JP3195909B2 - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JP3195909B2
JP3195909B2 JP00795997A JP795997A JP3195909B2 JP 3195909 B2 JP3195909 B2 JP 3195909B2 JP 00795997 A JP00795997 A JP 00795997A JP 795997 A JP795997 A JP 795997A JP 3195909 B2 JP3195909 B2 JP 3195909B2
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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、出力回路に関する
もので、特に出力波形の立上がり/立下がりの電位変化
を鈍らせる出力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の出力回路の構成を図3に示す。こ
の出力回路はスイッチ32aまたは32bをオン/オフ
させることによりパッド40から外部に出力電圧を出力
するものである。
【0003】今、スイッチ32aがオンし、スイッチ3
2bがオフしたものとする。すると、スイッチ32aを
介して電流源31から電流がコンパレータ37の正入力
端子に流れ、この正入力端子の接続ノードPの電位が上
昇する。そして上記ノードPの電位が、抵抗35,36
の分圧比によって決定されるノードNの電位(基準電
位)よりも高くなると、コンパレータ37から「H」レ
ベルの信号がNチャネルMOSトランジスタ38のゲー
トに送られ、トランジスタ38がオンし、パッド40の
電位が「H」から「L」に変化し、外部に出力される。
【0004】また、パッド40の電位が「L」レベルの
ときにスイッチ32aをオフし、スイッチ32bをオン
させると、コンパレータ37の正入力端子のノードPか
らスイッチ32b、電流源33を介して接地電源に電流
が流れ、ノードPの電位が低下する。そして、このノー
ドPの電位が基準電位よりも低くなると、コンパレータ
37から「L」レベルの信号が出力され、トランジスタ
38がオフする。これによりパッド40の電位は「L」
から「H」に変化し、外部に出力される。
【0005】図3において、出力をコンデンサ39を介
してコンパレータ37の正入力端子に帰還させているの
は、立上がりおよび立下がりを鈍らせてパッド40から
出力された信号がインダクタ50によって生じる逆起電
圧のオーバーシュートやアンダーシュートを防止するた
めである。
【0006】また、ダイオード34aはノードPの電位
を基準電位よりも所定値高い値にクランプし、ダイオー
ド34bはノードPの電位を基準電位よりも所定値低い
値にクランプし、各ダイオードのVF分だけノードPの
レベルを狭めて遅れ対策を行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に電流源は飽和領
域まで動作するため、上述のような従来の出力回路にお
いては、スイッチ32aがオンになったとき、すなわ
ち、パッド40から出力される波形が立下がるときに
は、図4(b)に示すようにコンデンサ39及び電流源
31の時定数分の遅れ時間が発生し、スイッチ32bが
オンになったとき、すなわちパッド40からの出力波形
が立上がるときには、図4(a)に示すようにコンデン
サ39及び電流源33の時定数分の遅れが発生する。な
お、図4(a)は図3に示す従来の出力回路において、
立上がりのステップ入力61が入力された場合、すなわ
ちスイッチ32bがオンになった場合のパッド40から
の出力71をシミュレーションによって求めたグラフで
あり、図4(b)は、立下がりのステップ入力63が入
力された場合、すなわちスイッチ32aがオンになった
場合のパッド40からの出力波形73をシミュレーショ
ンによって求めたグラフである。
【0008】このように従来の出力回路においては出力
電圧が表われるまでに時間の遅れが生じ、この出力を受
ける半導体集積回路装置が誤動作する可能性があるとい
う問題があった。
【0009】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、遅れを可及的に小さくすることのできる出力
回路を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による出力回路の
第1の態様は、各々の一端が第1の電源に接続された第
1および第2の電流源と、各々の一端が第2の電源に接
続された第3および第4の電流源と、負入力端子に基準
電位を受ける出力コンパレータと、外部からの指令信号
に基づいて前記出力コンパレータの正入力端子を、前記
第1の電流源の他端に接続するかまたは前記第3の電流
源の他端に接続する第1のスイッチ回路と、前記出力コ
ンパレータの正入力端子および負入力端子の電位に基づ
いて前記正入力端子を前記第2の電流源の他端に接続す
るかまたは前記第4の電流源の他端に接続する第2のス
イッチ回路と、一端が出力パッドに接続され、他端が前
記第2の電源に接続され、前記出力コンパレータの出力
に基づいて開閉動作するスイッチ素子と、一端が前記出
力パッドに接続され、他端が前記出力コンパレータの正
入力端子に接続されたコンデンサとを備えていることを
特徴とする。
【0011】また本発明による出力回路の第2の態様
は、第1の態様の出力回路において、前記スイッチ素子
はドレインが前記出力パッドに接続され、ソースが前記
第2の電源に接続され、ゲートが前記出力コンパレータ
の出力端子に接続されるMOSトランジスタであること
を特徴とする。
【0012】また本発明による出力回路の第3の態様
は、第1の態様の出力回路において、前記スイッチ素子
は、コレクタが前記出力パッドに接続され、エミッタが
前記第2の電源に接続され、ベースが前記出力コンパレ
ータの出力端子に接続されるハイポーラトランジスタで
あることを特徴とする。
【0013】また本発明による出力回路の第4の態様
は、第1乃至第3の態様のいずれかの出力回路におい
て、前記第2のスイッチ回路は、前記出力コンパレータ
の正入力端子および負入力端子の電位を入力信号とする
コンパレータと、このコンパレータの出力に基づいて前
記出力コンパレータの正入力端子を、前記第2の電流源
の他端に接続するかまたは前記第4の電流源の他端に接
続するスイッチとを備えていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明による出力回路の一実施の
形態の構成を図1に示す。この実施の形態の出力回路
は、オープンドレイン出力回路電流であって、電流源
2、スイッチ3a,3b、および電流源4からなる第1
の直列回路と、電流源6、スイッチ7a,7bおよび電
流源8からなる第2の直列回路と、直接に接続された抵
抗9,10からなる基準電位発生回路と、コンパレータ
11a,11bと、出力コンパレータ12と、Nチャネ
ルMOSトランジスタ13と、コンデンサ14と、出力
パッド16とを備えている。
【0015】第1の直列回路の一端(電流源2側)は電
源Vccに接続され、他端(電流源4側)は接地電源に
接続されている。また同様に第2の直列回路の一端(電
流源6側)は電源Vccに接続され、他端(電流源8
側)は接地電源に接続されている。スイッチ3a,3b
の両方がオンになることはなく、一方がオンならば他方
がオフであり、一方がオフならば他方はオンとなる。
【0016】スイッチ7aはコンパレータ11aの出力
に基づいてオン、オフし、スイッチ7bはコンパレータ
11bの出力に基づいてオン、オフする。スイッチ3
a,3bの共通接続ノードおよびスイッチ7a,7bの
共通接続ノードは出力コンパレータ12の正入力端子に
接続されている。
【0017】直列接続された抵抗9,10からなる基準
電位発生回路の一端は電源Vccに接続され、他端は接
地電源に接続されている。そして抵抗9と抵抗10の共
通接続ノードが出力コンパレータ12の負入力端子に接
続されている。
【0018】コンパレータ11a,11bは出力コンパ
レータ12の入力電圧を受ける。トランジスタ13のゲ
ートは出力コンパレータ12の出力端子に接続されソー
スは接地電源に接続され、ドレインは出力パッド16に
接続されている。また、トランジスタ13のドレインと
出力コンパレータ12の正入力端子の間にはコンデンサ
14が設けられている。また出力パッド16はインダク
タ20を介して電源Vccに接続されている。なお、図
中インダクタ20は本実施の形態の出力回路に外づけで
接続されている。
【0019】次にこの実施の形態の出力回路の動作を説
明する。今、スイッチ3aがオフからオンに、スイッチ
3bがオンからオフになると、スイッチ3aを介して電
流源2から出力コンパレータ12の正入力端子に電流が
流れ、コンデンサ14を充電する。このとき、コンパレ
ータ11aによってスイッチ7aをオンさせ、電流源6
からも出力コンパレータ12の出力端子に電流を流し、
コンデンサ14を充電させる。
【0020】すると出力コンパレータ12の正入力端子
の接続ノードPの電位が上昇する。そしてこのノードP
の電位が基準電位発生回路から出力される基準電位(ノ
ードNの電位)よりも高くなると、出力コンパレータ1
2から「H」レベルの信号がトランジスタ13のゲート
に送られる。これによりトランジスタ13がオンし、出
力パッド16の電位が「H」から「L」に変化し、外部
に出力される。すなわち出力パッド16から外部に図2
(b)に示すように立下がりの出力波形が出力される。
なお、この図2(b)は、立下がりのステップ入力26
が入力された場合、すなわちスイッチ3aがオフからオ
ンになった場合の出力パッド16からの電位をシミュレ
ーションによって求めたグラフである。この図2(b)
から分かるように従来の場合と異なり出力電圧が現れる
までの時間遅れがない。
【0021】一方、スイッチ3aがオンからオフに、ス
イッチ3bがオフからオンになると、出力コンパレータ
12の出力端子からスイッチ3b、電流源4を介して接
地電源に電流が流れ、コンデンサ14が放電される。こ
のとき、コンパレータ11bによってスイッチ7bをオ
ンさせ、電流源8からもコンデンサ14を放電させる。
【0022】すると、出力コンパレータ12の出力端子
の接続ノードPの電位が下降する。そしてこのノードP
の電位が基準電位(ノードNの電位)よりも低くなる
と、出力コンパレータ12から「L」レベルの信号がト
ランジスタ13のゲートに送られる。
【0023】これによりトランジスタ13がオフし、出
力パッド16の電位が「L」から「H」に変化し、外部
に出力される。すなわち出力パッド16から外部に図2
(a)に示すように立上がりの出力波が出力される。な
お、この図2(a)は、立上がりのステップ入力23が
入力された場合、すなわちスイッチ3bがオフからオフ
になった場合の出力パッド16からの電位をシミュレー
ションによって求めたグラフである。この図2(a)か
ら分かるように従来の場合と異なり、遅れがない。
【0024】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、出力波形の立上がり時には、電流源4ばかりでな
く、電流源8によってもコンデンサ14を放電させるこ
とによりノードPの電位が電源電位Vccから基準電位
に達するまでの速さを速くすることが可能となり、また
出力波形の立下がり時には電流源2ばかりでなく電流源
6によってもコンデンサを充電させることにより、ノー
ドPの電位が接地電位から基準電位に達するまでの速さ
を早くすることが可能となる。これにより、従来の場合
に比べて遅れを可及的に小さくすることができる。電流
源6および電流源8は、各基準レベルに達した所で各コ
ンパレータ(11a,11b)により各スイッチ(7
a,7b)によりオフさせ、出力波形の傾きはコンデン
サ14と電流源2および電流源4の時定数で決めること
ができる。
【0025】なお、上記実施の形態においては、トラン
ジスタ13がNチャネルMOSトランジスタであるオー
プンドレン出力回路について説明したが、トランジスタ
13がNPN型バイポーラトランジスタであるオープン
コレクタ出力回路であっても同様の効果を有することは
言うまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、出力
波形の立上がり/立下がりの電位変化を鈍らせる出力回
路における出力電圧の発生の時間の遅れを可及的に小さ
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による出力回路の一実施の形態の構成を
示す回路図。
【図2】図1に示す回路の回路動作のシミュレーション
結果を示すグラフ。
【図3】従来の出力回路の構成を示す回路図。
【図4】図3に示す回路の回路動作のシミュレーション
結果を示すグラフ。
【符号の説明】
2 電流源 3a,3b スイッチ 4 電流源 6 電流源 7a,7b スイッチ 8 電流源 9,10 抵抗 11a,11b コンパレータ 12 出力コンパレータ 13 NチャネルMOSトランジスタ 14 コンデンサ 16 出力パッド 20 インダクタ 31 電流源 32a,32b スイッチ 33 電流源 34a,34b ダイオード 35,36 抵抗 37 コンパレータ 38 NチャネルMOSトランジスタ 40 出力パッド 50 インダクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田 中 隆 一 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (72)発明者 佐 野 優 神奈川県川崎市幸区堀川町580番1号 株式会社東芝 半導体システム技術セン ター内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/0175

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々の一端が第1の電源に接続された第1
    および第2の電流源と、 各々の一端が第2の電源に接続された第3および第4の
    電流源と、 負入力端子に基準電位を受ける出力コンパレータと、 外部からの指令信号に基づいて前記出力コンパレータの
    正入力端子を、前記第1の電流源の他端に接続するかま
    たは前記第3の電流源の他端に接続する第1のスイッチ
    回路と、 前記出力コンパレータの正入力端子および負入力端子の
    電位に基づいて前記正入力端子を前記第2の電流源の他
    端に接続するかまたは前記第4の電流源の他端に接続す
    る第2のスイッチ回路と、 一端が出力パッドに接続され、他端が前記第2の電源に
    接続され、前記出力コンパレータの出力に基づいて開閉
    動作するスイッチ素子と、 一端が出力パッドに接続され、他端が前記出力コンパレ
    ータの正入力端子に接続されたコンデンサと、 を備えていることを特徴とする出力回路。
  2. 【請求項2】前記スイッチ素子はドレインが前記出力パ
    ッドに接続され、ソースが前記第2の電源に接続され、
    ゲートが前記出力コンパレータの出力端子に接続される
    MOSトランジスタであることを特徴とする請求項1記
    載の出力回路。
  3. 【請求項3】前記スイッチ素子は、コレクタが前記出力
    パッドに接続され、エミッタが前記第2の電源に接続さ
    れ、ベースが前記出力コンパレータの出力端子に接続さ
    れるハイポーラトランジスタであることを特徴とする請
    求項1記載の出力回路。
  4. 【請求項4】前記第2のスイッチ回路は、前記出力コン
    パレータの正入力端子および負入力端子の電位を入力信
    号とするコンパレータと、このコンパレータの出力に基
    づいて前記出力コンパレータの正入力端子を、前記第2
    の電流源の他端に接続するかまたは前記第4の電流源の
    他端に接続するスイッチとを備えていることを特徴とす
    る請求項1乃至3のいずれかに記載の出力回路。
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