JP3060621B2 - Semiconductor level conversion circuit - Google Patents

Semiconductor level conversion circuit

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JP3060621B2
JP3060621B2 JP3189079A JP18907991A JP3060621B2 JP 3060621 B2 JP3060621 B2 JP 3060621B2 JP 3189079 A JP3189079 A JP 3189079A JP 18907991 A JP18907991 A JP 18907991A JP 3060621 B2 JP3060621 B2 JP 3060621B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体レベル変換回路に
関し、特に半導体集積回路のECL回路,CMOS回路
間等の論理レベルを整合させる半導体レベル変換回路に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor level conversion circuit, and more particularly to a semiconductor level conversion circuit for matching a logic level between an ECL circuit and a CMOS circuit of a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体回路においては、MOSト
ランジスタの微細化技術によって、1つのチップ上に百
万個以上のトランジスタを集積可能になった。また、バ
イポーラ素子とCMOS素子とを1つのチップ上に混在
させて、それぞれの特徴を合わせもつBi−CMOS型
集積回路も多用されるようになってきた。
2. Description of the Related Art In a recent semiconductor circuit, more than one million transistors can be integrated on one chip by a technology for miniaturizing a MOS transistor. In addition, Bi-CMOS type integrated circuits, in which a bipolar element and a CMOS element are mixed on a single chip and have the characteristics of each other, have come to be frequently used.

【0003】このようなBi−CMOS回路において
は、高速動作可能なECL(Emitter Coup
led Logic)回路と、低消費電力のCMOS回
路を組み合わせることによって、高速かつ低消費電力の
論理回路を実現することができる。しかし、ECL回路
とCMOS回路とでは、論理レベルが異なるために、こ
れらの回路を接続する場合には、間に論理レベルを変換
する回路を設けなければならない。
In such a Bi-CMOS circuit, an ECL (Emitter Coupler) capable of operating at high speed is used.
A high-speed and low-power-consumption logic circuit can be realized by combining a low-logic (led Logic) circuit and a low-power-consumption CMOS circuit. However, since the ECL circuit and the CMOS circuit have different logic levels, when these circuits are connected, a circuit for converting the logic level must be provided therebetween.

【0004】図3は、ECL回路において、負荷駆動用
のバッファとしてよく用いられている相補な入力信号が
それぞれに印加される1対のエミッタホロワ回路による
半導体レベル変換回路である。
FIG. 3 shows a semiconductor level conversion circuit using a pair of emitter follower circuits to which complementary input signals, which are often used as load driving buffers in an ECL circuit, are respectively applied.

【0005】この回路の動作波形を図4に示す。IN
1,IN2なる相補なECLレベルの入力信号(論理振
幅はΔV1)がバイポーラトランジスタQ1,Q2のベ
ースに印加されるとき、出力端子であるエミッタには、
入力信号IN1,IN2からベース・エミッタ間の順方
向接合電圧Vbe(約0.8V)分低い、出力信号OU
T1,OUT2が取り出せる。
FIG. 4 shows operation waveforms of this circuit. IN
When input signals (logic amplitude is ΔV1) of complementary ECL levels of IN1 and IN2 are applied to the bases of the bipolar transistors Q1 and Q2, the emitters serving as output terminals are connected to the emitters.
The output signal OU lower than the input signals IN1 and IN2 by the forward junction voltage Vbe (about 0.8 V) between the base and the emitter.
T1 and OUT2 can be taken out.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、この半導体
レベル変換回路においては、出力信号OUT1,OUT
2の立下げの為に、定電流回路2a,2bを使用してお
り、入力信号IN1,IN2の状態に関わらず、絶えず
電流を消費しており、低消費電力な集積回路を構成する
ことは困難であった。また、出力信号OUT1,OUT
2の振幅は入力信号IN1,IN2の振幅と同等なもの
となってしまい、ECL回路とCMOS回路とが混在す
る集積回路においては、ECL回路の出力をCMOS回
路(信号振幅は電源振幅程度)に入力したい場合がある
が、このときには、図4の回路とCMOS回路との間に
さらにECL−CMOSのレベル変換回路が必要になる
という欠点があった。
However, in this semiconductor level conversion circuit, the output signals OUT1, OUT
The constant current circuits 2a and 2b are used for the fall of 2, and the current is constantly consumed irrespective of the state of the input signals IN1 and IN2. It was difficult. Also, output signals OUT1, OUT1
2 is equivalent to the amplitudes of the input signals IN1 and IN2. In an integrated circuit in which an ECL circuit and a CMOS circuit are mixed, the output of the ECL circuit is changed to a CMOS circuit (the signal amplitude is about the power supply amplitude). There is a case where an input is desired, but at this time, there is a disadvantage that an ECL-CMOS level conversion circuit is required between the circuit of FIG. 4 and the CMOS circuit.

【0007】本発明の目的は、エミッタホロワにECL
−CMOSのレベル変換機能を付加して、回路の高集積
化,高速化を図るとともに、低消費電力化を実現するこ
とができる半導体レベル変換回路を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an ECL for an emitter follower.
-To provide a semiconductor level conversion circuit capable of realizing high integration and high speed of the circuit and realizing low power consumption by adding a CMOS level conversion function.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レベル変
換回路は、ベースに第1の入力信号を入力する第1のバ
イポーラトランジスタと、ベースに前記第1の入力信号
と相補な第2の入力信号を入力する第2のバイポーラト
ランジスタと、一導電型の第1のMISトランジスタ及
び逆導電型の第2のMISトランジスタを備え入力端を
前記第2のバイポーラトランジスタのエミッタと接続し
前記第1のバイポーラトランジスタと共に第1のエミッ
タホロワ回路を形成し出力端をこの第1のエミッタホロ
ワ回路の出力端とする第1の電流源回路の相補型の第1
のインバータと、一導電型の第3のMISトランジスタ
及び逆導電型の第4のMISトランジスタを備え入力端
を前記第1のバイポーラトランジスタのエミッタと接続
し前記第2のバイポーラトランジスタと共に第2のエミ
ッタホロワ回路を形成し出力端をこの第2のエミッタホ
ロワ回路の出力端とする第2の電流源回路の相補型の第
2のインバータとを有している。
A semiconductor level conversion circuit according to the present invention comprises a first bipolar transistor for inputting a first input signal to a base, and a second input complementary to the first input signal for a base. A second bipolar transistor for inputting a signal, a first MIS transistor of one conductivity type and a second MIS transistor of the opposite conductivity type, and an input terminal connected to the emitter of the second bipolar transistor, A first emitter follower circuit is formed together with the bipolar transistor, and an output terminal of the first current follower circuit is used as an output terminal of the first emitter follower circuit.
And a third MIS transistor of one conductivity type and a fourth MIS transistor of the opposite conductivity type, having an input terminal connected to the emitter of the first bipolar transistor and a second emitter follower together with the second bipolar transistor. And a complementary second inverter of a second current source circuit having a circuit formed and having an output terminal as an output terminal of the second emitter follower circuit.

【0009】[0009]

【作用】本発明では、バイポーラトランジスタのエミッ
タに接続する定電流源回路を相補型のインバータとする
ことによって、出力信号の低レベルをVEEレベルまで低
下させることが可能である。高レベルは、エミッタの高
レベル出力と同等である。よって、CMOS回路に直接
入力可能な信号振幅が得られる。また、エミッタレベル
立下げ用の電流は、高レベルを出力しているバイポーラ
トランジスタ側のみに流れるために、消費電流を半減で
きる。
According to the present invention, the low level of the output signal can be reduced to the VEE level by making the constant current source circuit connected to the emitter of the bipolar transistor a complementary inverter. High level is equivalent to the high level output of the emitter. Therefore, a signal amplitude that can be directly input to the CMOS circuit is obtained. In addition, since the current for lowering the emitter level flows only to the side of the bipolar transistor outputting a high level, the current consumption can be reduced by half.

【0010】[0010]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【0012】この実施例は、ベースに第1の入力信号I
N1を入力する第1のバイポーラトランジスタQ1と、
ベースに第1の入力信号IN1と相補な第2の入力信号
IN2を入力する第2のバイポーラトランジスタQ2
と、P型の第1のMISトランジスタMP1及びN型の
第2のMISトランジスタMN1を備え入力端を第2の
バイポーラトランジスタQ2のエミッタと接続し第1の
バイポーラトランジスタQ1と共に第1のエミッタホロ
ワ回路を形成し出力端をこの第1のエミッタホロワ回路
の出力端とする第1の電流源回路の相補型の第1のイン
バータ1aと、P型の第3のMISトランジスタMP2
及びN型の第4のMISトランジスタMN2を備え入力
端を第1のバイポーラトランジスタQ1のエミッタと接
続し第2のバイポーラトランジスタQ2と共に第2のエ
ミッタホロワ回路を形成し出力端をこの第2のエミッタ
ホロワ回路の出力端とする第2の電流源回路の相補型の
第2のインバータ1bとを有する構成となっている。
In this embodiment, the first input signal I
A first bipolar transistor Q1 for inputting N1;
A second bipolar transistor Q2 that inputs a second input signal IN2 complementary to the first input signal IN1 to the base
And a P-type first MIS transistor MP1 and an N-type second MIS transistor MN1 having an input terminal connected to the emitter of the second bipolar transistor Q2 to form a first emitter follower circuit together with the first bipolar transistor Q1. A complementary first inverter 1a of a first current source circuit formed and having an output terminal as an output terminal of the first emitter follower circuit, and a P-type third MIS transistor MP2
And an N-type fourth MIS transistor MN2, the input terminal of which is connected to the emitter of the first bipolar transistor Q1 to form a second emitter follower circuit together with the second bipolar transistor Q2, and the output terminal of which is connected to the second emitter follower circuit. And a complementary second inverter 1b of the second current source circuit as an output terminal of the second current source circuit.

【0013】次に、この実施例の動作について説明す
る。図2はこの実施例の動作を説明するための各部信号
の電圧及び電流の波形図である。
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 2 is a waveform chart of voltages and currents of signals of respective parts for explaining the operation of this embodiment.

【0014】この実施例において、入力信号IN1が高
レベルの場合、MISトランジスタMN2はオン、MI
SトランジスタMP2はオフとなり、出力信号OUT2
は図2に示すように、VEEレベルとなる。このとき、バ
イポーラトランジスタQ2に流れる電流ICQ2 は“0”
となる。同時に入力信号IN2は低レベルになっている
ために、MISトランジスタMP1はオンとなり、出力
信号OUT1はバイポーラトランジスタQ1のエミッタ
のレベルと同等なレベルとなる。このとき、MISトラ
ンジスタMN1は、ECLレベルのように入力振幅が電
源振幅に比べて小さい時には完全にオフせず、バイポー
ラトランジスタQ1に電流ICQ1 が流れることになる。
In this embodiment, when the input signal IN1 is at a high level, the MIS transistor MN2 is turned on,
The S transistor MP2 is turned off, and the output signal OUT2
Is at the VEE level as shown in FIG. At this time, the current I CQ2 flowing through the bipolar transistor Q2 is “0”.
Becomes At the same time, since the input signal IN2 is at a low level, the MIS transistor MP1 is turned on, and the output signal OUT1 is at a level equivalent to the level of the emitter of the bipolar transistor Q1. At this time, the MIS transistor MN1 does not turn off completely when the input amplitude is smaller than the power supply amplitude, such as at the ECL level, and the current I CQ1 flows through the bipolar transistor Q1.

【0015】しかし、これは次にバイポーラトランジス
タQ1のエミッタを高速に立下げるために必要な電流で
あり、図4に示すような従来例では、定電流源2a,2
bにより流していた電流である。しかしこの電流は、高
レベルを出力しているバイポーラトランジスタ側にしか
流れないので、従来例に比べて消費電流を半減すること
が可能となる。
However, this is the current required to quickly lower the emitter of bipolar transistor Q1 at a high speed. In the conventional example shown in FIG. 4, constant current sources 2a and 2
This is the current flowing through b. However, since this current flows only to the side of the bipolar transistor that outputs a high level, the current consumption can be reduced by half as compared with the conventional example.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1のバ
イポーラトランジスタと共に第1のエミッタホロワ回路
を形成する第1の電流源回路を、入力端を第2のバイポ
ーラトランジスタのエミッタと接続する相補型の第1の
インバータで構成し、第2のバイポーラトランジスタと
共に第2のエミッタホロワ回路を形成する第2の電流源
回路を、入力端を第1のバイポーラトランジスタのエミ
ッタと接続する相補型の第2のインバータで構成するこ
とにより、従来例では低レベル出力時にも電流源回路に
電流が流れていたのに対し、本発明では低レベル出力時
には電流源回路に電流が流れないので消費電力を削減す
ることができ、かつこれらエミッタホロワ回路は、EC
L−CMOSのレベル変換機能を持つので、回路の高集
積化,高速化を図ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, a first current source circuit forming a first emitter follower circuit together with a first bipolar transistor is connected to an input terminal connected to the emitter of the second bipolar transistor. A second current source circuit comprising a first inverter of a first bipolar transistor and forming a second emitter follower circuit together with a second bipolar transistor; and a second complementary current source circuit having an input terminal connected to the emitter of the first bipolar transistor. In the conventional example, current flows through the current source circuit even at the time of low-level output, but in the present invention, current does not flow through the current source circuit at the time of low-level output, so that power consumption is reduced. And these emitter follower circuits are EC
Since it has an L-CMOS level conversion function, there is an effect that high integration and high speed of the circuit can be achieved.

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

【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示された実施例の動作を説明するための
各部信号の電圧及び電流の波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of voltages and currents of signals of respective parts for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.

【図3】従来の半導体レベル変換回路の一例を示す回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional semiconductor level conversion circuit.

【図4】図3に示された半導体レベル変換回路の動作を
説明するための各部信号の電圧波形図である。
FIG. 4 is a voltage waveform diagram of signals of respective parts for describing an operation of the semiconductor level conversion circuit shown in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b インバータ 2a,2b 定電流源回路 MN1,MN2,MP1,MP2 MISトランジス
タ Q1,Q2 バイポーラトランジスタ
1a, 1b Inverter 2a, 2b Constant current source circuit MN1, MN2, MP1, MP2 MIS transistor Q1, Q2 Bipolar transistor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ベースに第1の入力信号を入力する第1
のバイポーラトランジスタと、ベースに前記第1の入力
信号と相補な第2の入力信号を入力する第2のバイポー
ラトランジスタと、一導電型の第1のMISトランジス
タ及び逆導電型の第2のMISトランジスタを備え入力
端を前記第2のバイポーラトランジスタのエミッタと接
続し前記第1のバイポーラトランジスタと共に第1のエ
ミッタホロワ回路を形成し出力端をこの第1のエミッタ
ホロワ回路の出力端とする第1の電流源回路の相補型の
第1のインバータと、一導電型の第3のMISトランジ
スタ及び逆導電型の第4のMISトランジスタを備え入
力端を前記第1のバイポーラトランジスタのエミッタと
接続し前記第2のバイポーラトランジスタと共に第2の
エミッタホロワ回路を形成し出力端をこの第2のエミッ
タホロワ回路の出力端とする第2の電流源回路の相補型
の第2のインバータとを有すること特徴とする半導体レ
ベル変換回路。
A first input signal input to a base;
Bipolar transistor, a second bipolar transistor whose base receives a second input signal complementary to the first input signal, a first MIS transistor of one conductivity type and a second MIS transistor of opposite conductivity type A first current source having an input terminal connected to the emitter of the second bipolar transistor, forming a first emitter follower circuit together with the first bipolar transistor, and having an output terminal as an output terminal of the first emitter follower circuit. A first inverter of a complementary type of the circuit, a third MIS transistor of one conductivity type and a fourth MIS transistor of the opposite conductivity type, and an input terminal connected to the emitter of the first bipolar transistor; A second emitter follower circuit is formed together with the bipolar transistor, and the output terminal is connected to the output of the second emitter follower circuit. Semiconductor level converting circuit, wherein further comprising a second inverter of the complementary type of the second current source circuit to the end.
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