JP3037224B2 - 3値入力バッファ回路 - Google Patents

3値入力バッファ回路

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JP3037224B2
JP3037224B2 JP9265578A JP26557897A JP3037224B2 JP 3037224 B2 JP3037224 B2 JP 3037224B2 JP 9265578 A JP9265578 A JP 9265578A JP 26557897 A JP26557897 A JP 26557897A JP 3037224 B2 JP3037224 B2 JP 3037224B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は3値入力バッファ回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の集積化された低消費電力型の3値
入力バッファ回路の例としては、倒えば、特開平7ー1
35464号公報に示される3値入力バッファ回路があ
る。図5は、当該従来例(以下、第1の従来例と云う)
の構成を示す回路図である。図5に示されるように、本
従来例は、入力端子49、出力端子50および51に対
応して、当該入力端子49のバイアス設定用の抵抗39
および42と、ゲートとドレインが短絡されて、ソース
が電源および接地点に接続されるPチャネルMOSトラ
ンジスタ40およびNチャネルMOSトランジスタ44
と、PチャネルMOSトランジスタ40とNチャネルM
OSトランジスタ44のドレイン間に、インバータ形式
にて挿入接続されているPチャネルMOSトランジスタ
41およびNチャネルMOSトランジスタ43と、Pチ
ャネルMOSトランジスタ41およびNチャネルMOS
トランジスタ43のゲートを定電圧にバイアスするため
のPチャネルMOSトランジスタ45および46と、入
力端がPチャネルMOSトランジスタ40のドレインに
接続される波形整形用のインバータ47と、入力端がN
チャネルMOSトランジスタ44のドレインに接続され
る波形整形用のインバータ48を備えて構成される。
【0003】図5に示される本従来例の3値入力バッフ
ァ回路においては、入力端子49からは、“L”レベ
ル、“H”レベルおよび入力端子49オープン状態とい
う3通りの電圧が印加される。図5において、Pチャネ
ルMOSトランジスタ40および41と、NチャネルM
OSトランジスタ43および44の駆動能力を、それぞ
れ適切に配分することにより、入力端子49に“L”レ
ベルの電圧が印加された場合には、PチャネルMOSト
ランジスタ41のドレイン側のレベルは“L”レベルと
なり、これによって、PチャネルMOSトランジスタ4
0はON状態となって、NチャネルMOSトランジスタ
44はOFF状態となる。この結果、PチャネルMOS
トランジスタ41およびNチャネルMOSトランジスタ
44のドレインの“L”レベルの電位は、それぞれイン
バータ47および48により反転されて、それぞれ出力
端子50および51からは、出力電圧として共に“H”
レベルが出力される。また、入力端子49に“H”レベ
ルの電圧が印加された場合には、PチャネルMOSトラ
ンジスタ41のドレイン側のレベルは“H”レベルとな
り、これによって、PチャネルMOSトランジスタ40
はOFF状態となり、NチャネルMOSトランジスタ4
4はON状態となる。この結果、PチャネルMOSトラ
ンジスタ41およびNチャネルMOSトランジスタ44
のドレイン側の“H”レベルの電位は、それぞれインバ
ータ47および48により反転されて、それぞれ出力端
子50および51からは、出力電圧として共に“L”レ
ベルが出力される。そして、入力端子62がオープン状
態にある場合には、PチャネルMOSトランジスタ40
および41と、NチャネルMOSトランジスタ43およ
び44の駆動能力を適切に配分し、且つバイアス設定用
の抵抗39および42の抵抗値の比率を適切に配分する
ことにより、PチャネルMOSトランジスタ40とNチ
ャネルMOSトランジスタ44が同時にON状態とな
り、この結果、インバータ47および48を介して、出
力端子50および51からは、出力電圧として、それぞ
れ“H”レベルおよび“L”レベルの電圧が出力され
る。
【0004】上記のようにして、入力端子49に対する
入力信号として、“L”レベルおよび“H”レベルの信
号と、当該入力端子49がオープン状態という3値入力
電圧を印加することにより、出力端子50および51か
らは、それぞれに対応する前記電圧レベルが出力され
る。なお、この場合に、バイアス設定用の抵抗39およ
び42の抵抗値、およびPチャネルMOSトランジスタ
40および41とNチャネルMOSトランジスタ43お
よび44の駆動能力を最小限度まで低下させることによ
り、消費電力の低減を図ることができる。
【0005】次に、他の従来例について説明する。図6
は、当該従来例(以下、第2の従来例と云う)の構成を
示す回路図である。図6に示されるように、本従来例
は、入力端子62、出力端子63および64に対応し
て、入力端子62のバイアス設定用の抵抗55および5
6と、抵抗55の電源側においてカレントミラー回路を
形成するPチャネルMOSトランジスタ52、53およ
び54と、抵抗56の接地点側においてカレントミラー
回路を形成するNチャネルMOSトランジスタ57、5
8および59と、入力端がPチャネルMOSトランジス
タ53とNチャネルMOSトランジスタ58のドレイン
の接続点に接続される波形整形用のインバータ60と、
入力端がPチャネルMOSトランジスタ54とNチャネ
ルMOSトランジスタ59のドレインの接続点に接続さ
れる波形整形用のインバータ61を備えて構成される。
【0006】本従来例においても、前記第1の従来例の
場合と同様に、入力端子62からは、“L”レベル、
“H”レベルおよび入力端子62のオープン状態という
3値入力電圧が印加されるが、その動作内容については
第1の従来例の場合と同様である。即ち、PチャネルM
OSトランジスタ53および54と、NチャネルMOS
トランジスタ58および59の駆動能力を適切に配分
し、且つバイアス設定用の抵抗55および56の抵抗値
の比率を適切に配分することにより、入力端子62に
“L”レベルの電圧が印加された場合には、Pチャネル
MOSトランジスタ53および54のドレインのレベル
は“L”レベルとなり、それぞれインバータ60および
61により反転され波形整形されて、出力端子63およ
び64からは、出力電圧として共に“H”レベルの電圧
が出力される。また、入力端子62に“H”レベルの電
圧が印加された場合には、PチャネルMOSトランジス
タ53および54のドレインのレベルは“H”レベルと
なり、それぞれインバータ60および61により反転さ
れ波形整形されて、出力端子63および64からは、出
力電圧として共に“L”レベルの電圧が出力される。そ
して、入力端子62がオープン状態にある場合には、P
チャネルMOSトランジスタ53および54と、Nチャ
ネルMOSトランジスタ58および59の駆動能力を適
切に配分し、且つ抵抗55および56の抵抗値の比率を
適切に配分することにより、PチャネルMOSトランジ
スタ53とNチャネルMOSトランジスタ59が同時に
ON状態となり、この結果、インバータ60および61
を介して、出力端子63および64からは、出力電圧と
して、それぞれ“H”レベルおよび“L”レベルが出力
される。なお、この場合に、抵抗55および56の抵抗
値、およびPチャネルMOSトランジスタ52、53お
よび54とNチャネルMOSトランジスタ57、58お
よび59の駆動能力を最小限度まで低下させることによ
り、前記第1の従来例の場合と同様に、消費電力の低減
を図ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の3値入
力バッファ回路は、例えば、携帯機器等のように、特に
低消費電力を必要条件とし、且つノイズ環境の劣悪な運
用状態においても、常時正常に稼働することを求められ
る機器に適用される場合においては、動作時における消
費電流を低減するために、その入力インピーダンスは高
目の値に設定されている。このために、入力部に対する
外来ノイズの影響が大となってクロストークが発生す
る。その1実例が、図4(a)に示されており、横軸の
時間軸に対して、縦軸には、3値入力バッファ回路の入
力側に侵入する外来ノイズVn (v)の波形(図4
(a)の上部に表示)と、当該外来ノイズ電圧Vn
(v)に起因して生じるクロストークVc (v)の波形
(図4(a)の下部に表示)が示されている。このクロ
ストークの発生により、当該外来ノイズによって、3値
入力バッファ回路を含む機器の正常動作が著しく阻害さ
れるという欠点がある。
【0008】その理由は、動作時における消費電力を少
なくするためには、第1の従来例の場合には、図5にお
いて、バイアス設定用の抵抗39および42の抵抗値、
およびPチャネルMOSトランジスタ40および41と
NチャネルMOSトランジスタ43および44の駆動能
力を物理的に低下させる以外には方法がなく、また、第
2の従来例の場合においても同様に、図6において、バ
イアス設定用の抵抗55および56の抵抗値、およびP
チャネルMOSトランジスタ52、53および54とN
チャネルMOSトランジスタ57、58および59の駆
動能力を物理的に低下させる以外に方法がないことに起
因しており、そのために、3値入力バッファ回路を、低
消費電力を条件として設計しようとする場合には、必然
的に、入力端子オープン時における3値入力バッファ回
路の入力インピーダンスを高い値に設定せざるを得ない
ことによっている。
【0009】本発明の目的は、入力端子オープン時にお
いて、外来ノイズに起因するクロストーク耐量を保持し
つつ、なお且つ“L”レベルおよび“H”レベルを含む
他の入力レベルに対応して、消費電力を低減することの
できる3値入力バッファ回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の発明の3値入力バ
ッファ回路は、高電位電源と入力端子との間に直列に接
続される第1のスイッチ手段および第1のバイアス可変
用抵抗と、前記入力端子と低電位電源との間に直列に接
続される第2のバイアス可変抵抗および第2のスイッチ
手段と、前記高電位電源と前記入力端子との間に、第1
の節点を相互間の接続接点として直列に接続される第1
のカレントミラー回路および第1のバイアス設定用抵抗
と、前記入力端子と前記低電位電源との間に、第2の節
点を相互間の接続接点として直列に接続される第2のバ
イアス設定用抵抗および第2のカレントミラー回路と、
前記第1および第2のカレントミラー回路からの出力を
受けて、前記入力端子の3値入力電圧に対応する第1お
よび第2の出力電圧を生成して、それぞれ第1および第
2の出力端子に出力するとともに、所定の論理処理を介
して、前記第1および第2のスイッチ手段に対する第1
および第2の開閉制御信号を生成して出力する論理回路
とを備えて構成され、前記入力端子オープン時に、前記
第1および第2の開閉制御信号による制御作用を介して
前記第1および第2のスイッチ手段を閉路とし、前記第
1および第2のバイアス可変用抵抗にあり、当該入力端
子のバイアス電圧を可変とするように機能することを特
徴としている。
【0011】なお、前記第1の発明において、前記第1
のスイッチ手段は、ソースが前記高電位電源に接続さ
れ、ゲートに前記第1の開閉制御信号が入力されて、ド
レインが前記第1のバイアス可変抵抗に接続される第1
種導電型電界効果トランジスタにより形成し、前記第2
のスイッチ手段は、ドレインが前記第2のバイアス可変
抵抗に接続され、ゲートに前記第2の開閉制御信号が入
力されて、ソースが前記低電位電源に接続される第2種
導電型電界効果トランジスタにより形成するようにして
もよく、また、前記第1のカレントミラー回路は、ソー
スが前記高電位電源に接続され、ゲートとドレインが連
結されて、前記第1の節点を相互間の接続接点として前
記第1のバイアス設定用抵抗に接続される第1の第1種
導電型電界効果トランジスタと、ソースが共に前記高電
位電源に接続され、ゲートが共に前記第1の第1種導電
型電界効果トランジスタのゲートに接続されて、ドレイ
ンが、それぞれ第3および第4の節点を相互間の接続接
点として前記第2のカレントミラー回路に個別に接続さ
れる第2および第3の第1種導電型電界効果トランジス
タとを備えて形成し、前記第2のカレントミラー回路
は、ゲートとドレインが連結されて、前記第2の節点を
相互間の接続接点として前記第2のバイアス設定用抵抗
に接続され、ソースが前記低電位電源に接続される第1
の第2種導電型電界効果トランジスタと、ドレインが、
それぞれ前記第3およひ第4の節点を相互間の接続接点
として前機第1のカレントミラー回路に含まれる第2お
よび第3の第1種導電型電界効果トランジスタのドレイ
ンに接続され、ゲートが共に前記第1の第2種導電型電
界効果トランジスタのゲートに接続されて、ソースが共
に前記低電位電源に接続される第2および第3の第2種
導電型電界効果トランジスタとを備えて形成してもよ
い。
【0012】更に、前記第1の発明においては、前記論
理回路は、それぞれ前記第3および第4の節点に対応し
て出力される電圧を入力して波形整形し、前記第1およ
び第2の出力電圧として出力する第1および第2のイン
バータと、前記第1および第2のインバータの出力電圧
を、それぞれ個別に反転して出力する第4および第3の
インバータと、前記第1および第3のインバータの出力
電圧を受けて論理積をとり、前記第1の開閉制御信号と
して出力するNAND回路と、前記第2および第4のイ
ンバータの出力電圧を受けて論理和をとり、前記第2の
開閉制御信号として出力するNOR回路とを備えて形成
するようにしてもよく、また、前記高電位電源は正の高
電位電源として形成し、前記低電位電源は接地電位とし
て形成するようにしてもよい。
【0013】また、第2の発明の3値入力バッファ回路
は、高電位電源と入力端子との間に直列に接続される第
1のスイッチ手段および第1のバイアス可変用抵抗と、
前記入力端子と低電位電源との間に直列に接続される第
2のバイアス可変抵抗および第2のスイッチ手段と、前
記高電位電源と前記入力端子との間に接続される第1の
バイアス設定用抵抗と、前記入力端子と前記低電位電源
との間に接続される第2のバイアス設定用抵抗と、前記
入力端子に対する3値入力電圧の入力を受けて、当該3
値入力電圧に対応する第1および第2の出力電圧を生成
して、それぞれ第1および第2の出力端子に出力すると
ともに、所定の論理処理を介して、前記第1および第2
のスイッチ手段に対する第1および第2の開閉制御信号
を生成して出力する論理回路とを備えて構成され、前記
入力端子オープン時に、前記第1および第2の開閉制御
信号による制御作用を介して前記第1および第2のスイ
ッチ手段を閉路とし、前記第1および第2のバイアス可
変用抵抗により、当該入力端子のバイアス電圧を可変と
するように機能することを特徴としている。
【0014】なお、前記第2の発明において、前記第1
のスイッチ手段は、ソースが前記高電位電源に接続さ
れ、ゲートに前記第1の開閉制御信号が入力されて、ド
レインが前記第1のバイアス可変抵抗に接続される第1
種導電型電界効果トランジスタにより形成し、前記第2
のスイッチ手段は、ドレインが前記第2のバイアス可変
抵抗に接続され、ゲートに前記第2の開閉制御信号が入
力されて、ソースが前記低電位電源に接続される第2種
導電型電界効果トランジスタにより形成するようにして
もよく、また、前記論理回路は、それぞれ前記入力端子
に対する3値入力電圧の入力を受けて、当該3値入力電
圧のレベルを判別して所定の第1および第2のレベル識
別信号を出力する第1および第2のインバータと、前記
第1および第2のインバータより出力される第1および
第2のレベル識別信号を波形整形し、前記第1および第
2の出力電圧として出力する第3および第4のインバー
タと、前記第3および第4のインバータの出力電圧を、
それぞれ個別に反転して出力する第6および第5のイン
バータと、前記第3および第5のインバータの出力電圧
を受けて論理積をとり、前記第1の開閉制御信号として
出力するNAND回路と、前記第4および第6のインバ
ータの出力電圧を受けて論理和をとり、前記第2の開閉
制御信号として出力するNOR回路とを備えて形成する
ようにしてもよい。そして、更に前記高電位電源は正の
高電位電源として形成し、前記低電位電源は接地電位と
して形成するようにしてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0016】図1は本発明の第1の実施形態を示す回路
図である。図1に示されるように、本実施形態は、入力
端子19、出力端子20および21に対応して、入力端
子19のバイアス可変用の抵抗5および7と、同じく入
力端子19のバイアス設定用の抵抗6および8と、電源
側と抵抗5との間に挿入接続されるPチャネルMOSト
ランジスタ1と、抵抗7と接地点側との間に挿入接続さ
れるNチャネルMOSトランジスタ9と、抵抗6の電源
側においてカレントミラー回路を形成するPチャネルM
OSトランジスタ2、3および4と、抵抗8の接地点側
においてカレントミラー回路を形成するNチャネルMO
Sトランジスタ10、11および12と、入力端がPチ
ャネルMOSトランジスタ3のドレインとNチャネルM
OSトランジスタ11のドレインの接続点に接続される
波形整形用のインバータ13と、入力端がPチャネルM
OSトランジスタ4のドレインとNチャネルMOSトラ
ンジスタ12のドレインの接続点に接続される波形整形
用のインバータ14と、インバータ14の出力を反転し
て出力するインバータ15と、インバータ13の出力を
反転して出力するインバータ16と、インバータ13お
よび15の出力を入力とするNAND回路17と、イン
バータ14および16の出力を入力とするNOR回路1
8とを備えて構成される。なお、NAND回路17の出
力は、PチャネルMOSトランジスタ1のゲートに帰還
入力され、NOR回路18の出力は、NチャネルMOS
トランジスタ9のゲートに帰還入力されており、インバ
ータ13および14の出力端は、それぞれ出力端子20
および21に接続されている。
【0017】ここにおいて、PチャネルMOSトランジ
スタ2、3および4の駆動能力、NチャネルMOSトラ
ンジスタ10、12および13の駆動能力、バイアス設
定用の抵抗6および8の抵抗値およびバイアス可変用の
抵抗5および7の抵抗値について、下記に示される条件
を設定するものとする。 (a)PチャネルMOSトランジスタ2の駆動能力と、
PチャネルMOSトランジスタ10の駆動能力は相等し
い。 (b)PチャネルMOSトランジスタ4の駆動能力は、
PチャネルMOSトランジスタ3の駆動能力よりも十分
に大きい。 (c)NチャネルMOSトランジスタ11の駆動能力
は、NチャネルMOSトランジスタ12の駆動能力より
も十分に大きい。 (d)NチャネルMOSトランジスタ11の駆動能力
は、PチャネルMOSトランジスタ3の駆動能力よりも
十分に大きい。 (e)PチャネルMOSトランジスタ4の駆動能力は、
NチャネルMOSトランジスタ12の駆動能力よりも十
分に大きい。 (f)バイアス設定用の抵抗6の抵抗値は、バイアス設
定用の抵抗8の抵抗値に相等しい。 (g)バイアス可変用の抵抗5の抵抗値は、バイアス可
変用の抵抗7の抵抗値に相等しい。 (h)バイアス設定用の抵抗6の抵抗値は、バイアス可
変用の抵抗5の抵抗値よりも大きい。 (i)バイアス設定用の抵抗8の抵抗値は、バイアス可
変用の抵抗7の抵抗値よりも大きい。
【0018】上記の条件設定により、入力端子19に
“L”レベルの電圧Vi が入力された場合には、Nチャ
ネルMOSトランジスタ10、11および12が共にO
FF状態となり、これによりPチャネルMOSトランジ
スタ3および4のドレインの電圧は“H”レベルとな
る。この“H”レベルの電圧は、それぞれインバータ1
3および14において反転されるとともに波形整形され
て、“L”レベルの電圧Vo1およびVo2として出力端子
20および21より出力される。そして、この“L”レ
ベルの電圧Vo1およびVo2は、それぞれ同時に、NAN
D回路17およびインバータ16と、インバータ15お
よびNOR回路18に入力される。従って、この場合に
おいては、NAND回路17からは“H”レベルの電圧
が出力されて、PチャネルMOSトランジスタ1のゲー
トに帰還入力され、またNOR回路18からは“L”レ
ベルの電圧が出力されて、NチャネルMOSトランジス
タ9のゲートに帰還入力される。これにより、Pチャネ
ルMOSトランジスタ1およびNチャネルMOSトラン
ジスタ9は共にOFF状態となり、バイアス可変用の抵
抗5および7は入力側回路より開放された状態となる。
【0019】次に、入力端子19に“H”レベルの電圧
i が入力された場合には、PチャネルMOSトランジ
スタ2、3および4が共にOFF状態となり、これによ
りNチャネルMOSトランジスタ11および12のドレ
インの電圧は“L”レベルとなる。この“L”レベルの
電圧は、それぞれインバータ13および14において反
転されるとともに波形整形されて、“H”レベルの電圧
o1およびVo2として出力端子20および21より出力
される。そして、この“H”レベルの電圧Vo1 およびV
o2は、それぞれ同時に、NAND回路17およびインバ
ータ16と、インバータ15およびNOR回路18に入
力される。この場合においても、NAND回路17から
は“H”レベルの電圧が出力されて、PチャネルMOS
トランジスタ1のゲートに帰還入力され、またNOR回
路18からは“L”レベルの電圧が出力されて、Nチャ
ネルMOSトランジスタ9のゲートに帰還入力される。
これにより、PチャネルMOSトランジスタ1およびN
チャネルMOSトランジスタ9は共にOFF状態とな
り、バイアス可変用の抵抗5および7は入力側回路より
開放された状態となる。
【0020】そして、入力端子19がオープン状態とな
っている場合には、前記条件設定の(f)項の規定によ
り、バイアス設定用の抵抗6の抵抗値とバイアス設定用
の抵抗8の抵抗値が等しいために、PチャネルMOSト
ランジスタ2、3および4と、NチャネルMOSトラン
ジスタ10、11および12は全て能動状態となるが、
同時に、前記条件設定の(a)〜(e)項のPチャネル
MOSトランジスタ2、3および4と、NチャネルMO
Sトランジスタ10、11および12の駆動能力に関す
る規定によって、PチャネルMOSトランジスタ3のド
レインの電圧は“L”レベルとなり、PチャネルMOS
トランジスタ4のドレインの電圧は“H”レベルとな
る。PチャネルMOSトランジスタ3の“L”レベルの
ドレイン電圧は、インバータ13において反転されると
ともに波形整形されて、“H”レベルの電圧Vo1として
出力端子20より出力され、またPチャネルMOSトラ
ンジスタ4の“H”レベルのドレイン電圧は、インバー
タ14において反転されるとともに波形整形されて、
“L”レベルの電圧Vo2として出力端子21より出力さ
れる。この場合においては、“H”レベルの電圧Vo1
“L”レベルの電圧Vo2の出力に対応して、NAND回
路17およびNOR回路18からは、それぞれ“L”レ
ベルおよび“H”レベルの電圧が出力されて、対応する
PチャネルMOSトランジスタ1およびNチャネルMO
Sトランジスタ9のゲートに帰還入力される。これによ
り、PチャネルMOSトランジスタ1とNチャネルMO
Sトランジスタ9は共にON状態となって、バイアス可
変用の抵抗5および7とバイアス設定用の抵抗6および
8は、入力端子19に対して共に並列接続された回路状
態となる。従って、入力端子19がオープン状態の場合
には、当該3値入力バッファ回路の入力インピーダンス
は、上記の4つの抵抗の並列回路により著しく低減され
る。
【0021】即ち、本実施形態においては、入力端子1
9に対する入力電圧の印加条件に対応して、3値入力バ
ッファ回路の入力インピーダンスを可変とすることがで
き、これにより、種々の入力条件に対する消費電力、外
来ノイズに対するクロストーク耐量等を最適化した入力
インピーダンスを設定することができる。具体的には、
入力端子19に対して“L”レベルまたは“H”レベル
の電圧を印加する場合には、当該入力端子19を対地接
地とするか、または電源と短絡して使用するのが普遍的
である。この場合には、3値入力バッファ回路の入力イ
ンピーダンスは、対地接地または電源のインピーダンス
と略々等価となり、入力インピーダンスは十分に低い値
となる。そのために、バイアス設定用の抵抗6および8
の抵抗値が大きい値であっても、外来ノイズに対するク
ロストーク耐量に対しては、さして影響することはな
い。これにより、バイアス設定用の抵抗として、可能な
限り大きい抵抗値を用いることにより、3値入力バッフ
ァ回路の消費電力を抑制することができる。また、中間
レベルの入力の場合には、入力端子19をオープン状態
として使用するのが普遍的である。この場合には、3値
入力バッファ回路の入力インピーダンスは、バイアス設
定用の抵抗6および8の抵抗値のみにより決定されるた
めに、このバイアス設定用の抵抗値が大きいと、それだ
け入力インピーダンスが高くなり、外来ノイズに対する
クロストーク耐量が劣化することになる。しかし、例え
ば、切替スイッチをONとして、バイアス設定用の抵抗
の抵抗値を切替えることにより入力インピーダンスを低
い値とし、外来ノイズに対するクロストーク耐量を増大
させることができる。
【0022】本実施形態における、低消費電力、高クロ
ストーク耐量の3値入力バッファ回路の1実施例とし
て、バイアス設定用の抵抗6および8の抵抗値を、それ
ぞれ従来の消費電力型の3値入力バッファ回路と略々同
等の100kΩとし、バイアス可変用の抵抗5および7
の抵抗値を、それぞれ従来の高クロストーク耐量型の3
値入力バッファ回路と略々同等の20kΩとすると、入
力端子19に対する入力電圧の印加レベルが“H”レベ
ルまたは“L”レベルの時の消費電流は約25μAとな
り、入力端子19がオープン状態の時の消費電流は約1
25μAとなる。一方において、従来のクロストーク耐
量が同程度の3値入力バッファ回路の場合には、入力端
子19がオープン状態にある時の消費電流は、前記実施
例の場合と同程度であるが、入力端子19に“H”レベ
ルまたは“L”レベルの電圧が印加された時の消費電流
は250μA程度となり、上記本実施形態における1実
施例の低消費電力、高クロストーク耐量の3値入力バッ
ファ回路においては、当該従来例に対比して、約1/1
0の消費電流となる。また、クロストーク耐量について
は、図4に示されるクロストーク実験結果において、3
値入力バッファ回路の入力側に侵入する外来ノイズVn
(v)の波形(図4(a)および(b)の上部に表示)
と、当該外来ノイズ電圧Vn (v)に起因して生じる従
来の低消費電力型の3値入力バッファ回路におけるクロ
ストークVc (v)の波形(図4(a)の下部に表示)
と、同じく同一の外来ノイズ電圧Vn (v)に起因して
生じる本実施例におけるクロストークVc (v)の波形
(図4(b)の下部に表示)との対比によって明らかな
ように、本実施例においては、クロストーク耐量は従来
の低消費電力型の3値入力バッファ回路の25倍程度に
増大する。
【0023】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。図2は当該第2の実施形態を示す回路図であ
り、前記第1の実施形態の電流駆動型を、電圧駆動型に
変形して構成される3値入力バッファ回路である。図2
に示されるように、本実施形態は、入力端子36、出力
端子37および38に対応して、入力端子36のバイア
ス可変用の抵抗23および25と、同じく入力端子36
のバイアス設定用の抵抗24および26と、電源側と抵
抗24との間に挿入接続されるPチャネルMOSトラン
ジスタ22と、抵抗25と接地点側との間に挿入接続さ
れるNチャネルMOSトランジスタ27と、しきい値が
適切に調整され、入力端子36の入力電圧を入力とする
インバータ28および29と、入力端がインバータ28
の出力端に接続される波形整形用のインバータ30と、
入力端がインバータ29の出力端に接続される波形整形
用のインバータ31と、インバータ30の出力を反転し
て出力するインバータ33と、インバータ31の出力を
反転して出力するインバータ32と、インバータ30お
よび32の出力を入力とするNAND回路34と、イン
バータ31および33の出力を入力とするNOR回路3
5とを備えて構成される。なお、NAND回路34の出
力は、PチャネルMOSトランジスタ22のゲートに帰
還入力され、NOR回路35の出力は、NチャネルMO
Sトランジスタ27のゲートに帰還入力されており、イ
ンバータ30および31の出力端は、それぞれ出力端子
37および38に接続されている。本実施形態におい
て、特に重要な点は、条件設定として、インバータ28
のしきい値が、インバータ29のしきい値よりも十分に
高いレベルに設定されており、且つ、入力端子36のオ
ープン状態時における入力電圧レベルが、上記のインバ
ータ28のしきい値と、インバータ29のしきい値との
中間レベルに設定されていることである。
【0024】当該第2の実施形態の動作については、上
記のインバータ28および29のしきい値に関する条件
設定が満たされている限りにおいては、前記第1の実施
形態の場合と同様である。即ち、入力端子36に“L”
レベルの電圧が入力された場合には、インバータ28お
よび29のしきい値により当該“L”レベルの電圧が判
別され、インバータ28および29からは共に“H”レ
ベルの電圧が出力される。この“H”レベルの電圧は、
それぞれインバータ30および31において反転される
とともに波形整形されて、“L”レベルの電圧Vo1およ
びVo2として出力端子37および39より出力される。
第1の実施形態の場合と同様に、この場合においては、
NAND回路34からは“H”レベルの電圧が出力され
て、PチャネルMOSトランジスタ22のゲートに帰還
入力され、またNOR回路35からは“L”レベルの電
圧が出力されて、NチャネルMOSトランジスタ27の
ゲートに帰還入力される。これにより、PチャネルMO
Sトランジスタ22およびNチャネルMOSトランジス
タ27は共にOFF状態となり、バイアス可変用の抵抗
23および27は入力側回路より開放された状態とな
る。
【0025】次に、入力端子36に“H”レベルの電圧
が入力された場合には、インバータ28および29の前
記条件設定によるしきい値により当該“H”レベルの電
圧が判別され、インバータ28および29からは共に
“L”レベルの電圧が出力される。この“L”レベルの
電圧は、それぞれインバータ30および31において反
転されるとともに波形整形されて、“H”レベルの電圧
o1およびVo2として出力端子37および39より出力
される。第1の実施形態の場合と同様に、この場合にお
いては、NAND回路34からは“H”レベルの電圧が
出力されて、PチャネルMOSトランジスタ22のゲー
トに帰還入力され、またNOR回路35からは“L”レ
ベルの電圧が出力されて、NチャネルMOSトランジス
タ27のゲートに帰還入力される。これにより、Pチャ
ネルMOSトランジスタ22およびNチャネルMOSト
ランジスタ27は共にOFF状態となり、バイアス可変
用の抵抗23および27は入力側回路より開放された状
態となる。
【0026】そして、入力端子36がオープン状態とな
っている場合には、インバータ28および29の前記条
件設定によるしきい値により判別されて、インバータ2
8からは“H”レベルの電圧が出力され、インバータ2
9からは“L”レベルの電圧が出力される。これらのイ
ンバータ28および29の出力電圧は、それぞれインバ
ータ30および31において反転されるとともに波形整
形されて、それぞれ“L”レベルの電圧Vo1および
“H”レベルの電圧Vo2として、対応する出力端子37
および38より出力される。この場合においては、NA
ND回路34およびNOR回路35からは、それぞれ
“L”レベルおよび“H”レベルの電圧が出力されて、
対応するPチャネルMOSトランジスタ22およびNチ
ャネルMOSトランジスタ25のゲートに帰還入力され
る。これにより、PチャネルMOSトランジスタ22と
NチャネルMOSトランジスタ27は共にON状態とな
って、バイアス可変用の抵抗23および25とバイアス
設定用の抵抗24および26は、入力端子36に対して
共に並列接続された回路状態となる。従って、入力端子
36がオープン状態の場合には、当該3値入力バッファ
回路の入力インピーダンスは、上記の4つの抵抗の並列
回路により著しく低減される。
【0027】以上説明したように、本発明においては、
第1の実施形態においては、バイアス可変用の抵抗5お
よび7と、当該抵抗5および7のON/OFF切替えス
イッチとしてのPチャネルMOSトランジスタ1および
NチャネルMOSトランジスタ9と、このスイッチのO
N/OFF切替えを制御する論理回路(インバータ13
〜16、NAND回路17およびNOR回路18を含
む)を備え、入力インピーダンスが最も高くなる入力端
子19オープン時においてのみ、PチャネルMOSトラ
ンジスタ1およびNチャネルMOSトランジスタ9を同
時にONさせて、バイアス可変用の抵抗5とバイアス設
定用の抵抗6、およびバイアス可変用の抵抗7とバイア
ス設定用の抵抗8とを並列接続させることにより、当該
入力インピーダンスを低減させ、外来ノイズによるクロ
ストーク耐量の向上が図られている。また、入力端子1
9の印加電圧レベルが“H”レベルまたは“L”レベル
の時には、印加電圧自体が低インピーダンスであるた
め、3値入力バッファ回路の入力インピーダンスは低い
値に設定された状態となり、バイアス設定用の抵抗とし
て、可能な限り大きい抵抗値を用いることにより、3値
入力バッファ回路の消費電力を抑制することができる。
【0028】なお、図3(a)、(b)、(c)、
(d)および(e)には、第1および第2の実施形態に
おける1実施例の、入力端子19の入力電圧Vi (図3
(a)参照)、出力端子20の出力電圧Vo1(図3
(b)参照)、出力端子21の出力電圧Vo2(図3
(c)参照)、NAND回路17または34の出力電圧
(図3(d)参照)およびNOR回路18または35の
出力電圧(図3(f)参照)等の1例が示されている。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、3値入
力バッファ回路に適用されて、当該3値入力バッファ回
路に対する入力電圧レベルに応じて、出力される電圧レ
ベルの論理処理を介して得られるレベル信号による制御
作用を介して、前記3値入力バッファ回路の入力側のバ
イアス設定用抵抗を含む抵抗回路の抵抗値を、それぞれ
適切な抵抗値に修正して設定することにより、“H”レ
ベルまたは“L”レベルの電圧印加時においては、外部
ノイズに起因するクロストーク耐量を有効に確保し、且
つ消費電力を低減することが可能となり、また入力端子
オープンの状態においては、前記外部ノイズに起因する
クロストーク耐量を、従来の低消費電力型3値入力バッ
ファ回路に対比して、大幅に増大することができるとい
う効果がある。
【0030】また、上記効果の実現により、周辺ノイズ
環境の劣悪な運用状況下においても、当該3値入力バッ
ファ回路を含む機器の正常動作を維持することができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施形態を示す回路図である。
【図3】前記実施形態における動作タイミング図であ
る。
【図4】本発明と従来例におけるクロストーク耐量の実
験比較結果を示す図である。
【図5】第1の従来例を示す回路図である。
【図6】第2の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1〜4、22、40、43、45、46、52〜54
PチャネルMOSトランジスタ 5〜8、23〜26、39、42、55、56 抵抗 9〜12、27、41、44、57〜59 Nチャネ
ルMOSトランジスタ 13〜16、28〜33、47、48、60、61
インバータ 17、34 NAND回路 18、35 NOR回路 19、36、49、62 入力端子 20、21、37、38、50、51、63、64
出力端子

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高電位電源と入力端子との間に直列に接
    続される第1のスイッチ手段および第1のバイアス可変
    用抵抗と、 前記入力端子と低電位電源との間に直列に接続される第
    2のバイアス可変抵抗および第2のスイッチ手段と、 前記高電位電源と前記入力端子との間に、第1の節点を
    相互間の接続接点として直列に接続される第1のカレン
    トミラー回路および第1のバイアス設定用抵抗と、 前記入力端子と前記低電位電源との間に、第2の節点を
    相互間の接続接点として直列に接続される第2のバイア
    ス設定用抵抗および第2のカレントミラー回路と、 前記第1および第2のカレントミラー回路からの出力を
    受けて、前記入力端子の3値入力電圧に対応する第1お
    よび第2の出力電圧を生成して、それぞれ第1および第
    2の出力端子に出力するとともに、所定の論理処理を介
    して、前記第1および第2のスイッチ手段に対する第1
    および第2の開閉制御信号を生成して出力する論理回路
    と、 を備えて構成され、前記入力端子オープン時に、前記第
    1および第2の開閉制御信号による制御作用を介して前
    記第1および第2のスイッチ手段を閉路とし、前記第1
    および第2のバイアス可変用抵抗により、当該入力端子
    のバイアス電圧を可変とするように機能することを特徴
    とする3値入力バッファ回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のスイッチ手段が、ソースが前
    記高電位電源に接続され、ゲートに前記第1の開閉制御
    信号が入力されて、ドレインが前記第1のバイアス可変
    抵抗に接続される第1種導電型電界効果トランジスタに
    より形成され、 前記第2のスイッチ手段が、ドレインが前記第2のバイ
    アス可変抵抗に接続され、ゲートに前記第2の開閉制御
    信号が入力されて、ソースが前記低電位電源に接続され
    る第2種導電型電界効果トランジスタにより形成される
    ことを特徴とする請求項1記載の3値入力バッファ回
    路。
  3. 【請求項3】 前記第1のカレントミラー回路が、ソー
    スが前記高電位電源に接続され、ゲートとドレインが連
    結されて、前記第1の節点を相互間の接続接点として前
    記第1のバイアス設定用抵抗に接続される第1の第1種
    導電型電界効果トランジスタと、 ソースが共に前記高電位電源に接続され、ゲートが共に
    前記第1の第1種導電型電界効果トランジスタのゲート
    に接続されて、ドレインが、それぞれ第3および第4の
    節点を相互間の接続接点として前記第2のカレントミラ
    ー回路に個別に接続される第2および第3の第1種導電
    型電界効果トランジスタとを備えて形成され、 前記第2のカレントミラー回路が、ゲートとドレインが
    連結されて、前記第2の節点を相互間の接続接点として
    前記第2のバイアス設定用抵抗に接続され、ソースが前
    記低電位電源に接続される第1の第2種導電型電界効果
    トランジスタと、 ドレインが、それぞれ前記第3およひ第4の節点を相互
    間の接続接点として前機第1のカレントミラー回路に含
    まれる第2および第3の第1種導電型電界効果トランジ
    スタのドレインに接続され、ゲートが共に前記第1の第
    2種導電型電界効果トランジスタのゲートに接続され
    て、ソースが共に前記低電位電源に接続される第2およ
    び第3の第2種導電型電界効果トランジスタとを備えて
    形成されるとを特徴とする請求項1記載の3値入力バッ
    ファ回路。
  4. 【請求項4】 前記論理回路が、それぞれ前記第3およ
    び第4の節点に対応して出力される電圧を入力して波形
    整形し、前記第1および第2の出力電圧として出力する
    第1および第2のインバータと、 前記第1および第2のインバータの出力電圧を、それぞ
    れ個別に反転して出力する第4および第3のインバータ
    と、 前記第1および第3のインバータの出力電圧を受けて論
    理積をとり、前記第1の開閉制御信号として出力するN
    AND回路と、 前記第2および第4のインバータの出力電圧を受けて論
    理和をとり、前記第2の開閉制御信号として出力するN
    OR回路と、 を備えて形成されることを特徴とする請求項1記載の3
    値入力バッファ回路。
  5. 【請求項5】 前記高電位電源が正の高電位電源として
    形成され、前記低電位電源が接地電位として形成される
    請求項1、請求項2、請求項3および請求項4記載の3
    値入力バッファ回路。
  6. 【請求項6】 高電位電源と入力端子との間に直列に接
    続される第1のスイッチ手段および第1のバイアス可変
    用抵抗と、 前記入力端子と低電位電源との間に直列に接続される第
    2のバイアス可変抵抗および第2のスイッチ手段と、 前記高電位電源と前記入力端子との間に接続される第1
    のバイアス設定用抵抗と、 前記入力端子と前記低電位電源との間に接続される第2
    のバイアス設定用抵抗と、 前記入力端子に対する3値入力電圧の入力を受けて、当
    該3値入力電圧に対応する第1および第2の出力電圧を
    生成して、それぞれ第1および第2の出力端子に出力す
    るとともに、所定の論理処理を介して、前記第1および
    第2のスイッチ手段に対する第1および第2の開閉制御
    信号を生成して出力する論理回路と、 を備えて構成され、前記入力端子オープン時に、前記第
    1および第2の開閉制御信号による制御作用を介して前
    記第1および第2のスイッチ手段を閉路とし、前記第1
    および第2のバイアス可変用抵抗により、当該入力端子
    のバイアス電圧を可変とするように機能することを特徴
    とする3値入力バッファ回路。
  7. 【請求項7】 前記第1のスイッチ手段が、ソースが前
    記高電位電源に接続され、ゲートに前記第1の開閉制御
    信号が入力されて、ドレインが前記第1のバイアス可変
    抵抗に接続される第1種導電型電界効果トランジスタに
    より形成され、 前記第2のスイッチ手段が、ドレインが前記第2のバイ
    アス可変抵抗に接続され、ゲートに前記第2の開閉制御
    信号が入力されて、ソースが前記低電位電源に接続され
    る第2種導電型電界効果トランジスタにより形成される
    ことを特徴とする請求項6記載の3値入力バッファ回
    路。
  8. 【請求項8】 前記論理回路が、それぞれ前記入力端子
    に対する3値入力電圧の入力を受けて、当該3値入力電
    圧のレベルを判別して所定の第1および第2のレベル識
    別信号を出力する第1および第2のインバータと、 前記第1および第2のインバータより出力される第1お
    よび第2のレベル識別信号を波形整形し、前記第1およ
    び第2の出力電圧として出力する第3および第4のイン
    バータと、 前記第3および第4のインバータの出力電圧を、それぞ
    れ個別に反転して出力する第6および第5のインバータ
    と、 前記第3および第5のインバータの出力電圧を受けて論
    理積をとり、前記第1の開閉制御信号として出力するN
    AND回路と、 前記第4および第6のインバータの出力電圧を受けて論
    理和をとり、前記第2の開閉制御信号として出力するN
    OR回路と、 を備えて形成されることを特徴とする請求項6記載の3
    値入力バッファ回路。
  9. 【請求項9】 前記高電位電源が正の高電位電源として
    形成され、前記低電位電源が接地電位として形成される
    請求項6、請求項7および請求項8記載の3値入力バッ
    ファ回路。
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