JP3217940B2 - Ecl−ttl変換回路 - Google Patents

Ecl−ttl変換回路

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JP3217940B2 JP17593895A JP17593895A JP3217940B2 JP 3217940 B2 JP3217940 B2 JP 3217940B2 JP 17593895 A JP17593895 A JP 17593895A JP 17593895 A JP17593895 A JP 17593895A JP 3217940 B2 JP3217940 B2 JP 3217940B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、デジタル回路に
おけるデジタル信号のECL(Emitter CoupledLogic
)レベルからTTL(Transistor Transistor Logic
)レベルへのレベル変換を行うECL−TTL変換回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器のデジタル化が進むとと
もにTTL、CMOS等の汎用論理デバイスの高速化が
進み、高速なデジタル・デバイス間における信号の伝達
も汎用TTL相当の論理電圧で行うことが必要になって
きており、使用条件の変化に関わらず常に安定した論理
の伝達が必要不可欠となっている。
【0003】以下、従来のECL−TTL変換回路につ
いて説明する。図3は従来のECL−TTL変換回路の
構成の一例を示す回路図であり、1は第1の電源端子
(例えば+5Vの電源電圧を印加する端子)、2は第2
の電源端子(接地端子)、3,4は差動デジタル信号入
力端子、5はTTL出力端子、6,7,10,11,2
6,27はトランジスタ、8,9,21,23,31は
抵抗、30は電流源である。
【0004】以上のように構成されたECL−TTL変
換回路について、以下その動作について説明する。ま
ず、差動デジタル信号入力端子3にハイレベル、同じく
差動デジタル信号入力端子4にローレベルの電圧が加え
られると、トランジスタ6のコレクタはローレベル、ト
ランジスタ7のコレクタはハイレベルになる。このよう
な状態においてトランジスタ11,27はカットオフ状
態になり、トランジスタ10,26のみ導通状態にな
る。その結果、TTL出力端子5はローレベル、すなわ
ちトランジスタ26のコレクタ・エミッタ間電圧(約
0.2V)になる。
【0005】また上記とは逆に、差動デジタル信号入力
端子3にローレベル、同じく差動デジタル信号入力端子
4にハイレベルの電圧が加えられると、トランジスタ6
のコレクタはハイレベル、トランジスタ7のコレクタは
ローレベルになる。このような状態においてトランジス
タ11,27は導通状態になり、トランジスタ10,2
6のみカットオフ状態になる。その結果、TTL出力端
子5はハイレベル、すなわち、第1の電源端子1の電圧
よりもトランジスタ11,27のベース・エミッタ間電
圧の和だけ低い電圧になり(電源端子の電圧を5Vとす
ると約3.6V)また負荷が軽い場合は、徐々に第1の
電源端子1の電圧よりもトランジスタ11のベース・エ
ミッタ間電圧だけ低い電圧(電源端子の電圧を5Vとす
ると約4.3V)に近づく。
【0006】以上の動作で差動デジタル信号入力端子
3,4の電圧レベルをTTL相当の電圧レベルに変換し
てTTL出力端子5に出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の構成では、TTL出力端子5がローレベルから、
ハイレベルに状態が変化するとき、すなわちトランジス
タ10,26が導通状態になり、トランジスタ26のコ
レクタ電圧が下がりベース・コレクタ接合が順バイアス
となって、トランジスタ26が深い飽和状態となりベー
スに過剰キャリアが蓄積された状態から、差動デジタル
信号入力端子3,4の入力電圧が反転し、トランジスタ
10がカットオフ状態になり、トランジスタ26のベー
スに蓄積されたキャリアが、抵抗23を介して第2の電
源端子2に放出されトランジスタ26がカットオフされ
た状態に変化するときに、以下に示すような問題があ
る。つまり、第1の電源端子1の電圧が上昇または第2
の電源端子2の電圧が低下すると、TTL出力端子5が
ローレベルのときに、トランジスタ26のベースに蓄積
される過剰キャリアが増加(トランジスタ26のベース
に流れ込む電流が増加)するため、TTL出力端子5が
ハイレベルになるときに、トランジスタ26のベースに
蓄積されたキャリアが抵抗23を介して第2の電源端子
2に放出されるスピードが遅くなり、結果としてTTL
出力端子5がローレベルからハイレベルに状態が変化す
るスピードが遅くなる。
【0008】また上記とは逆に、TTL出力端子5がハ
イレベルからローレベルに状態が変化するとき、すなわ
ちトランジスタ10,26がカットオフとなった状態か
ら、差動デジタル信号入力端子3,4の入力電圧が反転
し、トランジスタ10,26が導通状態になり、トラン
ジスタ26のコレクタ電圧が下がりベース・コレクタ接
合が順バイアスとなって、トランジスタ26が深い飽和
状態となりベースに過剰キャリアが蓄積された状態に変
化するときに、以下に示すような問題がある。つまり、
第1の電源端子1の電圧が低下または第2の電源端子2
の電圧が上昇すると、TTL出力端子5がローレベルに
なるときに、トランジスタ26のベースに蓄積される過
剰キャリアが減少(トランジスタ26のベースに流れ込
む電流が減少)するため、結果としてTTL出力端子5
がハイレベルからローレベルに状態が変化するスピード
が遅くなる。
【0009】すなわち、上記従来の構成では第1および
第2の電源端子1,2の電圧が変動してしまうと、TT
L出力端子5から出力されるデジタル信号が時間的に変
動してしまうという欠点を有していた。その時の入出力
波形を図4に示す。図4において、32は差動デジタル
信号入力端子4へのデジタル入力波形、38は図3の回
路において電源電圧が5VのときのTTL出力端子5の
TTL出力波形、39は図3の回路において電源電圧が
6VのときのTTL出力端子5のTTL出力波形、40
は図3の回路において電源電圧が4VのときのTTL出
力端子5のTTL出力波形である。
【0010】この発明は、上記従来の問題点を解決する
もので、電源端子の電圧変動の影響などによらず、常に
安定かつ高速なデジタル信号を伝達することができるE
CL−TTL変換回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明のECL−TTL変換回路は、第1の差
動デジタル信号入力端子にベースを接続した第1のトラ
ンジスタと、第2の差動デジタル信号入力端子にベース
を接続した第2のトランジスタと、第1および第2のト
ランジスタのエミッタに共通に接続された定電流源と、
第1のトランジスタのコレクタに接続された第1の抵抗
と、第2のトランジスタのコレクタに接続された第2の
抵抗とを有する差動増幅回路と、第1のトランジスタの
コレクタにベースを接続しコレクタを第1の電源端子に
接続した第3のトランジスタと、第2のトランジスタの
コレクタにベースを接続しコレクタを第1の電源端子に
接続した第4のトランジスタと、第3のトランジスタの
エミッタに一端を接続した第3の抵抗と、第4のトラン
ジスタのエミッタに一端を接続した第4の抵抗と、第3
の抵抗の他端に入力ノードを接続するとともに出力ノー
ドに第4の抵抗の他端を接続したカレントミラー回路と
を有し、出力ノードを出力端とするレベル変換回路と、
レベル変換回路の出力端と第2の電源端子の間に縦続接
続された複数のダイオードによって構成されるクランプ
回路と、レベル変換回路の出力端にベースが接続されコ
レクタが第1の電源端子に接続された第5のトランジス
タと、第5のトランジスタのエミッタに一端が接続され
た第5の抵抗と、第5の抵抗の他端にベースが接続され
コレクタがTTL出力端子に接続されエミッタが第2の
電源端子に接続された第7のトランジスタと、第7のト
ランジスタのベースに一端が接続され他端が第2の電源
端子に接続された第7の抵抗とを有する第1のインバー
タ回路と、レベル変換回路の出力端にベースが接続され
コレクタが第1の電源端子に接続された第6のトランジ
スタと、第6のトランジスタのエミッタに一端が接続さ
れた第6の抵抗と、第6の抵抗の他端にベースが接続さ
れエミッタが第2の電源端子に接続された第8のトラン
ジスタと、第8のトランジスタのベースに一端が接続さ
れ他端が第2の電源端子に接続された第8の抵抗とを有
する第2のインバータ回路と、第8のトランジスタのコ
レクタに一端を接続し他端を第1の電源端子に接続した
第9の抵抗と、第9の抵抗の一端にベースを接続し、コ
レクタを第1の電源端子に接続し、エミッタをTTL出
力端子に接続した第9のトランジスタとを備えている。
【0012】上記の構成によれば、電源端子の電圧変動
の影響によらず、クランプ回路が第5および第6のトラ
ンジスタのベース入力のハイレベルを一定に保つので、
第7および第8のトランジスタのベースに流し込む電流
が一定となり、これによってTTL出力端子がハイレベ
ルからローレベルに状態が変化するときには、TTL出
力端子の電圧がハイレベルからローレベルに移行するス
ピードの電源変動を無くすことができる。また、クラン
プ回路により第5および第6のトランジスタのベース入
力のハイレベルが一定に保たれるので、第7および第8
のトランジスタのベースに蓄積される過剰キャリアが電
源変動にかかわらず一定となり、TTL出力端子の電圧
がローレベルからハイレベルになるスピードが電源変動
にかかわらず一定に保たれ、TTL出力端子から出力さ
れるデジタル信号のタイミングは電源電圧の変動に対し
て変動せず、常に安定かつ高速なデジタル信号を伝達で
きる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図1を参照しながら説明する。図1はこの発明の
実施の形態におけるECL−TTL変換回路の構成を示
す回路図である。このECL−TTL変換回路は、図1
に示すように、第1の差動デジタル信号入力端子3にベ
ースを接続した第1のトランジスタ6と、第2の差動デ
ジタル信号入力端子4にベースを接続した第2のトラン
ジスタ7と、第1および第2のトランジスタ6,7のエ
ミッタに共通に接続され第2の電源端子(接地端子)に
他端が接続された定電流源30と、第1のトランジスタ
6のコレクタに一端が接続され第1の電源端子(例え
ば、+5Vの電源電圧が印加される)1に他端が接続さ
れた第1の抵抗8と、第2のトランジスタ7のコレクタ
に一端が接続され第1の電源端子1に他端が接続された
第2の抵抗9とを有し第1および第2の差動デジタル信
号入力端子3,4に入力されるデジタル信号の差を増幅
する差動増幅回路と、第1のトランジスタ6のコレクタ
にベースを接続し、コレクタを第1の電源端子1に接続
した第3のトランジスタ11と、第2のトランジスタ7
のコレクタにベースを接続しコレクタを第1の電源端子
1に接続した第4のトランジスタ10と、第3のトラン
ジスタ11のエミッタに一端を接続した第3の抵抗12
と、第4のトランジスタ10のエミッタに一端を接続し
た第4の抵抗13と、第3の抵抗12の他端にダイオー
ド31を介して入力ノードを接続するとともに出力ノー
ドに第4の抵抗13の他端を接続したカレントミラー回
路とを有し、出力ノードを出力端とし、差動増幅回路の
出力信号のレベル変換を行うレベル変換回路と、レベル
変換回路の出力端と第2の電源端子2の間に縦続接続さ
れた複数のダイオード18〜20によって構成され、レ
ベル変換回路の出力信号のレベルを所定値に規制するク
ランプ回路と、レベル変換回路の出力端にベースが接続
されコレクタが第1の電源端子1に接続された第5のト
ランジスタ16と、第5のトランジスタ16のエミッタ
に一端が接続された第5の抵抗21と、第5の抵抗21
の他端にベースが接続されコレクタがTTL出力端子5
に接続されエミッタが第2の電源端子2に接続された第
7のトランジスタ26と、第7のトランジスタ26のベ
ースに一端が接続され他端が第2の電源端子2に接続さ
れた第7の抵抗23とを有し、レベル変換回路の出力信
号のレベルを反転する第1のインバータ回路と、レベル
変換回路の出力端にベースが接続されコレクタが第1の
電源端子1に接続された第6のトランジスタ17と、第
6のトランジスタ17のエミッタに一端が接続された第
6の抵抗22と、第6の抵抗22の他端にベースが接続
されエミッタが第2の電源端子2に接続された第8のト
ランジスタ25と、第8のトランジスタ25のベースに
一端が接続され他端が第2の電源端子2に接続された第
8の抵抗24とを有し、レベル変換回路の出力信号のレ
ベルを反転する第2のインバータ回路と、第8のトラン
ジスタ25のコレクタに一端を接続し他端を第1の電源
端子1に接続した第9の抵抗28と、第9の抵抗28の
一端にベースを接続し、コレクタを第10の抵抗29を
介して第1の電源端子1に接続し、エミッタをTTL出
力端子5に接続したエミッタホロワを構成する第9のト
ランジスタ27とを備えている。
【0014】以上のように構成されたECL−TTL変
換回路について、以下その動作を説明する。まず、差動
デジタル信号入力端子3に2.65V、同じく差動デジ
タル信号入力端子4に2.9Vの電圧が加わると、トラ
ンジスタ6はカットオフ状態、トランジスタ7は導通状
態となる。トランジスタ6のコレクタ電圧は第1の電源
端子1の電圧5.0Vとなり、トランジスタ11のエミ
ッタ電圧はトランジスタ11のベース・エミッタ間電圧
(約0.7V)だけ低い4.3Vとなる。トランジスタ
7のコレクタ電圧は第1の電源端子1の電圧より抵抗9
の抵抗値と電流源30の電流値の積だけ低い4.2Vと
なり、トランジスタ10のエミッタ電圧はトランジスタ
10のベース・エミッタ間電圧(約0.7V)だけ低い
3.5Vとなる。
【0015】そうなるとトランジスタ14,15からな
るカレントミラー回路の出力ノードには、トランジスタ
11のエミッタ電圧からトランジスタ14のベース・エ
ミッタ間電圧(約0.7V)を差し引いた電圧3.6V
を抵抗12の抵抗値で割った商130μAだけ出力電流
が流れ、カレントミラー回路の出力ノードの電圧は、ダ
イオード18,19,20からなるクランプ回路が導通
状態になる電圧(約2.1V)よりも低い電圧(約1.
0V)となるため、クランプ回路はカットオフ状態とな
る。このような状態において、トランジスタ16,1
7,25,26はカットオフ状態、トランジスタ27は
導通状態となり、TTL出力端子はハイレベル、すなわ
ち第1の電源端子1の電圧からトランジスタ27のベー
ス・エミッタ間電圧(0.7V)差し引いた電圧4.3
VがTTL出力端子から出力される。
【0016】また上記とは逆に、差動デジタル信号入力
端子3に2.9V、同じく差動デジタル信号入力端子4
に2.65Vの電圧が加わると、トランジスタ6は導通
状態、トランジスタ7はカットオフ状態となる。トラン
ジスタ7のコレクタ電圧は第1の電源端子1の電圧5.
0Vとなり、トランジスタ10のエミッタ電圧はトラン
ジスタ10のベース・エミッタ間電圧(約0.7V)だ
け低い4.3Vとなる。トランジスタ6のコレクタ電圧
は第1の電源端子1の電圧より抵抗8の抵抗値と電流源
30の電流値の積だけ低い4.2Vとなり、トランジス
タ11のエミッタ電圧はトランジスタ11のベース・エ
ミッタ間電圧(約0.7V)だけ低い3.5Vとなる。
【0017】そうなるとトランジスタ14,15からな
るカレントミラー回路の出力ノードには、トランジスタ
11のエミッタ電圧からトランジスタ14のベース・エ
ミッタ間電圧(約0.7V)を差し引いた電圧2.8V
を抵抗12の抵抗値で割った商100μAだけ出力電流
が流れ、カレントミラー回路の出力ノードの電圧は、ダ
イオード18,19,20からなるクランプ回路が導通
状態になる電圧(約2.1V)よりも高くなろうとする
ため、クランプ回路に電流が流れ込みクランプ回路が導
通状態となり、最終的にカレントミラー回路の出力ノー
ドの電圧は2.1Vに固定される。このような状態にお
いて、トランジスタ16,17,25,26は導通状
態、トランジスタ27はカットオフ状態となり、TTL
出力端子はローレベル、すなわちトランジスタ26の飽
和電圧0.2Vが出力される。
【0018】このような動作を繰り返し行っているとき
に、第1の電源端子1の電圧が上昇または第2の電源端
子2の電圧が低下しようとすると、TTL出力端子5が
ハイレベルからローレベルに変化するとき、トランジス
タ10のエミッタ電圧は上昇しようとするが、ダイオー
ド18,19,20からなるクランプ回路は動作し、カ
レントミラー回路の出力ノードの電圧は2.1Vに保た
れるため、したがってトランジスタ16,17のベース
電位が一定に保たれることになり、トランジスタ25,
26のベースに流れ込む電流値は一定に保たれ、TTL
出力端子5がハイレベルからローレベルになろうとする
ときのスピードを一定に保つことができる。
【0019】また、TTL出力端子5がローレベルのと
き、カレントミラー回路の出力ノードの電圧は2.1V
に保たれるため、したがってトランジスタ16,17の
ベース電位が一定に保たれることになり、トランジスタ
25,26のベースに蓄積される過剰キャリアは一定に
保たれるため、第1および第2の電源端子1,2の電圧
の変動にかかわらず、つぎに差動デジタル信号入力端子
の入力電圧が反転し、TTL出力端子がハイレベルにな
ろうとするときのスピードを一定に保つことができる。
その時の入出力波形を図2に示す。図2において、32
は差動デジタル信号入力端子4へのデジタル入力波形、
35は図1の回路において電源電圧が5VのときのTT
L出力端子5のTTL出力波形、36は図1の回路にお
いて電源電圧が6VのときのTTL出力端子5のTTL
出力波形、37は図1の回路において電源電圧が4Vの
ときのTTL出力端子5のTTL出力波形である。
【0020】この実施の形態によれば、上記回路を構成
することにより、電源端子1,2の電圧変動の影響によ
らず、TTL出力端子5から出力されるデジタル信号が
時間的に変動せず、常に安定かつ高速なデジタル信号の
伝達ができる。なお、上記実施の形態では、第1および
第2の差動デジタル信号入力端子3,4に互いに逆位相
の信号が入力される例で説明したが、一方の入力端子に
定電圧を入力し、他方の入力端子にデジタル信号を入力
しても同様な効果が得られ、アナログ信号処理回路の出
力信号をデジタル入力信号として受信し、トランジスタ
6,7のコレクタ出力で他のECL出力信号を混合する
処理回路を構成することもできる。
【0021】
【発明の効果】この発明のECL−TTL変換回路によ
れば、第1および第2の電源端子の電圧変動に影響せ
ず、TTL出力端子から出力されるデジタル信号が時間
的に変動することもなく、常に安定かつ高速なデジタル
信号を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態におけるECL−TTL
変換回路の構成を示す回路図である。
【図2】図1の入出力波形を示す波形図である。
【図3】従来のECL−TTL変換回路の一例の構成を
示す回路図である。
【図4】図3の入出力波形を示す波形図である。
【符号の説明】
1 第1の電源端子 2 第2の電源端子 3 第1の差動デジタル信号入力端子 4 第2の差動デジタル信号入力端子 5 TTL出力端子 6 第1のトランジスタ 7 第2のトランジスタ 8 第1の抵抗 9 第2の抵抗 10 第4のトランジスタ 11 第3のトランジスタ 12 第3の抵抗 13 第4の抵抗 14 トランジスタ(カレントミラー回路) 15 トランジスタ(カレントミラー回路) 16 第5のトランジスタ 17 第6のトランジスタ 18,19,20 ダイオード 21 第5の抵抗 22 第6の抵抗 23 第7の抵抗 24 第8の抵抗 25 第8のトランジスタ 26 第7のトランジスタ 27 第9のトランジスタ 28 第9の抵抗 29 第10の抵抗

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の差動デジタル信号入力端子(3)
    にベースを接続した第1のトランジスタ(6)と、第2
    の差動デジタル信号入力端子(4)にベースを接続した
    第2のトランジスタ(7)と、前記第1および第2のト
    ランジスタ(6,7)のエミッタに共通に接続された定
    電流源(30)と、前記第1のトランジスタ(6)のコ
    レクタに接続された第1の抵抗(8)と、前記第2のト
    ランジスタ(7)のコレクタに接続された第2の抵抗
    (9)とを有する差動増幅回路と、 前記第1のトランジスタ(6)のコレクタにベースを接
    続しコレクタを第1の電源端子(1)に接続した第3の
    トランジスタ(11)と、前記第2のトランジスタ
    (7)のコレクタにベースを接続しコレクタを第1の電
    源端子(1)に接続した第4のトランジスタ(10)
    と、前記第3のトランジスタ(11)のエミッタに一端
    を接続した第3の抵抗(12)と、前記第4のトランジ
    スタ(10)のエミッタに一端を接続した第4の抵抗
    (13)と、前記第3の抵抗(12)の他端に入力ノー
    ドを接続するとともに出力ノードに前記第4の抵抗(1
    3)の他端を接続したカレントミラー回路とを有し、前
    記出力ノードを出力端とするレベル変換回路と、 前記レベル変換回路の出力端と第2の電源端子(2)の
    間に縦続接続された複数のダイオード(18〜20)に
    よって構成されるクランプ回路と、 前記レベル変換回路の出力端にベースが接続されコレク
    タが第1の電源端子(1)に接続された第5のトランジ
    スタ(16)と、前記第5のトランジスタ(16)のエ
    ミッタに一端が接続された第5の抵抗(21)と、前記
    第5の抵抗(21)の他端にベースが接続されコレクタ
    がTTL出力端子(5)に接続されエミッタが前記第2
    の電源端子(2)に接続された第7のトランジスタ(2
    6)と、前記第7のトランジスタ(26)のベースに一
    端が接続され他端が前記第2の電源端子(2)に接続さ
    れた第7の抵抗(23)とを有する第1のインバータ回
    路と、 前記レベル変換回路の出力端にベースが接続されコレク
    タが第1の電源端子(1)に接続された第6のトランジ
    スタ(17)と、前記第6のトランジスタ(17)のエ
    ミッタに一端が接続された第6の抵抗(22)と、前記
    第6の抵抗(22)の他端にベースが接続されエミッタ
    が前記第2の電源端子(2)に接続された第8のトラン
    ジスタ(25)と、前記第8のトランジスタ(25)の
    ベースに一端が接続され他端が前記第2の電源端子
    (2)に接続された第8の抵抗(24)とを有する第2
    のインバータ回路と、 前記第8のトランジスタ(25)のコレクタに一端を接
    続し他端を第1の電源端子(1)に接続した第9の抵抗
    (28)と、 前記第9の抵抗(28)の一端にベースを接続し、コレ
    クタを第1の電源端子(1)に接続し、エミッタを前記
    TTL出力端子(5)に接続した第9のトランジスタ
    (27)とを備えたECL−TTL変換回路。
  2. 【請求項2】 第1および第2の差動デジタル信号入力
    端子(3,4)のどちらか一方に定電圧を入力し、他方
    に交流信号を入力することを特徴とする請求項1記載の
    ECL−TTL変換回路。
JP17593895A 1995-07-12 1995-07-12 Ecl−ttl変換回路 Expired - Fee Related JP3217940B2 (ja)

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