JP3327938B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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哲 久保
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に、パイポーラトランジスタにより構成され、ラッチ
回路として機能する半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の、この種の半導体集積回路は、図
3の回路図に示されるように、データ入力端子71、ク
ロック信号入力端子74、データ出力端子72および7
3、電源端子80および78、接地端子79、リファレ
ンス電源端子75、76および77に対応して、NPN
トランジスタ39〜44および51〜53と、抵抗45
〜50および54とを備えて構成され、ラッチ回路を形
成している。
【0003】図3において、クロック信号入力端子74
より入力されるクロック信号110は、NPNトランジ
スタ51および52と、NPNトランジスタ53と抵抗
54とを含む定電流回路とにより形成される差動増幅部
に入力される。データ入力端子71より入力されるデー
タ信号109が“H”レベルで、クロック信号110が
“L”レベルの場合においては、ラッチ回路はデータ入
力状態にあり、電流経路としては、接地端子79より、
抵抗45、NPNトランジスタ41および52と、定電
流回路を形成するNPNトランジスタ53および抵抗5
4を経由して電源端子80に流れる。これにより、デー
タ出力端子73には“H”レベル、データ出力端子72
には“L”レベルが出力される。この状態より、クロッ
ク信号110が“H”レベルに転移すると、前記定電流
回路に接続されているNPNトランジスタ51および5
2に対応する電流経路が変わり、電流経路としては、接
地端子79より、抵抗45、NPNトランジスタ42お
よび51と、定電流回路を形成するNPNトランジスタ
53および抵抗54を経由して電源端子80に流れる。
この電流経路の変化により、NPNトランジスタ41お
よび52に介在する寄生容量においては放電が生じ、新
たに、電流経路となったNPNトランジスタ42および
51を含む経路にある寄生容量に対する充電が生起す
る。これにより、前記定電流回路を理想的電流源である
ものとしても、各寄生容量における充放電により抵抗4
5に流れる固定電流値が変動し、この電流値の変動によ
り、データ出力端子72における“L”レベルのデータ
出力信号111の電圧レベルが変動する。この場合、デ
ータ出力端子73における“H”レベルのデータ出力信
号112も変動するが、抵抗46には、NPNトランジ
スタ40のベース電流分に相当する少ない電流が流れて
いるに過ぎないため、その電圧変動は小さい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のバイポ
ーラトランジスタにより構成されるラッチ回路を形成す
る半導体集積回路においては、入力されるデータ信号の
レベルが一定であっても、クロック信号の切替わりによ
り、出力されるデータ信号のレベルが変動し、特に、出
力されるデータ信号が“L”レベルの時には、その変動
レベルが大きくなるために、次段の他の回路におけるス
レッショルド・レベルを越える状態となって、当該次段
回路に誤動作を引起すという欠点がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体集積
回路は、バイポーラトランジスタにより形成されるラッ
チ回路を内蔵する半導体集積回路において、前記ラッチ
回路に含まれるクロック信号を入力とする差動増幅部
に、コレクタおよびエミッタがそれぞれ相互に連結さ
れ、ベースに前記クロック信号が共通入力されて、当該
連結されたエミッタに所定の定電流回路が接続される第
1群のN(Nは、1以上の整数)個のNPNトランジス
タと、コレクタおよびエミッタがそれぞれ相互に連結さ
れ、ベースに所定のリファレンス電圧が共通入力され
て、当該連結されたエミッタに前記定電流回路が接続さ
れる第2群のN個のNPNトランジスタと、コレクタお
よびエミッタが、前記第1群のN個のNPNトランジス
タのコレクタおよびエミッタに、それぞれ対応する状態
で共通接続され、ベースに前記リファレンス電圧が入力
されて、当該連結されたエミッタに前記定電流回路が接
続される第1のNPNトランジスタと、コレクタおよび
エミッタが、前記第2群のN個のNPNトランジスタの
コレクタおよびエミッタに、それぞれ対応する状態で共
通接続され、ベースに前記クロック信号が入力されて、
当該連結されたエミッタに前記定電流回路が接続される
第2のNPNトランジスタとを備え、前記第1群のN個
のNPNトランジスのタコレクタ電流と前記第2のNP
Nトランジスタのコレクタ電流の比を2:1とし、前記
第2群のN個のNPNトランジスタのタコレクタ電流と
前記第1のNPNトランジスタのコレクタ電流の比も
2:1とした構成である
【0006】第2の発明の半導体集積回路は、バイポー
ラトランジスタにより形成されるラッチ回路を内蔵する
半導体集積回路において、前記ラッチ回路に含まれるク
ロック信号を入力とする差動増幅部に、エミッタおよび
コレクタがそれぞれ相互に連結され、ベースに前記クロ
ック信号が共通入力されて、当該連結されたコレクタに
所定の定電流回路が接続される第1群のN(Nは、1以
上の整数)個のPNPトランジスタと、エミッタおよび
コレクタがそれぞれ相互に連結され、ベースに所定のリ
ファレンス電圧が共通入力されて、当該連結されたコレ
クタに前記定電流回路が接続される第2群のN個のPN
Pトランジスタと、エミッタおよびコレクタが、前記第
1群のN個のPNPトランジスタのエミッタおよびコレ
クタに、それぞれ対応する状態で共通接続され、ベース
に前記リファレンス電圧が入力されて、当該連結された
コレクタに前記定電流回路が接続される第1のPNPト
ランジスタと、エミッタおよびコレクタが、前記第2群
のN個のPNPトランジスタのエミッタおよびコレクタ
に、それぞれ対応する状態で共通接続され、ベースに前
記クロック信号が入力されて、当該連結されたコレクタ
に前記定電流回路が接続される第2のPNPトランジス
タとを備え、前記第1群のN個のPNPトランジスタの
タコレクタ電流と前記第2のPNPトランジスタのコレ
クタ電流の比を2:1とし、前記第2群のN個のPNP
トランジスタのタコレクタ電流と前記第1のPNPトラ
ンジスタのコレクタ電流の比も2:1とした構成であ
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0008】図1は本発明の第1の実施例を示す回路図
である。図1に示されるように、本実施例は、データ入
力端子51、クロック信号入力端子54、データ出力端
子52および53、電源端子60および58、接地端子
59、リファレンス電源端子55、56および57に対
応して、NPNトランジスタ1〜6および13〜19
と、抵抗7〜12および20とを備えて構成され、ラッ
チ回路を形成している。
【0009】図1において、クロック信号入力端子54
より入力されるクロック信号102は、NPNトランジ
スタ13、14、15およびNPNトランジスタ17、
18、19のトランジスタ対と、NPNトランジスタ1
9と抵抗20とを含む定電流回路とにより形成される差
動増幅部に入力される。図1より明らかなように、本実
施例の従来例との相違点は、この差動増幅部の構成にお
ける差異にあり、それ以外の回路構成に関しては、従来
例の場合と全く同様である。
【0010】データ入力端子51より入力されるデータ
信号101が“H”レベルで、クロック信号102が
“L”レベルの場合においては、ラッチ回路はデータ入
力状態にあり、電流経路としては、接地端子59より、
抵抗7、NPNトランジスタ3、NPNトランジスタ1
6および17と、定電流回路を形成するNPNトランジ
スタ19および抵抗20を経由して電源端子60に流れ
る。この場合、NPNトランジスタ16および17は、
並列に接続されているために、そのエミッタサイズはN
PNトランジスタ15の2倍となっており、従って、N
PNトランジスタ16および17における合算コレクタ
電流としては、NPNトランジスタ15のコレクタ電流
の2倍の電流が流れる。従って、この場合の電流経路に
おいては、接地端子59より、抵抗7を経由して、NP
Nトランジスタ3および4には、2:1の電流比で電流
が流れ、それぞれNPNトランジスタ16および17と
NPNトランジスタ15に対して、2:1の電流比で電
流が流入し、更にNPNトランジスタ19および抵抗2
0を含む定電流回路を経由して電源端子60に流入す
る。これにより、データ出力端子53には“H”レベ
ル、データ出力端子52には“L”レベルが出力され
る。
【0011】そして、上記の状態より、クロック信号1
02が“H”レベルに転移しても、NPNトランジスタ
3および4におけるコレクタ電流比が2:1より1:2
に変わるのみで、前述の従来例の場合と同様に、全く電
流が流れていない回路に電流が流れ、電流が流れている
回路に電流が流れなくなるという動作切替状態の場合と
は異なり、前記電流経路上における寄生容量に対応する
充放電電流が削減される。これにより、抵抗7に流れる
電流の変動値も小さくなり、データ出力端子52および
53より出力されるデータ信号103および104の変
動レベルも削減される。
【0012】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図2に示されるのは、本実施例を示す回路図であ
る。図2に示されるように、本実施例は、データ入力端
子61、クロック信号入力端子64、データ出力端子6
2および63、電源端子70および68、接地端子6
9、リファレンス電源端子65、66および67に対応
して、NPNトランジスタ21〜26および33〜37
と、抵抗27〜32および38とを備えて構成され、ラ
ッチ回路を形成している。
【0013】本実施例においては、NPNトランジスタ
33および35のエミッタサイズを、それぞれ単体にて
NPNトランジスタ34および35よりも大きくして、
任意に設定することができるようにした回路であり、こ
れにより、前述の第1の実施例の場合と同様の動作状態
が実現され、クロック信号106におけるレベル転移に
対応して、データ出力端子62および63より出力され
るデータ信号107および108の変動レベルが削減さ
れる。なお、この場合においては、NPNトランジスタ
33および35のエミッタサイズを、NPNトランジス
タ34および36に対して大きい値に設定する場合を例
として説明したが、これとは対照的に、NPNトランジ
スタ33および35に対して、NPNトランジスタ34
および36のエミッタサイズを小さく設定することによ
っても、本発明の適用により、同様の効果が得られるこ
とは云うまでもない。
【0014】また、前記第1および第2の実施例につい
ては、ラッチ回路を構成するトランジスタとして、NP
Nトランジスタを用いる場合についての説明を行った
が、本発明は、NPNトランジスタを用いる場合に限定
されるものではなく、PNPトランジスタを用いる場合
についても有効であることは云うまでもない。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クロッ
ク信号入力に対応する差動増幅部におけるNPNトラン
ジスタ対の双方に常時電流を流しておくことにより、ク
ロック信号のレベル切替時において、電流経路上におい
て生起する寄生容量の充放電に起因する、出力データ信
号におけるレベル変動を抑制することができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図3】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1〜6、13〜19、21〜26、33〜37、39〜
44、51〜53NPNトランジスタ 7〜12、20、27〜32、38、45〜50、54
抵抗

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイポーラトランジスタにより形成され
    るラッチ回路を内蔵する半導体集積回路において、前記
    ラッチ回路に含まれるクロック信号を入力とする差動増
    幅部に、コレクタおよびエミッタがそれぞれ相互に連結
    され、ベースに前記クロック信号が共通入力されて、当
    該連結されたエミッタに所定の定電流回路が接続される
    第1群のN(Nは、1以上の整数)個のNPNトランジ
    スタと、コレクタおよびエミッタがそれぞれ相互に連結
    され、ベースに所定のリファレンス電圧が共通入力され
    て、当該連結されたエミッタに前記定電流回路が接続さ
    れる第2群のN個のNPNトランジスタと、コレクタお
    よびエミッタが、前記第1群のN個のNPNトランジス
    タのコレクタおよびエミッタに、それぞれ対応する状態
    で共通接続され、ベースに前記リファレンス電圧が入力
    されて、当該連結されたエミッタに前記定電流回路が接
    続される第1のNPNトランジスタと、コレクタおよび
    エミッタが、前記第2群のN個のNPNトランジスタの
    コレクタおよびエミッタに、それぞれ対応する状態で共
    通接続され、ベースに前記クロック信号が入力されて、
    当該連結されたエミッタに前記定電流回路が接続される
    第2のNPNトランジスタとを備え、 前記第1群のN個のNPNトランジスのタコレクタ電流
    と前記第2のNPNトランジスタのコレクタ電流の比を
    2:1とし、前記第2群のN個のNPNトランジスタの
    タコレクタ電流と前記第1のNPNトランジスタのコレ
    クタ電流の比も2:1とした ことを特徴とする半導体集
    積回路。
  2. 【請求項2】 バイポーラトランジスタにより形成され
    るラッチ回路を内蔵する半導体集積回路において、前記
    ラッチ回路に含まれるクロック信号を入力とする差動増
    幅部に、エミッタおよびコレクタがそれぞれ相互に連結
    され、ベースに前記クロック信号が共通入力されて、当
    該連結されたコレクタに所定の定電流回路が接続される
    第1群のN(Nは、1以上の整数)個のPNPトランジ
    スタと、エミッタおよびコレクタがそれぞれ相互に連結
    され、ベースに所定のリファレンス電圧が共通入力され
    て、当該連結されたコレクタに前記定電流回路が接続さ
    れる第2群のN個のPNPトランジスタと、エミッタお
    よびコレクタが、前記第1群のN個のPNPトランジス
    タのエミッタおよびコレクタに、それぞれ対応する状態
    で共通接続され、ベースに前記リファレンス電圧が入力
    されて、当該連結されたコレクタに前記定電流回路が接
    続される第1のPNPトランジスタと、エミッタおよび
    コレクタが、前記第2群のN個のPNPトランジスタの
    エミッタおよびコレクタに、それぞれ対応する状態で共
    通接続され、ベースに前記クロック信号が入力されて、
    当該連結されたコレクタに前記定電流回路が接続される
    第2のPNPトランジスタとを備え、 前記第1群のN個のPNPトランジスタのタコレクタ電
    流と前記第2のPNPトランジスタのコレクタ電流の比
    を2:1とし、前記第2群のN個のPNPトランジスタ
    のタコレクタ電流と前記第1のPNPトランジスタのコ
    レクタ電流の比も2:1とした ことを特徴とする半導体
    集積回路。
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