JP3025278B2 - 負荷制御エミッタ結合論理過渡ドライバ - Google Patents
負荷制御エミッタ結合論理過渡ドライバInfo
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Description
関し、さらに詳しくは、その振幅および持続時間が負荷
の電荷によって決定されるパルスによってエミッタ・フ
ォロアの出力で容量性負荷を放電する回路に関する。
な利点の1つは、比較的小さな装置面積で大きな抵抗性
および容量性負荷を駆動できる能力であった。例えば、
代表的なエミッタ結合論理ゲートは、DCレベルを回復す
るトランジスタのエミッタ・フォロア出力段に接続され
たエミッタ結合論理段によって構成される。エミッタ・
フォロア出力段は、出力トランジスタのエミッタ・ベー
ス電圧の指数関数であるECLゲートの出力における出力
電流を供給する。高ファンアウト動作が可能であるが、
これは、エミッタ結合論理ゲートの高い入力インピーダ
ンスとエミッタ・フォロア出力段の低い出力インピーダ
ンスによるものである。初期の伝統的なエミッタ・フォ
ロア出力段は、一般的にECLゲートの出力とエミッタ・
フォロア出力段に零入力電流(quiescent current)を
設定する負の電源レールとの間に「プルダウン」装置と
して接続したレジスタを有していた。このような従来技
術によるECLゲートが、該ゲートの出力が第1論理レベ
ルから第2論理レベルに切換わるときに放電されなけれ
ばならない大きな容量性負荷で動作する場合に、問題が
発生する。従来技術によるECLゲートの場合、放電電流
は抵抗を通ってゲートの負の供給レールへ流れなければ
ならない。この抵抗の値はエミッタ・フォロア・トラン
ジスタの「オン」抵抗よりもずっと大きいから、コンデ
ンサの放電はその充電よりもずっと遅いが、その理由
は、放電が抵抗によって決められたほぼ一定の速度で行
われるからである。そのため、これに続くゲートに加え
られる入力論理信号はスキューされる。これは極めて望
ましくないが、その理由は、スキューされたエッジによ
って残りの回路設計に困難が加わるからである。
ォロア段に接続された抵抗の値を小さくすることもでき
る。しかし、これによって静止電力の消散が望ましくな
い程度にまで増加するが、その理由は、エミッタ・フォ
ロア出力段を流れる静止電流が増加するためである。
トランジスタを含み、このトランジスタのエミッタは出
力端子に接続され、コレクタは負の電源レールに接続さ
れ、ベースはエミッタ・フォロアを駆動する同じ信号に
よって駆動される電流パスに接続されている。しかし、
この技術は、競争力のある性能を得るのに十分な品質を
有するPNPトランジスタを作るプロセスを提供すること
は不可能である。
ダウン」NPNトランジスタを有し、このトランジスタ
は、出力端子に接続されたコレクタ、負の電源レールに
接続されたエミッタ、およびコンデンサによってエミッ
タ・フォロアを駆動する信号と反対の信号に接続された
ベースを有する。この回路は、高い放電電流と低いスタ
ンバイ電流を生成するが、この放電電流は負荷容量に比
例しない。
675,554号に開示され、これは上述した回路と同様のも
のである。
許第4,687,953号に開示され、この場合、ダイナミックE
CL過渡駆動回路が開示され、これは「プルダウン」トラ
ンジスタのベースに対する電流を増加する電流強化部を
有している。この電流強化部は、差動結合された第1お
よび第2トランジスタによって構成され、これらのトラ
ンジスタは出力端子に接続されたコレクタと電流源によ
って負の電源レールに接続されたエミッタを有する。第
1トランジスタのベースは電流源電圧に接続され、第2
トランジスタのベースは自己のコレクタに接続されると
共に抵抗によって「プルダウン」トランジスタのベース
に接続される。さらに、コンデンサが第2トランジスタ
のベースと出力端子に電流を供給するトランジスタのベ
ースとの間に接続される。この回路の放電電流は負荷容
量に比例しない。
には、ECLゲートの静的電力要求が速度を犠牲にしない
で減少することが必要である。さらに、バイポーラECL
ゲートは、ECLゲートの静止電力の拡散を最小に押えな
がら、同時に大きな容量性負荷が高速で駆動できるよう
に、過渡電源と引込み電流を提供できなければならな
い。
が負荷の電荷によって決定されるパルスによってエミッ
タ・フォロアの出力で容量性負荷を放電するECL過渡駆
動回路である。
イバを提供することである。
例するECL過渡ドライバを提供することである。
対する要求の低いECL過度ドライバを提供することであ
る。
だけ大きな負荷放電電流を有するECL過渡ドライバを提
供することである。
する場合、容量性負荷を駆動するための過渡ドライバが
提供され、これは第1信号を発生するための論理回路を
具備する。プルアップ・トランジスタは、出力端子に接
続され、第1信号に応答してこれに対して電圧を選択的
に供給する。プルダウン・トランジスタは、出力端子に
接続され、第2信号に応答してこれからの電流を選択的
に引き込む。比較器回路、プルダウン手段、論理回路、
および出力端子に接続され、第1信号と出力端子の出力
電圧に応答して選択的に第2信号を発生し、この第2信
号は負荷の電荷と関連する持続時間を有する。
は添付図と関連して以下の詳細な説明から一層良く理解
できる。
ロック図はロジック回路11を具備し、このロジック回路
はゲート、抵抗、または記憶セル等のいずれの形式のロ
ジックによって構成することも可能である。本発明は、
後続の図にエミッタ結合ロジックとして示されている
が、他のロジック類で実施することもまた可能である。
プルアップ回路12は、出力端子13に接続されでドライバ
回路11からのデジタル信号14に応答して電流をこの出力
端子に供給し、プルダウン回路15は、この出力端子13に
接続されてANDゲート16からの信号に応答して出力端子
から電流を引き込む。比較器回路17は、出力端子13に接
続されて出力端子で出力電圧を受け取ると共に、ANDゲ
ート16に接続されプルダウン回路15を動作させる(イネ
ーブする)。ANDゲート16は、さらにロジック回路11に
接続され、ロジック回路11および比較器回路17からの信
号に応答してプルダウン回路15を動作させる。
号14は、出力端子13へ電流を供給するためプルアップ回
路12を動作させ、この電流は出力端子に接続されている
容量性負荷19を充電する。ロジック回路11からの信号14
が第2のデジタル状態に変化した場合、プルアップ回路
12はもはや出力端子13に電流を供給せず、プルダウン回
路15は出力端子からの電流を引き込む。信号14および18
は、反転デジタル信号によって構成される。信号18が第
2のデジタル状態に変化し、出力端子13の出力電圧が基
準電圧を超えた場合、比較器回路17はプルダウン回路15
を動作させる。この動作を行わせるパルス(enabling
pulse)の振幅の持続期間(時間を積分したもの)は、
負荷に対する電荷によって決定される。この動作は、以
下に述べるより詳細な実施例によってさらに説明され
る。
による第1図に示すブロック図の詳細な回路は、一対の
差動結合トランジスタ21および22を具備し、これらのト
ランジスタのコレクタはそれぞれ抵抗23および24によっ
て電源電圧端子VCCに接続され、ベースはそれぞれ入力
端子25および基準電圧VBBに接続され、エミッタは電流
源トランジスタ26のコレクタに接続されている。トラン
ジスタ26のベースは電流源電圧VCSに接続され、エミッ
タは抵抗27によって電源電圧端子VEEに接続されてい
る。エミッタ・フォロワ・トランジスタ28、すなわちプ
ルアップ・トランジスタのコレクタは、電源電圧端子V
CCに接続され、ベースはトランジスタ22のコレクタに接
続され、エミッタは出力端子29に接続されている。プル
ダウン・トランジスタ31のコレクタは、出力端子29に接
続され、エミッタは抵抗32によって電源電圧端子VEEDに
接続されている。
ぞれトランジスタ21のコレクタおよび電源電圧端子VCC
に接続され、ベースはそれぞれ基準電圧VBBおよび出力
端子29に接続され、エミッタは電流源トランジスタ35の
コレクタに接続されている。トランジスタ35のベース
は、電流源電圧VCSDに接続され、エミッタは抵抗36によ
って電源電圧端子VEEDに接続されている。トランジスタ
37のコレクタ、電源電圧端子VCCに接続され、ベースは
トランジスタ21のコレクタに接続されている。ダイオー
ド結合されたトランジスタ38のコレクタおよびベースは
トランジスタ37のエミッタに接続され、エミッタはトラ
ンジスタ31のベースおよび抵抗39によって電源電圧端子
VEEDに接続されている。
定すると、トランジスタ34は、電流源トランジスタ35か
ら電流を引き出す。入力がHからL(低レベル)に切り
替わった場合、差動対であるトランジスタ21および22の
状態が切り替わり、電流を抵抗23から抵抗24に流し、ト
ランジスタ21のコレクタを電源電圧VCCに向かって上昇
させる。トランジスタ21の上昇コレクタ電圧18は、トラ
ンジスタ37および38のベース・エミッタ接合を介して流
れ、プルダウン・トランジスタ31のベースで電圧上昇を
起こす。トランジスタ31はより導通し、放電電流を与え
て出力電圧VOUTを引き下げる。この出力電圧VOUTがVBB
より低下した場合、差動トランジスタ33および34は状態
を切り替え、トランジスタ33がトランジスタ35の電流を
引き寄せる。このトランジスタ33の電流は、トランジス
タ37のベースにおける電圧降下を起こすよう抵抗23を介
してプルダウンされ、トランジスタ37はトランジスタ31
を流れる電流を減少させて待機電流値に戻し、HからL
への遷移を完了する。LからHへの遷移は、トランジス
タ28が出力電圧VOUTの上昇縁用に充電電流を供給するこ
とによって、従来のエミッタ・フォロワの様式で達成さ
れる。
てトランジスタ33のベースにバイアス電圧を与えるかを
示す。第2図と同じ第3図の構成部品は、同じ参照番号
によって示す。トランジスタ41のコレクタは電源電圧端
子VCCに接続され、ベースはトランジスタ34のコレクタ
と抵抗42によって電源電圧端子VCCに接続され、エミッ
タはトランジスタ33のベースおよび電流源トランジスタ
43のコレクタの両方に接続されている。このトランジス
タ43のベースは、電流源電圧VCSDに接続され、エミッタ
は抵抗44によって電源電圧端子VEEDに接続されている。
この回路の実施例によって、差動トランジスタ33および
34のスイッチング特性をより厳密に制御する方法が提供
される。トランジスタ33のベース電圧は、トランジスタ
41のベース・エミッタ間電圧に抵抗42の両端の電圧を加
えたものである。トランジスタ33のベース電圧は、抵抗
42の大きさを調整することによって決めることができ、
プルダウン・トランジスタ31の遮断タイミングを制御
し、これによって出力電圧VOUTのオーバーシュートとア
ンダーシュートを制御するのに役立つ。オフセット電圧
40は、ヒステリシスを調整する(center)ために加える
ことができる。
して電源の補償を実行するかを示す。第2図と同じ第4
図の構成部品は同じ参照番号によって示される。トラン
ジスタ45のコレクタは抵抗49によって電源電圧端子VCC
に、およびトランジスタ50のベースに接続され、ベース
は電圧VCSDに接続され、エミッタは抵抗51によって電源
電圧端子VEEDに接続されている。トランジスタ50のコレ
クタは、電源電圧端子VCCに接続され、エミッタはダイ
オード結合されたトランジスタ57のコレクタおよびベー
スに接続されている。トランジスタ57のエミッタは抵抗
58によって電源電圧端子VEEDに、およびトランジスタ46
のベースに接続されている。トランジスタ46のコレクタ
は、トランジスタ38のベースにおよび抵抗47によってト
ランジスタ38のコレクタに接続され、エミッタは抵抗48
によって電源電圧端子VEEDに接続されている。この実施
例によって、電源電圧VEEDの変化を補償する方法が提供
される。トランジスタ46および抵抗48によって構成され
る電流源によって、抵抗47の両端の電圧が設定される。
バイアス電圧VCSD′は、トランジスタ46のベースに供給
され、1対1で、VEED電圧の変化を抵抗47の両端の電圧
変化に反映させる方法でVEED電圧の変化を補償する。ト
ランジスタ45、50および57並びに抵抗49、51および58
は、複数のプルダウン回路15に電圧VCSDを供給する。抵
抗対23と49、および36と51が整合することによって、電
圧VEEDが適切に調節される。この単一ゲイン増幅器の構
成によって、トランジスタ38のベースからVEEDへ一定の
電圧差を生じさせ、抵抗39およびトランジスタ31の待機
電流をVEEDの変化に影響されず維持する。
うにして本発明の2重差動モードを実施するかを示す。
第2図と同じ第5図の構成部品は、同じ参照番号によっ
て示される。図の左側の部品は、図の右側から反映され
たものなので、同様の部品はダッシュ符号(′)で識別
する。この実施例の部品はトランジスタ51を有し、この
トランジスタ51のコレクタは電源電圧端子VCCに接続さ
れ、ベースはトランジスタ21のコレクタに接続され、エ
ミッタは抵抗53によって接続点52に接続されている。電
流源トランジスタ54のコレクタは接続点52に接続され、
ベースは電流源電圧VCSDに接続され、エミッタは抵抗55
によって電源電圧端子VEEDに接続されている。トランジ
スタ33のコレクタは接続点52に接続されている。トラン
ジスタ56のコレクタは電源電圧端子VCCに接続され、ベ
ースは接続点52に接続され、エミッタはトランジスタ31
のベースに接続されると共に抵抗57によって電源電圧端
子VEEDに接続されている。この実施例は、正しいロジッ
ク・レベルを相補出力側(トランジスタ21および22のコ
レクタ)上で取り戻すことによって差動的に動作する方
法を提供する。第2図の回路の場合、プルダウン・トラ
ンジスタ31が遮断された場合、トランジスタ33は抵抗23
を介して電流を引き込み、通常差動対のスイッチングか
ら生じる論理Hを失い、相補出力を得られなくする。第
5図に示す実施例は、論理ゲート11とプルアップ回路12
との間に「段(stage)」を加えることによってこの問
題を解決する。ここで抵抗23から電流を直接引出すトラ
ンジスタ33の代わりに、これはトランジスタ51および抵
抗53のエミッタ・フォロワ段を介して電流を引き込む。
トランジスタ51のベース電流のみが抵抗23を介して引き
込まれ、その正しい論理レベルを維持する。トランジス
タ54および抵抗55によって構成される電流源は、エミッ
タ・フォロワ段にバイアスを設定する。差動トランジス
タ33および34において飽和を避けるため、これらのトラ
ンジスタはVBB′、ECL直列ゲートの第2レベルに基準を
下げられる。トランジスタ51および56は、第2図に示す
トランジスタ37および38が行ったのと同じレベルシフト
機能を行う。この説明は、ダッシュ符号で識別される相
補出力側にも適用できる。
よって、どのようにして論理ゲートからのシングル・エ
ンド入力のみによって能動的プルダウンを実行するかを
示す。第1図と同じ第6図の構成部品は、同じ参照番号
によって示す。この実施例によれば、比較器回路59が接
続され、出力端子13の出力信号および論理回路11からの
デジタル信号14に応答してプルダウン回路15を動作(イ
ネーブル)させる。これらの動作は、以下の回路図によ
る実施例についての議論によってさらによく理解される
であろう。
に示し、この実施例はトランジスタ61を有し、このトラ
ンジスタのコレクタは電源電圧端子VCCに接続され、ベ
ースはトランジスタ22のコレクタに接続され、エミッタ
はトランジスタ33のベースおよび電流源トランジスタ62
のコレクタに接続されている。トランジスタ62のベース
は電流源電圧VCSDに接続され、エミッタは抵抗63によっ
て電源電圧端子VEEDに接続されている。トランジスタ33
のコレクタは抵抗64によって電源電圧端子VCC、および
トランジスタ37のベースに接続されている。この実施例
はトランジスタ22のコレクタのみをドライバへの入力と
して使用する。トランジスタ22のコレクタ電圧は、2つ
のエミッタ・フォロワ61および28に供給される。トラン
ジスタ62および抵抗63によって構成される電流源によっ
てバイアスされるトランジスタ61は、トランジスタ33へ
ベース電流を供給するために使用される。比較器回路59
は、前述の実施例のように出力電圧と基準電圧とを比較
する代わりに、負荷時の出力電圧VOUTをトランジスタ61
のエミッタの無負荷時出力電圧と比較する。したがっ
て、プルダウン・パルスは、降下遷移が終了するまで停
止しない。
容量性負荷を放電する回路が提供され、このパルスの振
幅および持続時間は負荷の電荷によって決まることが理
解される。
図である。 第3図は、第3実施例としての好適な実施例の概略構成
図である。 第4図は、第4実施例としての好適な実施例の概略構成
図である。 第5図は、第5実施例としての好適な実施例の概略構成
図である。 第6図は、本発明の第6実施例のブロック図である。 第7図は、前記第6実施例を回路で構成した第7実施例
の概略構成図である。 (主要符号の説明) 11……ロジック回路(ドライバ)、12……プルアップ回
路、13……出力端子、14,18……デジタル信号、15……
プルダウン回路、16……ANDゲート、17,59……比較器回
路、19……容量性負荷、21,22,33,34……差動トランジ
スタ、23,24,27,32,36,39,42,44,47,48,49,51,53,55,5
7,58,63,64……抵抗、25……入力端子、26,35,43,54,62
……電流源トランジスタ、28……プルアップ・トランジ
スタ、29……出力端子、31……プルダウン・トランジス
タ、37,41,45,46,50,51,56,61……トランジスタ、38,57
……ダイオード結合トランジスタ、52……接続点、VBB
……基準電圧、VCS,VCSD……電流源電圧、VCC,VEE,VEED
……電源電圧端子、VOUT……出力電圧。
Claims (5)
- 【請求項1】負荷を駆動するための回路において、前記
回路は、 前記負荷に接続された出力端子、 第1および第2信号を与える論理回路、 前記第1信号を受けるよう接続された入力および前記出
力端子に接続され前記第1信号に応答して前記出力端子
に電圧を供給する出力を有するプルアップ回路、 前記出力端子に接続された第1入力を有する比較器回
路、そして 前記出力端子に接続された出力および前記比較器回路の
出力信号および前記第2信号を受ける端子に接続された
入力を有するプルダウン回路、 を具備することを特徴とする負荷を駆動するための回
路。 - 【請求項2】前記比較器回路は基準電圧に接続された第
2入力を含むことを特徴とする請求項1に記載の回路。 - 【請求項3】前記比較器回路は差動トランジスタを備
え、該差動トランジスタは、 前記基準電圧を受けるよう接続された制御端子および前
記第2信号を受けるよう接続された第1電流導通端子を
備えた第1トランジスタ、そして 前記出力端子からフィードバック信号を受けるよう接続
された制御端子、第1電源電圧端子に接続された第1電
流導通端子、および前記第1トランジスタの第2電流導
通端子に接続された第2電流導通端子を有する第2トラ
ンジスタ、 を含むことを特徴とする請求項2に記載の回路。 - 【請求項4】前記プルダウン回路は前記出力端子に接続
された第1電流導通端子、第2の電源電圧端子に接続さ
れた第2電流導通端子、および前記負荷によって振幅お
よび持続時間が決定される信号パルスを受けるよう接続
された制御端子を有するトランジスタを含むことを特徴
とする請求項1に記載の回路。 - 【請求項5】負荷を駆動するための回路において、前記
回路は、 前記負荷に接続された出力端子、 信号を提供するための論理回路、 前記信号を受けるよう接続された入力および前記出力端
子に接続され前記信号に応答して前記出力端子に電圧を
供給するための出力を有するプルアップ回路、 差動トランジスタを有する比較器回路であって、前記差
動トランジスタは、 前記出力端子に接続された制御端子および電源電圧を受
けるよう接続された第1電流導通端子を有する第1トラ
ンジスタ、および 前記信号を受けるよう接続された制御端子、前記電源電
圧に接続された第1電流導通端子、および前記第1トラ
ンジスタの第2電流導通端子に接続された第2電流導通
端子を有する第2トランジスタ、 を含む前記比較器回路、そして 前記比較器回路の出力に接続された入力および前記出力
端子に接続された出力を有するプルダウン回路、 を具備することを特徴とする負荷を駆動するための回
路。
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