この相補
出力をエミッタフォロワ部によりインピーダンス変換し
て相補出力Y,〔Y〕として出力する。そして、相補出
力Yが高電位,〔Y〕が低電位の場合には、p型MOS
トランジスタMP11,及びn型MOSトランジスタM
N11,MN12がOFFし、p型MOSトランジスタ
MP12がONとなり、出力Voは接地側の高電位が出
力される。逆に、相補出力Yが低電位,〔Y〕が高電位
の場合には、p型MOSトランジスタMP11及びn型
MOSトランジスタMN11,MN12がONし、p型
MOSトランジスタMP12がOFFとなり、出力Vo
は第2の負の電源電位VEE2 に基づく低電位が出力され
る。したがって、入力Vinのレベル(−0.7〜−0.9
V)に応じて、出力Voには0〜5Vのレベルを得るこ
とができる。
る。同図は入力Vinに対するX,〔X〕,Y,〔Y〕,
Voの電位を示している。入力Vinは基準電位Vfとの
差動増幅により相補出力X,〔X〕を出力し、この相補
出力をエミッタフォロワ部によりインピーダンス変換し
て相補出力Y,〔Y〕として出力する。そして、相補出
力Yが高電位,〔Y〕が低電位の場合には、p型MOS
トランジスタMP11,及びn型MOSトランジスタM
N11,MN12がOFFし、p型MOSトランジスタ
MP12がONとなり、出力Voは接地側の高電位が出
力される。逆に、相補出力Yが低電位,〔Y〕が高電位
の場合には、p型MOSトランジスタMP11及びn型
MOSトランジスタMN11,MN12がONし、p型
MOSトランジスタMP12がOFFとなり、出力Vo
は第2の負の電源電位VEE2 に基づく低電位が出力され
る。したがって、入力Vinのレベル(−0.7〜−0.9
V)に応じて、出力Voには0〜5Vのレベルを得るこ
とができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体論理
回路では、レベルシフト部を構成するためにMOSトラ
ンジスタが4個必要とされる上に、ECL部とレベルシ
フト部との間にバッファとしてエミッタフォロア部が必
要とされ、これを構成するために4個のバイポーラトラ
ンジスタと2個の抵抗が必要とされる。このため、レベ
ルシフトを行うたぬの回路素子数が極めて多くなり、回
路規模が大きくなるという問題がある。また、レベルシ
フト部が低電位を出力する際にはMOSトランジスタM
P11,MN11がONされるが、このときにこれらの
MOSトランジスタに貫通電流I14が流れ、この電流
とエミッタフォロア部を流れる電流I12,I13とに
より回路の消費電流が大きい、という問題がある。本発
明の目的は、回路素子数を低減して回路規模の縮小化を
図るとともに、消費電流の低減を図った半導体論理回路
を提供することにある。
回路では、レベルシフト部を構成するためにMOSトラ
ンジスタが4個必要とされる上に、ECL部とレベルシ
フト部との間にバッファとしてエミッタフォロア部が必
要とされ、これを構成するために4個のバイポーラトラ
ンジスタと2個の抵抗が必要とされる。このため、レベ
ルシフトを行うたぬの回路素子数が極めて多くなり、回
路規模が大きくなるという問題がある。また、レベルシ
フト部が低電位を出力する際にはMOSトランジスタM
P11,MN11がONされるが、このときにこれらの
MOSトランジスタに貫通電流I14が流れ、この電流
とエミッタフォロア部を流れる電流I12,I13とに
より回路の消費電流が大きい、という問題がある。本発
明の目的は、回路素子数を低減して回路規模の縮小化を
図るとともに、消費電流の低減を図った半導体論理回路
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体論理回路
は、入力信号のレベルに対応する相補出力を出力する第
1及び第2のECL回路部と、これらのECL回路部の
相補出力に基づいてCMOSレベルの出力を出力するレ
ベルシフト部とを備える半導体論理回路において、前記
レベルシフト部は、高電位源にコレクタが接続されたN
PN型の第1及び第2のバイポーラトランジスタと、共
通接続された前記バイポーラトランジスタのエミッタと
ソースが接続されゲートが定電位源に接続されたp型M
OSトランジスタと、前記p型MOSトランジスタのド
レインとドレインが接続された第1のn型MOSトラン
ジスタと、前記第1のn型MOSトランジスタのソース
とドレインが接続されソースが低電位源に接続された第
2のn型MOSトランジスタと、前記第1及び第2のバ
イポーラトランジスタのベースに前記第1及び第2のE
CL回路部の相補出力の各一方が入力され、前記第1及
び第2のn型MOSトランジスタのゲートにそれぞれ前
記第1及び第2のECL回路部の相補出力の各他方が入
力され、前記p型MOSトランジスタと前記第1のn型
MOSトランジスタのドレイン接続点から、CMOSレ
ベルの出力信号であって、前記第1及び第2のECL回
路部の入力信号の論理和をとった信号が出力されること
を特徴とする。
は、入力信号のレベルに対応する相補出力を出力する第
1及び第2のECL回路部と、これらのECL回路部の
相補出力に基づいてCMOSレベルの出力を出力するレ
ベルシフト部とを備える半導体論理回路において、前記
レベルシフト部は、高電位源にコレクタが接続されたN
PN型の第1及び第2のバイポーラトランジスタと、共
通接続された前記バイポーラトランジスタのエミッタと
ソースが接続されゲートが定電位源に接続されたp型M
OSトランジスタと、前記p型MOSトランジスタのド
レインとドレインが接続された第1のn型MOSトラン
ジスタと、前記第1のn型MOSトランジスタのソース
とドレインが接続されソースが低電位源に接続された第
2のn型MOSトランジスタと、前記第1及び第2のバ
イポーラトランジスタのベースに前記第1及び第2のE
CL回路部の相補出力の各一方が入力され、前記第1及
び第2のn型MOSトランジスタのゲートにそれぞれ前
記第1及び第2のECL回路部の相補出力の各他方が入
力され、前記p型MOSトランジスタと前記第1のn型
MOSトランジスタのドレイン接続点から、CMOSレ
ベルの出力信号であって、前記第1及び第2のECL回
路部の入力信号の論理和をとった信号が出力されること
を特徴とする。
【0006】
【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実施例を示す回路図である。バ
イポーラトランジスタQ1〜Q3と、抵抗R1〜R3と
で第1の負の電源電位VEE1 を電源とする差動増幅器を
構成し、入力Vinを基準電位Vfと比較して相補出力
X,〔X〕を出力するECL回路部を構成する。また、
バイポーラトランジスタQ4,p型MOSトランジスタ
MP1,及びn型MOSトランジスタMN1でレベルシ
フト部を構成する。ここで、バイポーラトランジスタQ
4のコレクタ・エミッタ、p型MOSトランジスタMP
1のソース・ドレイン、n型MOSトランジスタMN1
のドレイン・ソースを縦続接続し、バイポーラトランジ
スタQ4のコレクタを接地し(高電位電源に接続し)、
p型MOSトランジスタMP1のゲートとn型MOSト
ランジスタMN1のソースを第2の負の電源電位VEE2
に接続し(低電位電源に接続し)ている。また、バイポ
ーラトランジスタQ4のベースとn型MOSトランジス
タMN1のゲートには、前記相補出力X,〔X〕を入力
させ、MOSトランジスタMP1とMN1のソース・ド
レインの接続点に出力Voの出力端子を接続している。
る。図1は本発明の第1実施例を示す回路図である。バ
イポーラトランジスタQ1〜Q3と、抵抗R1〜R3と
で第1の負の電源電位VEE1 を電源とする差動増幅器を
構成し、入力Vinを基準電位Vfと比較して相補出力
X,〔X〕を出力するECL回路部を構成する。また、
バイポーラトランジスタQ4,p型MOSトランジスタ
MP1,及びn型MOSトランジスタMN1でレベルシ
フト部を構成する。ここで、バイポーラトランジスタQ
4のコレクタ・エミッタ、p型MOSトランジスタMP
1のソース・ドレイン、n型MOSトランジスタMN1
のドレイン・ソースを縦続接続し、バイポーラトランジ
スタQ4のコレクタを接地し(高電位電源に接続し)、
p型MOSトランジスタMP1のゲートとn型MOSト
ランジスタMN1のソースを第2の負の電源電位VEE2
に接続し(低電位電源に接続し)ている。また、バイポ
ーラトランジスタQ4のベースとn型MOSトランジス
タMN1のゲートには、前記相補出力X,〔X〕を入力
させ、MOSトランジスタMP1とMN1のソース・ド
レインの接続点に出力Voの出力端子を接続している。
【0007】次に、図1の論理回路の動作を図2を参照
して説明する。同図は入力Vinに対する相補出力X,
〔X〕と、出力Voと、バイポーラトランジスタQ4の
エミッタ電位Yの各電位を示している。相補出力X及び
〔X〕の電位をVX ,V[X] とする。この回路では、入
力Vinが高電位の場合には、V[X] =−I1・R1V,
VX =0Vとなり、逆に入力Vinが低電位の場合の各電
位はV[X] =0V,VX=−I1・R2Vとなる。
して説明する。同図は入力Vinに対する相補出力X,
〔X〕と、出力Voと、バイポーラトランジスタQ4の
エミッタ電位Yの各電位を示している。相補出力X及び
〔X〕の電位をVX ,V[X] とする。この回路では、入
力Vinが高電位の場合には、V[X] =−I1・R1V,
VX =0Vとなり、逆に入力Vinが低電位の場合の各電
位はV[X] =0V,VX=−I1・R2Vとなる。
【0008】入力Vinが高電位の場合のレベル変換動作
を説明する。相補出力〔X〕の電位V[X] は低電位のV
[X]L=−I1・R1Vを出力し、相補出力Xの電位VX
は高電位のVXH=0Vを出力している。この時に、n型
MOSトランジスタMN1のゲート・ソース間電位VGS
n =V[X]L−VEE2 をn型MOSトランジスタMN1の
スレッショルド電位VTnにほぼ等しくなるように抵抗R
1の抵抗値を設定しておくことによりn型MOSトラン
ジスタMN1はOFF状態になる。一方、p型MOSト
ランジスタMP1のゲート・ソース間電位VGSp は、バ
イポーラトランジスタQ4の順バイアス時のVBEをVf
= 0.7Vとすると、VGSp =VEE2 −(VXH−Vf )=
VEE2 + 0.7Vのバイアスが印加され、p型MOSトラ
ンジスタMP1はON状態になる。このように、n型M
OSトランジスタMN1がOFFでp型MOSトランジ
スタMP1がONであるから出力Voには高電位(−V
f=− 0.7V)が出力される。
を説明する。相補出力〔X〕の電位V[X] は低電位のV
[X]L=−I1・R1Vを出力し、相補出力Xの電位VX
は高電位のVXH=0Vを出力している。この時に、n型
MOSトランジスタMN1のゲート・ソース間電位VGS
n =V[X]L−VEE2 をn型MOSトランジスタMN1の
スレッショルド電位VTnにほぼ等しくなるように抵抗R
1の抵抗値を設定しておくことによりn型MOSトラン
ジスタMN1はOFF状態になる。一方、p型MOSト
ランジスタMP1のゲート・ソース間電位VGSp は、バ
イポーラトランジスタQ4の順バイアス時のVBEをVf
= 0.7Vとすると、VGSp =VEE2 −(VXH−Vf )=
VEE2 + 0.7Vのバイアスが印加され、p型MOSトラ
ンジスタMP1はON状態になる。このように、n型M
OSトランジスタMN1がOFFでp型MOSトランジ
スタMP1がONであるから出力Voには高電位(−V
f=− 0.7V)が出力される。
【0009】次に、入力Vinが低電位の場合のレベル変
換動作を説明する。相補出力〔X〕の電位V[X] は高電
位V[X]H=0Vを出力し、相補出力Xの電位VX は低電
位VXL=−I1・R2Vを出力している。n型MOSト
ランジスタMN1のゲート・ソース間にはVGSn =−V
EE2 が印加されON状態になる。p型MOSトランジス
タMP1のゲート・ソース間にはVGSp =VEE2 −(V
XL−Vf )が印加されており、この時VGSp がp型MO
SトランジスタMP1のスレッショルド電位VTpにほぼ
等しくなるように抵抗R2の抵抗値を設定しておくこと
によりp型MOSトランジスタMP1はOFF状態にな
る。このように、n型MOSトランジスタMN1がON
でp型MOSトランジスタMP1がOFFであるから、
出力Voには低電位(VEE2 )が出力される。
換動作を説明する。相補出力〔X〕の電位V[X] は高電
位V[X]H=0Vを出力し、相補出力Xの電位VX は低電
位VXL=−I1・R2Vを出力している。n型MOSト
ランジスタMN1のゲート・ソース間にはVGSn =−V
EE2 が印加されON状態になる。p型MOSトランジス
タMP1のゲート・ソース間にはVGSp =VEE2 −(V
XL−Vf )が印加されており、この時VGSp がp型MO
SトランジスタMP1のスレッショルド電位VTpにほぼ
等しくなるように抵抗R2の抵抗値を設定しておくこと
によりp型MOSトランジスタMP1はOFF状態にな
る。このように、n型MOSトランジスタMN1がON
でp型MOSトランジスタMP1がOFFであるから、
出力Voには低電位(VEE2 )が出力される。
【0010】このように、この論理回路では、特にレベ
ルシフト部をバイポーラトランジスタQ4と、n型MO
SトランジスタMN1と、p型MOSトランジスタMP
1とで構成し、ECL回路部からの相補出力X,〔X〕
のレベルに応じて、Xが低電位の場合はp型MOSトラ
ンジスタMP1が、〔X〕が低電位の場合はn型MOS
トランジスタMN1がそれぞれOFFするように構成
し、出力VoをCMOSレベルの低電位或いは高電位に
切り替えるので、レベルシフト部を3個のトランジスタ
で構成するだけでよく、回路を構成する素子数を大幅に
低減することができる。また、レベルシフト部の動作に
伴って生じる貫通電流を略0にすることができ、回路の
消費電流を大幅に低減することも可能となる。
ルシフト部をバイポーラトランジスタQ4と、n型MO
SトランジスタMN1と、p型MOSトランジスタMP
1とで構成し、ECL回路部からの相補出力X,〔X〕
のレベルに応じて、Xが低電位の場合はp型MOSトラ
ンジスタMP1が、〔X〕が低電位の場合はn型MOS
トランジスタMN1がそれぞれOFFするように構成
し、出力VoをCMOSレベルの低電位或いは高電位に
切り替えるので、レベルシフト部を3個のトランジスタ
で構成するだけでよく、回路を構成する素子数を大幅に
低減することができる。また、レベルシフト部の動作に
伴って生じる貫通電流を略0にすることができ、回路の
消費電流を大幅に低減することも可能となる。
【0011】図3は本発明の第2実施例の回路図であ
る。なお、以下に説明する各実施例において、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EC
L回路部の抵抗R1,R2の抵抗値を等しく(R2=R
1)設定し、かつこれと同時にp型MOSトランジスタ
MP1のゲートにバイアス電位Vbpを与えている。この
場合、抵抗R1の抵抗値はV[X] =V[X]Lの時にn型M
OSトランジスタMN1がOFFするように設定し、V
bpはVX =VXLの時にp型MOSトランジスタMP1が
OFFするように設定する。この第2実施例において
も、第1実施例と同様に、相補出力X,〔X〕に基づい
て出力Voに高電位と低電位を得ることができる。ま
た、この場合でも、レベルシフト部は3個のトランジス
タで構成でき、素子数を低減するともとに、貫通電流を
ほぼ0として消費電流を低減することができる。
る。なお、以下に説明する各実施例において、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EC
L回路部の抵抗R1,R2の抵抗値を等しく(R2=R
1)設定し、かつこれと同時にp型MOSトランジスタ
MP1のゲートにバイアス電位Vbpを与えている。この
場合、抵抗R1の抵抗値はV[X] =V[X]Lの時にn型M
OSトランジスタMN1がOFFするように設定し、V
bpはVX =VXLの時にp型MOSトランジスタMP1が
OFFするように設定する。この第2実施例において
も、第1実施例と同様に、相補出力X,〔X〕に基づい
て出力Voに高電位と低電位を得ることができる。ま
た、この場合でも、レベルシフト部は3個のトランジス
タで構成でき、素子数を低減するともとに、貫通電流を
ほぼ0として消費電流を低減することができる。
【0012】図4は本発明の第3実施例の回路図であ
る。この実施例では、バイポーラトランジスタQ5,Q
6,及び抵抗R4でエミッタフォロア回路を構成し、こ
の回路に第1実施例における相補出力〔X〕を入力して
エミッタフォロア出力〔Y〕を得ており、この出力
〔Y〕をn型MOSトランジスタMN1のゲートに入力
させている。この回路によれば、第1実施例におけるn
型MOSトランジスタMN1のゲート容量が直接抵抗R
1の負荷となっているため、n型MOSトランジスタM
N1のサイズを大きくすると〔X〕の応答が遅れ易いの
に対し、本実施例では同トランジスタMN1のゲート容
量がエミッタフォロア回路により低インピーダンス化さ
れた〔Y〕の負荷となるため遅れが生じ難くなるという
利点がある。また、この回路では、第1及び第2実施例
よりも2個のバイポーラトランジスタと1個の抵抗が余
分に必要とされるが、それでも従来構成に比較すれば素
子数を低減することができる。また、貫通電流がほぼ0
であるため、エミッタフォロア回路における電流I2が
生じても消費電流は第1及び第2実施例とは殆ど変わら
ない。
る。この実施例では、バイポーラトランジスタQ5,Q
6,及び抵抗R4でエミッタフォロア回路を構成し、こ
の回路に第1実施例における相補出力〔X〕を入力して
エミッタフォロア出力〔Y〕を得ており、この出力
〔Y〕をn型MOSトランジスタMN1のゲートに入力
させている。この回路によれば、第1実施例におけるn
型MOSトランジスタMN1のゲート容量が直接抵抗R
1の負荷となっているため、n型MOSトランジスタM
N1のサイズを大きくすると〔X〕の応答が遅れ易いの
に対し、本実施例では同トランジスタMN1のゲート容
量がエミッタフォロア回路により低インピーダンス化さ
れた〔Y〕の負荷となるため遅れが生じ難くなるという
利点がある。また、この回路では、第1及び第2実施例
よりも2個のバイポーラトランジスタと1個の抵抗が余
分に必要とされるが、それでも従来構成に比較すれば素
子数を低減することができる。また、貫通電流がほぼ0
であるため、エミッタフォロア回路における電流I2が
生じても消費電流は第1及び第2実施例とは殆ど変わら
ない。
【0013】図5は本発明の第4実施例の回路図であ
る。なお、以下の各実施例では、第1実施例の論理回路
に、更に論理を加えた回路構成の例を示している。この
実施例では、第1実施例のレベルシフト部に1個のn型
MOSトランジスタMN2を追加し、このトランジスタ
のソース・ドレインをn型MOSトランジスタMN1と
並列に接続し、ゲートをp型MOSトランジスタMP1
のゲートに並列に接続し、これらのゲートに電位VA を
供給した構成としている。この回路では、電位VA が高
電位の場合には、p型MOSトランジスタMP1がOF
Fとなり、n型MOSトランジスタMN4 がONとなる
ため出力Voは低電位が出力される。また、電位VA に
低電位としてVEE2 を入力した場合には、n型MOSト
ランジスタMN2がOFFとなり、p型MOSトランジ
スタMP1のゲートはVEE2 に接続したのと等価となる
ため、第1実施例の回路と同一動作をする。
る。なお、以下の各実施例では、第1実施例の論理回路
に、更に論理を加えた回路構成の例を示している。この
実施例では、第1実施例のレベルシフト部に1個のn型
MOSトランジスタMN2を追加し、このトランジスタ
のソース・ドレインをn型MOSトランジスタMN1と
並列に接続し、ゲートをp型MOSトランジスタMP1
のゲートに並列に接続し、これらのゲートに電位VA を
供給した構成としている。この回路では、電位VA が高
電位の場合には、p型MOSトランジスタMP1がOF
Fとなり、n型MOSトランジスタMN4 がONとなる
ため出力Voは低電位が出力される。また、電位VA に
低電位としてVEE2 を入力した場合には、n型MOSト
ランジスタMN2がOFFとなり、p型MOSトランジ
スタMP1のゲートはVEE2 に接続したのと等価となる
ため、第1実施例の回路と同一動作をする。
【0014】このため、この回路では、Vo=Vin・V
A なる論理積の論理を新たに組込んだことになる。この
実施例では、元から存在しているp型MOSトランジス
タMP1のゲートを他方の論理入力としているため、新
たに追加する素子がn型MOSトランジスタ1個で済
み、論理を追加したのにもかかわらず追加する素子数が
最小数でよく、回路全体の素子数を少ないものにでき
る。消費電力についても第1実施例のものと殆ど変わり
はない。
A なる論理積の論理を新たに組込んだことになる。この
実施例では、元から存在しているp型MOSトランジス
タMP1のゲートを他方の論理入力としているため、新
たに追加する素子がn型MOSトランジスタ1個で済
み、論理を追加したのにもかかわらず追加する素子数が
最小数でよく、回路全体の素子数を少ないものにでき
る。消費電力についても第1実施例のものと殆ど変わり
はない。
【0015】図6は本発明の第5実施例の回路である。
この実施例では、第1実施例のレベルシフト部のn型M
OSトランジスタと第2負電源電位VEE2 との間にn型
MOSトランジスタのソース・ドレインを直列に接続す
る。また、バイポーラトランジスタQ4とp型MOSト
ランジスタMP1と並列にバイポーラトランジスタQ8
とp型MOSトランジスタMP2を接続し、このp型M
OSトランジスタMP2のゲートとn型MOSトランジ
スタMN3のゲートにVB を入力した構成としている。
この実施例では、第1実施例のレベルシフト部のn型M
OSトランジスタと第2負電源電位VEE2 との間にn型
MOSトランジスタのソース・ドレインを直列に接続す
る。また、バイポーラトランジスタQ4とp型MOSト
ランジスタMP1と並列にバイポーラトランジスタQ8
とp型MOSトランジスタMP2を接続し、このp型M
OSトランジスタMP2のゲートとn型MOSトランジ
スタMN3のゲートにVB を入力した構成としている。
【0016】この回路では、VB が高電位の場合には、
p型MOSトランジスタMP2がOFFとなり、n型M
OSトランジスタMN3がONとなり、出力Voは第1
実施例の場合と同じになる。また、VB が低電位の場合
には、n型MOSトランジスタMN3がOFFとなり、
p型MOSトランジスタMP2がONとなって、p型M
OSトランジスタMP2及びバイポーラトランジスタQ
8を通して出力Voは高電位(−Vf )に引上げられ
る。この回路では、Vo=Vin+VB なる論理和の論理
を組込んでいることになる。この回路においても、第1
実施例の回路に3個のトランジスタを追加するだけで、
論理和を追加した論理回路が構成できる。また、消費電
力は殆ど増加されることはない。
p型MOSトランジスタMP2がOFFとなり、n型M
OSトランジスタMN3がONとなり、出力Voは第1
実施例の場合と同じになる。また、VB が低電位の場合
には、n型MOSトランジスタMN3がOFFとなり、
p型MOSトランジスタMP2がONとなって、p型M
OSトランジスタMP2及びバイポーラトランジスタQ
8を通して出力Voは高電位(−Vf )に引上げられ
る。この回路では、Vo=Vin+VB なる論理和の論理
を組込んでいることになる。この回路においても、第1
実施例の回路に3個のトランジスタを追加するだけで、
論理和を追加した論理回路が構成できる。また、消費電
力は殆ど増加されることはない。
【0017】図7は本発明の第6実施例の回路図であ
る。この実施例では第1実施例のECL回路部と全く同
じECL回路を設けるとともに、レベルシフト部ではバ
イポーラトランジスタQ4’とn型MOSトランジスタ
MN1’をそれぞれ追加し、バイポーラトランジスタQ
4’はバイポーラトランジスタQ4と並列に、n型MO
SトランジスタMN1’はn型MOSトランジスタMN
1と直列に接続した構成としている。なお、新たに設け
たECL回路部の各部には、’を付した同一符号を付し
てある。
る。この実施例では第1実施例のECL回路部と全く同
じECL回路を設けるとともに、レベルシフト部ではバ
イポーラトランジスタQ4’とn型MOSトランジスタ
MN1’をそれぞれ追加し、バイポーラトランジスタQ
4’はバイポーラトランジスタQ4と並列に、n型MO
SトランジスタMN1’はn型MOSトランジスタMN
1と直列に接続した構成としている。なお、新たに設け
たECL回路部の各部には、’を付した同一符号を付し
てある。
【0018】この回路では、電位Yはバイポーラトラン
ジスタQ4 ,Q4 ’のワイヤードORになっているた
め、Vin,Vin’に対する出力Voの論理は次式のよう
になる。 Vo=Y=X+X’=Vin+Vin’ n型MOSトランジスタMN3 とMN3 ’は直列に接続
されているので、出力Voは相補出力〔X〕,〔X’〕
のNAND論理となる。このため、入力信号Vin,Vi
n’に対する出力Voの論理は次式のようになる。 Vo=〔〔X〕・〔X’〕〕=X+X’=Vin+Vin’ ここでは、出力引上げ側,引下げ側共に同一の論理にな
っており、したがって回路全体としては2つのECL回
路部の入力Vin,Vin’に対してVo=Vin+Vin’な
る論理和の論理を組み込んだことになる。この回路で
は、2つのECL回路部の出力の論理和を取ったレベル
シフトが実現でき、論理回路数に対するレベルシフト部
の回路構成を簡略化し、素子数を低減し、かつ消費電力
を低減する。
ジスタQ4 ,Q4 ’のワイヤードORになっているた
め、Vin,Vin’に対する出力Voの論理は次式のよう
になる。 Vo=Y=X+X’=Vin+Vin’ n型MOSトランジスタMN3 とMN3 ’は直列に接続
されているので、出力Voは相補出力〔X〕,〔X’〕
のNAND論理となる。このため、入力信号Vin,Vi
n’に対する出力Voの論理は次式のようになる。 Vo=〔〔X〕・〔X’〕〕=X+X’=Vin+Vin’ ここでは、出力引上げ側,引下げ側共に同一の論理にな
っており、したがって回路全体としては2つのECL回
路部の入力Vin,Vin’に対してVo=Vin+Vin’な
る論理和の論理を組み込んだことになる。この回路で
は、2つのECL回路部の出力の論理和を取ったレベル
シフトが実現でき、論理回路数に対するレベルシフト部
の回路構成を簡略化し、素子数を低減し、かつ消費電力
を低減する。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力信号
のレベルに対応する相補出力を出力する第1及び第2の
ECL回路部と、これらのECL回路部の相補出力に基
づいてCMOSレベルの出力を出力するレベルシフト部
とを備える半導体論理回路において、前記レベルシフト
部は、高電位源にコレクタが接続されたNPN型の第1
及び第2のバイポーラトランジスタと、共通接続された
前記バイポーラトランジスタのエミッタとソースが接続
されゲートが定電位源に接続されたp型MOSトランジ
スタと、前記p型MOSトランジスタのドレインとドレ
インが接続された第1のn型MOSトランジスタと、前
記第1のn型MOSトランジスタのソースとドレインが
接続されソースが低電位源に接続された第2のn型MO
Sトランジスタと、前記第1及び第2のバイポーラトラ
ンジスタのベースに前記第1及び第2のECL回路部の
相補出力の各一方が入力され、前記第1及び第2のn型
MOSトランジスタのゲートにそれぞれ前記第1及び第
2のECL回路部の相補出力の各他方が入力され、前記
p型MOSトランジスタと前記第1のn型MOSトラン
ジスタのドレイン接続点から、CMOSレベルの出力信
号であって、前記第1及び第2のECL回路部の入力信
号の論理和をとった信号が出力される構成としているの
で、従来回路に比較して素子数を大幅に削減でき、さら
にレベルシフト回路の貫通電流をほぼ無くして低消費電
流化が実現できるので、回路面積及び消費電流を共に従
来回路の約半分に削減した小型かつ低消費電流型の半導
体論理回路が構成できる。
のレベルに対応する相補出力を出力する第1及び第2の
ECL回路部と、これらのECL回路部の相補出力に基
づいてCMOSレベルの出力を出力するレベルシフト部
とを備える半導体論理回路において、前記レベルシフト
部は、高電位源にコレクタが接続されたNPN型の第1
及び第2のバイポーラトランジスタと、共通接続された
前記バイポーラトランジスタのエミッタとソースが接続
されゲートが定電位源に接続されたp型MOSトランジ
スタと、前記p型MOSトランジスタのドレインとドレ
インが接続された第1のn型MOSトランジスタと、前
記第1のn型MOSトランジスタのソースとドレインが
接続されソースが低電位源に接続された第2のn型MO
Sトランジスタと、前記第1及び第2のバイポーラトラ
ンジスタのベースに前記第1及び第2のECL回路部の
相補出力の各一方が入力され、前記第1及び第2のn型
MOSトランジスタのゲートにそれぞれ前記第1及び第
2のECL回路部の相補出力の各他方が入力され、前記
p型MOSトランジスタと前記第1のn型MOSトラン
ジスタのドレイン接続点から、CMOSレベルの出力信
号であって、前記第1及び第2のECL回路部の入力信
号の論理和をとった信号が出力される構成としているの
で、従来回路に比較して素子数を大幅に削減でき、さら
にレベルシフト回路の貫通電流をほぼ無くして低消費電
流化が実現できるので、回路面積及び消費電流を共に従
来回路の約半分に削減した小型かつ低消費電流型の半導
体論理回路が構成できる。
【0020】ここで、p型MOSトランジスタのゲート
を低電位源に接続することで、ECL回路部に設けた2
つの負荷抵抗の値の設定により、適切なレベルシフト動
作が実現される。また、p型MOSトランジスタのゲー
トに低電位源とは異なる電位のバイアス電位を供給する
ことで、ECL回路部に設けた2つの負荷抵抗の抵抗値
を等しい値に設定しても適切なレベルシフト動作が実現
される。更に、ECL回路部とn型MOSトランジスタ
のゲートとの間に、該ゲートを低インピーダンスでドラ
イブするバッファ回路を介挿することで、n型MOSト
ランジスタのサイズを大きくした場合でも動作遅れを回
避することが可能となる。
を低電位源に接続することで、ECL回路部に設けた2
つの負荷抵抗の値の設定により、適切なレベルシフト動
作が実現される。また、p型MOSトランジスタのゲー
トに低電位源とは異なる電位のバイアス電位を供給する
ことで、ECL回路部に設けた2つの負荷抵抗の抵抗値
を等しい値に設定しても適切なレベルシフト動作が実現
される。更に、ECL回路部とn型MOSトランジスタ
のゲートとの間に、該ゲートを低インピーダンスでドラ
イブするバッファ回路を介挿することで、n型MOSト
ランジスタのサイズを大きくした場合でも動作遅れを回
避することが可能となる。
【図1】本発明の論理回路の第1実施例の回路図であ
る。
る。
【図2】図1の論理回路における信号レベルを示すタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図3】本発明の第2実施例の回路図である。
【図4】本発明の第3実施例の回路図である。
【図5】本発明の第4実施例の回路図である。
【図6】本発明の第5実施例の回路図である。
【図7】本発明の第6実施例の回路図である。
【図8】従来の論理回路の一例の回路図である。
【図9】図8の回路における信号レベルを示すタイムチ
ャートである。
ャートである。
Q1〜Q8 バイポーラトランジスタ MP1,MP2 p型MOSトランジスタ MN1〜MN3 n型MOSトランジスタ R1〜R3 抵抗 Vin 入力 Vo 出力 X,〔X〕 相補出力
Claims (1)
- 【請求項1】 入力信号のレベルに対応する相補出力を
出力する第1及び第2のECL回路部と、これらのEC
L回路部の相補出力に基づいてCMOSレベルの出力を
出力するレベルシフト部とを備える半導体論理回路にお
いて、前記レベルシフト部は、高電位源にコレクタが接
続されたNPN型の第1及び第2のバイポーラトランジ
スタと、共通接続された前記バイポーラトランジスタの
エミッタとソースが接続されゲートが定電位源に接続さ
れたp型MOSトランジスタと、前記p型MOSトラン
ジスタのドレインとドレインが接続された第1のn型M
OSトランジスタと、前記第1のn型MOSトランジス
タのソースとドレインが接続されソースが低電位源に接
続された第2のn型MOSトランジスタと、前記第1及
び第2のバイポーラトランジスタのベースに前記第1及
び第2のECL回路部の相補出力の各一方が入力され、
前記第1及び第2のn型MOSトランジスタのゲートに
それぞれ前記第1及び第2のECL回路部の相補出力の
各他方が入力され、前記p型MOSトランジスタと前記
第1のn型MOSトランジスタのドレイン接続点から、
CMOSレベルの出力信号であって、前記第1及び第2
のECL回路部の入力信号の論理和をとった信号が出力
されることを特徴とする半導体論理回路。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5141169A JP3019668B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 半導体論理回路 |
US08/243,138 US5479005A (en) | 1993-05-21 | 1994-05-16 | Low-power consumption bi-CMOS circuit formed by a small number of circuit components |
DE69422218T DE69422218T2 (de) | 1993-05-21 | 1994-05-18 | Mit einer geringen Anzahl von Schaltungskomponenten aufgebaute, eine geringe Leistungsaufnahme aufweisende BI-CMOS-Schaltung |
EP94107708A EP0625825B1 (en) | 1993-05-21 | 1994-05-18 | Low-power consumption BI-CMOS circuit formed by a small number of circuit components |
KR1019940011123A KR0131170B1 (ko) | 1993-05-21 | 1994-05-21 | 소수의 회로 소자로 형성된 저 전력 소비 바이-cmos 회로 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5141169A JP3019668B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 半導体論理回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06334508A JPH06334508A (ja) | 1994-12-02 |
JP3019668B2 true JP3019668B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=15285747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5141169A Expired - Lifetime JP3019668B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 半導体論理回路 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5479005A (ja) |
EP (1) | EP0625825B1 (ja) |
JP (1) | JP3019668B2 (ja) |
KR (1) | KR0131170B1 (ja) |
DE (1) | DE69422218T2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5280165A (en) * | 1989-10-30 | 1994-01-18 | Symbol Technolgoies, Inc. | Scan pattern generators for bar code symbol readers |
GB2335556B (en) | 1998-03-18 | 2002-10-30 | Ericsson Telefon Ab L M | Switch circuit |
US6100716A (en) * | 1998-09-17 | 2000-08-08 | Nortel Networks Corporation | Voltage excursion detection apparatus |
DE102006045184A1 (de) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Regelkreis zur thermischen Kompensation eines elektronischen Verstärkerpfads |
WO2015001371A1 (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-08 | Freescale Semiconductor, Inc. | Emitter follower buffer with reverse-bias protection |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR910002967B1 (ko) * | 1986-12-12 | 1991-05-11 | 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 바이폴라 트랜지스터와 mos 트랜지스터를 조합한 반도체 집적회로 |
US4868421A (en) * | 1987-02-24 | 1989-09-19 | Fairchild Semiconductor Corporation | Bimos circuit that provides low power dissipation and high transient drive capability |
JP2593872B2 (ja) * | 1987-05-29 | 1997-03-26 | 日本電信電話株式会社 | レベル変換回路 |
GB2209104A (en) * | 1987-08-26 | 1989-04-26 | Philips Nv | An amplifier load circuit and an amplifier including the load circuit |
JPH01259622A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-17 | Hitachi Ltd | 論理回路 |
JPH0777346B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1995-08-16 | 株式会社東芝 | 論理レベル変換回路 |
JPH082019B2 (ja) * | 1989-09-13 | 1996-01-10 | 株式会社東芝 | レベル変換回路 |
DE4010145C1 (ja) * | 1990-03-29 | 1991-01-03 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De | |
US5068548A (en) * | 1990-05-15 | 1991-11-26 | Siarc | Bicmos logic circuit for basic applications |
JP2547893B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1996-10-23 | 株式会社東芝 | 論理回路 |
JP2990775B2 (ja) * | 1990-09-25 | 1999-12-13 | 日本電気株式会社 | Ecl出力回路 |
DE69122491D1 (de) * | 1991-02-28 | 1996-11-07 | Ibm | Pegelschieberschaltung für schnelle leistungsarme ECL nach CMOS-Eingangspuffern in biCMOS-Technik |
JP3082336B2 (ja) * | 1991-09-12 | 2000-08-28 | 日本電気株式会社 | Ecl−cmosレベル変換回路 |
US5304869A (en) * | 1992-04-17 | 1994-04-19 | Intel Corporation | BiCMOS digital amplifier |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP5141169A patent/JP3019668B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-05-16 US US08/243,138 patent/US5479005A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-05-18 EP EP94107708A patent/EP0625825B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-18 DE DE69422218T patent/DE69422218T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-05-21 KR KR1019940011123A patent/KR0131170B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06334508A (ja) | 1994-12-02 |
KR940027323A (ko) | 1994-12-10 |
EP0625825A1 (en) | 1994-11-23 |
EP0625825B1 (en) | 1999-12-22 |
KR0131170B1 (ko) | 1998-10-01 |
US5479005A (en) | 1995-12-26 |
DE69422218T2 (de) | 2000-09-07 |
DE69422218D1 (de) | 2000-01-27 |
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