JP3386661B2 - Output buffer - Google Patents

Output buffer

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JP3386661B2
JP3386661B2 JP14490896A JP14490896A JP3386661B2 JP 3386661 B2 JP3386661 B2 JP 3386661B2 JP 14490896 A JP14490896 A JP 14490896A JP 14490896 A JP14490896 A JP 14490896A JP 3386661 B2 JP3386661 B2 JP 3386661B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電界効果トランジ
スタを使用したLSIにおいて、LSIチップ内の電気
信号を外部に取り出すため等に設ける出力バッファに係
り、特に低電源電圧化、高速化、低消費電力化を図った
出力バッファに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output buffer provided for taking out an electric signal in an LSI chip to the outside in an LSI using a field effect transistor, and particularly to a lower power supply voltage, a higher speed and a lower power consumption. The present invention relates to an output buffer intended for power conversion.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の出力バッファについては、例えば
特開平6−163318号を参照されたい。その要部の
回路構成を図5に示す。4は従来の出力バッファであ
り、p型MOS電界効果トランジスタ(以下、pMOS
トランジスタと呼ぶ)Q4と、n型MOS電界効果トラ
ンジスタ(以下、nMOSトランジスタと呼ぶ)Q2と
から構成されている。T1、T2は入力節点、T3は出
力節点である。
2. Description of the Related Art For a conventional output buffer, see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-163318. The circuit configuration of the main part is shown in FIG. 4 is a conventional output buffer, which is a p-type MOS field effect transistor (hereinafter referred to as pMOS
Q4 (referred to as a transistor) and an n-type MOS field effect transistor (hereinafter referred to as an nMOS transistor) Q2. T1 and T2 are input nodes, and T3 is an output node.

【0003】このような出力バッファでは、低電源電圧
化のために電源電圧Vddを低くしていくと、pMOSト
ランジスタQ4とnMOSトランジスタQ2の駆動力を
釣り合わせるため、pMOSトランジスタQ4のサイズ
を大きくする必要がある。このため、出力節点T3の寄
生容量Cの値が増大し、出力節点T3を高速に駆動でき
なくなるという問題があった。
In such an output buffer, when the power supply voltage Vdd is lowered to lower the power supply voltage, the driving powers of the pMOS transistor Q4 and the nMOS transistor Q2 are balanced, so that the size of the pMOS transistor Q4 is increased. There is a need. Therefore, there is a problem that the value of the parasitic capacitance C at the output node T3 increases and the output node T3 cannot be driven at high speed.

【0004】そこで、従来では、pMOSトランジスタ
Q4のしきい値電圧の絶対値を、nMOSトランジスタ
Q2のそれに比べて小さく設定することで、pMOSト
ランジスタQ4の駆動力を確保すると共に、高速化、小
型化を図り、出力節点T3の寄生容量Cの値を低減して
いる。この寄生容量Cの値は、数十〜百pFのオーダで
ある。
Therefore, conventionally, by setting the absolute value of the threshold voltage of the pMOS transistor Q4 smaller than that of the nMOS transistor Q2, the driving force of the pMOS transistor Q4 is ensured, and the speed and size are reduced. To reduce the value of the parasitic capacitance C at the output node T3. The value of the parasitic capacitance C is on the order of several tens to hundreds of pF.

【0005】出力バッファ4の出力は、「L」レベル
(=Vgnd =0V)、又は「H」レベル(=Vdd)、又
はハイインピーダンスのいずれかの状態をとる。図5で
は、入力節点T1に「H」レベルの信号、T2に「L」
レベルの信号を入力し、両MOSトランジスタQ4、Q
2を共に遮断状態に制御して、出力節点T3をハイイン
ピーダンスにした状態を示している。
The output of the output buffer 4 takes either the "L" level (= Vgnd = 0V), the "H" level (= Vdd), or the high impedance state. In FIG. 5, an “H” level signal is input to the input node T1 and an “L” level is input to T2.
Input the level signal, both MOS transistors Q4, Q
2 shows a state in which both output terminals T3 are controlled to be in a high impedance state by controlling both of them into a cutoff state.

【0006】pMOSトランジスタQ4の駆動力は、し
きい値電圧の絶対値を下げることで確保できるが、MO
Sトランジスタのしきい値電圧を低くするとサブスレッ
ショルドリーク電流が増大する。そのため、pMOSト
ランジスタQ4のリーク電流(Ileak)はnMOSトラ
ンジスタQ2のそれに比べて大きくなる。ハイインピー
ダンスの状態では、nMOSトランジスタQ2が遮断状
態となるため、pMOSトランジスタQ4のリーク電流
が接地に流れることを防ぐことができるが、寄生容量C
へ流れてしまう。pMOSトランジスタQ4のリーク電
流は寄生容量Cが電源電圧Vddに充電されるまで流れ続
ける。
The driving force of the pMOS transistor Q4 can be secured by lowering the absolute value of the threshold voltage.
When the threshold voltage of the S transistor is lowered, the subthreshold leak current increases. Therefore, the leak current (Ileak) of the pMOS transistor Q4 becomes larger than that of the nMOS transistor Q2. In the high-impedance state, the nMOS transistor Q2 is cut off, so that the leak current of the pMOS transistor Q4 can be prevented from flowing to the ground, but the parasitic capacitance C
Flows to. The leak current of the pMOS transistor Q4 continues to flow until the parasitic capacitance C is charged to the power supply voltage Vdd.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来形の
出力バッファ4では、出力節点T3がハイインピーダン
スになる場合に、寄生容量Cに電荷を充電する分だけ余
分に電力を消費する。特に、寄生容量Cの値が大きい場
合は、その容量Cを充電するために多くの電力を消費す
るので、低消費電力を重視するMOSLSIでは大きな
問題となる。
Therefore, in the conventional output buffer 4, when the output node T3 has a high impedance, extra power is consumed by charging the parasitic capacitance C. In particular, when the value of the parasitic capacitance C is large, a large amount of power is consumed to charge the capacitance C, which is a serious problem in a MOS LSI that places importance on low power consumption.

【0008】本発明の目的は、上記した問題を解決し、
高速化、低電源電圧化を図り、同時に出力がハイインピ
ーダンスの場合に出力節点に流れるリーク電流による電
力消費を低減した出力バッファを提供することである。
The object of the present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide an output buffer that achieves high speed and low power supply voltage, and at the same time reduces power consumption due to leakage current flowing to an output node when the output has high impedance.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0009】第1の発明は、第1、第2の入力接点に印
加する高電位又は低電位の2つの入力信号により出力接
点の電位を高電位、低電位、又はハイインピーダンスの
状態に制御する出力バッファにおいて、低しきい値電圧
の第1の電界効果トランジスタと高しきい値電圧の第2
の電界効果トランジスタを第1の電源と第2の電源との
間に前記第1の電界効果トランジスタが前記第1の電源
側となり前記第2の電界効果トランジスタが前記第2の
電源側となるように直列接続し、前記第1の電界効果ト
ランジスタのゲートを前記第1の入力接点に接続すると
共に、前記第2の電界効果トランジスタのゲートを前記
第2の入力接点に接続し、前記第1、第2の電界効果ト
ランジスタの共通接続点を前記出力接点に接続し、前記
第1の電源を高電位電源とするとともに前記第2の電源
を低電位電源とし、前記第1、第2の電界効果トランジ
スタを型として構成した。第2の発明は、第1、第2
の入力接点に印加する高電位又は低電位の2つの入力信
号により出力接点の電位を高電位、低電位、又はハイイ
ンピーダンスの状態に制御する出力バッファにおいて、
低しきい値電圧の第1の電界効果トランジスタと高しき
い値電圧の第2の電界効果トランジスタを第1の電源と
第2の電源との間に前記第1の電界効果トランジスタが
前記第1の電源側となり前記第2の電界効果トランジス
タが前記第2の電源側となるように直列接続し、前記第
1の電界効果トランジスタのゲートを前記第1の入力接
点に接続すると共に、前記第2の電界効果トランジスタ
のゲートを前記第2の入力接点に接続し、前記第1、第
2の電界効果トランジスタの共通接続点を前記出力接点
に接続し、前記第1の電源を低電位電源とするとともに
前記第2の電源を高電位電源とし、前記第1、第2の電
界効果トランジスタをp型として構成した。第3の発明
は、第1又は第2の発明において、前記第1の電界効果
トランジスタに並列に該第1の電界効果トランジスタと
逆導電型でかつ高しきい値電圧の第3の電界効果トラン
ジスタを接続し、該第3の電界効果トランジスタのゲー
トをインバータを介して前記第1の入力接点に接続して
構成した。第4の発明は、第1又は第3の発明におい
て、前記第1の入力接点と前記第1の電界効果トランジ
スタのゲートとの間に、入力する信号の電位を前記高電
位電 源の電位よりも高い電位に昇圧する回路を介挿して
構成した。第5の発明は、第2又は第3の発明におい
て、前記第1の入力接点と前記第1の電界効果トランジ
スタのゲートとの間に、入力する信号の電位を前記低電
位電源の電位よりも低い電位に降圧する回路を介挿して
構成した。第6の発明は、第1乃至第5のいずれか1つ
の発明において、前記電界効果トランジスタが、MOS
トランジスタであるよう構成した。
According to the first aspect of the invention, the potential of the output contact is controlled to a high potential, a low potential or a high impedance state by two input signals of high potential or low potential applied to the first and second input contacts. In the output buffer, a first field effect transistor having a low threshold voltage and a second field effect transistor having a high threshold voltage are provided.
Said field effect transistor is between said first power supply and said second power supply, said first field effect transistor is said first power supply.
And the second field effect transistor is on the side of the second
Connected in series so as to be on the power supply side, connecting the gate of the first field effect transistor to the first input contact, and connecting the gate of the second field effect transistor to the second input contact. the first, the common connection point of the second field effect transistor connected to said output contact, wherein
The first power source is a high potential power source and the second power source
Is used as a low potential power source, and the first and second field effect transistors are n- type. The second invention is the first and second inventions.
Input signal of high potential or low potential applied to the input contact of
Signal to set the output contact potential to high, low, or high.
In the output buffer that controls the impedance state,
Low threshold voltage first field effect transistor and high threshold
The second field-effect transistor having a low value voltage as the first power source
The first field effect transistor is connected to a second power source.
It becomes the first power source side and the second field effect transistor
Connected in series so that the data is on the side of the second power source,
The gate of the first field effect transistor is connected to the first input connection.
A second field effect transistor connected to a point
The gate of the second input contact is connected to the first and second input contacts.
The common connection point of the two field effect transistors is the output contact.
And the first power source as a low potential power source,
The second power source is a high potential power source, and the first and second power sources are
The field effect transistor was constructed as a p-type. Third invention
In the first or second invention, the first electric field effect
The first field effect transistor in parallel with the transistor and
A third field effect transistor of reverse conductivity type and high threshold voltage.
And a gate of the third field effect transistor connected to the transistor.
Connected to the first input contact via an inverter
Configured. A fourth invention is the first or third invention.
The first input contact and the first field effect transistor.
The potential of the input signal between the gate of the
By inserting a circuit for boosting the potential higher than the potential of the position power
Configured. A fifth aspect of the invention is the second or third aspect of the invention.
The first input contact and the first field effect transistor.
The potential of the input signal between the gate of the
Interposing a circuit that reduces the voltage to a potential lower than that of the power supply
Configured. The sixth invention is any one of the first to fifth inventions.
In the invention, the field effect transistor is a MOS
Configured to be a transistor.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[第1の実施の形態]図1は本発明の第1の実施の形態
を示す出力バッファ1Aの回路図である。図5で説明し
たものと同一のものには同一の符号を附してその詳しい
説明は省略する。Q1はnMOSトランジスタであっ
て、電源電圧Vddと接地(Vgnd )との間においてnM
OSトランジスタQ2と直列接続し、そのしきい値電圧
の絶対値は、nMOSトランジスタQ2のそれに比べて
小さく設定し、電源電圧Vddが低い場合でも動作を高速
化できるようにしている。
[First Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram of an output buffer 1A showing a first embodiment of the present invention. The same parts as those described in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Q1 is an nMOS transistor, and is nM between the power supply voltage Vdd and the ground (Vgnd).
It is connected in series with the OS transistor Q2, and the absolute value of the threshold voltage thereof is set smaller than that of the nMOS transistor Q2 so that the operation can be speeded up even when the power supply voltage Vdd is low.

【0015】ここで、入力節点T1、T2に「H」レベ
ル(=Vdd)又は「L」レベル(=Vgnd )の信号を印
加すると、出力節点T3は「L」レベル、「H」レベル
(Vdd−Vth1 )、又はハイインピーダンスのいずれか
の状態をとる。Vth1 はnMOSトランジスタQ1のし
きい値電圧である。図1の状態は、入力節点T1、T2
に「L」レベルの信号を入力して両MOSトランジスタ
Q1、Q2を共に遮断状態に制御することで、出力節点
T3をハイインピーダンスにした状態を示している。図
5に示した従来例とは、プルアップ用のトランジスタ
に、低しきい値電圧のnMOSトランジスタQ1を使用
したことろが異なる。
When a signal of "H" level (= Vdd) or "L" level (= Vgnd) is applied to the input nodes T1 and T2, the output node T3 is "L" level, "H" level (Vdd). -Vth1) or high impedance. Vth1 is the threshold voltage of the nMOS transistor Q1. In the state of FIG. 1, the input nodes T1 and T2 are
The state in which the output node T3 is set to high impedance is shown by inputting a signal of "L" level to the control circuit to control both MOS transistors Q1 and Q2 to be in a cutoff state. The difference from the conventional example shown in FIG. 5 is that a low threshold voltage nMOS transistor Q1 is used as a pull-up transistor.

【0016】本実施の形態の出力バッファ1Aは、プル
アップ用としてnMOSトランジスタQ1を用いている
ため、出力節点T3がハイインピーダンスになったとき
に、その出力節点T3の電位がΔVであったとすると、
そのnMOSトランジスタQ1がソース(出力節点T
3)を基準にしてゲートに逆バイアス(−ΔV)が印加
されたかたちになるので、リーク電流が減少する。
Since the output buffer 1A of this embodiment uses the nMOS transistor Q1 for pull-up, when the output node T3 becomes high impedance, it is assumed that the potential of the output node T3 is ΔV. ,
The nMOS transistor Q1 is a source (output node T
Since a reverse bias (-ΔV) is applied to the gate with reference to 3), the leak current is reduced.

【0017】また、一般にしきい値電圧Vthは、基板バ
イアスが0Vのときのしきい値電圧をVth0 、γを基板
バイアス効果係数、φを基板の静電ポテンシャル、Vsb
を基板に対するソース電位とすると、 Vth=Vth0 +γ[(2|φ|+Vsb)1/2 −(2|φ
|)1/2 ] で表され、基板に対してソース電位Vsbが大きくなる
と、しきい値電圧Vthが大きくなる。図1に示した構成
の場合、Vsb=ΔVとなり、nMOSトランジスタQ1
のしきい値電圧Vth1 が増大する。以上の2つの効果に
より、トランジスタQ1のリーク電流は低減される。
In general, the threshold voltage Vth is Vth0 when the substrate bias is 0V, γ is the substrate bias effect coefficient, φ is the electrostatic potential of the substrate, and Vsb
Is a source potential with respect to the substrate, Vth = Vth0 + γ [(2 | φ | + Vsb) 1/2 − (2 | φ
.Vertline.) 1/2 ], and the threshold voltage Vth increases as the source potential Vsb with respect to the substrate increases. In the case of the configuration shown in FIG. 1, Vsb = ΔV, and the nMOS transistor Q1
Of the threshold voltage Vth1 increases. Due to the above two effects, the leak current of the transistor Q1 is reduced.

【0018】また、ハイインピーダンスの状態に変化し
たとき、出力節点T3の電位が接地電位Vgnd であった
場合、最初、nMOSトランジスタQ1から寄生容量C
にリーク電流が流れるが、出力節点T3の電位の上昇に
応じて、前述の効果よりリーク電流は低減される。した
がって、本実施の形態では、ハイインピーダンス状態
で、トランジスタQ1のリーク電流を低減することがで
き、低消費電力化を図ることができる。
Further, when the potential of the output node T3 is the ground potential Vgnd when changing to the high impedance state, first, the parasitic capacitance C from the nMOS transistor Q1.
A leak current flows through the leak current, but the leak current is reduced due to the above-described effect in accordance with the increase in the potential of the output node T3. Therefore, in the present embodiment, the leakage current of the transistor Q1 can be reduced in the high impedance state, and the power consumption can be reduced.

【0019】[第2の実施の形態]図2は本発明の第2
の実施の形態を示す出力バッファ1Bの回路図である。
本実施の形態では、「H」レベルの出力として電圧Vdd
を補償する場合に適する。図1に示した実施の形態と
は、ソースを電源に接続しドレインを出力節点T3に接
続したpMOSトランジスタQ3と、そのpMOSトラ
ンジスタQ3のゲートと入力節点T1との間に介挿した
インバータ2を設けたところが異なる。
[Second Embodiment] FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of an output buffer 1B showing the embodiment of FIG.
In this embodiment, the voltage Vdd is output as the “H” level output.
Suitable when compensating for. The embodiment shown in FIG. 1 includes a pMOS transistor Q3 having a source connected to a power supply and a drain connected to an output node T3, and an inverter 2 interposed between the gate of the pMOS transistor Q3 and an input node T1. The location is different.

【0020】ここでは、電圧Vdd補償用のpMOSトラ
ンジスタQ3のしきい値電圧の絶対値をnMOSトラン
ジスタQ1のそれに比べて高く設定し、pMOSトラン
ジスタQ3のリーク電流による消費電力の増大を抑えて
いる。入力節点T1の電位をVddにし、入力節点T2の
電位をVgnd にすると、nMOSトランジスタQ1は出
力節点T3の電位を「Vdd−Vth1 」まで上昇させる
が、このときインバータ2を介してpMOSトランジス
タQ3が導通状態に制御されるので、その出力節点T3
の電位がVddにまで上昇し、「H」レベル出力としてV
ddの電圧を確保することができる。
Here, the absolute value of the threshold voltage of the pMOS transistor Q3 for compensating for the voltage Vdd is set higher than that of the nMOS transistor Q1, and the increase in power consumption due to the leak current of the pMOS transistor Q3 is suppressed. When the potential of the input node T1 is set to Vdd and the potential of the input node T2 is set to Vgnd, the nMOS transistor Q1 raises the potential of the output node T3 to "Vdd-Vth1". Since it is controlled to be conductive, its output node T3
Potential rises to Vdd and becomes V as "H" level output
The voltage of dd can be secured.

【0021】[第3の実施の形態]図3は本発明の第3
の実施の形態を示す出力バッファ1Cの回路図である。
本実施の形態でも、「H」レベルの出力として電圧Vdd
を補償する場合に適する。図2に示した第2の実施の形
態とは、pMOSトランジスタQ3とインバータ2を削
除して、入力節点T1とnMOSトランジスタQ1のゲ
ートT4との間に昇圧回路3を介挿したところが異る。
この昇圧回路3は、入力する信号の電圧がVgnd のとき
はそのまま出力し、Vddのときはそれを昇圧して出力す
る。
[Third Embodiment] FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of an output buffer 1C showing the embodiment of FIG.
Also in this embodiment, the voltage Vdd is output as the “H” level output.
Suitable when compensating for. The second embodiment differs from the second embodiment shown in FIG. 2 in that the pMOS transistor Q3 and the inverter 2 are deleted and the booster circuit 3 is inserted between the input node T1 and the gate T4 of the nMOS transistor Q1.
When the voltage of the input signal is Vgnd, this booster circuit 3 outputs it as it is, and when it is Vdd, it boosts it and outputs it.

【0022】入力節点T1の電位をVddに、入力節点T
2の電位をVgnd にすると、nMOSトランジスタQ1
のゲートT4には、昇圧回路3によって電圧Vddよりも
高い電圧があらわれ、出力節点T3の電位を「Vdd−V
th1 」よりも高くすることができる。すなわち、この昇
圧回路3によりnMOSトランジスタQ1のゲートT4
の電位を「Vdd+Vth1 」以上にすることで、nMOS
トランジスタQ1におけるしきい値電圧(Vth1 )分の
電圧降下がなくなり、出力節点T3の電位をVddにする
ことができる。
The potential of the input node T1 is set to Vdd, and the input node T
When the potential of 2 is set to Vgnd, the nMOS transistor Q1
A voltage higher than the voltage Vdd appears at the gate T4 of the output node T3 by the booster circuit 3, and the potential of the output node T3 becomes "Vdd-V".
can be higher than th1 ". That is, the booster circuit 3 causes the gate T4 of the nMOS transistor Q1.
NMOS by setting the potential of the above to "Vdd + Vth1" or more.
The voltage drop corresponding to the threshold voltage (Vth1) in the transistor Q1 is eliminated, and the potential of the output node T3 can be set to Vdd.

【0023】このように、本実施の形態では、昇圧回路
3を付加したことで、出力節点T3に得られる「H」レ
ベルの出力電圧値としてVddを確保することができ、第
2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。ま
た、nMSOトランジスタQ1のゲートT4に印加する
昇圧電圧に応じてnMOSトランジスタQ1の導通抵抗
が小さくなるので、第2の実施の形態で示した例よりも
高速に「H」レベルの信号を出力できる効果がある。
As described above, in this embodiment, since the booster circuit 3 is added, it is possible to secure Vdd as the "H" level output voltage value obtained at the output node T3. The same effect as the form can be obtained. Further, since the conduction resistance of the nMOS transistor Q1 becomes smaller according to the boosted voltage applied to the gate T4 of the nMSO transistor Q1, the "H" level signal can be output faster than in the example shown in the second embodiment. effective.

【0024】[第4の実施の形態]図4は本発明の第4
の実施の形態を示す出力バッファ1Dの回路図である。
本実施の形態でも、「H」レベルの出力として電圧Vdd
を補償する場合に適する。この第4の実施の形態は第2
の実施の形態の回路において、入力節点T1とnMOS
トランジスタQ1のゲートとの間に第3の実施の形態で
説明した昇圧回路3を介挿したものである。
[Fourth Embodiment] FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of an output buffer 1D showing the embodiment of FIG.
Also in this embodiment, the voltage Vdd is output as the “H” level output.
Suitable when compensating for. The fourth embodiment is the second
In the circuit of the embodiment, the input node T1 and the nMOS
The booster circuit 3 described in the third embodiment is inserted between the gate of the transistor Q1 and the gate of the transistor Q1.

【0025】入力節点T1の電位をVddにし、入力節点
T2の電位をVgnd にすると、nMOSトランジスタQ
1のゲートT4に電圧Vddよりも高い電圧があらわれ、
出力節点T3の電位を「Vdd−Vth1 」よりも高くする
ことができる。前記第3の実施の形態と同様に、そのゲ
ートT4の電位を「Vdd+Vth1 」以上にすることで、
トランジスタQ1におけるしきい値電圧(Vth1 )分の
電圧降下がなくなり、出力節点T3の電位としてをVdd
を確保することができる。
When the potential of the input node T1 is set to Vdd and the potential of the input node T2 is set to Vgnd, the nMOS transistor Q
A voltage higher than the voltage Vdd appears at the gate T4 of 1
The potential of the output node T3 can be made higher than "Vdd-Vth1". Similar to the third embodiment, by setting the potential of the gate T4 to "Vdd + Vth1" or more,
The voltage drop corresponding to the threshold voltage (Vth1) in the transistor Q1 disappears, and the potential at the output node T3 is Vdd
Can be secured.

【0026】さらに、それと同時に、トランジスタQ3
が導通して出力節点T3の電位がVddにまで上がるのを
助長するので、第3の実施の形態の例に比べて、より高
速に「H」レベルの信号を出力することができる。
Further, at the same time, the transistor Q3
Is conducted to promote the potential of the output node T3 to rise to Vdd, so that the "H" level signal can be output at a higher speed than in the example of the third embodiment.

【0027】さらに、出力節点T3から「H」レベルの
信号を長時間出力し続ける場合に、ゲートT4の昇圧電
圧がリーク電流等によって低下してトランジスタQ1が
電圧Vddを出力できなくなっても、トランジスタQ3に
よって出力節点T3の電位をVddに確保できる。したが
って、第3の実施の形態に比べて、出力節点T3の
「H」レベルの出力として、電圧Vddを長時間補償でき
る効果がある。
Further, when the "H" level signal is continuously output from the output node T3 for a long time, even if the boosted voltage of the gate T4 is lowered by the leak current and the transistor Q1 cannot output the voltage Vdd, the transistor The potential of the output node T3 can be secured at Vdd by Q3. Therefore, as compared with the third embodiment, there is an effect that the voltage Vdd can be compensated for a long time as the “H” level output of the output node T3.

【0028】[その他の実施の形態]なお、前記した各
実施の形態において、MOSトランジスタの導電型およ
び電源の極性をすべて逆にし、且つ昇圧回路3に代え
て、入力する信号の電圧を負方向に大きくする降圧回路
を使用しても、同様の作用効果を得ることができる。ま
た、以上の説明では電界効果トランジスタをすべてMS
O構造のものとして説明したが、化合物半導体を用いた
MISFET、MESFET等を使用しても同様の作用
効果があることはいうまでもない。
[Other Embodiments] In each of the above-described embodiments, the conductivity types of the MOS transistors and the polarities of the power supplies are all reversed, and instead of the booster circuit 3, the voltage of the input signal is in the negative direction. Even if a step-down circuit having a large size is used, the same effect can be obtained. In the above description, all field effect transistors are MS
Although the structure has been described as having the O structure, it goes without saying that the same operational effect can be obtained even if a MISFET, MESFET or the like using a compound semiconductor is used.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上から第1、第2の発明によれば、第
1、第2の電界効果トランジスタを同一導電型とし、第
1の電界効果トランジスタのしきい値電圧を第2の電界
効果トランジスタのそれより小さくしているので、低電
源電圧化、高速化を達成でき、また出力接点をハイイン
ピーダンスに制御したときにその第1の電界効果トラン
ジスタのソースとゲートとの間に逆バイアスがかかりし
きい値電圧が大きくなるのでリーク電流が低減し低消費
電力化を達成できる。
As described above, according to the first and second inventions, the first and second field effect transistors have the same conductivity type, and the threshold voltage of the first field effect transistor is set to the second field effect. Since it is smaller than that of the transistor, lower power supply voltage and higher speed can be achieved, and when the output contact is controlled to high impedance, the source and gate of the first field effect transistor are Since a reverse bias is applied between them and the threshold voltage increases, the leak current is reduced and low power consumption can be achieved.

【0030】第の発明によれば、出力接点を接地レベ
ルと反対側の電圧レベルに制御するときに、第3の電界
効果トランジスタによってその電圧レベルを充分な値に
設定することができる。
According to the third invention, when the output contact is controlled to the voltage level opposite to the ground level, the voltage level can be set to a sufficient value by the third field effect transistor.

【0031】第の発明によれば、出力接点を高電圧レ
ベルに制御するときに、昇圧回路によってその電圧レベ
ルを充分な値に設定することができる。
According to the fourth invention, when the output contact is controlled to the high voltage level, the voltage level can be set to a sufficient value by the booster circuit.

【0032】第の発明によれば、出力接点を低電圧レ
ベルに制御するときに、降圧回路によってその電圧レベ
ルを充分な値に設定することができる。
According to the fifth aspect , when the output contact is controlled to the low voltage level, the voltage level can be set to a sufficient value by the step-down circuit.

【0033】以上のように本発明によれば、高速化、低
電源電圧化、低消費電力化を達成することができ、且つ
出力レベルを充分なレベルに確保することができ、MO
SLSI等に好適となる。
As described above, according to the present invention, high speed operation, low power supply voltage and low power consumption can be achieved, and the output level can be secured at a sufficient level.
It is suitable for SLSI and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態の出力バッファの
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an output buffer according to a first embodiment of this invention.

【図2】 本発明の第2の実施の形態の出力バッファの
回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an output buffer according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第3の実施の形態の出力バッファの
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of an output buffer according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第4の実施の形態の出力バッファの
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of an output buffer according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】 従来の出力バッファの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional output buffer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A、1B、1C、1D:本発明の出力バッファ、2:
インバータ、3:昇圧回路、5:従来の出力バッファ。
1A, 1B, 1C, 1D: output buffer of the present invention, 2:
Inverter, 3: booster circuit, 5: conventional output buffer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−97706(JP,A) 特開 平7−249979(JP,A) 特開 昭61−214614(JP,A) 特開 平2−226810(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/00 H03K 17/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-8-97706 (JP, A) JP-A-7-249979 (JP, A) JP-A-61-214614 (JP, A) JP-A-2- 226810 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03K 19/00 H03K 17/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1、第2の入力接点に印加する高電位又
は低電位の2つの入力信号により出力接点の電位を高電
位、低電位、又はハイインピーダンスの状態に制御する
出力バッファにおいて、 低しきい値電圧の第1の電界効果トランジスタと高しき
い値電圧の第2の電界効果トランジスタを第1の電源と
第2の電源との間に前記第1の電界効果トランジスタが
前記第1の電源側となり前記第2の電界効果トランジス
タが前記第2の電源側となるように直列接続し、前記第
1の電界効果トランジスタのゲートを前記第1の入力接
点に接続すると共に、前記第2の電界効果トランジスタ
のゲートを前記第2の入力接点に接続し、前記第1、第
2の電界効果トランジスタの共通接続点を前記出力接点
に接続し、前記第1の電源を高電位電源とするとともに
前記第2の電源を低電位電源とし、前記第1、第2の電
界効果トランジスタを型としたことを特徴とする出力
バッファ。
1. An output buffer for controlling the potential of an output contact to a high potential, a low potential or a high impedance state by two high potential or low potential input signals applied to first and second input contacts, the first of the first field effect transistor between the second field effect transistor of the field effect transistor and a high threshold voltage between the first and second power supplies of low threshold voltage
It becomes the first power source side and the second field effect transistor
Are connected in series so that the data is on the side of the second power source, the gate of the first field effect transistor is connected to the first input contact, and the gate of the second field effect transistor is connected to the second And a common connection point of the first and second field effect transistors is connected to the output contact, and the first power supply is a high potential power supply.
An output buffer, wherein the second power source is a low-potential power source and the first and second field effect transistors are n- type.
【請求項2】第1、第2の入力接点に印加する高電位又
は低電位の2つの入力信号により出力接点の電位を高電
位、低電位、又はハイインピーダンスの状態に制御する
出力バッファにおいて、 低しきい値電圧の第1の電界効果トランジスタと高しき
い値電圧の第2の電界効果トランジスタを第1の電源と
第2の電源との間に前記第1の電界効果トランジスタが
前記第1の電源側となり前記第2の電界効果トランジス
タが前記第2の電源側となるように直列接続し、前記第
1の電界効果トランジスタのゲートを前記第1の入力接
点に接続すると共に、前記第2の電界効果トランジスタ
のゲートを前記第2の入力接点に接続し、前記第1、第
2の電界効果トランジスタの共通接続点を前記出力接点
に接続し、前記第1の電源を低電位電源とするとともに
前記第2の電源を高電位電源とし、前記第1、第2の電
界効果トランジスタをp型としたことを特徴とする 出力
バッファ。
2. A high potential applied to the first and second input contacts or
Is the high potential of the output contact due to two low potential input signals.
Control to low, low potential, or high impedance state
In the output buffer, a low threshold voltage first field effect transistor and a high threshold
The second field-effect transistor having a low value voltage as the first power source
The first field effect transistor is connected to a second power source.
It becomes the first power source side and the second field effect transistor
Connected in series so that the data is on the side of the second power source,
The gate of the first field effect transistor is connected to the first input connection.
A second field effect transistor connected to a point
The gate of the second input contact is connected to the first and second input contacts.
The common connection point of the two field effect transistors is the output contact.
And the first power source as a low potential power source,
The second power source is a high potential power source, and the first and second power sources are
An output buffer having a p-type field effect transistor .
【請求項3】前記第1の電界効果トランジスタに並列に
該第1の電界効果トランジスタと逆 導電型でかつ高しき
い値電圧の第3の電界効果トランジスタを接続し、該第
3の電界効果トランジスタのゲートをインバータを介し
て前記第1の入力接点に接続したことを特徴とする請求
項1又は2に記載の出力バッファ。
3. In parallel with the first field effect transistor
-Out in and Takashi field effect transistor and the reverse conductivity type of the first
A third field effect transistor having a low
3 through the gate of the field effect transistor through the inverter
3. The output buffer according to claim 1, wherein the output buffer is connected to the first input contact .
【請求項4】前記第1の入力接点と前記第1の電界効果
トランジスタのゲートとの間に、入力する信号の電位を
前記高電位電源の電位よりも高い電位に昇圧する回路を
介挿したことを特徴とする請求項1又はに記載の出力
バッファ。
4. The first input contact and the first electric field effect
The potential of the input signal should be between the gate of the transistor and
The output buffer according to claim 1 or 3 , wherein a circuit for boosting a potential higher than a potential of the high-potential power supply is inserted.
【請求項5】前記第1の入力接点と前記第1の電界効果
トランジスタのゲートとの間に、入力する信号の電位を
前記低電位電源の電位よりも低い電位に降圧する回路を
介挿したことを特徴とする請求項2又は3に記載の出力
バッファ。
5. The first input contact and the first electric field effect
The potential of the input signal should be between the gate of the transistor and
A circuit for lowering the potential to a potential lower than the potential of the low potential power supply
The output buffer of claim 2 or 3, characterized in that interposed.
【請求項6】前記電界効果トランジスタが、MOSトラ6. The field effect transistor is a MOS transistor.
ンジスタであることを特徴とする請求項1乃至5のいず6. A device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is a register.
れか1つに記載の出力バッファ。The output buffer described in one of them.
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