JP3260406B2 - Complementary emitter follower - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラトランジス
タを使用した相補型エミッタフォロワ回路に係り、特
に、半導体大規模ディジタル集積回路に用いて好適な相
補型エミッタフォロワ回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a complementary emitter follower circuit using a bipolar transistor, and more particularly to a complementary emitter follower circuit suitable for use in a large-scale semiconductor digital integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、バイポーラトランジスタを使用し
た回路(即ち、バイポーラのみまたはバイポーラとCM
OSとを組み合わせたBiCMOS回路)において、重
い負荷を駆動する際にはエミッタフォロワ回路(以下、
エミッタフォロワと略記する)を使用するのが一般的で
ある。エミッタフォロワは、例えば図2に示すように、
トランジスタQと電流源Iから成る。勿論、電流源は抵
抗と置き換えることができる。2. Description of the Related Art Conventionally, a circuit using a bipolar transistor (that is, only a bipolar transistor or a bipolar transistor and a CM) is used.
In driving a heavy load in a BiCMOS circuit combined with an OS, an emitter-follower circuit (hereinafter, referred to as a “BiCMOS circuit”) will
(Abbreviated as an emitter follower) is generally used. The emitter follower is, for example, as shown in FIG.
It comprises a transistor Q and a current source I. Of course, the current source can be replaced by a resistor.
【0003】周知のように、エミッタフォロワでは信号
の立上り時にはトランジスタQが負荷CLを充電する。
トランジスタQから流れる電流はベースエミッタ間の電
圧の指数関数に比例して流れるためベース電圧に比べて
エミッタ電圧の立上りが僅かにでも遅いとベース・エミ
ッタ間電圧が大きくなり大電流が流れ、負荷は急速に充
電される。従って、立上りは非常に高速である。また、
大電流が流れるのは基本的には立上りの過渡時のみであ
るので、低消費電力と高速を両立させ得る。As is well known, in an emitter follower, a transistor Q charges a load CL when a signal rises.
Since the current flowing from the transistor Q flows in proportion to the exponential function of the voltage between the base and the emitter, if the rise of the emitter voltage is slightly slower than the base voltage, the voltage between the base and the emitter increases and a large current flows. Charges quickly. Therefore, the rise is very fast. Also,
Since a large current flows basically only at the time of rising transition, both low power consumption and high speed can be achieved.
【0004】一方、立下り時間は電流源Iの電流のみに
よる放電で決まるが、一般にはこの電流は回路動作上常
時流しておく必要があることから、高速化のために電流
を大きくすると消費電力が大きくなる。On the other hand, the fall time is determined by discharging only the current of the current source I. In general, this current must always flow for circuit operation. Becomes larger.
【0005】ところで、ディジタル(パルス)回路では
エミッタフォロワは論理回路の出力段として多用されて
いる。例えば図3のようなECL回路(出力部に、エミ
ッタフォロワを有する)は、高速性を重視する計算機特
に大型計算機やスーパーコンピュータではその論理回路
や高速の内部メモリ回路に専ら使用されている。このよ
うなディジタル回路では、立下りを高速化するには少な
くとも立下りの過渡時にのみ大きな電流を流せば良い。
(このように、信号の立下り時の過渡時のみ、大電流を
流す回路を以下ではアクティブ・プルダウン回路と称す
る。) そこで、ECLでは肯定と否定出力が出ること
を利用して、所望の出力をエミッタフォロワに印加し、
それとは反対極性の出力信号を、コンデンサを介して電
流源トランジスタに印加し、信号の立下り時にのみ電流
源トランジスタを駆動して大電流を流し、負荷を放電す
るアクティブ・プルダウン回路が種々考案されている。In a digital (pulse) circuit, an emitter follower is frequently used as an output stage of a logic circuit. For example, an ECL circuit as shown in FIG. 3 (having an emitter follower at an output unit) is exclusively used for a logic circuit and a high-speed internal memory circuit in a computer which emphasizes high speed, especially in a large computer and a supercomputer. In such a digital circuit, a large current only needs to flow at least during the transition of the fall in order to speed up the fall.
(A circuit that causes a large current to flow only during a transition at the time of a falling signal is hereinafter referred to as an active pull-down circuit.) Therefore, a desired output is obtained by making use of the fact that a positive and negative output is generated in ECL. To the emitter follower,
An active pull-down circuit that applies an output signal of the opposite polarity to the current source transistor via a capacitor, drives the current source transistor only when the signal falls, flows a large current, and discharges the load has been devised. ing.
【0006】図4はそのような従来例の、代表的な回路
(2入力OR/NOR回路)である。(特開昭61−8
8617、特開昭62−72221参照)。この回路で
は、OR出力(Q3のコレクタ)をエミッタフォロワ・
トランジスタQefのベースに印加し、一方、電流源トラ
ンジスタQISのベースには、結合コンデンサCCを経て
NOR出力(Q1、Q2のコレクタ)を印加している。抵
抗R3、R4によって、電流源トランジスタQISの、定常
状態におけるバイアスが決められる。通常は、定常状態
で、QISに電流が極く僅か流れるか、又は全く流れない
ようにバイアスが設定される。QISが電流を全く流さな
い場合には例えばQISと並列に抵抗を、破線で図示する
ように接続したりして、Qefから常時僅かに電流を流す
ようにする。エミッタ抵抗R5はQISの電流を制限する
ためのものであるが、なくても動作上は特に問題はな
い。FIG. 4 shows a typical circuit (two-input OR / NOR circuit) of such a conventional example. (Japanese Patent Laid-Open No. 61-8
8617, JP-A-62-72221). In this circuit, the OR output (collector of Q3) is connected to the emitter follower
A NOR output (collectors of Q1 and Q2) is applied to the base of the transistor Qef, while a base of the current source transistor QIS is applied to the base of the current source transistor QIS via a coupling capacitor CC. The bias in the steady state of the current source transistor QIS is determined by the resistors R3 and R4. Normally, at steady state, the bias is set so that very little or no current flows through QIS. When no current flows through the QIS, for example, a resistor is connected in parallel with the QIS as shown by a broken line so that a slight current always flows from the Qef. The emitter resistor R5 limits the current of the QIS, but there is no particular problem in operation even without it.
【0007】図4の回路は次のように動作する。2つの
入力Vin1、Vin2の片方または両方に高レベルの信号が
印加されるとQ1またはQ2または両者がオンとなるの
で、Q3のコレクタは高レベルとなる。高レベルにある
入力がすべて低レベルに切り替わると、OR出力(Q3
のコレクタ)は低レベルに、NOR出力(Q1、Q2のコ
レクタ)は高レベルにそれぞれ切り替わる。高レベルに
切り替わったNOR信号はコンデンサCCを経てトラン
ジスタQISに印加される。その結果、QISがオンとなり
大きな電流で負荷CLを放電する。従って出力Voutは急
速に立下る。勿論QISの高速駆動のためには、CCを直
接Q1等のコレクタで駆動せずに、エミッタフォロワを
介して駆動してもよい。又、エミッタフォロワQefの接
続及び電流源QISの駆動信号を逆(ORとNORの接続
を逆)にすれば、図4とは逆相の出力を得ることができ
る。The circuit shown in FIG. 4 operates as follows. When a high-level signal is applied to one or both of the two inputs Vin1 and Vin2, Q1 or Q2 or both are turned on, so that the collector of Q3 goes high. When all the inputs at the high level are switched to the low level, the OR output (Q3
Is switched to a low level, and the NOR output (collectors of Q1 and Q2) is switched to a high level. The NOR signal switched to the high level is applied to the transistor QIS via the capacitor CC. As a result, QIS turns on and discharges the load CL with a large current. Therefore, the output Vout falls rapidly. Of course, in order to drive QIS at high speed, CC may not be driven directly by the collector of Q1 or the like, but may be driven via an emitter follower. If the connection of the emitter follower Qef and the drive signal of the current source QIS are reversed (the connection between OR and NOR is reversed), an output having a phase opposite to that of FIG. 4 can be obtained.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4の回路
には基本的な問題点がいくつかある。1つは、立下り及
びサイクルの高速性と、低消費電力性とを同時に達成す
ることが極めて困難なことである。図5の動作波形を参
照しながらこのことを説明する。図5(a)は図4の入
力(Vin1またはVin2)の波形である。入力が立下ると、
この入力に応答して、NOR出力は同図(b)のように
立上る。図示していないが、OR側出力(Qefのベース
電圧)は立下る。このNOR信号は結合コンデンサCC
を経てQISのベースに印加される。周知のように、信号
はC結合により微分されるので、QISのベース電圧波形
は同図(c)のようになる。この波形はCCの値とQIS
のベース・ノードのインピーダンスの値により決まる。
このベース波形に応答してQISから放電電流が流れ、出
力Voutは高速で立下る。しかし、負荷CLに対してCC
が所要の値より小さいと、CLを充分に放電できないの
で、立ち下がりがあまり高速とならない。一方、負荷C
Lに対してCCが所要の値より大き過ぎると、無駄な過大
放電電流が流れ、同図(d)のように出力にアンダーシ
ュートが生ずる。従って、消費電力が大きくなる。ま
た、QISが飽和し、低速動作になる可能性が大きくな
る。従って、結合コンデンサCCの値には負荷CLに応じ
て最適値が存在する。大き過ぎても小さ過ぎても都合が
悪い。 続いて入力波形(a)が立上ると、NOR出力
(b)が立下り、QISのベース電圧波形は図5(c)の
ようになる。つまり、立上りの場合はQISのベース・エ
ミッタ間ダイオードのクランプ効果により同図(c)の
ように電圧が抑えられるが、立下りの場合には電圧を抑
えるものがないので同図(c)の実線のようにNOR出
力の立下り量とほぼ同じ量だけ立下る。このように立下
り量が多すぎると、後続のパルスが印加された時ベース
電圧はまだ定常状態に戻っていないので、QISがオンと
なるまでの遅延が大きくなるとともに、放電電流の量も
少なくなる。つまり、サイクル時間が短いと、放電開始
が遅れるのみならず、十分な放電電流が流れず、後続の
出力電圧の立下りが遅くなる。このようなサイクル依存
性を避けるためには、図4に破線で示すように、QISの
ベースにダイオードDを接続すれば良い。この構成によ
り、立下り時のベース電圧はクランプされ、図5(c)
の破線のようになり、サイクル時間の影響は少なくな
る。しかし、ダイオードを接続しても、定常状態に達す
るまでには、なおかなりの時間がかかる。特に、大きな
負荷容量を駆動するためにCCを大きくすると定常状態
に戻るまでの時間が大きくなり、サイクル依存性が大き
くなる。サイクル依存性を少なくするには、図4で抵抗
R3及びR4の抵抗値を下げたり、ダイオードDを定常状
態で導通させておけば良い。しかし、このようにQISの
バイアス回路を低インピーダンス化することでサイクル
依存性を低減すると消費電力が増加するため、アクティ
ブ・プルダウン回路を用いた効果が少なくなる。By the way, the circuit of FIG. 4 has some basic problems. One is that it is extremely difficult to simultaneously achieve high-speed falling and cycle operations and low power consumption. This will be described with reference to the operation waveform of FIG. FIG. 5A shows the waveform of the input (Vin1 or Vin2) in FIG. When the input falls,
In response to this input, the NOR output rises as shown in FIG. Although not shown, the OR output (base voltage of Qef) falls. This NOR signal is coupled to the coupling capacitor CC.
And applied to the base of the QIS. As is well known, the signal is differentiated by C-coupling, so that the base voltage waveform of QIS is as shown in FIG. This waveform shows the value of CC and QIS
Is determined by the value of the impedance of the base node.
A discharge current flows from QIS in response to the base waveform, and output Vout falls at high speed. However, for load CL, CC
Is smaller than the required value, CL cannot be discharged sufficiently, so that the falling speed is not so high. On the other hand, load C
If CC is larger than a required value for L, a useless excessive discharge current flows, and an undershoot occurs in the output as shown in FIG. Therefore, power consumption increases. In addition, the possibility that the QIS will be saturated and the operation will be slow is increased. Therefore, the value of the coupling capacitor CC has an optimum value according to the load CL. It is inconvenient if it is too large or too small. Subsequently, when the input waveform (a) rises, the NOR output (b) falls, and the base voltage waveform of QIS becomes as shown in FIG. 5 (c). That is, in the case of rising, the voltage is suppressed by the clamping effect of the diode between the base and the emitter of the QIS as shown in FIG. 3C, but in the case of falling, there is nothing to suppress the voltage, so that FIG. As shown by the solid line, the output falls by almost the same amount as the fall of the NOR output. If the amount of fall is too large, the base voltage has not yet returned to a steady state when the subsequent pulse is applied, so the delay before QIS turns on increases and the amount of discharge current decreases. Become. That is, if the cycle time is short, not only does the start of discharge be delayed, but also a sufficient discharge current does not flow, and the fall of the subsequent output voltage is delayed. In order to avoid such cycle dependency, a diode D may be connected to the base of the QIS as shown by a broken line in FIG. With this configuration, the base voltage at the time of falling is clamped, and FIG.
And the effect of the cycle time is reduced. However, even if a diode is connected, it takes a considerable time to reach a steady state. In particular, if CC is increased to drive a large load capacity, the time required to return to a steady state increases, and the cycle dependency increases. In order to reduce the cycle dependency, the resistance values of the resistors R3 and R4 may be reduced in FIG. 4 or the diode D may be made conductive in a steady state. However, when the cycle dependency is reduced by reducing the impedance of the QIS bias circuit in this manner, power consumption increases, and the effect of using the active pull-down circuit is reduced.
【0009】図4の回路のもう1つの問題点は、出力V
outに外部から擾乱が加えられた場合、それを回復する
能力が少ないことである。これを図6を用いて説明す
る。例えば、図6(a)のように、出力Voutが高レベ
ルの場合に正極性の雑音が外部から加えられたとする
と、電流源トランジスタQISはオフであり又エミッタフ
ォロワ・トランジスタQefには電流を引き抜く能力はな
いため、実線で示すように本来のレベルに戻るまでに非
常に時間がかかる。Another problem with the circuit of FIG.
If external disturbance is applied to out, there is little ability to recover it. This will be described with reference to FIG. For example, as shown in FIG. 6 (a), when the output Vout is at a high level and positive noise is applied from the outside, the current source transistor QIS is off and the current is drawn to the emitter follower transistor Qef. Since there is no ability, it takes a very long time to return to the original level as shown by the solid line.
【0010】又、大きな負荷が分布して存在しその時定
数がECLのスイッチ時間よりもかなり大きい場合、出
力波形は同図(b)に示すように一たん立下ってから再
び持ち上がる。これは、放電電流により出力端近くでは
波形は立下るが、遠端近くの負荷は放電されていないの
で、放電電流が切れた後負荷の時定数で再び立上るから
である。図示した波形は出力端近くの波形であるが、遠
端ではほとんど立下らないうちに放電電流が減少してし
まう。配線が長く抵抗がかなり大きい場合はこのような
場合に相当するので、この場合には図4のようなアクテ
ィブ・プルダウン回路の使用は困難である。When a large load is distributed and its time constant is considerably longer than the switch time of the ECL, the output waveform falls once and rises again as shown in FIG. This is because the waveform falls near the output end due to the discharge current, but the load near the far end is not discharged. Therefore, after the discharge current is cut off, it rises again with the time constant of the load. The illustrated waveform is a waveform near the output end, but at the far end, the discharge current decreases before almost falling. Since the case where the wiring is long and the resistance is considerably large corresponds to such a case, it is difficult to use the active pull-down circuit as shown in FIG. 4 in this case.
【0011】一方、これらの問題点、特に図6に関して
述べた問題点を避け得るアクティブ・プルダウン回路の
一種としてnpnトランジスタとpnpトランジスタと
を組み合わせた相補型エミッタフォロワが知られてい
る。図7はこのような相補型エミッタフォロワの一例
(特開昭63−171022)の回路図を示す。この回
路では、出力が高レベルに変わるときは、Qnを通して
Vout端子が充電される。また出力が低レベルに変わる
ときは、Qpを通してVout端子が放電される。On the other hand, a complementary emitter follower combining an npn transistor and a pnp transistor is known as a kind of active pull-down circuit which can avoid these problems, particularly the problem described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram of an example of such a complementary emitter follower (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-171022). In this circuit, when the output goes high, the Vout terminal is charged through Qn. When the output changes to a low level, the Vout terminal is discharged through Qp.
【0012】ところで、npnとpnpトランジスタQ
n、Qpを直列に接続すると各ベースをドライブする電
圧には2VBEの電位差をつける必要がある。この例で
は、従来アナログ回路に多用されていたように、カレン
トスイッチ(増幅器)トランジスタのコレクタ負荷と直
列にダイオードを2個接続してその両端の電位差でQn
とQpを駆動している。この例では2VBEの電位差を得
るのに消費電力の増加は招かない。しかしながら、駆動
トランジスタのコレクタ電圧を、所望の信号振幅+2V
BE(すなわち、信号の振幅を0.6V、VBEを0.7V
として0.6+1.4=2V)も振る必要があることか
ら、遅延時間が大きくなるという問題点がある。又、入
力と出力のレベルが合わないという、論理回路としては
致命的な問題点も持っている。By the way, the npn and pnp transistors Q
When n and Qp are connected in series, the voltage for driving each base needs to have a potential difference of 2VBE. In this example, two diodes are connected in series with the collector load of a current switch (amplifier) transistor, and Qn is determined by the potential difference between both ends, as is often used in conventional analog circuits.
And Qp. In this example, an increase in power consumption does not occur to obtain a potential difference of 2VBE. However, the collector voltage of the driving transistor is set to a desired signal amplitude +2 V
BE (ie, signal amplitude is 0.6V, VBE is 0.7V
(0.6 + 1.4 = 2 V). Therefore, there is a problem that the delay time increases. Also, there is a fatal problem as a logic circuit that the input and output levels do not match.
【0013】図8(特開昭61−234122)では、
カレントスイッチのコレクタ電位を、抵抗とトランジス
タとで適当な電位だけレベルシフトして、pnpトラン
ジスタQpのベース駆動電圧を発生させている。npn
とpnpトランジスタのベース電位を完全に2VBE離し
てしまうと、相補型エミッタフォロワに大きな電流が流
れるので、通常この電位差を2VBEより僅かに小さく設
定すると都合がよい。このような設定は図7のレベルシ
フト回路(ダイオード2個)では困難である。図8の回
路では、レベルシフト用のトランジスタのベースに接続
されている抵抗の値を適当に選ぶことにより、各々のベ
ース電位を最適の電位に設定できる。しかしながら、こ
の図8の回路では、pnpトランジスタQpの応答を自
由に高速化することはできない。何故なら、Qpの応答
速度は、Qpのベースの時定数で決まり、これはベース
につながる抵抗とキャパシタンスの積で決まる。従って
高速化を目的として時定数を下げるため、抵抗の値を下
げると、レベルシフト回路に流れる電流が増加し、その
電流がカレントスイッチのコレクタ負荷抵抗R2を経て
流れる。このため出力レベルが低下し、所望のレベルが
得られないからである。出力レベルに影響がでない程度
の電流しかレベルシフト回路に流さないと、pnpトラ
ンジスタQpのベース応答は非常に遅くなり、従って出
力電圧の立下りが非常が遅くなりpnpトランジスタを
用いた利点を発揮できない。In FIG. 8 (JP-A-61-234122),
The base potential of the pnp transistor Qp is generated by shifting the level of the collector potential of the current switch by an appropriate potential between the resistor and the transistor. npn
If the base potentials of the pnp transistor and the pnp transistor are completely separated from each other by 2 VBE, a large current flows through the complementary emitter follower. Therefore, it is usually convenient to set this potential difference slightly smaller than 2 VBE. Such setting is difficult with the level shift circuit (two diodes) of FIG. In the circuit shown in FIG. 8, by appropriately selecting the value of the resistor connected to the base of the transistor for level shift, each base potential can be set to an optimum potential. However, in the circuit of FIG. 8, the response of the pnp transistor Qp cannot be freely increased. Because the response speed of Qp is determined by the time constant of the base of Qp, which is determined by the product of the resistance and the capacitance connected to the base. Accordingly, when the value of the resistor is reduced to reduce the time constant for the purpose of speeding up, the current flowing through the level shift circuit increases, and the current flows through the collector load resistor R2 of the current switch. For this reason, the output level decreases, and a desired level cannot be obtained. If only a current that does not affect the output level is passed through the level shift circuit, the base response of the pnp transistor Qp becomes very slow, and therefore the fall of the output voltage becomes very slow, so that the advantage of using the pnp transistor cannot be exhibited. .
【0014】図9(特開昭56−58326)は、レベ
ルシフト回路による出力レベルの低下を伴わずにpnp
トランジスタQpの応答を高速化できる相補型エミッタ
フォロワの一例である。この例では、レベルシフト回路
はエミッタフォロワとダイオードとで構成されており、
負荷抵抗R2にはレベルシフト回路に流れる電流の1/
hFEしか流れないので、レベルシフト回路に十分な電流
を流してQpの応答を必要なだけ高速化することができ
る。しかしながら、この図9の回路では、QnとQpの
応答を同じにするためにはカレントスイッチに流す電流
とレベルシフト回路に流す電流をほぼ同じにする必要が
あり、これでは図3の場合と消費電力も速度もあまり変
わらないことになってしまう。FIG. 9 (JP-A-56-58326) shows a pnp without lowering the output level by a level shift circuit.
This is an example of a complementary emitter follower that can speed up the response of the transistor Qp. In this example, the level shift circuit includes an emitter follower and a diode,
The load resistance R2 has 1 / of the current flowing through the level shift circuit.
Since only hFE flows, a sufficient current can be supplied to the level shift circuit to speed up the response of Qp as necessary. However, in the circuit of FIG. 9, in order to make the responses of Qn and Qp the same, it is necessary to make the current flowing through the current switch and the current flowing through the level shift circuit substantially the same. Both power and speed will not change much.
【0015】また、以上の相補型エミッタフォロワでは
出力の電位は入力の電位よりも必ず低くなる。多くの論
理回路では入力の電位(コレクタの電位)は最も高い電
位(0V)であるので問題はない。しかしコレクタ電位
がこれより低い場合、出力電位を入力よりも高くしたい
場合も多い。従って図9の回路ではこれらの要求に対応
できない問題がある。In the complementary emitter follower described above, the output potential is always lower than the input potential. In many logic circuits, there is no problem because the input potential (collector potential) is the highest potential (0 V). However, when the collector potential is lower than this, it is often desired to make the output potential higher than the input. Therefore, there is a problem that the circuit of FIG. 9 cannot meet these requirements.
【0016】本発明の目的は、以上の種々の公知例にお
ける問題点を解決することである。すなわち、低消費電
力で高速動作、さらに高駆動能力のアクティブプルダウ
ン回路を提供することである。詳しくは、カレントスイ
ッチの動作電流を低減しても、大きな負荷を、高速で駆
動することが可能な、相補型エミッタフォロワを提供す
ることである。また本発明の他の目的は、出力電位を入
力電位よりも高くできる、充電回路(回路動作的にはア
クティブ・プルアップ回路)を備えた、相補型エミッタ
フォロワを提供することである。An object of the present invention is to solve the problems in the above various known examples. That is, an object is to provide an active pull-down circuit with low power consumption, high-speed operation, and high driving capability. More specifically, an object of the present invention is to provide a complementary emitter follower capable of driving a large load at a high speed even if the operating current of the current switch is reduced. Another object of the present invention is to provide a complementary emitter follower provided with a charging circuit (active pull-up circuit in terms of circuit operation) capable of increasing the output potential higher than the input potential.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明手段は、互いに極性の異なる2個のバイポーラ
トランジスタ(Qn,Qp)の、エミッタを互いに接続し
(VOUT)、コレクタをそれぞれ対応する電源(VCC,
VEE)に接続して成る相補型エミッタフォロワにおい
て、一方のトランジスタ(Qn)のベース(VBn)には
入力信号を直接入力し、他方のトランジスタ(Qp)の
ベース(VBp)にはコンデンサ(Cc)を介して入力信
号を入力し、かつ上記他方のトランジスタ(Qp)のベ
ース(VBp)に、バイアス電流用の電流源(IB)を接
続したことを特徴とする相補型エミッタフォロワとする
ことである。(図1参照)。According to the present invention, there is provided a bipolar transistor (Qn, Qp) having different polarities, the emitters of which are connected to each other (VOUT) and the collectors correspond to each other. Power supply (VCC,
VEE), an input signal is directly input to the base (VBn) of one transistor (Qn), and a capacitor (Cc) is connected to the base (VBp) of the other transistor (Qp). , And a current source (IB) for bias current is connected to the base (VBp) of the other transistor (Qp). . (See FIG. 1).
【0018】[0018]
【作用】相補型エミッタフォロワの、一方のトランジス
タのベースと入力との間をC結合することにより、図4
のようにnpnトランジスタに対してC結合した場合の
ようなオーバドライブを生じることなしに、C負荷を駆
動することができる。従って、不要の電力を消費するこ
とがなく、低消費電力化できる効果がある。FIG. 4 shows a complementary emitter follower having a C-coupled connection between the base of one transistor and the input.
Thus, the C load can be driven without causing overdrive as in the case where C coupling is performed on the npn transistor. Therefore, there is an effect that power consumption can be reduced without consuming unnecessary power.
【0019】また、トランジスタが飽和することがない
ため、高速化できる効果がある。Further, since the transistor is not saturated, there is an effect that the operation speed can be increased.
【0020】また、本発明の相補型エミッタフォロワの
バイアス回路は、ベース電流を与えるだけである。この
ため従来の相補型エミッタフォロワのように、バイアス
用の回路で高速化のための無駄な電流を流し、多くの電
力を消費することがない。Further, the bias circuit of the complementary emitter follower of the present invention only applies the base current. Therefore, unlike the conventional complementary emitter follower, unnecessary current for speeding up is caused to flow in the bias circuit, and a large amount of power is not consumed.
【0021】さらにpnpとnpnトランジスタの接続
を逆にすることで、容易に出力電位を入力電位よりも高
くすることが出来る。このため電位の設定の自由度が大
きいという効果がある。 また、ダーリントン接続のエ
ミッタフォロワを簡単に構成できる。(図24等)。こ
のダーリントン接続の相補型エミッタフォロワでは、大
きなC負荷を高速で駆動できる効果がある。また負荷の
影響が入力段に僅かしか及ばないので、カレントスイッ
チ段の電流を低減しても高速動作が可能となりFurther, by reversing the connection between the pnp and npn transistors, the output potential can be easily made higher than the input potential. Therefore, there is an effect that the degree of freedom in setting the potential is large. Further, a Darlington connection emitter follower can be easily configured. (FIG. 24 etc.). The Darlington-connected complementary emitter follower has the effect of driving a large C load at high speed. Also, since the load has little effect on the input stage, high-speed operation is possible even if the current in the current switch stage is reduced.
【0022】、低消費電力で高速のゲートを実現できる
効果がある。There is an effect that a high-speed gate can be realized with low power consumption.
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。この実施例の回路は次のように動作する。まず、カ
レントスイッチの左側の入力VINが、高レベルにあると
する。また、右側のトランジスタQ2のベースには、VI
Nとは反対極性の入力VIN ̄もしくは参照電圧VBBが加
えられるものとする。(ここで、VIN ̄は、VINの上に
オーバラインを付した、VINバーを表す。) このと
き、左側のトランジスタQ1はオン、右側のトランジス
タQ2はオフのため、右側のエミッタフォロワのnpn
トランジスタQnの、ベース電圧VBnは高レベルとな
る。さらに、pnpトランジスタQpのベースから、常
時電流IBを引いているため、Qpのエミッタには、バ
イアス電流が常時流れている。従ってnpnトランジス
タQnには、pnpトランジスタのバイアス電流IBが
そのまま流れている。即ち、相補型エミッタフォロワQ
p、Qnに対してバイアス電流はIBのみで決定されて
いる。回路図からわかるように、出力Voutは電圧VBn
より1VBEだけ低い値となり、Qpのベース電圧VBpは
更に1VBE低い値となる。従って、結合コンデンサCC
の両端には2VBEの電圧がかかっている。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The circuit of this embodiment operates as follows. First, it is assumed that the input VIN on the left side of the current switch is at a high level. In addition, the base of the transistor Q2 on the right has VI
It is assumed that an input VIN # having a polarity opposite to N or a reference voltage VBB is applied. (Here, VIN ̄ represents a VIN bar with an overline above VIN.) At this time, since the left transistor Q1 is on and the right transistor Q2 is off, npn of the right emitter follower is turned off.
The base voltage VBn of the transistor Qn becomes high. Further, since the current IB is constantly drawn from the base of the pnp transistor Qp, the bias current always flows through the emitter of Qp. Therefore, the bias current IB of the pnp transistor flows through the npn transistor Qn as it is. That is, the complementary emitter follower Q
The bias current for p and Qn is determined only by IB. As can be seen from the circuit diagram, the output Vout is the voltage VBn
The base voltage VBp of Qp is further lower by 1 VBE. Therefore, the coupling capacitor CC
Is applied with a voltage of 2 VBE.
【0023】入力VINが低レベルに切り替わると、Q2
がオンとなり、そのコレクタ電圧つまり電圧VBnは、低
レベルに切り替わる。結合コンデンサCCはトランジス
タなどの寄生容量に比べて大きく設定されるので、電圧
VBnの変化はそのままVBpの変化として現れる。つま
り、電圧変化の過渡状態においても、結合コンデンサC
Cにはいつも2VBEが印加されており、その電位差を保
ったまま出力の切り換えが行われる。When the input VIN switches to a low level, Q2
Is turned on, and its collector voltage, that is, the voltage VBn, switches to a low level. Since the coupling capacitor CC is set to be larger than the parasitic capacitance of a transistor or the like, a change in the voltage VBn directly appears as a change in VBp. That is, even in the transient state of the voltage change, the coupling capacitor C
2VBE is always applied to C, and the output is switched while maintaining the potential difference.
【0024】この実施例において、出力Voutに接続さ
れている負荷容量を駆動するには、結合コンデンサCC
は、それに十分なだけ大きくなければならない。コンデ
ンサCCを十分に大きくしても、図1の実施例の回路で
は、図4に関連して述べたようなオーバドライブは起こ
らない。従ってそれによる不都合は生じない。すなわ
ち、CCがいくら大きくてもその両端の電位差は2VBE
であり、負荷容量の大小には無関係である。つまり、出
力の立下り時には、負荷が大きければそれだけトランジ
スタQpからの放電電流が大きくなる。一方負荷が小さ
い場合には、Qpからの放電電流は自動的に小さくな
る。従って、CCの大きさとしては、駆動する最大負荷
を十分に駆動できる大きさ以上であればよい。小さい負
荷を駆動する際にはCCの大きさには特に注意を払う必
要はない(大きいままでよい)。例えば、2pF程度ま
での負荷を駆動する場合には結合コンデンサとして0.
5pF程度であればよい。0.5pFの値で、ほぼ0から
2pF程度までの範囲の負荷を、非常に高速に駆動でき
る。In this embodiment, to drive the load capacitance connected to the output Vout, the coupling capacitor CC
Must be big enough for it. Even if the capacitor CC is sufficiently large, the circuit of the embodiment of FIG. 1 does not cause overdrive as described with reference to FIG. Therefore, no inconvenience is caused thereby. That is, no matter how large CC is, the potential difference between both ends is 2VBE
Irrespective of the magnitude of the load capacity. That is, when the output falls, the greater the load, the greater the discharge current from the transistor Qp. On the other hand, when the load is small, the discharge current from Qp automatically decreases. Therefore, the magnitude of CC should be at least a magnitude that can sufficiently drive the maximum load to be driven. When driving a small load, it is not necessary to pay special attention to the magnitude of CC (it is possible to keep it large). For example, when driving a load up to about 2 pF, a coupling capacitor of 0.1 μF is used.
What is necessary is just about 5 pF. With a value of 0.5 pF, a load in the range of approximately 0 to 2 pF can be driven at very high speed.
【0025】本実施例の回路構成によれば、バイアス用
の回路の消費電力は非常に少ない。図1の場合、バイア
ス用の回路の消費電力は、相補型エミッタフォロワのベ
ース電流による分だけである。これは相補型エミッタフ
ォロワに僅かのバイアス電流を流しておくために必要で
ある。バイアス電流を僅かでも流しておかないと、スイ
ッチング時間が遅くなる。また本発明で使用しているア
クティブ・プルダウン回路は、pnpトランジスタを使
用しているので、従来例の問題点である出力端子に乗る
雑音に対して、本質的に強いという利点がある。なお、
コンデンサCCに蓄積されている電荷は、スイッチング
のたびに少しずつ放電される。図1の破線で示したダイ
オードDCL1と電源VCL1は、この放電で失われた電荷を
補充するためのものである。つまり、放電によりCCの
電圧が減少すると、低レベルから高レベルへ切り替わっ
たとき、Qpのベース電圧はその分少し高めになる。そ
の分がダイオードDCL1により本来のレベルにクランプ
される。一般には、このダイオードは、サイクル時間を
高速化するために必要である。しかし、サイクルが十分
に遅い場合には、この充電はIBにより行われるため、
ダイオードは不必要である。また逆に、バイポーラトラ
ンジスタのVBEは、大電流が流れる切換時に大きくなる
ため、このときQpのベース電圧が定常時より下がる可
能性がある。これを防止するのが、点線で示したDCL2
とVCL2で構成した回路である。勿論これらのクランプ
回路は、以上のような不都合が目立たぬ場合は、接続す
る必要はない。According to the circuit configuration of this embodiment, the power consumption of the bias circuit is very small. In the case of FIG. 1, the power consumption of the bias circuit is only due to the base current of the complementary emitter follower. This is necessary to keep a small bias current flowing through the complementary emitter follower. If a small amount of bias current is not supplied, the switching time will be slow. Further, since the active pull-down circuit used in the present invention uses a pnp transistor, there is an advantage that the active pull-down circuit is essentially resistant to noise on the output terminal, which is a problem of the conventional example. In addition,
The electric charge accumulated in the capacitor CC is discharged little by little at every switching. The diode DCL1 and the power supply VCL1 indicated by broken lines in FIG. 1 are for replenishing the charge lost by this discharge. In other words, when the voltage of CC decreases due to the discharge, when switching from the low level to the high level, the base voltage of Qp slightly increases accordingly. This is clamped to the original level by the diode DCL1. Generally, this diode is needed to speed up the cycle time. However, if the cycle is slow enough, this charging is done by IB,
No diode is needed. Conversely, VBE of the bipolar transistor becomes large at the time of switching when a large current flows, and at this time, the base voltage of Qp may be lower than at the time of steady state. To prevent this, DCL2 shown by the dotted line
And VCL2. Of course, these clamp circuits need not be connected if the above-mentioned inconveniences are not noticeable.
【0026】図10は、図1の実施例に用いるバイアス
電流回路の、1実施例を示す回路図である。バイアス電
流を決めるための、ベース電流IBの電流源回路であ
る。101は、図1においてIBで示した電流源であ
り、1個のnpnトランジスタQnBで構成されてい
る。pnpトランジスタQpBは、図1のpnpトラン
ジスタQpと同じ構造、同じ大きさのトランジスタで同
じ特性を持つ。このQpBのエミッタに、定電流源10
2より電流IBIASを流す。従って、そのベースからは、
IBIASを流すに必要なベース電流IBが流れ出す。この
IBはダイオード接続したnpnトランジスタQDに流れ
る。npnトランジスタQnBをQDと同じ構造にしてお
けば、そのコレクタにはQnBとQDの大きさの比に比例
した電流が流れる。例えば、大きさが同じならIBが流
れる。このIBにより図1の相補型エミッタフォロワに
は所望のバイアス電流IBIASが流れる。なお、102は
IBIASを流すための定電流回路の一例であり、所望の機
能を有する他のどのような定電流回路を使用しても良
い。(ほかの定電流回路の一例として例えば図11のよ
うなものがある。)図10の回路は、図1の回路のトラ
ンジスタと同じ(もしくは比例した)大きさのトランジ
スタを使用することにより、所望のバイアス電流IBIAS
を得ている。従って図1の回路と図10の回路を同一チ
ップ上に構成する場合、チップ上でのトランジスタ特性
に、所望のペア性が得られれば良い。従って、pnpト
ランジスタ及びnpnトランジスタの特性が、ロット間
あるいはチップ間でばらつきがあっても、設計値のIBI
ASを流すことができる。FIG. 10 is a circuit diagram showing one embodiment of the bias current circuit used in the embodiment of FIG. This is a current source circuit of a base current IB for determining a bias current. Reference numeral 101 denotes a current source indicated by IB in FIG. 1, and is constituted by one npn transistor QnB. The pnp transistor QpB has the same structure and the same characteristics as the pnp transistor Qp of FIG. 1 and has the same characteristics. A constant current source 10 is connected to the emitter of this QpB.
The current IBIAS is passed from Step 2. Therefore, from its base,
A base current IB necessary for flowing IBIAS flows. This IB flows to the diode-connected npn transistor QD. If npn transistor QnB has the same structure as QD, a current proportional to the ratio of the magnitude of QnB to QD flows through its collector. For example, if the size is the same, IB flows. This IB causes a desired bias current IBIAS to flow through the complementary emitter follower of FIG. Note that reference numeral 102 denotes an example of a constant current circuit for flowing IBIAS, and any other constant current circuit having a desired function may be used. (An example of another constant current circuit is shown in FIG. 11, for example.) The circuit of FIG. 10 uses a transistor having the same (or proportional) size as the transistor of the circuit of FIG. Bias current IBIAS
Have gained. Therefore, when the circuit shown in FIG. 1 and the circuit shown in FIG. 10 are formed on the same chip, it is only necessary to obtain desired pair characteristics in transistor characteristics on the chip. Therefore, even if the characteristics of the pnp transistor and the npn transistor vary between lots or chips, the design value IBI
AS can flow.
【0027】図10ではトランジスタQpB等は1個の
トランジスタとして図示している。駆動する電流源の数
が少ない場合、例えばhFEが100で駆動個数が10以
下の場合であれば、図10の回路でよい。しかし、駆動
する電流源の個数が10より大きくなると電流源トラン
ジスタQnBに流れ込むベース電流の総和はIBに比べて
無視できなくなる。トランジスタのhFEのばらつきを補
償するためには、QDには出来るだけ電流IBに近い電流
を流しておく必要がある。しかし、駆動電流が多くなる
とこの条件が成り立たなくなる。そのような場合には、
図10の電源を多数配置し、1個の電源で駆動する電流
源の個数を少なくするか、または、QpBおよびQDを例
えばn個並列に接続し、並列接続したQpBに n x
IBIASの電流を流せば良い。In FIG. 10, the transistors QpB and the like are shown as one transistor. When the number of current sources to be driven is small, for example, when hFE is 100 and the number of drives is 10 or less, the circuit of FIG. 10 may be used. However, when the number of current sources to be driven is larger than 10, the total sum of base currents flowing into the current source transistor QnB cannot be ignored compared to IB. In order to compensate for variations in hFE of the transistor, it is necessary to supply a current as close to the current IB as possible to QD. However, when the drive current increases, this condition does not hold. In such a case,
A large number of power supplies are arranged in FIG. 10 to reduce the number of current sources driven by one power supply. Alternatively, for example, n QpB and QD are connected in parallel, and nx is connected to the parallel-connected QpB.
What is necessary is just to let the current of IBIAS flow.
【0028】図12は、本発明のアクティブ・プルダウ
ン回路を備えた、相補型エミッタフォロワを使用した、
2入力ECLゲートの一実施例である。入力が増えた以
外は、図1の実施例と同じ動作であるので、詳細な説明
は省略する。FIG. 12 illustrates the use of a complementary emitter follower with an active pull-down circuit of the present invention.
5 is an embodiment of a two-input ECL gate. Since the operation is the same as that of the embodiment of FIG. 1 except that the number of inputs is increased, a detailed description is omitted.
【0029】図13は本発明の他の実施例の回路図であ
る。これは、npnトランジスタQnのベースに印加さ
れる入力信号VIN1と、結合コンデンサCCを介してpn
pトランジスタQpのベースに印加される入力信号VIN
2の、振幅が異なる場合の実施例である。FIG. 13 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention. This is because the input signal VIN1 applied to the base of the npn transistor Qn is connected to the pn via the coupling capacitor CC.
Input signal VIN applied to the base of p transistor Qp
2 is an embodiment in the case where the amplitudes are different.
【0030】図14は、図13の回路をECL回路に適
用した実施例の回路図である。例えば図1等の回路で
は、pnpトランジスタQpのベースに印加される信号
が、CCと寄生容量とで分圧されるため、振幅が減少す
ることがある。この振幅減少を、図13の実施例の回路
をECL回路に用いて補償したのが、図14の実施例で
ある。図14において、カレントスイッチの負荷抵抗R
2の適当な点でタップをとり、npnトランジスタQn
のベースを駆動している。従って、pnpトランジスタ
Qpにかかる信号の方がQnよりも振幅が大きくなり、
減少分の補償が可能となる。しかし、大抵の応用にはこ
の補償は必要がないので、その場合は勿論使用する必要
はない。FIG. 14 is a circuit diagram of an embodiment in which the circuit of FIG. 13 is applied to an ECL circuit. For example, in the circuit shown in FIG. 1 or the like, the amplitude of the signal applied to the base of the pnp transistor Qp may decrease because the signal is divided by CC and the parasitic capacitance. The embodiment of FIG. 14 compensates for this decrease in amplitude by using the circuit of the embodiment of FIG. 13 in an ECL circuit. In FIG. 14, the load resistance R of the current switch
2. Tap at an appropriate point of 2, and use an npn transistor Qn
Driving base. Therefore, the signal applied to the pnp transistor Qp has a larger amplitude than Qn,
It is possible to compensate for the decrease. However, for most applications, this compensation is not necessary and, of course, need not be used in that case.
【0031】図15は、本発明をNTLゲート回路に適
用した実施例である。破線で示しているのは高速化のた
めのコンデンサであるが、動作上はあってもなくても良
い。NTLゲートの動作については周知であるのでここ
ではその説明は省く。アクティブ・プルダウン回路の動
作は今までの実施例と同様である。FIG. 15 shows an embodiment in which the present invention is applied to an NTL gate circuit. The capacitors indicated by broken lines are for speeding up, but may or may not be operational. Since the operation of the NTL gate is well known, its description is omitted here. The operation of the active pull-down circuit is the same as in the previous embodiments.
【0032】図16は、本発明の更に他の実施例であ
る。この実施例は、結合コンデンサCCと並列にバイア
ス回路を挿入した例である。この回路はバイアスの条件
を僅かに補正するための補助であるのでどのようなもの
でも良い。例えば抵抗1個をコンデンサと並列に接続す
ることで、電流源だけのバイアス条件を僅かに変更する
ことができる。このような並列の回路によるバイアス条
件の変更は、僅かにしないと本発明のメリットは得られ
なくなる。FIG. 16 shows still another embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a bias circuit is inserted in parallel with the coupling capacitor CC. Since this circuit is an auxiliary for slightly correcting the bias condition, any circuit may be used. For example, by connecting one resistor in parallel with a capacitor, the bias condition of only the current source can be slightly changed. The advantage of the present invention cannot be obtained unless the bias conditions are changed slightly by such parallel circuits.
【0033】図17は、本発明のエミッタフォロワを、
バイポーラ・トランジスタとMOSトランジスタとで構
成したゲート回路に適用した実施例である。M1、M2は
負荷用のMOSであり、M3は電流源用のMOSであ
る。M3のゲートには適当な電圧を印加して電流を流
す。これらのMOSトランジスタとしては、エンハンス
メント型、デプリーション型、またはそれらの組み合わ
せのどれであっても良い。相補型エミッタフォロワの動
作はバイポーラのみによるECL回路と同じである。FIG. 17 shows an emitter follower according to the present invention.
This is an embodiment applied to a gate circuit composed of a bipolar transistor and a MOS transistor. M1 and M2 are load MOSs, and M3 is a current source MOS. An appropriate voltage is applied to the gate of M3 to flow a current. These MOS transistors may be any of an enhancement type, a depletion type, or a combination thereof. The operation of the complementary emitter follower is the same as that of the ECL circuit using only the bipolar.
【0034】図18は、本発明を、バイポーラとMOS
で構成したゲート回路に適用した他の実施例である。図
15のNTLの負荷を、MOSトランジスタM3、M4に
置き換えたものである。MOSトランジスタを使用する
ことで、出力の立上りを高速化できる。又、破線で接続
したコンデンサCSにより、出力の立ち下がりを高速化
できる。但し、このコンデンサは、動作上はなくても良
い。FIG. 18 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
This is another embodiment applied to the gate circuit constituted by. 15 is obtained by replacing the load of the NTL of FIG. 15 with MOS transistors M3 and M4. By using the MOS transistor, the rise of the output can be accelerated. Further, the fall of the output can be accelerated by the capacitor CS connected by the broken line. However, this capacitor does not have to be operational.
【0035】図19は、本発明をCMOSゲートに適用
した実施例である。ゲート部分にもエミッタフォロワに
も、基本的には過渡時にしか大きな電流を流さないの
で、非常に低消費電力で高速の動作を得ることが出来
る。この実施例においては出力はVCCに比べ1VBEだけ
電位が下がっている。その出力と入力とをうまく整合さ
せるには、PMOS M5、M6はエンハンスメント型
に、NMOS M7、M8はデプレッション型にするのが
好ましい。例えば、出力の振幅が0.8Vであるとする
と、M5、M6のスレッショルド電圧を例えば−1.0V
程度に、M7、M8のスレッショルド電圧を例えば−1.
4V程度に設定すると都合がよい。FIG. 19 shows an embodiment in which the present invention is applied to a CMOS gate. Since a large current flows through the gate portion and the emitter follower basically only during a transition, a high-speed operation with very low power consumption can be obtained. In this embodiment, the output has a potential lower by 1 VBE than VCC. In order to match the output and the input well, it is preferable that the PMOSs M5 and M6 are of the enhancement type and the NMOSs M7 and M8 are of the depletion type. For example, assuming that the output amplitude is 0.8 V, the threshold voltages of M5 and M6 are set to, for example, -1.0 V
The threshold voltages of M7 and M8 are set to, for example, -1.
It is convenient to set it to about 4V.
【0036】なお、以上の実施例(たとえば図1および
図10の組合せ等)においては、pnpトランジスタ
は、コレクタを電源VEEに接続した形で使用している。
この場合、pnpトランジスタのコレクタとp基板と
を、分離する必要は無い。In the above embodiment (for example, the combination of FIGS. 1 and 10), the pnp transistor is used with its collector connected to the power supply VEE.
In this case, there is no need to separate the collector of the pnp transistor from the p-substrate.
【0037】図20は、本発明に使用するpnpトラン
ジスタの1実施例の断面図である。図20(a)は、コ
レクタをp型基板と非分離にした構造であり、以上の実
施例に使用できる。図20(b)は、コレクタを基板と
分離した、通常の構造の縦型pnpトランジスタであ
る。npnトランジスタと同一チップ上に形成する場
合、図20(b)の構造では、コレクタのp層の厚さを
あまり厚くできないため、コレクタ直列抵抗が大きくな
る。このため高性能pnpトランジスタを、高性能np
nトランジスタと同時に形成することが比較的困難であ
る。図20(a)の構造ではコレクタはp−層とp+層
を用いて、所望の構造が形成できる。このため図20
(b)の構造に比べ、はるかに高性能のトランジスタを
構成しやすい。以上により、本発明では高性能pnpト
ランジスタを使用できる利点があり、これにより高速性
能が得られる効果がある。FIG. 20 is a sectional view of one embodiment of a pnp transistor used in the present invention. FIG. 20A shows a structure in which the collector is not separated from the p-type substrate, and can be used in the above embodiments. FIG. 20B shows a vertical pnp transistor having a normal structure in which the collector is separated from the substrate. When formed on the same chip as the npn transistor, in the structure of FIG. 20B, the thickness of the p-layer of the collector cannot be too large, so that the collector series resistance increases. Therefore, a high-performance pnp transistor is
It is relatively difficult to form simultaneously with n transistors. In the structure of FIG. 20A, a desired structure can be formed by using the p− layer and the p + layer as the collector. Therefore, FIG.
Compared with the structure of (b), a transistor with much higher performance can be easily configured. As described above, in the present invention, there is an advantage that a high-performance pnp transistor can be used.
【0038】以上の実施例では、npnトランジスタの
ベースに入力信号を直接印加し、一方pnpトランジス
タのベースにコンデンサを介して信号を印加している。
出力電圧はnpnトランジスタのエミッタから出力する
ため、入力電圧よりも低くなる。しかし、回路によって
は入力電圧よりも出力電圧が高い方が望ましい場合があ
る。たとえば、図3等においてコレクタ負荷抵抗が接続
される電源がVccではなくもっと低い電圧であったり、
カレントスイッチ等がpnpトランジスタで構成されて
いたりして、相補型エミッタフォロワの入力がVccより
もかなり低い場合は、出力電圧として入力よりも高い電
位が望ましいことが多い。In the above embodiment, the input signal is directly applied to the base of the npn transistor, while the signal is applied to the base of the pnp transistor via a capacitor.
Since the output voltage is output from the emitter of the npn transistor, it becomes lower than the input voltage. However, depending on the circuit, it may be desirable that the output voltage is higher than the input voltage. For example, in FIG. 3 etc., the power supply to which the collector load resistance is connected is a lower voltage instead of Vcc,
When the input of the complementary emitter follower is considerably lower than Vcc because the current switch or the like is formed by a pnp transistor, a potential higher than the input is often desired as the output voltage.
【0039】図21は、そのような場合に適した、本発
明の他の実施例である。この実施例では、入力信号はp
npトランジスタのベースに直接入力され、npnトラ
ンジスタのベースには、コンデンサを介して入力されて
いる。バイアス電流を流すためのベース電流源IBは、
npnトランジスタのベースに接続される。また、出力
Voutをどの電圧レベルまで引き上げるかで電源Vcc1、
Vcc2を適当に設定する必要がある。これらの電圧は必
要に応じて外部から与えても良いし、または図23の説
明で後述するように、内部で発生しても良い。クランプ
用ダイオードDCLの目的は図1等におけるクランプ用ダ
イオードの目的と同じである。この実施例に対するベー
ス電流源としては、以下に示すように、例えば図10の
npnとpnpトランジスタとを交換した回路が使用で
きる。FIG. 21 shows another embodiment of the present invention suitable for such a case. In this embodiment, the input signal is p
The signal is directly input to the base of the np transistor, and is input to the base of the npn transistor via a capacitor. The base current source IB for flowing the bias current is
Connected to base of npn transistor. The power supply Vcc1,
Vcc2 needs to be set appropriately. These voltages may be supplied from the outside as necessary, or may be generated internally as described later in the description of FIG. The purpose of the clamping diode DCL is the same as the purpose of the clamping diode in FIG. As a base current source for this embodiment, for example, a circuit in which the npn and pnp transistors of FIG. 10 are exchanged can be used as shown below.
【0040】図22は、図21の実施例に用いるバイア
ス用電流源の1実施例の回路図である。この回路の動作
は、pnpとnpnトランジスタを交換し、電源の極性
を逆にすれば、図10と同じである。詳しい説明は省略
する。ただし、図21の出力電圧Voutをどこまで持ち
上げるかに応じて、電源Vcc1、Vc1、Vc2として、正
極性の電圧源が必要となる(この事情は図21の場合と
同様である)。その場合は外部の正極性の電源を使用す
るか、またはチップの内部で発生させる必要がある。チ
ップ内部で正極性の電圧を発生させる方法は周知であ
る。FIG. 22 is a circuit diagram of one embodiment of the bias current source used in the embodiment of FIG. The operation of this circuit is the same as that of FIG. 10 if the pnp and npn transistors are exchanged and the polarity of the power supply is reversed. Detailed description is omitted. However, depending on how much the output voltage Vout of FIG. 21 is raised, a positive voltage source is required as the power supplies Vcc1, Vc1, and Vc2 (this situation is the same as in FIG. 21). In that case, it is necessary to use an external positive power supply or generate the power inside the chip. A method for generating a positive voltage inside a chip is well known.
【0041】図23は、図21および図22の実施例に
用いる、補助電源の1例の構成図である。図23では、
電源用の信号発生回路111の出力をコンデンサで交流結
合し、整流回路112で整流し、所望の正極性の直流電圧
を得ている。信号発生回路111としてはどのような回路
を用いても良い。例えば111は、マルチバイブレータで
もよいしリングオッシレータでもよい。また、同期式の
ディジタル回路では、必ずクロック信号が使用されるの
で、図23の111として、クロック用のバッファ回路を
使用してもよい。また、整流回路112としては所望の電
圧値により単純な整流回路でもよいし必要に応じて二倍
圧、三倍圧整流回路等の適当な倍圧整流回路を使用して
もよい。これらの回路は同業者には周知なので詳しい説
明は省く。FIG. 23 is a configuration diagram of an example of an auxiliary power supply used in the embodiments of FIGS. 21 and 22. In FIG.
The output of the power supply signal generation circuit 111 is AC-coupled by a capacitor and rectified by the rectification circuit 112 to obtain a desired positive DC voltage. Any circuit may be used as the signal generation circuit 111. For example, 111 may be a multivibrator or a ring oscillator. Further, since a synchronous digital circuit always uses a clock signal, a clock buffer circuit may be used as 111 in FIG. Further, as the rectifier circuit 112, a simple rectifier circuit may be used depending on a desired voltage value, or an appropriate voltage doubler rectifier circuit such as a double voltage or triple voltage rectifier circuit may be used as necessary. These circuits are well known to those skilled in the art and need not be described in detail.
【0042】ところで、上述の相補型エミッタフォロワ
を使用すると、ECL回路の消費電力は、相補型エミッ
タフォロワで低減した分が低減できる。カレントスイッ
チのコレクタ時定数に対する、負荷容量の影響は、エミ
ッタフォロワにより1/hFEに低減される。しかし負荷
容量の影響はまだ残っている。従ってさらに高速動作を
行うには、カレントスイッチの動作電流を減らすことは
できない。 また、大きな負荷をさらに高速に駆動する
ためには、瞬間的に大きな電流を負荷に流す必要があ
る。トランジスタの拡散容量は瞬間的な最大電流と定常
電流の差に比例するため、拡散容量も大きくなる。この
ため、高速化のためには、カレントスイッチ部分の電流
を減らすわけにはいかない。またC負荷が大きい場合、
C結合部分に流れる電流が大きくなる。このため、カッ
プリング用のコンデンサの値を大きくする必要があり、
チップ面積も大きくなる。また前述したようにコンデン
サCCからの放電電流も大きくなり、このためダイオー
ドD1も必要になる。When the complementary emitter follower described above is used, the power consumption of the ECL circuit can be reduced by the amount reduced by the complementary emitter follower. The effect of the load capacitance on the collector time constant of the current switch is reduced to 1 / hFE by the emitter follower. However, the effect of the load capacity still remains. Therefore, the operation current of the current switch cannot be reduced for further high-speed operation. Further, in order to drive a large load at a higher speed, it is necessary to instantaneously supply a large current to the load. Since the diffusion capacitance of the transistor is proportional to the difference between the instantaneous maximum current and the steady-state current, the diffusion capacitance also increases. Therefore, in order to increase the speed, the current in the current switch cannot be reduced. When the C load is large,
The current flowing through the C-coupling portion increases. For this reason, it is necessary to increase the value of the coupling capacitor,
The chip area also increases. As described above, the discharge current from the capacitor CC also increases, and therefore, the diode D1 is also required.
【0043】図24は、以上述べた点を改良した、本発
明の他の実施例である。エミッタフォロワをダーリント
ン接続することにより、負荷駆動能力を向上し、特性を
改良している。トランジスタQ1,Q2,Q3はカレント
スイッチを構成している。Q4,Q5 は、ダーリントン
1段目の相補型エミッタフォロワである。Q6,Q7は、
ダーリントン2段目の相補型エミッタフォロワである。
CCはPNPトランジスタQ5に対する結合コンデンサであ
る。I2はQ4,Q5のバイアス電流を決める電流源であ
る。Q4,Q5に流れるバイアス電流はダイオードD2,
D3を経て流れる。例えばダイオードD2,D3は、トラ
ンジスタQ6,Q7と同じ構造、同じサイズのトランジス
タを利用して作る。この場合、Q6,Q7に流れるバイア
ス電流は、Q4,Q5のバイアス電流と同じになる。ま
た、Q6,Q7のエミッタの面積をD2,D3のエミッタ面
積のn倍(n<=1またはn>1)とすれば、トランジスタQ
6,Q7のバイアス電流をトランジスタQ4,Q5のn倍に
できる。なお、ダイオードD1は放電により減少したCC
の電荷を補充するもので、図1のダイオードD1と同じ
目的のものである。FIG. 24 shows another embodiment of the present invention in which the points described above are improved. By connecting the emitter follower to Darlington, the load drive capability is improved and the characteristics are improved. The transistors Q1, Q2, Q3 constitute a current switch. Q4 and Q5 are Darlington first-stage complementary emitter followers. Q6 and Q7 are
Darlington second stage complementary emitter follower.
CC is a coupling capacitor for the PNP transistor Q5. I2 is a current source for determining the bias current of Q4 and Q5. The bias current flowing through Q4 and Q5 is diode D2,
Flows through D3. For example, the diodes D2 and D3 are formed using transistors having the same structure and the same size as the transistors Q6 and Q7. In this case, the bias current flowing through Q6 and Q7 is the same as the bias current of Q4 and Q5. If the area of the emitters of Q6 and Q7 is n times (n <= 1 or n> 1) the area of the emitters of D2 and D3, the transistor Q
6, the bias current of Q7 can be n times as large as that of transistors Q4 and Q5. Note that the diode D1 has a CC reduced by discharging.
And has the same purpose as the diode D1 in FIG.
【0044】この実施例においては、カレントスイッチ
のコレクタには負荷容量の影響は約1/(hFExhFE)
しか及ばないので、大きな負荷を低消費電力かつ高速で
駆動できる。また、1回のスイッチングにおけるコンデ
ンサからの充放電も少なくなる。このためコンデンサの
値を小さくでき、またダイオードD1も通常省略でき
る。In this embodiment, the effect of the load capacitance is about 1 / (hFExhFE) on the collector of the current switch.
Therefore, a large load can be driven with low power consumption and high speed. Also, charging and discharging from the capacitor in one switching operation is reduced. For this reason, the value of the capacitor can be reduced, and the diode D1 can usually be omitted.
【0045】図25は本発明の他の実施例である。pn
pトランジスタQ5、Q6をダーリントン接続している。
Q7及びダイオードD2は、Q4及びQ5に対するバイアス
回路である。トランジスタの特性のばらつき等があって
も、安定にバイアスするためには、ダイオードD2はp
npトランジスタで構成することが望ましい。この場合
も、pnpトランジスタQ6のベース電流は極めて小さ
いので、コンデンサCCの容量は小さくて良い。またダ
イオードD1も大抵の場合不要となる。FIG. 25 shows another embodiment of the present invention. pn
The p-transistors Q5 and Q6 are Darlington connected.
Q7 and diode D2 are bias circuits for Q4 and Q5. In order to stably bias even if there is a variation in transistor characteristics, the diode D2 is
It is desirable to use an np transistor. Also in this case, since the base current of the pnp transistor Q6 is extremely small, the capacity of the capacitor CC may be small. Also, the diode D1 is unnecessary in most cases.
【0046】図26は、ダイオードと並列にコンデンサ
を接続した、本発明のさらに他の実施例である。ダイオ
ードD2、D3と並列にコンデンサCC2が接続されてい
る。このCC2はトランジスタQ7に対する結合コンデン
サである。その目的はトランジスタQ5に対するコンデ
ンサCC1と同じである。(しかし通常は、トランジスタ
Q7に対する充放電は、トランジスタQ5またはダイオー
ドD2、D3により十分に行われる。このためCC1の場合
と異なり、このコンデンサCC2は、たいていの場合は必
要ない。)図27は本発明のさらに他の実施例である。
図24のダイオードD2,D3を省いたものである。この
場合、トランジスタQ5,Q6に流れるバイアス電流はト
ランジスタQ3,Q4に流れるバイアス電流のhFE倍とな
る。本実施例では、Q3,Q4のバイアス電流がすべてQ
6のベース電流とならないように、図24のダイオード
の代わりに点線で示すように抵抗等を接続し電流の1部
をバイパスしても良い。FIG. 26 shows still another embodiment of the present invention in which a capacitor is connected in parallel with a diode. A capacitor CC2 is connected in parallel with the diodes D2 and D3. This CC2 is a coupling capacitor for the transistor Q7. Its purpose is the same as capacitor CC1 for transistor Q5. (However, normally, the charging and discharging of the transistor Q7 is sufficiently performed by the transistor Q5 or the diodes D2 and D3. Therefore, unlike the case of CC1, this capacitor CC2 is not necessary in most cases.) FIG. 9 is a still further embodiment of the present invention.
24 omits the diodes D2 and D3 in FIG. In this case, the bias current flowing through the transistors Q5 and Q6 is hFE times the bias current flowing through the transistors Q3 and Q4. In this embodiment, the bias currents of Q3 and Q4 are all Q
To avoid the base current of 6, a resistor or the like may be connected as shown by a dotted line instead of the diode in FIG. 24 to partially bypass the current.
【0047】なお、図1から図27等の実施例では、出
力をカレントスイッチの肯定側からのみ取り出してい
る。もちろん必要に応じて否定側からも取り出してもよ
いことは言うまでもなかろう。 図28及び図29は、
本発明をカレントスイッチ以外の論理回路に適用した、
他の実施例である。図28は、本発明によるダーリント
ン接続の相補型エミッタフォロワを、NTL回路に適用し
た実施例である。また、図29は、本発明によるダーリ
ントン接続の相補型エミッタフォロワを、CMOSゲート
回路に適用した実施例である。In the embodiments shown in FIGS. 1 to 27, the output is taken only from the positive side of the current switch. Of course, it goes without saying that it can be taken out from the negative side if necessary. FIG. 28 and FIG.
The present invention is applied to a logic circuit other than the current switch,
This is another embodiment. FIG. 28 shows an embodiment in which the Darlington connection complementary emitter follower according to the present invention is applied to an NTL circuit. FIG. 29 shows an embodiment in which the Darlington connection complementary emitter follower according to the present invention is applied to a CMOS gate circuit.
【0048】これらの実施例では、npn、pnpトラ
ンジスタともに、ダーリントン接続のトランジスタを使
用している。しかし、結合コンデンサCCを小さくした
り、クランプ・ダイオードを取ることが目的ならば、図
25のようにpnpトランジスタのみをダーリントン接
続にすれば良い。これらの実施例から分かるように、本
発明は種々の論理回路に付加しても、効果がえられる。In these embodiments, Darlington-connected transistors are used for both the npn and pnp transistors. However, if the purpose is to reduce the coupling capacitor CC or to use a clamp diode, only the pnp transistor should be Darlington-connected as shown in FIG. As can be seen from these embodiments, the present invention is effective even when added to various logic circuits.
【0049】ダーリントン接続した本発明の相補型エミ
ッタフォロワの、バイアス電流を決めるためのベース電
流IBの電流源回路は、基本的には図10に示した電流
源回路と同じでよい。すなわち図10の101が図24で
示した電流源I2であり、npnトランジスタQnB1個
で構成されている。pnpトランジスタQpBは、図24
のpnpトランジスタQ4と同じ構造、同じ大きさのト
ランジスタで同じ特性を持つと都合がよい。もちろん、
特性が多少異なっていても、動作上はかまわない。この
pnpトランジスタのコレクタに、定電流源102よりIB
IASの電流を流す。従って、そのベースからは、コレク
タ電流としてIBIASを流すに必要なベース電流IBが流
れ出す。この電流はダイオード接続したnpnトランジ
スタQDに流れる。npnトランジスタQnBをQDと同じ
構造にしておけば、そのコレクタには、QnBとQDの大
きさの比に比例した電流が流れる。例えば、大きさが同
じならIBが流れる。このベース電流により、図24の
相補型エミッタフォロワには、所望のバイアス電流IBI
ASが流れる。なお、102はIBIASを流すための定電流回
路の一例であり、ほかのどのような定電流回路を使用し
ても良い。この回路により、pnp及びnpnトランジ
スタの特性が、ウェーハ間またはチップ間で相対的にば
らついても、設計値のIBIASを流し得る。The current source circuit of the base current IB for determining the bias current of the Darlington-connected complementary emitter follower of the present invention may be basically the same as the current source circuit shown in FIG. That is, 101 in FIG. 10 is the current source I2 shown in FIG. 24, and is constituted by one npn transistor QnB. The pnp transistor QpB is shown in FIG.
It is convenient that transistors having the same structure and the same size as the pnp transistor Q4 have the same characteristics. of course,
Even if the characteristics are slightly different, the operation does not matter. The constant current source 102 supplies IB to the collector of the pnp transistor.
Apply IAS current. Therefore, a base current IB necessary for flowing IBIAS as a collector current flows from the base. This current flows through the diode-connected npn transistor QD. If the npn transistor QnB has the same structure as QD, a current proportional to the ratio of QnB to QD flows through its collector. For example, if the size is the same, IB flows. Due to this base current, the desired bias current IBI is applied to the complementary emitter follower of FIG.
AS flows. Note that reference numeral 102 denotes an example of a constant current circuit for flowing IBIAS, and any other constant current circuit may be used. This circuit allows the design value IBIAS to flow even if the characteristics of the pnp and npn transistors relatively vary between wafers or chips.
【0050】図30は、ダーリントン接続を用いた、本
発明のさらに他の実施例である。ダーリントン接続した
pnpトランジスタに信号を直接入力し、ダーリントン
接続したnpnトランジスタにはコンデンサを介して信
号を加えている。この実施例は、図24の実施例と同様
な特性を持つ回路であるが、図24では出力電圧が入力
電圧よりも2VBEだけ低くなるのに対し、本実施例で
は、出力電圧が入力電圧よりも2VBEだけ高くなる点が
異なっている。従って、この回路の入力信号としては、
一般には0Vより2VBE以上低い値の信号が印加され
る。電源VCC1、VCC2、VCC3、VCLとしては必要に応
じて例えば図23のような補助電源で,または補助電源
の電圧を適当な安定化回路で安定化して、(例えば、+
1Vとか+2Vといった)適当な値の電圧を与える。例
えば、出力の高レベルを0Vにしたい場合には、VCC3
は1VBE程度以上、Vcc2は2VBE程度以上、VCC1及び
VCLは3VBE程度以上あることが望ましい。また、ダイ
オードD2、D3は、それぞれnpn及びpnpトラン
ジスタで構成することが望ましい。図24の実施例と同
様に、この実施例では負荷容量の影響は入力側には殆ど
現れないので、入力信号発生回路(例えばカレントスイ
ッチ)を低消費電力化しても十分に高速な回路を構成で
きる。また、結合コンデンサCCの値も小さくてもよ
く、ダイオードD1も不要となることが多い。FIG. 30 shows still another embodiment of the present invention using a Darlington connection. A signal is directly input to the Darlington-connected pnp transistor, and a signal is applied to the Darlington-connected npn transistor via a capacitor. This embodiment is a circuit having the same characteristics as the embodiment of FIG. 24. In FIG. 24, the output voltage is lower than the input voltage by 2 VBE, whereas in this embodiment, the output voltage is lower than the input voltage. Is also increased by 2VBE. Therefore, the input signal of this circuit is
Generally, a signal having a value lower than 0 V by 2 VBE or more is applied. The power supplies VCC1, VCC2, VCC3, and VCL may be stabilized by an auxiliary power supply as shown in FIG. 23 or the voltage of the auxiliary power supply may be stabilized by an appropriate stabilizing circuit as necessary (for example, +
An appropriate voltage (such as 1 V or +2 V) is applied. For example, when the high level of the output is desired to be 0 V, VCC3
Is preferably about 1 VBE or more, Vcc2 is about 2 VBE or more, and VCC1 and VCL are preferably about 3 VBE or more. Further, it is desirable that the diodes D2 and D3 are formed by npn and pnp transistors, respectively. As in the embodiment of FIG. 24, in this embodiment, since the influence of the load capacitance hardly appears on the input side, a sufficiently high-speed circuit is configured even if the power consumption of the input signal generation circuit (eg, current switch) is reduced. it can. Further, the value of the coupling capacitor CC may be small, and the diode D1 is often unnecessary.
【0051】図31は本発明の、さらに他の実施例であ
る。図25とは逆に、相補型エミッタフォロワのうち、
npnトランジスタのみをダーリントン接続している。
図25の実施例と同様に、この実施例でも、ダーリント
ン・トランジスタQ4のベース電流は小さいので、CCは
小さくてよく、また大抵の場合D1は不要となる。FIG. 31 shows still another embodiment of the present invention. Contrary to FIG. 25, of the complementary emitter followers,
Only npn transistors are Darlington connected.
As in the embodiment of FIG. 25, also in this embodiment, the base current of the Darlington transistor Q4 is small, so that CC can be small, and D1 is unnecessary in most cases.
【0052】図32は、負荷の重い部分に本発明を適用
した、本発明のさらに他の実施例である。実線の四角で
示した、210及び211は、同一チップ上の論理回路
ブロックまたは異なるチップ上の論理回路ブロックを示
している。210、211などの論理回路ブロックは、
一般に、かなり離れて配置されることがある。その場
合、ブロック間で信号を伝達するには、出力回路200
として、駆動能力の大きな回路が必要となる。この回路
200に、本発明の相補型エミッタフォロワ(結合用の
CC比較的大)または相補型ダーリントン・エミッタフ
ォロワを付加した論理回路を使用すると、低消費電力
で、大きな駆動能力を得ることができる。FIG. 32 shows still another embodiment of the present invention in which the present invention is applied to a portion where a load is heavy. 210 and 211 indicated by solid squares indicate logic circuit blocks on the same chip or logic circuits on different chips. The logic circuit blocks such as 210 and 211 are
In general, they may be located far apart. In that case, to transmit a signal between the blocks, the output circuit 200
Therefore, a circuit having a large driving capability is required. If a logic circuit to which the complementary emitter follower (the coupling CC is relatively large) or the complementary Darlington emitter follower of the present invention is added to the circuit 200, a large driving capability can be obtained with low power consumption. .
【0053】論理ブロック内の、その他の回路201、
202は、普通の論理回路、例えば通常のエミッタフォ
ロワを使用した論理回路でよい。(あるいは本発明の相
補型エミッタフォロワにおいて結合用のCCを比較的小
さくしたものを付加した論理回路でもよい。もちろん、
201、202としても、必要に応じて、本発明の相補
型ダーリントン回路を使用しても良いことはいうまでも
なかろう。なお、200として本発明の相補型ダーリン
トン・エミッタフォロワを使用している場合、その出力
レベルは、相補型エミッタフォロワや従来ののエミッタ
フォロワを使用している場合に比べて、1VBEだけずれ
る。このため入力用の回路201のスレッショルド電圧
を、他の回路202に比べて、その分だけずらしておく
必要がある。本実施例のような組み合わせを用いること
により、高速性と低消費電力と高実装密度を、合わせて
満たすことができる。Other circuits 201 in the logic block
202 may be a normal logic circuit, for example, a logic circuit using a normal emitter follower. (Alternatively, a logic circuit may be added to the complementary emitter follower of the present invention to which the coupling CC is relatively small.
It goes without saying that the complementary Darlington circuit of the present invention may be used as 201 and 202 if necessary. In the case where the complementary Darlington emitter follower of the present invention is used as 200, the output level is shifted by 1 VBE as compared with the case where the complementary emitter follower or the conventional emitter follower is used. Therefore, it is necessary to shift the threshold voltage of the input circuit 201 by that amount as compared with the other circuits 202. By using the combination as in this embodiment, high speed, low power consumption, and high packaging density can be satisfied together.
【0054】以上本発明をディジタル回路に適用する例
を中心に説明してきたが、勿論本発明をアナログ回路に
適用しても同様に負荷駆動能力を増加できることは同業
者には明かであろう。Although the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is applied to a digital circuit, it will be apparent to those skilled in the art that the load driving capability can be similarly increased by applying the present invention to an analog circuit.
【0055】[0055]
【発明の効果】先に説明したように、従来の相補型エミ
ッタフォロワの回路構成は、図7乃至図9に示した構成
となっていたので、低消費電力性と動作の高速性とを両
立させることができないという問題点があった。As described above, the circuit configuration of the conventional complementary emitter follower has the configuration shown in FIGS. 7 to 9, so that both low power consumption and high speed operation are achieved. There was a problem that it could not be done.
【0056】本発明によれば、図1に示したように、相
補型エミッタフォロワを構成する一方のエミッタフォロ
ワ用トランジスタのベースには入力信号を直接に、他方
の電流源用トランジスタのベースにはコンデンサを介し
て、入力信号を印加する。また、この電流源用トランジ
スタのベースから、一定のベース電流を引き抜く構成と
なっている。このため、消費電力は定常状態ではほぼゼ
ロに近くなるという効果がある。また、電流源用トラン
ジスタはオーバドライブされることがないため、該トラ
ンジスタの飽和を防ぐことができる。このため高速動作
が実現できる効果がある。また、出力信号が高レベルの
とき、外部から正パルス雑音が印加され、出力がさらに
上昇することがあっても、電流源用トランジスタによっ
て形成される放電パスがある。このため、すみやかに元
の高レベルの電位に、復帰できる。従って、外部雑音に
対するノイズマージンが大きいという効果がある。According to the present invention, as shown in FIG. 1, the input signal is directly applied to the base of one of the emitter follower transistors constituting the complementary emitter follower, and the input signal is applied to the base of the other current source transistor. An input signal is applied via a capacitor. Further, a constant base current is drawn from the base of the current source transistor. For this reason, there is an effect that power consumption becomes almost zero in a steady state. Further, since the current source transistor is not overdriven, saturation of the transistor can be prevented. Therefore, there is an effect that high-speed operation can be realized. Further, when the output signal is at a high level, even if positive pulse noise is applied from the outside and the output further rises, there is a discharge path formed by the current source transistor. Therefore, the potential can be immediately restored to the original high-level potential. Therefore, there is an effect that a noise margin for external noise is large.
【0057】本発明によれば、前記電流源用トランジス
タのベースに、クランプ用のダイオードを接続すること
ができる。この場合、入力信号立上り時の、電流源用ト
ランジスタのベース電圧の立下り量(エミッタフォロワ
出力信号の立上り量)が、上記ダイオードによってクラ
ンプされ、大きな容量性負荷に対しても、入力信号のサ
イクル時間の影響を受けることない。従って、安定な高
速駆動動作を実現できるという効果がある。According to the present invention, a diode for clamping can be connected to the base of the current source transistor. In this case, when the input signal rises, the amount of fall of the base voltage of the current source transistor (the amount of rise of the emitter follower output signal) is clamped by the diode, and the cycle of the input signal can be reduced even with a large capacitive load. Not affected by time. Therefore, there is an effect that a stable high-speed driving operation can be realized.
【0058】また本発明によれば、前記コンデンサと並
列にバイアス回路を接続することができる。このバイア
ス回路によってバイアス条件を微細調整することで、常
に最適なバイアス電流を保持させることができるという
効果がある。According to the present invention, a bias circuit can be connected in parallel with the capacitor. By finely adjusting the bias condition by this bias circuit, there is an effect that an optimum bias current can be always maintained.
【0059】さらに本発明によれば、相補型エミッタフ
ォロワのトランジスタの、片方を複合化(ダーリントン
接続)することができる。これにより、結合用のコンデ
ンサを小さくできる。また、大抵の場合、クランプ用の
ダイオードは不要となる。Further, according to the present invention, one of the transistors of the complementary emitter follower can be combined (Darlington connection). As a result, the size of the coupling capacitor can be reduced. In most cases, a diode for clamping is not required.
【0060】さらに本発明によれば、相補型エミッタフ
ォロワ・トランジスタの、もう片方のトランジスタも複
合化(ダーリントン接続)することができる。これによ
り、低消費電力で大きな負荷を高速に駆動できる効果が
ある。Further, according to the present invention, the other one of the complementary emitter follower transistors can be combined (Darlington connection). Thus, there is an effect that a large load can be driven at high speed with low power consumption.
【図1】本発明の1実施例の回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention.
【図2】従来のエミッタフォロワの回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional emitter follower.
【図3】従来の2入力ECL回路の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional two-input ECL circuit.
【図4】npnトランジスタを用いたアクティブ・プル
ダウン回路の従来例を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of an active pull-down circuit using an npn transistor.
【図5】図4の回路の動作波形図。FIG. 5 is an operation waveform diagram of the circuit of FIG. 4;
【図6】図4の回路の問題点を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a problem of the circuit in FIG. 4;
【図7】pnpトランジスタを用いたアクティブ・プル
ダウン回路の従来例を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional example of an active pull-down circuit using a pnp transistor.
【図8】pnpトランジスタを用いたアクティブ・プル
ダウン回路の別の従来例を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing another conventional example of an active pull-down circuit using a pnp transistor.
【図9】pnpトランジスタを用いたアクティブ・プル
ダウン回路のさらに別の従来例を示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing still another conventional example of an active pull-down circuit using a pnp transistor.
【図10】図1の実施例に用いる、バイアス電流回路の
1実施例を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram showing one embodiment of a bias current circuit used in the embodiment of FIG. 1;
【図11】図10のバイアス電流回路に用いる、他の定
電流回路の例。11 is an example of another constant current circuit used for the bias current circuit of FIG.
【図12】本発明をECL回路に適用した実施例の回路
図。FIG. 12 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to an ECL circuit.
【図13】本発明の他の実施例の回路図。FIG. 13 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.
【図14】図13の回路をECL回路に適用した実施例
の回路図。FIG. 14 is a circuit diagram of an embodiment in which the circuit of FIG. 13 is applied to an ECL circuit.
【図15】本発明をNTL回路に適用した実施例の回路
図。FIG. 15 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to an NTL circuit.
【図16】本発明のさらに他の実施例の回路図。FIG. 16 is a circuit diagram of still another embodiment of the present invention.
【図17】本発明を、バイポーラとMOSで構成したゲ
ート回路に適用した実施例の回路図。FIG. 17 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a gate circuit composed of bipolar and MOS.
【図18】本発明を、バイポーラとMOSで構成したゲ
ート回路に適用した他の実施例の回路図。FIG. 18 is a circuit diagram of another embodiment in which the present invention is applied to a gate circuit composed of bipolar and MOS.
【図19】本発明をCMOSゲート回路に適用した実施
例の回路図。FIG. 19 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a CMOS gate circuit.
【図20】本発明に使用するpnpトランジスタの1実
施例の断面図。FIG. 20 is a sectional view of an embodiment of a pnp transistor used in the present invention.
【図21】本発明の他の実施例の回路図。FIG. 21 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.
【図22】図21の実施例に用いるバイアス用電流源の
1実施例の回路図。FIG. 22 is a circuit diagram of one embodiment of a bias current source used in the embodiment of FIG. 21;
【図23】図21、図22の実施例に用いる補助電源の
1例の構成図。FIG. 23 is a configuration diagram of an example of an auxiliary power supply used in the embodiments of FIGS. 21 and 22;
【図24】本発明の他の実施例の回路図。FIG. 24 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.
【図25】本発明の更に他の実施例の回路図。FIG. 25 is a circuit diagram of still another embodiment of the present invention.
【図26】ダイオードと並列にコンデンサを接続した、
本発明のさらに他の実施例の回路図。FIG. 26 shows a capacitor connected in parallel with a diode.
FIG. 10 is a circuit diagram of still another embodiment of the present invention.
【図27】本発明のさらに他の実施例の回路図。FIG. 27 is a circuit diagram of still another embodiment of the present invention.
【図28】本発明をNTLゲートに適用した、他の実施
例の回路図。FIG. 28 is a circuit diagram of another embodiment in which the present invention is applied to an NTL gate.
【図29】本発明をCMOSゲートに適用した、他の実
施例の回路図。FIG. 29 is a circuit diagram of another embodiment in which the present invention is applied to a CMOS gate.
【図30】本発明のさらに他の実施例の回路図。FIG. 30 is a circuit diagram of still another embodiment of the present invention.
【図31】本発明のさらに他の実施例の回路図。FIG. 31 is a circuit diagram of still another embodiment of the present invention.
【図32】負荷の重い部分にのみ本発明を適用した、本
発明のさらに他の実施例の回路図。FIG. 32 is a circuit diagram of still another embodiment of the present invention in which the present invention is applied only to a heavy load portion.
101 バイアス電流IBの電流源 102 定電流源 Cc,CC1,CC2 結合コンデンサ Qn npnトランジスタ Qp pnpトランジスタ DCL,DCL1,DCL2,D1 クランプ用ダイオード Q1、Q2 カレントスイッチ用トランジスタ IB バイアス用のベース電流 R1、R2 カレントスイッチ(ECL)の、コレクタ
負荷抵抗101 Current source of bias current IB 102 Constant current source Cc, CC1, CC2 Coupling capacitor Qn npn transistor Qp pnp transistor DCL, DCL1, DCL2, D1 Clamping diode Q1, Q2 Current switch transistor IB Base current for bias IB, R2 Collector load resistance of current switch (ECL)
フロントページの続き (72)発明者 山口 邦彦 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 金谷 一男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 出井 陽治 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 大畠 賢一 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 櫻井 義彰 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−259623(JP,A) 特開 平3−226009(JP,A) 特開 平3−208413(JP,A) 特開 平3−171921(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/086 H03K 17/00 - 17/70 Continued on the front page (72) Kunihiko Yamaguchi 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Kazuo Kanaya 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoji Dei 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Yoshiaki 3681 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi Device Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-1-259623 (JP, A) JP-A-3-226009 (JP, A) JP-A-3-208413 (JP) , A) JP-A-3-171921 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03K 19/086 H03K 17/00-17/70
Claims (5)
ンジスタの、エミッタを互いに接続し、コレクタをそれ
ぞれ対応する電源に接続して成る相補型エミッタフォロ
ワにおいて、 一方のトランジスタのベースには入力信号を直接入力
し、 他方のトランジスタのベースにはコンデンサを介して入
力信号を入力し、 かつ上記他方のトランジスタのベースに、バイアス電流
用の電流源を接続したことを特徴とする相補型エミッタ
フォロワ。1. A complementary emitter follower in which two bipolar transistors having different polarities have their emitters connected to each other and their collectors connected to corresponding power supplies, respectively. An input signal is directly applied to the base of one of the transistors. A complementary emitter follower, wherein an input signal is input to the base of the other transistor via a capacitor, and a current source for bias current is connected to the base of the other transistor.
らに、クランプ用のダイオードを接続したことを特徴と
する請求項1に記載の相補型エミッタフォロワ。2. The complementary emitter follower according to claim 1, wherein a clamp diode is further connected to said base of said other transistor.
正用のバイアス回路を接続したことを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の相補型エミッタフォロワ。3. A complementary emitter follower according to claim 1, wherein a bias circuit for correcting a bias condition is connected in parallel with said capacitor.
ジスタを複合化(ダーリントン接続)した構成により、
形成されてなることを特徴とする請求項1乃至請求項3
に記載の相補型エミッタフォロワ。4. The other transistor has a configuration in which two transistors are combined (Darlington connection).
4. The method according to claim 1, wherein the first and second parts are formed.
5. The complementary emitter follower according to item 1.
トランジスタの両方が、それぞれ、2個のトランジスタ
を複合化(ダーリントン接続)した構成により、形成さ
れてなることを特徴とする請求項4に記載の相補型エミ
ッタフォロワ。5. The device according to claim 4, wherein both the one transistor and the other transistor are formed by combining two transistors (Darlington connection). Complementary emitter follower.
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