JP3050168B2 - デューティ制御回路 - Google Patents

デューティ制御回路

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JP3050168B2
JP3050168B2 JP9150051A JP15005197A JP3050168B2 JP 3050168 B2 JP3050168 B2 JP 3050168B2 JP 9150051 A JP9150051 A JP 9150051A JP 15005197 A JP15005197 A JP 15005197A JP 3050168 B2 JP3050168 B2 JP 3050168B2
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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、デューティ制御回
路に関し、特にMOS型半導体集積回路を用いたデュー
ティ制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のデューティ(パルス幅)制御回路
の一例を図7に示す。また図8に、図7に示したデュー
ティ制御回路の動作原理を説明するためのタイミング波
形図を示す。図7において、10はPチャネルMOSト
ランジスタ(「Pchトランジスタという」)、11は
NチャネルMOSトランジスタ(「Nchトランジス
タ」という)で、縦接続によりCMOSインバータ構成
となり、反転増幅を行う。14はPchトランジスタ
で、ゲートは入力端子に接続し、ドレインはNchトラ
ンジスタ11のドレインに接続されており、デューティ
調整回路の出力ノード1に接続される。15はPchト
ランジスタであり、ソースがVDD電源に接続し、ドレ
インがPchトランジスタ14のソースに接続し、ゲー
トはコントロール信号に接続されている。
【0003】コントロール信号を“H”レベル(VDD
電圧レベル)にすると、Pchトランジスタ15はオフ
の状態になり、Pchトランジスタ14にはVDD電源
が供給されず動作しない。従って入力端子からの入力信
号は、Pchトランジスタ10とNchトランジスタ1
1とにより反転増幅される。このとき、Pchトランジ
スタ10とNchトランジスタ11との駆動能力が等し
ければ、1/2VDDレベルを中心の波形となって増幅
される。すなわち、(VDD+VSS)/2レベルでの
デューティは50%になる。
【0004】次にデューティ制御端子9を“L”レベル
(VSSレベル)にすると、Pchトランジスタ16は
オンし、VDD電源をPchトランジスタ14に供給す
る。従って、入力端子からの入力信号はPchトランジ
スタ10と14、Nchトランジスタ11により反転増
幅される。この時、Pchトランジスタの駆動能力がN
chトランジスタの駆動能力を上回るため、出力ノード
1から出力される波形の中心レベルは、VDD側へずれ
たものとなる。
【0005】この信号は、出力バッファF1で反転増幅
されるため、外部へ出力される出力波形は中心レベルが
VSS電源側へずれたものとなる。すなわち、(VDD
+VSS)/2より低い電圧でデューティ50%とな
る。
【0006】なお、デューティ調整回路としてCMOS
インバータの出力ノードと電源VDD間にPchトラン
ジスタに縦積み2段とし、電源側のPchトランジスタ
のゲート端子をデューティ制御端子電圧を供給する構成
としては、例えば特開平4−335714号公報に記載
が参照される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図7に示した
従来のデューティ制御回路では、Pchトランジスタ1
4、15が縦積みになっているため、電源電圧VDDが
低くなると、動作時のドレイン−ソース間電圧が確保さ
れず、動作が不安定になる、という問題がある。
【0008】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、低電圧で良好に動
作するデューティ調整回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明のデューティ制御回路は、ソースが高電位側電源に、
ゲートが入力端子に接続されたPチャネルトランジスタ
と、ドレインが前記Pチャネルトランジスタのドレイン
に、ソースが低電位側電源に、ゲートが入力端子に接続
されたNチャネルトランジスタと、前記Pチャネルトラ
ンジスタに並列に接続された1又は複数のPチャネルト
ランジスタと、前記並列に接続された1又は複数のPチ
ャネルトランジスタのゲートに接続され、制御信号によ
り、前記ゲートを前記入力端子又は高電位側電源に切換
接続する1又は複数のスイッチと、入力端が前記複数の
Pチャネルトランジスタと前記Nチャネルトランジスタ
のドレインに接続された出力インバータと、を備えて成
る。
【0010】また、本発明は、ソースが高電位側電源
に、ゲートが入力端子に接続されたPチャネルトランジ
スタと、ドレインが前記Pチャネルトランジスタのドレ
インに、ソースが低電位側電源に、ゲートが入力端子に
接続されたNチャネルトランジスタと、前記Nチャネル
トランジスタに並列に接続された1又は複数のNチャネ
ルトランジスタと、前記並列に接続された1又は複数の
Nチャネルトランジスタのゲートに接続され、制御信号
により、前記ゲートを前記入力端子又は低電位側電源に
切換接続する1又は複数のスイッチと、入力端が前記P
チャネルトランジスタと前記複数のNチャネルトランジ
スタのドレインに接続された出力インバータと、を備え
て成る。
【0011】さらに、本発明においては、ソースが高電
位側電源に、ゲートが入力端子に接続されたPチャネル
トランジスタと、ドレインが前記Pチャネルトランジス
タのドレインに、ソースが低電位側電源に、ゲートが入
力端子に接続されたNチャネルトランジスタと、前記P
チャネルトランジスタに並列に接続された1又は複数の
Pチャネルトランジスタと、前記並列に接続された1又
は複数のPチャネルトランジスタのゲートに接続され、
制御信号により、前記ゲートを前記入力端子又は高電位
側電源に切換接続する1又は複数の第1スイッチと、前
記並列に接続された1又は複数のNチャネルトランジス
タのゲートに接続され、制御信号により、前記ゲートを
前記入力端子又は低電位側電源に切換接続する1又は複
数の第2スイッチと、入力端が前記複数のPチャネルト
ランジスタと前記複数のNチャネルトランジスタのドレ
インに接続された出力インバータと、を備えて成る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の実施の形態は、好ましくは、ソー
スがVDD(正電圧源)に、ゲートが入力端子に接続さ
れた第1のPチャネルMOSトランジスタ(「Pchト
ランジスタ」という)と、第1のPchトランジスタの
ドレインとドレインが接続され、ゲートが入力端子に、
ソースがVSS(負電圧源)に接続された第1のNチャ
ネルMOSトランジスタ(「Nchトランジスタ」とい
う)で構成されるインバータ部と、第1のPchトラン
ジスタのドレインとドレインが、ソースが第1のPch
トランジスタのソースに接続された1又は複数のPch
トランジスタと、第1のNchトランジスタのドレイン
とドレインが、ソースが第1のNchトランジスタのソ
ースに接続された1又は複数のNchトランジスタで構
成されるデューティ可変部と、デューティ可変部の個々
のPchトランジスタのゲートをVDDもしくは入力端
子に接続する1又は複数のスイッチと、及び/又は、個
々のNchトランジスタのゲートをVSSもしくは入力
端子に接続する1又は複数のスイッチと、第1のPch
トランジスタと第1のNchトランジスタのドレインを
入力とするインバータで構成し、各スイッチによりPc
h、Nchトランジスタのゲート接続を切り替えること
により、デューティを可変できる。
【0013】各スイッチを制御し、反転増幅器の駆動能
力(しきい値)を変化させる事によりデューティを変化
させる。
【0014】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。
【0015】[実施例1]図1は、本発明の一実施例の
回路構成を示す図であり、CMOSトランジスタにより
構成した図である。
【0016】図1を参照すると、本実施例のデューティ
制御回路は、電源VDDとVSS間に直列に接続され入
力信号をゲート入力とするPchトランジスタM1及び
NchトランジスタM2で構成されるCMOSインバー
タと、PchトランジスタM1に並列接続されるPch
トランジスタM3と、コントロール信号によりPchト
ランジスタM1のゲートを入力信号または電源VDDに
切替接続するスイッチSW1と、出力インバータF1
と、を備えて構成されている。
【0017】図2に、本発明の第一実施例のタイミング
波形図を示す。図1及び図2を参照して、本実施例の動
作について説明する。
【0018】コントロール信号が“L”レベルの時、ス
イッチSW1によりPchトランジスタM3のゲートを
電源VDDに接続する。この時、PchトランジスタM
3のゲート−ソース間電圧は0Vとなり、Pchトラン
ジスタM3のドレイン電圧に関係なく動作しない(非導
通状態)。
【0019】したがって、PchトランジスタM1とN
chトランジスタM2の駆動能力を等しくしておけば、
(VDD+VSS)/2レベルが入力された時、ノード
1の電圧は、(VDD+VSS)/2レベルとなる。
【0020】このとき、ノード1の電圧は、出力インバ
ータF1により反転増幅出力される。すなわち、デュー
ティ50%の出力が得られる。
【0021】一方、コントロール信号が“H”レベルの
時、スイッチSW1によりPchトランジスタM3のゲ
ートを入力信号側に接続する。この時、Pchトランジ
スタM3とPchトランジスタM1の駆動能力が、Nc
hトランジスタM2の駆動能力を上回るため、(VDD
+VSS)/2レベルが入力された時、ノード1の電圧
は、VDD側へずれた値となる。
【0022】ノード1の電位を出力インバータF1によ
り反転増幅出力されると、出力は“L”となり、デュー
ティは50%以下の出力が得られる(図2の矢印参
照)。
【0023】PchトランジスタM1に並列接続される
Pchトランジスタを複数個とした場合、さらに、Pc
hトランジスタの駆動能力がNchトランジスタM2の
駆動能力を上周ることになり、デューティはさらに小さ
くなる。
【0024】本発明の実施例において、トランジスタ縦
接続2段で構成しているため、電源電圧を低くしても、
従来回路にくらべ安定に動作可能である。
【0025】[実施例2]図3は、本発明の第2の実施
例の回路構成を示す図であり、CMOSトランジスタに
より構成した図である。また図4は、本発明の第2の実
施例の動作を説明するためのタイミング波形図である。
【0026】図3において、デューティ制御回路は、P
chトランジスタM1、NchトランジスタM2で構成
されるインバータと、M2に並列接続されるNchトラ
ンジスタM4とスイッチSW2と出力インバータF1に
より構成される。
【0027】次に本発明の第2の実施例の動作を説明す
る。スイッチSW2によりNchトランジスタM4のゲ
ートをVSSに接続すると、NchトランジスタM4の
ゲート−ソース間電圧は0Vとなり、Nchトランジス
タM4のドレイン電圧に関係なく動作しない。したがっ
て、PchトランジスタM1とNchトランジスタM2
の駆動能力を等しくしておけば、(VDD+VSS)/
2レベルが入力された時、ノード1の電圧は、(VDD
+VSS)/2レベルとなる。ノード1の電圧は出力イ
ンバータF1により反転増幅出力される。すなわち、デ
ューティ50%の出力が得られる。
【0028】コントロール電圧を“H”としスイッチS
W2によりNchトランジスタM4のゲートを入力に接
続すると、NchトランジスタM4とNchトランジス
タM2の駆動能力、がPchトランジスタM1の駆動能
力を上回るため、(VDD+VSS)/2レベルが入力
された時、ノード1の電圧は、VSS側へずれた値とな
る。出力インバータF1により反転増幅出力されると、
出力は“H”となり、デューティは50%以上の出力が
得られる。
【0029】NchトランジスタM2に並列接続される
Nchトランジスタが複数となれば、さらにNchトラ
ンジスタの駆動能力がPchトランジスタM1の駆動能
力を上回り、デューティはさらに大きくなる。
【0030】本発明の実施例においては、トランジスタ
縦接続2段で構成しているため、低電圧でも安定した動
作が可能である。
【0031】[実施例3]図5は本発明の第3の実施例
の回路構成を示す図であり、CMOSトランジスタによ
り構成した図である。図6は、本発明の第3の実施例の
動作を説明するためのタイミング波形図である。図5に
おいて、デューティ制御回路は、PchトランジスタM
1、NchトランジスタM2で構成されるCMOSイン
バータと、PchトランジスタM1に並列接続される複
数のPchトランジスタと、NchトランジスタM2に
並列接続される複数のNchトランジスタと、スイッチ
群SW1、SW2と、出力インバータF1により構成さ
れる。
【0032】次に本発明の第3の実施例の動作を説明す
る。スイッチSW1により、ゲートがスイッチに接続さ
れているPchトランジスタ全てのゲートを電源電圧V
DDに、ゲートがスイッチSW2に接続されているNc
hトランジスタの全てのゲートをVSSに接続すると、
ゲートが、スイッチSW1、SW2に接続されている全
てのトランジスタのゲート−ソース間電圧は0Vとなり
動作しない。
【0033】したがって、PchトランジスタM1とN
chトランジスタM2の駆動能力を等しくしておけば、
(VDD+VSS)/2レベルが入力された時、ノード
1の電圧は、(VDD+VSS)/2レベルとなる。こ
のとき、ノード1の電圧は出力インバータF1により反
転増幅出力される。つまり、デューティ50%の出力が
得られる。
【0034】PchトランジスタM1に並列接続される
PchトランジスタのゲートをスイッチSW1により入
力端子に接続すると、Pchトランジスタの駆動能力が
Nchトランジスタの駆動能力を上回り、(VDD+V
SS)/2レベルが入力された時、ノード1の電圧はV
DD側へずれた値となる。出力インバータF1により反
転増幅出力され、デューティは50%以下の出力が得ら
れる。
【0035】NchトランジスタM2に並列接続される
NchトランジスタのゲートをスイッチSW2により入
力に接続すると、Nchトランジスタの駆動能力がPc
hトランジスタの駆動能力を上回り、(VDD+VS
S)/2レベルが入力された時、ノード1の電圧はVS
S側へずれた値となる。ノード1の電圧は出力インバー
タF1により反転増幅され、デューティ50%以上の出
力が得られる。デューティを“+”にも“−”にも調整
可能となる。
【0036】また、スイッチSW1、SW2がゲートに
接続されているPchトランジスタ、Nchトランジス
タの駆動能力をずらしておけば、組み合わせにより、細
かい調整が可能となる。
【0037】そして本実施例は、トランジスタ縦積みを
2段までで構成しているため、低電圧でも安定した動作
が可能である。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
デューティ(パルス幅)を調整でき、しかも低電圧でも
動作するという効果を奏する。
【0039】その理由は、本発明においては、トランジ
スタ縦積みを2段で構成しているため、低電圧でも安定
した動作が可能であるためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の第一実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
【図3】本発明の第二実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図4】本発明の第二実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
【図5】本発明の第三実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図6】本発明の第三実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
【図7】従来技術の回路構成の一例を示す図である。
【図8】従来技術の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。
【符号の説明】
M1 Pchトランジスタ1 M2 Nchトランジスタ1 M3 Pchトランジスタ2 M4 Nchトランジスタ2 M5 Pchトランジスタ3 M6 Nchトランジスタ3 M7 Pchトランジスタ4 M8 Nchトランジスタ4 F1 インバータ SW1 スイッチ1 SW2 スイッチ2 1 出力インバータF1の入力端子 10 Pchトランジスタ5 11 Nchトランジスタ5 14 Pchトランジスタ6 15 Pchトランジスタ7

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ソースが高電位側電源に、ゲートが入力端
    子に接続されたPチャネルトランジスタと、 ドレインが前記Pチャネルトランジスタのドレインに、
    ソースが低電位側電源に、ゲートが前記入力端子に接続
    されたNチャネルトランジスタと、 前記Pチャネルトランジスタに並列に接続された1又は
    複数のPチャネルトランジスタと、 前記並列に接続された1又は複数のPチャネルトランジ
    スタのゲートにそれぞれ接続され、制御信号により、前
    記ゲートを前記入力端子又は前記高電位側電源に切換接
    続する1又は複数のスイッチと、 入力端が前記複数のPチャネルトランジスタと前記Nチ
    ャネルトランジスタのドレインに接続された出力インバ
    ータと、 を備えて成るデューティ制御回路。
  2. 【請求項2】ソースが高電位側電源に、ゲートが入力端
    子に接続されたPチャネルトランジスタと、 ドレインが前記Pチャネルトランジスタのドレインに、
    ソースが低電位側電源に、ゲートが前記入力端子に接続
    されたNチャネルトランジスタと、 前記Nチャネルトランジスタに並列に接続された1又は
    複数のNチャネルトランジスタと、 前記並列に接続された1又は複数のNチャネルトランジ
    スタのゲートにそれぞれ接続され、制御信号により、前
    記ゲートを前記入力端子又は前記低電位側電源に切換接
    続する1又は複数のスイッチと、 入力端が前記Pチャネルトランジスタと前記複数のNチ
    ャネルトランジスタのドレインに接続された出力インバ
    ータと、 を備えて成るデューティ制御回路。
  3. 【請求項3】ソースが高電位側電源に、ゲートが入力端
    子に接続されたPチャネルトランジスタと、 ドレインが前記Pチャネルトランジスタのドレインに、
    ソースが低電位側電源に、ゲートが入力端子に接続され
    たNチャネルトランジスタと、 前記Pチャネルトランジスタに並列に接続された1又は
    複数のPチャネルトランジスタと、 前記並列に接続された1又は複数のPチャネルトランジ
    スタのゲートに接続され、制御信号により、前記ゲート
    を前記入力端子又は高電位側電源に切換接続する1又は
    複数の第1スイッチと、 前記並列に接続された1又は複数のNチャネルトランジ
    スタのゲートに接続され、制御信号により、前記ゲート
    を前記入力端子又は低電位側電源に切換接続する1又は
    複数の第2スイッチと、 入力端が前記複数のPチャネルトランジスタと前記複数
    のNチャネルトランジスタのドレインに接続された出力
    インバータと、 を備えて成るデューティ制御回路。
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