JP3077840B2 - 半導体集積回路の出力バッファ - Google Patents

半導体集積回路の出力バッファ

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JP3077840B2
JP3077840B2 JP04004226A JP422692A JP3077840B2 JP 3077840 B2 JP3077840 B2 JP 3077840B2 JP 04004226 A JP04004226 A JP 04004226A JP 422692 A JP422692 A JP 422692A JP 3077840 B2 JP3077840 B2 JP 3077840B2
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channel mos
mos transistor
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博幸 小濱田
裕 和深
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九州日本電気株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の出力
バッファに関し、特に、大電流駆動及び高速動作をする
半導体集積回路の出力バッファに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路の出力バッファと
しては、図5に示す回路がある。図5に示す半導体集積
回路の出力バッファは、入力信号I51を入力して、イン
バータ50で構成する駆動回路G51により、第1の電源
(以下Vddと記す)とソースが接続され出力端子O51と
ドレインが接続されるPチャンネルMOSトランジスタ
P50と、第2の電源(以下GNDと記す)とソースが接
続され出力端子O51とドレインが接続されるNチャンネ
ルMOSトランジスタN50とを相補的に切り換え、出力
端子O51を介して負荷を駆動する。駆動回路G51を構成
するMOSトランジスタ,PチャンネルMOSトランジ
スタP50及びNチャンネルMOSトランジスタN50の幾
何学的寸法は、入力信号I51の変化時に対する出力端子
O51における電圧レベルの変化時の時間差である遅延時
間と電流駆動能力との仕様を満たすように決定される。
【0003】図6は、従来の半導体集積回路の出力バッ
ファを示すもう一つの例である。図6に示す従来の半導
体集積回路の出力バッファは、データバス等における双
方向入力回路に用いられる。図6に示す従来の半導体集
積回路の出力バッファにおける図5に示す出力バッファ
との相違は、出力制御入力信号E61により、Pチャンネ
ルMOSトランジスタP60又はNチャンネルMOSトラ
ンジスタN60のどちらか一方が導通状態となるドライブ
状態と、その両方のトランジスタが非導通状態となるハ
イ・インピーダンス状態とに切り換えることである。ま
た、回路構成上の相違は、駆動回路G61においてインバ
ータ60,NANDゲート67及びNORゲート68が用いら
れ、これにより前記ドライブ状態と非導通状態との切り
換えを実現している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体集積回路の出力バッファでは、高速動作及び
大電流駆動の要求に対して、出力バッファを構成するM
OSトランジスタの幾何学的寸法を調節することにより
ソース・ドレイン間抵抗を小さくすることで対応してい
る。このため、上記従来の半導体集積回路の出力バッフ
ァでは、出力端子において発生するノイズが電源に対し
て電位変化を与えるという問題点と、その出力バッファ
における導通状態にあるMOSトランジスタのソース・
ドレイン間抵抗が小さいため、電源の電位変化の影響を
容易に受けて出力端子にノイズが発生し、その出力バッ
ファを有する半導体集積回路を誤動作させてしまうとい
う問題点とがある。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高速動作及び大電流駆動時において、出力
端子における電源へのノイズの発生を低減することがで
きて、かつ、共有する電源において発生したノイズの影
響を受け難い半導体集積回路の出力バッファを提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体集積
回路の出力バッファは、第1の電源と出力端子との間に
ソースドレイン電流路が設けられる第1のPチャンネル
MOSトランジスタと、第2の電源と出力端子との間に
ソースドレイン電流路が設けられる第1のNチャンネル
MOSトランジスタとを有して出力端子に接続される負
荷を入力信号に応じて駆動する半導体集積回路の出力バ
ッファにおいて、第1のPチャンネルMOSトランジス
タに対して並列にソースドレイン電流路が接続された第
2のPチャンネルMOSトランジスタと、第1のNチャ
ンネルMOSトランジスタに対して並列にソースドレイ
ン電流路が接続された第2のNチャンネルMOSトラン
ジスタと、第2のPチャンネルMOSトランジスタのゲ
ートに接続され入力した第1の制御信号により入力信号
の第1の論理レベルから第2の論理電圧レベルへの変化
時にロウ・パルスを発生する回路と入力信号を遅延し電
圧レベルを反転する遅延回路とを切り換える第1の補助
駆動回路と、第2のNチャンネルMOSトランジスタの
ゲートに接続され入力した第2の制御信号により入力信
号の第1の論理レベルから第2の論理電圧レベルへの変
化時にハイ・パルスを発生する回路と入力信号を遅延し
電圧レベルを反転する遅延回路とを切り換える第2の補
助駆動回路とを有する。
【0007】
【作用】本発明に係る半導体集積回路の出力バッファに
おいては、第1のPチャンネルMOSトランジスタに対
して並列に接続された第2のPチャンネルMOSトラン
ジスタと、前記第1のNチャンネルMOSトランジスタ
に対して並列に接続された第2のNチャンネルMOSト
ランジスタとを第1の補助駆動回路及び第2の補助駆動
回路により、制御信号に応じて制御する。そして、第2
のPチャンネルMOSトランジスタ及び第2のNチャン
ネルMOSトランジスタは、それぞれ入力信号の変化時
に対応して導通期間が制御される。これにより、本発明
に係る半導体集積回路の出力バッファは、高速動作時の
定常状態において共有する電源で発生したノイズの影響
を受け難くすることができ、また、大電流駆動時におけ
る出力変化による電源へのノイズの発生を低減すること
ができる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
【0009】図1は、本発明の第1の実施例に係る半導
体集積回路の出力バッファを示す回路図である。図1に
示すように、電源VddとGNDとの間には、第1の出力
回路を構成するPチャンネルMOSトランジスタP10と
NチャンネルMOSトランジスタN10とが直列に接続さ
れている。PチャンネルMOSトランジスタP10及びN
チャンネルMOSトランジスタN10には、インバータ10
からなる駆動回路G11を介してそれぞれ入力信号I11が
与えられる。
【0010】一方、PチャンネルMOSトランジスタP
10及びNチャンネルMOSトランジスタN10には、第2
の出力回路を構成するPチャンネルMOSトランジスタ
P11とNチャンネルMOSトランジスタN11との直列接
続回路が並列に接続される。PチャンネルMOSトラン
ジスタP11のゲートには、本第1の実施例に係る半導体
集積回路の出力バッファの内部又は外部より入力する制
御信号M11により、入力信号I11における立ち上がり変
化時のみPチャンネルMOSトランジスタP11を導通状
態にさせるロウ・パルス発生回路と、入力信号I11にお
ける立ち上がり変化後にPチャンネルMOSトランジス
タP11を導通状態にさせる立ち下がり遅延回路とに切り
換えられる補助駆動回路G12の出力端子が接続されてい
る。補助駆動回路G12は、入力信号I11を遅延させる2
個のインバータの直列接続回路であるインバータ1と、
このインバータ1の出力と制御信号M11とを入力する排
他的論理和回路であるEXORゲート3と、このEXO
Rゲート3の出力と入力信号I11とを入力するNAND
ゲート5とにより構成されている。
【0011】NチャンネルMOSトランジスタN11のゲ
ートには、本第1の実施例に係る半導体集積回路の出力
バッファの内部又は外部より入力する制御信号M10によ
り、入力信号I11における立ち下がり変化時のみNチャ
ンネルMOSトランジスタN11を導通状態にさせるハイ
・パルス発生回路と、入力信号I11における立ち下がり
変化後にNチャンネルMOSトランジスタN11を導通状
態にさせる立ち上がり遅延回路とに切り換えられる補助
駆動回路G13の出力端子が接続されている。補助駆動回
路G13は、入力信号I11を遅延させる2個のインバータ
の直列接続回路であるインバータ2と、このインバータ2
の出力と制御信号M10とを入力する排他的論理和回路で
あるEXORゲート4と、このEXORゲート4の出力と
入力信号I11とを入力するNORゲート6とにより構成
されている。
【0012】次に、上述の如く構成された本発明の第1
の実施例に係る半導体集積回路の出力バッファの動作に
ついて説明する。図2は、図1に示す本発明の第1の実
施例に係る半導体集積回路の動作を示すタイミング図で
ある。先ず、制御信号M10及びM11を共にハイレベルと
して、補助駆動回路G12及びG13がパルス発生回路とし
て動作することのみを許可する。そして、入力信号I11
がGNDレベルからVddレベルに変化すると、駆動回路
G11によりMOSトランジスタP10及びN10のゲート電
位がGNDレベルに変化するので、PチャンネルMOS
トランジスタP10は導通状態に、NチャンネルMOSト
ランジスタN10は非導通状態になる。同時に、補助駆動
回路G12によりPチャンネルMOSトランジスタP11の
ゲート電位がGNDレベルに変化するので、Pチャンネ
ルMOSトランジスタP11は導通状態になる。従って、
PチャンネルMOSトランジスタP10,P11により出力
端子O11に接続された負荷は急速に充電されて、この出
力信号は高速に立ち上がる。
【0013】一方、入力信号I11がVddレベルからGN
Dレベルに変化すると、駆動回路G11によりMOSトラ
ンジスタP10及びN10のゲート電位がVddレベルに変化
するので、PチャンネルMOSトランジスタP10は非導
通状態に、NチャンネルMOSトランジスタN10は導通
状態になる。同時に、補助駆動回路G13によりNチャン
ネルMOSトランジスタN11のゲート電位がVddレベル
に変化するので、NチャンネルMOSトランジスタN11
は導通状態になる。従って、NチャンネルMOSトラン
ジスタN10,N11により出力端子O11に接続された負荷
は急速に放電されて、この出力信号は高速に立ち下が
る。
【0014】上記により、本第1の実施例に係る半導体
集積回路の出力バッファは、高速動作ができ、更に、高
速動作時の定常状態において共有する電源で発生したノ
イズの影響を受け難くい出力バッファとなる。
【0015】次に、制御信号M10及びM11を共にロウレ
ベルとして、補助駆動回路G12及びG13が遅延回路とし
て動作することのみを許可する。そして、入力信号I11
がGNDレベルからVddレベルに変化すると、駆動回路
G11によりMOSトランジスタP10及びN10のゲート電
位がGNDレベルに変化するので、PチャンネルMOS
トランジスタP10は導通状態に、NチャンネルMOSト
ランジスタN10は非導通状態になる。このとき、補助駆
動回路G12によりPチャンネルMOSトランジスタP11
のゲート電位がPチャンネルMOSトランジスタP10の
ゲート電位の変化時よりも遅れてGNDレベルに変化す
るので、PチャンネルMOSトランジスタP10とP11と
の導通期間にずれが生じて、出力端子O11に接続された
負荷は急速には充電されず、この出力信号はゆっくりと
立ち上がる。
【0016】一方、入力信号I11がVddレベルからGN
Dレベルに変化すると、駆動回路G11によりMOSトラ
ンジスタP10及びN10のゲート電位がVddレベルに変化
するので、PチャンネルMOSトランジスタP10は非導
通状態に、NチャンネルMOSトランジスタN10は導通
状態になる。このとき、補助駆動回路G13によりNチャ
ンネルMOSトランジスタN11のゲート電位がNチャン
ネルMOSトランジスタN10のゲート電位の変化時より
も遅れてVddレベルに変化するので、NチャンネルMO
SトランジスタN10とN11との導通期間にずれが生じ
て、出力端子O11に接続された負荷は急速には放電され
ず、この出力信号はゆっくりと立ち下がる。
【0017】上記により、本第1の実施例に係る半導体
集積回路の出力バッファは、大電流駆動時における出力
変化による電源へのノイズの発生を低減することができ
る。図3は、本発明の第2の実施例に係る半導体集積回
路の出力バッファを示す回路図である。図4は、図3に
示す本発明の第2の実施例に係る半導体集積回路の動作
を示すタイミング図である。本第2の実施例は、基本的
な構成において図1に示す第1の実施例と同様である。
本第2の実施例において第1の実施例と異なる主な構成
は、NANDゲート37で構成されPチャンネルMOSト
ランジスタP30を駆動する駆動回路G31と、NORゲー
ト38とインバータ30で構成されNチャンネルMOSトラ
ンジスタN30を駆動する駆動回路G32とが構成されてい
る部分である。そして、駆動回路G31及びG32には、制
御信号E21が入力される。
【0018】また、本第2の実施例では、Pチャンネル
MOSトランジスタP31を駆動する補助駆動回路G33
は、3入力NANDゲート35,2個のインバータの直列
接続回路であるインバータ31及びEXORゲート32によ
り構成され、NANDゲート35には制御信号E21が入力
される。NチャンネルMOSトランジスタN31を駆動す
る駆動回路G34は、3入力NORゲート36,2個のイン
バータの直列接続回路であるインバータ32及びEXOR
ゲート34により構成され、NORゲート36にはインバー
タ30を介して制御信号E21の反転信号が入力される。
【0019】本第2の実施例によれば、制御信号E21が
Vddレベルの場合は、前述した第1の実施例と同様の動
作をし、制御信号E21がGNDレベルの場合は、Pチャ
ンネルMOSトランジスタP30,P31及びNチャンネル
MOSトランジスタN30,N31が全て非導通状態とな
る。従って、本第2の実施例に係る半導体集積回路の出
力バッファは、第1の実施例に係る半導体集積回路の出
力バッファと同様に高速動作ができ、更に、高速動作時
の定常状態において共有する電源で発生したノイズの影
響を受けにくく、大電流駆動時における出力変化による
電源へのノイズの発生を低減することができると共に、
制御信号E21のみにより出力端子O31をハイ・インピー
ダンス状態にすることができる。これにより、本第2の
実施例に係る半導体集積回路の出力バッファは、データ
バス等における双方向入力回路に用いることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
集積回路の出力バッファによれば、半導体集積回路の内
部又は外部より制御信号を入力することによって、高速
動作時の定常状態において共有する電源で発生したノイ
ズの影響を受け難くすることができ、また、大電流駆動
時における出力変化による電源へのノイズの発生を低減
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体集積回路の
出力バッファを示す回路図である。
【図2】図1に示す本発明の第1の実施例に係る半導体
集積回路の動作を示すタイミング図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係る半導体集積回路の
出力バッファを示す回路図である。
【図4】図3に示す本発明の第2の実施例に係る半導体
集積回路の動作を示すタイミング図である。
【図5】従来の半導体集積回路の出力バッファの一例を
示す回路図である。
【図6】従来の半導体集積回路の出力バッファであるも
う一つの例を示す回路図である。
【符号の説明】
P10,P11,P30,P31,P50,P60;PチャンネルM
OSトランジスタ N10,N11,N30,N31,N50,N60;NチャンネルM
OSトランジスタ G11,G31,G32,G51,G61;駆動回路 G12,G13,G33,G34;補助駆動回路 I11,I31,I51,I61;入力信号 O11,O31,O51,O61;出力端子 E31,E61,M10,M11,M30,M31;制御信号

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電源と出力端子との間にソースド
    レイン電流路が設けられる第1のPチャンネルMOSト
    ランジスタと、第2の電源と前記出力端子との間にソー
    スドレイン電流路が設けられる第1のNチャンネルMO
    Sトランジスタとを有して前記出力端子に接続される負
    荷を入力信号に応じて駆動する半導体集積回路の出力バ
    ッファにおいて、前記第1のPチャンネルMOSトラン
    ジスタに対して並列にソースドレイン電流路が接続され
    た第2のPチャンネルMOSトランジスタと、前記第1
    のNチャンネルMOSトランジスタに対して並列にソー
    スドレイン電流路が接続された第2のNチャンネルMO
    Sトランジスタと、前記第2のPチャンネルMOSトラ
    ンジスタのゲートに接続され入力した第1の制御信号に
    より前記入力信号の第1の論理レベルから第2の論理電
    圧レベルへの変化時にロウ・パルスを発生する回路と前
    記入力信号を遅延し電圧レベルを反転する遅延回路と
    切り換える第1の補助駆動回路と、前記第2のNチャン
    ネルMOSトランジスタのゲートに接続され入力した
    2の制御信号により前記入力信号の第1の論理レベルか
    ら第2の論理電圧レベルへの変化時にハイ・パルスを発
    生する回路と前記入力信号を遅延し電圧レベルを反転
    る遅延回路と切り換える第2の補助駆動回路とを有す
    ることを特徴とする半導体集積回路の出力バッファ。
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