JP3119587B2 - 出力バッファ - Google Patents

出力バッファ

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JP3119587B2
JP3119587B2 JP08240794A JP24079496A JP3119587B2 JP 3119587 B2 JP3119587 B2 JP 3119587B2 JP 08240794 A JP08240794 A JP 08240794A JP 24079496 A JP24079496 A JP 24079496A JP 3119587 B2 JP3119587 B2 JP 3119587B2
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武男 楠美
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日本電気アイシーマイコンシステム株式会社
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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ASICに関し、特
に半導体チップの内部と外部との電位が異なるASIC
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの低電圧化・低電力化が進
み、従来の5V電源から3V以下の電源への移行が進ん
でいる。その移行期のため、複数の電源電圧のチップが
混在するシステムが作られることが多くなっている。よ
って、低電圧のチップでは、電源電圧の異なるチップ間
のインターフェースを行うためには、電源電圧よりも高
い電圧をインターフェース可能なインターフェースブロ
ックを用いて行われている。その出カインターフェース
ブロツクの回路構成を図13(a)、図13(b)に示
す。図13(a)は全体のブロック図、図13(b)は
出力バッファ制御回路18内部の回路図である。
【0003】図13(b)において、出カインターフェ
ースブロック5は、チップ内部の信号を外部信号線OU
Tに出力する出力バッファ9と、前記出力バッファ9と
外部信号線OUTとの間に敷設されている、外部信号線
OUT上を伝搬するチップ電源電圧よりも高い電圧をチ
ップ電源電圧まで抑え外部信号線OUTからチップ内へ
電流が流れ込むのを防止する外部電圧制御部6と、前記
外部電圧制御部6内に敷設されているノンドープトラン
ジスタ4のゲート電圧をコントロールする出力バッファ
制御回路18とで構成されている。前記出力バッファ制
御回路18は、分圧回路11とリークコントロール回路
12とで構成されている。
【0004】前記ノンドープトランジスタ4は、出カイ
ンターフェースブロック5の出力状態がイネーブル時、
ノンドープトランジスタ4のゲートレベルを“H(ハ
イ)”にし、ノンドープトランジスタ4をONし、出力
バッファ9からの信号を外部信号線OUTに伝搬する。
また、出カインターフェースブロック5の出力状態がデ
ィセーブル時、ノンドープトランジスタ4をOFFし、
出力バッファ9からの信号を遮断する。このときノンド
ープトランジスタ4のゲートレベルを“L(ロー)”に
すると、外部信号線OUTにチップの電源電圧よりも高
い電圧が伝搬されたとき、ノンドープトランジスタ4の
ゲートとドレイン間の電位差が、そのチップの絶対最大
定格電圧を越えるため、破壊される可能牲がある。よっ
て、出力バッファ制御回路18は、出カインターフェー
スブロック5の出力状態がイネーブル時は“H”、出カ
インターフェースブロック5の出力状態がディセーブル
時は電源と接地の間の中間電圧を出力する必要がある。
前記中間電圧を得るために特開平6−187783号公
報に開示された中間電位発生回路が従来例としてある。
【0005】次に従来例の出力バッファ制御回路の動作
を図13(a)に図13(b)を交えて説明する。出カ
インターフェースブロック5がイネーブル状態すなわち
イネーブル信号が“H”の時、PMOS型トランジスタ
P4がONし、ノンドープコントロール信号S10は常
に“H”となる。ここで、NMOS型トランジスタN6
は、ノードS9がフローティングになるためノードS1
0からPMOS型トランジスタP8を介してリークする
のを防止するため、OFFする。出カインターフェース
ブロック5がディセーブル状態すなわちイネーブル信号
が“L”時、PMOS型トランジスタP4がOFFし、
NMOS型トランジスタN14・N15、PMOS型ト
ランジスタP6・P7の抵抗分圧によりノードS11は
中間電位に保たれる。また、ノードS8は電源にたいし
てNMOS型トランジスタN14のしきい値電圧分だけ
下降した電位となる。またノードS9は接地にたいして
PMOS型トランジスタP7のしきい値分だけ上昇した
電圧となる。これにより、ノードS10の電位が下降す
るとNMOS型トランジスタN3がONし、ノードS1
0に電流が流出する。また、ノードS10の電圧が上昇
するとPMOS型トランジスタP8がONし出力ノード
S10より電流が流出する。よって、ノードS10は中
間電位に保たれる。
【0006】ここで、NMOS型トランジスタN5は、
ノードS10のレベルの“H”から中間電圧への推移時
間を少なくするために、イネーブル信号が“H”から
“L”に推移したとき、ノードS10のレベルが中間電
位に近くなるまでONし続け、ノードS10のレベルを
中間電位に近くなるまで引き下げている。また、前記出
力バッファ制御回路18は、配線抵抗のばらつきによ
り、インターフェース毎に制御するタイミングが異なる
ため、インターフェース毎に搭載する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術に
は、以下のような問題点があった。第1の問題点は、レ
イアウト面積が増大することである。その理由は、現状
の制御回路の回路構成では、インターフェース毎に制御
するタイミングが異なるため、インターフェース毎に出
力バッファ制御回路を搭載する必要があるためである。
第2の問題点は、出力バッファ制御回路をチップ内で共
通にできないことである。その理由は、ASICの場
合、全インターフェースブロックに中間電位を供給する
事を考慮しなければならない。このときそのチップに搭
載されるべくすべてのインターフェースブロックの中間
電位の供給をコントロールしている回路へ接続されるた
め、高インピーダンスとなり、各インターフェースでの
中間電位への推移時間が遅くなってしまう。第3の問題
点は、静的消費電流が増加する事である。その理由は、
出カインターフェースブロックの出力状態がディセーブ
ル時、中間電位をトランジスタの抵抗分圧により生成す
るため電源から接地への貫通電流が流れるためである。
なお、上記の第1の問題点を解決するには、中間電位発
生部をチップ内で共通にし、中間電位への移行タイミン
グの遅れ防止を解決するために、中間電位発生部の低イ
ンピーダンス化の目的で中間電位発生部のトランジスタ
のサイズを大きくした場合、レイアウト面積・静的消費
電流の増加の原因となる。
【0008】本発明はこのような事情に鑑みて、半導体
チップ上において出力バッファ制御回路を共有化して、
チップ上の占有面積を削減し、消費電流を減らすことの
可能な出力バッファ制御回路および出力バッファ装置を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
内部信号を入力して出力信号を外部端子へ接続し、且
つ、動作モードによりハイインピーダンス状態とする、
外部端子に印加された電位により発生する電流の逆流を
防止するためのトランスファゲートで構成するスイッチ
を有し、前記トランスファゲートのゲートに容量の一端
を接続し、前記容量の他端を第一の電源へ接続し、パル
スコントロール回路の出力信号で、前記容量の一端の電
位を第一の電源電位と第二の電源電位との中間の電位に
なるように制御する機能を有する出力バッファにおい
て、イネーブル信号とパルス信号とを入力するNORゲ
ートを有し、前記NORゲートの出力信号を入力とする
PMOSトランジスタと前記NORゲートの出力信号の
反転信号を入力とするPMOSトランジスタとを直列接
続し、前記直列接続した2つのPMOSトランジスタの
一端を第一の電源に接続し他端を第二の電源に接続し、
前記直列接続した2つのPMOSトランジスタの共通接
続点を出力するパルスコントロール回路を有することを
特徴とする出力バッファを提供する。請求項2記載の発
明は、イネーブル信号とパルス信号とを入力するNOR
ゲートを有し、前記NORゲートの出力信号を入力とす
るPMOSトランジスタと前記NORゲートの出力信号
の反転信号を入力とするPMOSトランジスタと第一の
電源を入力とするPMOSトランジスタを直列接続し、
前記直列接続した3つのPMOSトランジスタの一端を
第一の電源に接続し他端を第二の電源に接続し、前記N
ORゲートの出力信号を入力とするPMOSトランジス
タと前記NORゲートの出力信号の反転信号を入力とす
るPMOSトランジスタの共通接続点を出力するパルス
コントロール回路を有することを特徴とする請求項1記
載の出力バッファを提供する。請求項3記載の発明は、
イネーブル信号と前記イネーブル信号の反転信号とパル
ス信号とを入力するトランスファゲートと、前記イネー
ブル信号の反転信号を入力としたPMOSトランジスタ
を有し、前記イネーブル信号の反転信号を入力としたP
MOSトランジスタの一端を第二の電源に接続し、他端
を前記トランスファゲートの出力に接続し、前記トラン
スファゲートの出力信号を入力とするPMOSトランジ
スタと前記トランスファゲートの出力信号の反転信号を
入力とするPMOSトランジスタとを直列接続し、前記
直列接続した2つのPMOSトランジスタの一端を第一
の電源に接続し他端を第二の電源に接続し、前記直列接
続した2つのPMOSトランジスタの共通接続点を出力
するパルスコントロール回路を有することを特徴とする
請求項1記載の出力バッファを提供する。請求項4記載
の発明は、イネーブル信号とパルス信号とを入力するN
ORゲートを有し、前記NORゲートの出力信号を入力
とするPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタ
と第一の電源を入力とするPMOSトランジスタを直列
接続し、前記直列接続した2つのPMOSトランジスタ
と1つのNMOSトランジスタの一端を第一の電源に接
続し他端を第二の電源に接続し、前記NORゲートの出
力信号を入力とするPMOSトランジスタとNMOSト
ランジスタの共通接続点を出力するパルスコントロール
回路を有することを特徴とする請求項1記載の出力バッ
ファを提供する。請求項5記載の発明は、イネーブル信
号とパルス信号とを入力するNORゲートを有し、前記
NORゲートの出力信号を入力とするPMOSトランジ
スタと前記NORゲートの出力信号の反転信号を入力と
するPMOSトランジスタと抵抗素子とを直列接続し、
前記直列接続した2つのPMOSトランジスタと抵抗素
子の一端を第一の電源に接続し他端を第二の電源に接続
し、前記NORゲートの出力信号を入力とするPMOS
トランジスタと前記NORゲートの出力信号の反転信号
を入力とするPMOSトランジスタの共通接続点を出力
するパルスコントロール回路を有することを特徴とする
請求項1記載の出力バッファを提供する。
【0010】さらに下記のように構成してもよい。請求
項1ないし5のいずれかに記載の出力バッファにおい
て、前記パルス信号をパルス発生回路により生成するこ
とを特徴とする。また、請求項1ないし5のいずれかに
記載の出力バッファにおいて、前記パルス信号をリング
オシレータ回路により生成することを特徴とする。請求
項6記載の出力バッファにおいて、前記パルス発生回路
をチップコーナー部に配置することを特徴とする。さら
に請求項7記載の出力バッファにおいて、前記リングオ
シレータ回路をチップコーナー部に配置することを特徴
とする。
【0011】
【発明の実施の形態】まず、本発明の第一の実施形態
(以下、第一実施形態と称す)の回路構成を図1を用い
て説明する。図1は本発明の第一実施形態の構成を示す
回路図である。出力バッファ制御回路は、パルス発生回
路7とパルスコントロール回路8と容量素子3より構成
されている。パルスコントロール回路8は、NORゲー
ト1、インバータ2、PMOS型トランジスタP1、P
MOS型トランジスタP2より構成されている。NOR
ゲート1の一方の入力は出カインターフェースブロック
5の入力イネーブル信号の端子に接続され、もう一方の
入力には、パルス発生回路7の出力が接続される。NO
Rゲート1の出力S3はPMOS型トランジスタP1の
ゲート、及びインバータ2の入力に接続される。インバ
ータ2の出力S4は、PMOS型トランジスタP2のゲ
ートに接続される。PMOS型トランジスタP1のソー
スには電源が接続され、PMOS型トランジスタP2の
ソースは接地電位に接続される。さらにPMOS型トラ
ンジスタP1のドレインとPMOS型トランジスタP2
のドレインとに片方のノードが接地された容量素子3の
もう片方のノードが接続され、ノンドープコントロール
信号S5となり、外部信号線OUT上を伝搬するチップ
電源電圧よりも高い電圧をチップ電源電圧まで抑え外部
信号線OUTからチップ内へ電流が流れ込むのを防止す
るMOSトランジスタ4のゲートに接続される。
【0012】次に本発明の第一実施形態の動作を図2を
用いて説明する。図2は本発明の第一実施形態の動作を
示すタイミングチャートである。出カインターフェース
ブロック5がイネーブル状態すなわちイネーブル信号入
力端子が“H”の時、パルス発生回路7の出力信号に関
係なくNORゲート1の出力S3は常に“L”となり、
インバータ2の出力S4は“H”となる。従って、PM
OS型トランジスタP1は常にONし、PMOS型トラ
ンジスタP2は常にOFFし、容量素子3に電荷がチャ
ージアップされる。よって、ノンドーブコントロール信
号S5は常に“H”レベルとなる。出カインターフェー
スブロック5がディセーブル状態すなわちイネーブル信
号入力端子が“L”の時、NORゲート1の出力S3は
パルス発生回路7の出力信号の反転信号となる。従っ
て、PMOS型トランジスタP1は、ON・OFFを繰
り返す。またPMOS型トランジスタP2は、インバー
タ2によってNORゲート1の出力S3の反転信号を受
ける。よって、PMOS型トランジスタP1がONの
時、PMOS型トランジスタP2はOFFし、容量素子
3に電荷を充電する。またPMOS型トランジスタP1
がOFFの時、PMOS型トランジスタP2はONし、
容量素子3の電荷が放電される。ここで、PMOS型ト
ランジスタP2をPMOS型としているので、ノンドー
プコントロール信号S5がPMOS型トランジスタP2
のしきい値電圧以下とはならない。上記動作を繰り返す
ことにより、ノンドープコントロール信号S5は、中間
電位を保持する。
【0013】次に本発明の第一実施形態のチップレイア
ウトヘの適用方法を図3を用いて説明する。図3は本発
明の第一実施形態のチップレイアウトヘの適用方法を示
すレイアウト図である。ASICは通常チップ15の周
辺にアルミ配線材質で形成されたボンディングパッド1
3の内側に前記ボンディングパッドと対に並べられたイ
ンターフェースブロック10が配置されている。またチ
ップコーナーには、前記インターフェースブロックを接
続するためのコーナーブロック14を配置する事によ
り、インターフェースブロツクがチップを取り囲むレイ
アウト構成となっている。ここで、パルス発生回路7を
チップのコーナーブロック14内に設置し、パルス信号
S2をチップを周回させるように配線し、各インターフ
ェースブロツクのパルスコントロール回路8に伝達でき
るようにする。もちろん、パルス発生回路7は、チップ
コーナーブロック14以外に配置しても同様であること
はいうまでもない。
【0014】また、容量素子3は、チップ15の周辺に
配置されたボンディングパッド13の下に、ゲートポリ
シリ・ウェル等で敷設することによりチップ面積への影
響のない箇所へ配置する事が可能である。ここで、ボン
ディングパッド13の下に容量素子3をウエルで形成し
た場合、敷設可能な最大容量を最近のプロセス及び組立
の設計基準より、 ウェルの単位面積当たりの容量:0.0007[pF] ウェル幅 :50[um] ウェル長さ :300[um] のサイズで形成可能であるので、容量値は以下のように
なる。 C=0.0007×50×300=10.5[pF] また、パルスコントロール回路8に必要なパルスの周波
数は、100KHz程度で十分である。従って、近年1
MHz以上の高速動作を要求されるチップが主流になり
つつあるため、パルス発生回路の動作電流よりも内部回
路の動作電流の方が支配的であるため、動作電流の増加
の影響はほとんどない。
【0015】次に本発明の第二の実施形態の回路構成を
図4を用いて説明する。図4は本発明の第二の実施形態
の回路構成を示す回路図である。以下第二実施形態と称
す。第二実施形態の出力バッファ制御回路は、パルスコ
ントロール回路8と容量素子3とで構成されている。パ
ルスコントロール回路8は、NORゲート1、インバー
タ2、PMOS型トランジスタP1、PMOS型トラン
ジスタP2より構成されている。NORゲート1の一方
の入力には出カインターフェースブロック5の入力イネ
ーブル信号が接続され、もう一方の入力には、第一実施
形態でのパルス発生回路の代わりにチップ内部に外部か
らのパルス信号を入力するパルス入カインターフェース
ブロツク16より入力されたパルス信号S2が接続され
る。NORゲート1の出力は充電用PMOS型トランジ
スタP1のゲート及びインバータ2の入力に接続され
る。インバータ2の出力は、放電用PMOS型トランジ
スタP2のゲートに接続される。その充電用PMOS型
トランジスタP1と放電用PMOS型トランジスタP2
のドレイン同士が接続される点の信号S5は、片方のノ
ードが接地された容量素子3のもう片方のノードに接続
される。さらにこのS5はノンドープコントロール信号
となり、ノンドープトランジスタ4のゲートに接続され
る。
【0016】以上により、本発明の第二実施形態の動作
も、本発明の第一実施形態の動作と同様に、出カインタ
ーフェースブロック5がイネーブル状態すなわちイネー
ブル信号S1が“H”の時、パルス信号S2に関係なく
信号S3は常に“L”となり、信号S5は“H”とな
る。従って、PMOS型トランジスタP1は常にON
し、PMOS型トランジスタP2は常にOFFし、容量
素子3に電荷がチャージアップされる。よって、ノンド
ープコントロール信号S5は常に“H”レベルとなる。
出カインターフェースブロック5がディセーブル状態す
なわちイネーブル信号S1が“L”時、信号S3はパル
ス発生回路7のパルス信号の反転信号となる。従って、
充電用PMOS型トランジスタP1は、ON・OFFを
繰り返す。また放電用PMOS型トランジスタP2は、
インバータ2によって信号S3の反転信号を受け、充電
用PMOS型トランジスタP1がONの時OFFし、容
量素子3に電荷を充電する。また、充電用PMOS型ト
ランジスタP1がOFFの時、放電用PMOS型トラン
ジスタP2がONし、容量素子3の電荷が放電される。
ただし、放電用トランジスタをPMOS型としているの
で、ノンドープコントロール信号S5が放電用PMOS
型トランジスタP2のしきい値電圧以下とはならない。
上記動作を繰り返すことにより、ノンドープコントロー
ル信号S5は、中間電位を保持する。
【0017】次に本発明の第二実施形態のチップレイア
ウトヘの適用方法を図5を用いて説明する。ASICは
通常チップ15の周辺にアルミ配線材質で形成されたボ
ンディングパッド13の内側に、前記ボンディングパッ
ド13と対に並べられたインターフェースブロック10
が配置されている。またチップコーナーには、前記イン
ターフェースブロック10を接続するためのコーナーブ
ロック14を配置する事により、インターフェースブロ
ック10がチップを取り囲むレイアウト構成となってい
る。ここで、チップ内部に入力するパルス入カインター
フェースブロック16より入力された外部からのクロッ
クパルス信号S2をチップを周回させるように配線し、
各インターフェースブロックのパルスコントロール回路
8に伝達できるようにする。容量素子3は、チップの周
辺に配置されたボンディングパッド13の下に、ゲート
ポリシリ・ウエル等で敷設することによりチップ面積へ
の影響のない箇所へ配置する事が可能である。
【0018】次に本発明の第三の実施形態の回路構成を
図6を用いて説明する。図6は本発明の第三の実施形態
の回路構成を示す回路図である。以下第三実施形態と称
する。第三実施形態の出力バッファ制御回路は、本発明
の第一実施形態の回路の、パルス発生回路7に対して、
ASICチップに搭載されている、チップのコーナーブ
ロック14内に設置されたリングオシレータ回路17を
用いて、パルス制御回路8と容量素子3と共に構成され
ている。パルスコントロール回路8は、NORゲート
1、インバータ2、PMOS型トランジスタP1、PM
OS型トランジスタP2より構成されている。NORゲ
ート1の一方の入力には出カインターフェースブロック
5の入力イネーブル信号が接続され、もう一方の入力に
は、リングオシレータ回路17からのパルス信号が接続
される。NORゲート1の出力は充電用PMOS型トラ
ンジスタP1のゲート及びインバータ2の入力に接続さ
れる。インバータ2の出力は、放電用PMOS型トラン
ジスタP2のゲートに接続される。
【0019】充電用PMOS型トランジスタP1のソー
スには電源が接続され、放電用PMOS型トランジスタ
P2のソースは接地電位に接続される。さらに充電用P
MOS型トランジスタP1と放電用PMOS型トランジ
スタP2のドレイン同士が接続される。そのPMOS型
トランジスタP1とP2のドレイン同士が接続される点
の信号S5には、片方のノードが接地された容量素子3
のもう片方のノードに接続される。以上により、本発明
の第三実施形態の動作も、本発明の第一実施形態の動作
と同様に、出カインターフェースブロック5がイネーブ
ル状態すなわちイネーブル信号S1が“H”の時、リン
グオシレータ回路17からのパルス信号に関係なく信号
S3は常に“L”となり、信号S4は“H”となる。従
って、PMOS型トランジスタP1は常にONし、PM
OS型トランジスタP2は常にOFFし、容量素子3に
電荷がチャージアップされる。よって、ノンドープコン
トロール信号S4は常に“H”レベルとなる。出カイン
ターフェースブロック5がディセーブル状態すなわちイ
ネーブル信号S1が“L”の時、信号S3はリングオシ
レータ回路17からのパルス信号の反転信号となる。従
って、PMOS型トランジスタP1は、ON・OFFを
繰り返す。またPMOS型トランジスタP2は、インバ
ータ2によって信号S3の反転信号を受ける。よって、
充電用PMOS型トランジスタP1がONの時、放電用
PMOS型トランジスタがOFFし、容量素子3に電荷
を充電する。またPMOS型トランジスタP1がOFF
の時、放電用PMOS型トランジスタP2がONし、容
量素子3の電荷が放電される。ただし、放電するトラン
ジスタをPMOS型としているので、ノンドープコント
ロール信号S5がPMOS型トランジスタのしきい値電
圧以下とはならない。上記動作を繰り返すことにより、
ノンドープコントロール信号S5は、中間電位を保持す
る。
【0020】次に本発明の第三の実施例のチップレイア
ウトヘの適用方法を図7を用いて説明する。本発明の第
三の実施例のチップレイアウトヘの適用方法は、本発明
の第一実施形態に対して、パルス発生回路7を、ASI
Cチップに搭載されているチップのコーナーブロック1
4内に設置されたリングオシレータ回路17からチップ
を周回させるように配線する。これ以外は、本発明の第
一実施形態と同様、ASICは通常チップ15の周辺
に、アルミ配線材質で形成されたボンディングパッド1
3の内側に前記ボンディングパッド13と対に並べられ
たインターフェースブロック10が配置されている。ま
たチップコーナーには、前記インターフェースブロック
10を接続するためのコーナーブロック14を配置する
事により、インターフェースブロツク10がチップを取
り囲むレイアウト構成となっている。容量素子3は、チ
ップの周辺に配置されたボンディングパッド13の下
に、ゲートポリシリ・ウェル等で敷設することによりチ
ップ面積への影響のない箇所へ配置可能である。
【0021】次に本発明の第四の実施形態の回路構成を
図8を用いて説明する。図8は本発明の第四の実施形態
の回路構成を示す回路図である。以下、第四実施形態と
称す。出力バッファ制御回路は、パルス発生回路7とパ
ルスコントロール回路8と容量素子3とから構成されて
いる。パルスコントロール回路8は、NORゲート1、
インバータ2、PMOS型トランジスタP1、PMOS
型トランジスタP2、PMOS型トランジスタP3より
構成されている。NORゲート1の一方の入力には出カ
インターフェースブロック5の入力イネーブル信号が接
続され、もう一方の入力には、パルス発生回路7からの
パルス出力信号が接続される。NORゲート1の出力は
PMOS型トランジスタP1のゲート及びインバータ2
の入力に接続される。インバータ2の出力は、PMOS
型トランジスタP2のゲートに接続される。PMOS型
トランジスタP1のソースには電源が接続され、PMO
S型トランジスタP2のソースには少なくとも1つ以上
の、接地電位に対して直列に接続されたPMOS型トラ
ンジスタP3を接続する。さらにPMOS型トランジス
タP1とP2のドレイン同士と片方のノードが接地され
た容量素子3のもう片方のノードが接続されてノンドー
プコントロール信号S5となり、ノンドープトランジス
タ4のゲートに接続される。
【0022】以上により、本発明の第四実施形態の動作
も、本発明の第一実施形態の動作と同様に、出カインタ
ーフェースブロック5がイネーブル状態すなわちイネー
ブル信号S1が“H”の時、パルス発生回路7のパルス
信号S2に関係なく信号S3は常に“L”となり、信号
S4は“H”となる。従って、PMOS型トランジスタ
P1は常にONし、PMOS型トランジスタP2は常に
OFFし、容量素子3に電荷がチャージアップされる。
よって、ノンドープゲートコントロール信号S5は常に
“H”レベルとなる。出カインターフェースブロック5
がデイセーブル状態すなわちイネーブル信号S1が
“L”の時、信号S3はパルス発生回路7のパルス信号
の反転信号となる。従って、PMOS型トランジスタP
1は、ON・OFFを繰り返す。またPMOS型トラン
ジスタP2は、インバータ2によって信号S3の反転信
号を受ける。よって、充電用PMOS型トランジスタP
1がONの時、放電用PMOS型トランジスタP2がO
FFし、容量素子3に電荷を充電する。またPMOS型
トランジスタP1がOFFの時、放電用PMOS型トラ
ンジスタP2がONし、容量素子3の電荷が放電され
る。
【0023】ただし、放電するトランジスタをPMOS
型としているので、S5がPMOS型トランジスタのし
きい値電圧以下とはならない。上記動作を繰り返すこと
により、ノンドープコントロール信号S5は、中間電位
を保持する。さらに第一実施形態にたいして、放電用P
MOS型トランジスタと接地との間に少なくとも1つ以
上直列に接結されたPMOS型トランジスタP3のON
抵抗により、ノンドープコントロール信号S5の最低電
圧を必要な中間電圧まで上昇することができる。したが
って、充電用PMOS型トランジスタP1の容量素子3
へのチャージアップ量が第一実施形態に対して小さくす
ることが可能になり、充電用PMOS型トランジスタP
1のサイズを小さくすることが可能であるという効果を
有す。
【0024】次に、本発明の第五の実施形態の回路構成
を図9を用いて説明する。図9は本発明の第五の実施形
態の回路構成を示す回路図である。以下第五実施形態と
称する。出力バッファ制御回路は、パルス発生回路7と
パルスコントロール回路8と容量素子3とから構成され
ている。パルスコントロール回路8は、インバータ1
9、インバータ2、PMOS型トランジスタP1、PM
OS型トランジスタP2、PMOS型トランジスタP
4、PMOS型トランジスタP5、NMOS型トランジ
スタN1及び容量素子3より構成されている。インバー
タ19の入力は出カインターフェースブロック5の入力
イネーブル信号に接続される。インバータ19の出力S
6はPMOS型トランジスタP4のゲート及びNMOS
型トランジスタN1のゲートに接続される。パルス発生
回路7の出力はPMOS型トランジスタP5のソースと
NMOS型トランジスタN1のソースに接続され、PM
OS型トランジスタP5のドレインとNMOS型トラン
ジスタN1のドレインとPMOS型トランジスタP4の
ドレインとPMOS型トランジスタP2のゲートとイン
バータ2の入力に接続される。インバータ2の出力S3
はPMOS型トランジスタP1のゲートに接続される。
【0025】また、PMOS型トランジスタP1のソー
スには電源が接続され、PMOS型トランジスタP2の
ソースには接地電位が接続される。さらにPMOS型ト
ランジスタP1のドレインとPMOS型トランジスタP
2のドレインと片方のノードが接地された容量素子3の
もう片方のノードが接続されノンドープコントロール信
号S5となり、外部信号線OUT上を伝搬するチップ電
源電圧よりも高い電圧をチップ電源電圧まで抑え、外部
信号線OUTからチップ内へ電流が流れ込むのを防止す
るMOSトランジスタ4のゲート電極に接続される。
【0026】よって、本発明の実施例五の動作も、第一
実施形態と同様、出カインターフェースブロック5がイ
ネーブル状態すなわちイネーブル信号入力端子が“H”
の時、PMOS型トランジスタP5はOFFし、インバ
ータ19の出力が“L”になるためNMOS型トランジ
スタN1はOFFし、PMOS型トランジスタP4はO
Nする。よって、パルス発生回路7のパルス出力信号に
関係なくS4は“H”となる。従って、PMOS型トラ
ンジスタP2は常にOFFする。また、インバータ2は
“L”を出力するため、PMOS型トランジスタP1は
常にONする。よって、容量素子3に電荷がチャージア
ップされ、ノンドープコントロール信号S5は常に
“H”レベルとなる。
【0027】出カインターフェースブロックP5がディ
セーブル状態すなわちイネーブル信号が“L”の時、P
MOS型トランジスタP5はONし、インバータ19の
出力が“H”になるためNMOS型トランジスタN1は
ONし、PMOS型トランジスタP4はOFFする。よ
って、パルス発生回路の出力信号がそのままS4の信号
となる。従って、PMOS型トランジスタP2は、ON
・OFFを繰り返す。またPMOS型トランジスタP1
は、インバータ2によってS4の反転信号を受ける。よ
って、PMOS型トランジスタP1がONの時、PMO
S型トランジスタP2はOFFし、容量素子3に電荷を
充電する。またPMOS型トランジスタP1がOFFの
時PMOS型トランジスタP2はONし、容量素子3の
電荷が放電される。ここで、PMOS型トランジスタP
2をPMOS型としているので、ノンドープコントロー
ル信号S5がPMOS型トランジスタP2のしきい値電
圧以下とはならない。上記動作を繰り返すことにより、
ノンドープコントロール信号S5は、中間電位を保持す
る。
【0028】次に、本発明の第六の実施形態の回路構成
を図10を用いて説明する。図10は本発明の第六の実
施形態の回路構成を示す回路図である。以下第六実施形
態と称する。出力バッファ制御回路は、パルス発生回路
7とパルスコントロール回路8と容量素子3とから構成
されている。パルスコントロール回路8は、NORゲー
ト1、PMOS型トランジスタP1、NMOS型トラン
ジスタN2、PMOS型トランジスタP3より構成され
ている。NORゲート1の一方の入力は出カインターフ
ェースブロック5の入力イネーブル信号に接続され、も
う一方の入力には、パルス発生回路7のパルス出力信号
が接続される。NORゲート1の出力S3はPMOS型
トランジスタP1のゲートとNMOS型トランジスタN
2のゲートに接続される。PMOS型トランジスタP1
のソースには電源が接続され、NMOS型トランジスタ
N2のソースにはPMOS型トランジスタP3のドレイ
ンが接続される。さらにPMOS型トランジスタP3の
ゲートとソースは接地電位に接続される。
【0029】さらにPMOS型トランジスタP1のドレ
インとNMOS型トランジスタN2のドレインと片方の
ノードが接地された容量素子3のもう片方のノードが接
続されノンドープコントロール信号S5となり、外部信
号線OUT上を伝搬するチップ電源電圧よりも高い電圧
をチップ電源電圧まで抑え、外部信号線OUTからチッ
プ内へ電流が流れ込むのを防止するMOSトランジスタ
4のゲート電極に接続される。
【0030】次に本発明の第六実施形態の動作を図11
を用いて説明する。図11は本発明の第六実施形態の動
作を示すタイミングチャートである。出カインターフェ
ースブロック5がイネーブル状態すなわちイネーブル信
号入力端子が“H”の時、パルス発生回路7の出力に関
係なくS3は“L”となる。従って、PMOS型トラン
ジスタP1は常にONし、NMOS型トランジスタN2
は常にOFFする。よって、容量素子3に電荷がチャー
ジアップされる。よって、ノンドープコントロール信号
S5は常に“H”レベルとなる。出カインターフェース
ブロック5がディセーブル状態すなわちイネーブル信号
入力端子が“L”の時、パルス発生回路の出力の反転信
号がそのままS3の信号となる。従って、PMOS型ト
ランジスタP1がONの時、NMOS型トランジスタN
2はOFFし、容量素子3に電荷を充電する。またPM
OS型トランジスタP1がOFFの時、NMOS型トラ
ンジスタN2はONし、容量素子3の電荷が放電され
る。ここで、PMOS型トランジスタP3をPMOS型
としているので、ノンドープコントロール信号S5がP
MOS型トランジスタP3のしきい値電圧以下とはなら
ない。上記動作を繰り返すことにより、ノンドーブコン
トロール信号S5は、中間電位を保持する。
【0031】次に本発明の第七の実施形態の回路構成を
図12を用いて説明する。図12は本発明の第七の実施
形態の回路構成を示す回路図である。以下第七実施形態
と称す。出力バッファ制御回路は、パルス発生回路7と
パルスコントロール回路8と容量素子3とから構成され
ている。パルスコントロール回路8は、NORゲート
1、インバータ2、PMOS型トランジスタP1、PM
OS型トランジスタP2および抵抗素子20とから構成
されている。NORゲート1の一方の入力には出カイン
ターフェースブロック5の入力イネーブル信号が接続さ
れ、もう一方の入力には、パルス発生回路7からパルス
出力信号が接続される。NORゲート1の出力はPMO
S型トランジスタP1のゲート及びインバータ2の入力
に接続される。インバータ2の出力は、PMOS型トラ
ンジスタP2のゲートに接続される。PMOS型トラン
ジスタP1のソースには電源が接続され、PMOS型ト
ランジスタP2のソースには片方のノードが接地された
抵抗素子20のもう片方のノードが接続される。さらに
PMOS型トランジスタP1とPMOS型トランジスタ
P2のドレイン同士と片方のノードが接地された容量素
子3のもう片方のノードが接続されノンドープコントロ
ール信号S5となりノンドープトランジスタ4のゲート
に接続される。
【0032】以上により、本発明の第七実施形態の動作
も、本発明の第一実施形態の動作と同様に、出カインタ
ーフェースブロック5がイネーブル状態すなわちイネー
ブル信号S1が“H”の時、パルス発生回路7のパルス
信号S2に関係なく信号S3は常に“L”となり、信号
S4は“H”となる。従って、PMOS型トランジスタ
P1は常にONし、PMOS型トランジスタP2は常に
OFFし、容量素子3に電荷がチャージアップされる。
よって、ノンドープゲートコントロール信号S5は常に
“H”レベルとなる。出カインターフェースブロック5
がデイセーブル状態すなわちイネーブル信号S1が
“L”の時、信号S3はパルス発生回路7のパルス信号
の反転信号となる。従って、PMOS型トランジスタP
1は、ON・OFFを繰り返す。またPMOS型トラン
ジスタP2は、インバータ2によって信号S3の反転信
号を受ける。よって、充電用PMOS型トランジスタP
1がONの時放電用PMOS型トランジスタP2がOF
Fし容量素子3に電荷を充電する。またPMOS型トラ
ンジスタP1がOFFの時、放電用PMOS型トランジ
スタP2がONし、容量素子3の電荷が放電される。
【0033】ただし、放電はPMOS型トランジスタと
抵抗素子にて行うのでノンドープコントロール信号S5
がPMOS型トランジスタのしきい値電圧以下とはなら
ない。上記動作を繰り返すことにより、ノンドープコン
トロール信号S5は、中間電位を保持する。さらに第一
実施形態にたいして、放電用PMOS型トランジスタと
接地との間の抵抗素子により、ノンドープコントロール
信号S5の最低電圧を必要な中間電圧まで上昇させるこ
とができる。したがって、第五実施形態と同様、充電用
PMOS型トランジスタP1の容量素子3へのチャージ
アップ量を第一実施形態に対して小さくすることが可能
になり、充電用PMOS型トランジスタP1のサイズを
小さくすることが可能であるという効果を有する。な
お、上記の実施形態各種は出カインターフェースブロッ
クの制御回路を例に説明したが、中間電位発生回路とし
て出力バッファ制御回路以外にも使用可能である。
【0034】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明による出
力バッファ制御回路および出力バッファ装置によれば以
下の効果を得ることができる。 1. 1インターフェースブロックあたりの出力バッファ
制御回路の占有素子数を削減可能である。その理由は、
出力バッファ制御回路を、容量素子とパルス発生回路・
パルスコントロール回路の構成としたことにより、チッ
プ内でパルス発生回路を全インターフェースブロツクに
対して共通化可能な回路構成となったためである。AS
ICを例にとると、従来例の回路構成では25個のトラ
ンジスタを必要としたが、本発明では9個のトランジス
タと1個の容量素子で実現可能となる。 2. 出力バッファ制御回路の占有レイアウト面積の削減
が可能である。その理由は、パルスコントロール回路の
みを1インターフェース毎に敷設すればよく、容量素子
とパルス発生回路はチップ内のレイアウト面積への影響
のない箇所に配置可能な回路構成にしたためである。A
SICを例にとると、従来例での回路構成に対して、1
インターフェースブロックあたり約50%の面積削減の
効果がある。 3. 出力バッファ制御回路の静消費電流の削減が可能で
ある。その理由は、電源から接地への貫通パスがない回
路構成にしたためである。ASICを例にとると、従来
例での回路構成では1インターフェースあたりの静的消
費電流が約10nAであったのに対して、0となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一実施形態の出力バッファ制御回
路の回路構成を示す回路図である。
【図2】 本発明の第一実施形態の出力バッファ制御回
路の動作を示す波形図である。
【図3】 本発明の第一実施形態の出力バッファ制御回
路のチツプ上への敷設方法を示すレイアウト図である。
【図4】 本発明の第二実施形態の出力バッファ制御回
路の回路構成を示す回路図及びブロック図である。
【図5】 本発明の第二実施形態の出力バッファ制御回
路のチップ上への敷設方法を示すレイアウト図である。
【図6】 本発明の第三実施形態の出力バッファ制御回
路の回路構成を示す回路図及びブロック図である。
【図7】 本発明の第三実施形態の出力バッファ制御回
路のチップ上への敷設方法を示すレイアウト図である。
【図8】 本発明の第四実施形態の出力バッファ制御回
路の回路構成を示す回路図である。
【図9】 本発明の第五実施形態の出力バッファ制御回
路の回路構成を示す回路図である。
【図10】 本発明の第六実施形態の出力バッファ制御
回路の回路構成を示す回路図である。
【図11】 本発明の第六実施形態の出力バッファ制御
回路の動作を示す波形図である。
【図12】 本発明の第七実施形態の出力バッファ制御
回路の回路構成を示す回路図である。
【図13】 従来の出力バッファ制御回路の回路構成を
示す回路図及びブロック図である。
【符号の説明】
1…NORゲート 2…インバータ 3…容量素子 4…ノンドープトランジスタ 5…出カインターフェースブロック 6…外部電圧制御部 7…パルス発生回路 8…パルスコントロール回路 9…出力バッファ 10…インターフェースブロック 11…分圧回路 12…リークコントロール回路 13…ボンディングパッド 14…コーナーブロック 15…チップ 16…パルス入カインターフェースブロック 17…リングオシレータ回路 18…出力バッファ制御回路 19…インバータ 20…抵抗素子 P1〜P14…PMOS型トランジスタ N1〜N13…NMOS型トランジスタ S1〜S6、S8〜S11…信号線

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部信号を入力して出力信号を外部端子
    へ接続し、且つ、動作モードによりハイインピーダンス
    状態とする、外部端子に印加された電位により発生する
    電流の逆流を防止するためのトランスファゲートで構成
    するスイッチを有し、前記トランスファゲートのゲート
    に容量の一端を接続し、前記容量の他端を第一の電源へ
    接続し、パルスコントロール回路の出力信号で、前記容
    量の一端の電位を第一の電源電位と第二の電源電位との
    中間の電位になるように制御する機能を有する出力バッ
    ファにおいて、 イネーブル信号とパルス信号とを入力するNORゲート
    を有し、前記NORゲートの出力信号を入力とするPM
    OSトランジスタと前記NORゲートの出力信号の反転
    信号を入力とするPMOSトランジスタとを直列接続
    し、前記直列接続した2つのPMOSトランジスタの一
    端を第一の電源に接続し他端を第二の電源に接続し、前
    記直列接続した2つのPMOSトランジスタの共通接続
    点を出力するパルスコントロール回路を有することを特
    徴とする出力バッファ
  2. 【請求項2】ネーブル信号とパルス信号とを入力す
    るNORゲートを有し、前記NORゲートの出力信号を
    入力とするPMOSトランジスタと前記NORゲートの
    出力信号の反転信号を入力とするPMOSトランジスタ
    と第一の電源を入力とするPMOSトランジスタを直列
    接続し、前記直列接続した3つのPMOSトランジスタ
    の一端を第一の電源に接続し他端を第二の電源に接続
    し、前記NORゲートの出力信号を入力とするPMOS
    トランジスタと前記NORゲートの出力信号の反転信号
    を入力とするPMOSトランジスタの共通接続点を出力
    するパルスコントロール回路を有することを特徴とする
    請求項1記載の出力バッファ
  3. 【請求項3】 イネーブル信号と前記イネーブル信号の
    反転信号とパルス信号とを入力するトランスファゲート
    と、前記イネーブル信号の反転信号を入力としたPMO
    Sトランジスタを有し、前記イネーブル信号の反転信号
    を入力としたPMOSトランジスタの一端を第二の電源
    に接続し、他端を前記トランスファゲートの出力に接続
    し、前記トランスファゲートの出力信号を入力とするP
    MOSトランジスタと前記トランスファゲートの出力信
    号の反転信号を入力とするPMOSトランジスタとを直
    列接続し、前記直列接続した2つのPMOSトランジス
    タの一端を第一の電源に接続し他端を第二の電源に接続
    し、前記直列接続した2つのPMOSトランジスタの共
    通接続点を出力するパルスコントロール回路を有するこ
    とを特徴とする請求項1記載の出力バッファ。
  4. 【請求項4】ネーブル信号とパルス信号とを入力す
    るNORゲートを有し、前記NORゲートの出力信号を
    入力とするPMOSトランジスタ及びNMOSトランジ
    スタと第一の電源を入力とするPMOSトランジスタを
    直列接続し、前記直列接続した2つのPMOSトランジ
    スタと1つのNMOSトランジスタの一端を第一の電源
    に接続し他端を第二の電源に接続し、前記NORゲート
    の出力信号を入力とするPMOSトランジスタとNMO
    Sトランジスタの共通接続点を出力するパルスコントロ
    ール回路を有することを特徴とする請求項1記載の出力
    バッファ
  5. 【請求項5】 イネーブル信号とパルス信号とを入力す
    るNORゲートを有し、前記NORゲートの出力信号を
    入力とするPMOSトランジスタと前記NORゲートの
    出力信号の反転信号を入力とするPMOSトランジスタ
    と抵抗素子とを直列接続し、前記直列接続した2つのP
    MOSトランジスタと抵抗素子の一端を第一の電源に接
    続し他端を第二の電源に接続し、前記NORゲートの出
    力信号を入力とするPMOSトランジスタと前記NOR
    ゲートの出力信号の反転信号を入力とするPMOSトラ
    ンジスタの共通接続点を出力するパルスコントロール回
    路を有することを特徴とする請求項1記載の出力バッフ
    ァ。
  6. 【請求項6】 前記パルス信号をパルス発生回路により
    生成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか
    記載の出力バッファ。
  7. 【請求項7】 前記パルス信号をリングオシレータ回路
    により生成することを特徴とする請求項1ないし5のい
    ずれか記載の出力バッファ。
  8. 【請求項8】 前記パルス発生回路をチップコーナー部
    に配置することを特徴とする請求項6記載の出力バッフ
    ァ。
  9. 【請求項9】 前記リングオシレータ回路をチップコー
    ナー部に配置することを特徴とする請求項7記載の出力
    バッファ。
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