JP3456832B2 - ECL logic circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はIC論理回路の改良
に関し、特に、高速かつ低消費電力で動作可能なECL
論理回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in an IC logic circuit, and more particularly to an ECL capable of operating at high speed and low power consumption.
Regarding logic circuits.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のECL論理回路の例を図4を参照
して説明する。同図において、トランジスタQ1〜Q
3、抵抗R1〜R3、電圧源V1〜V3、は差動増幅器
を構成する。トランジスタQ1のベースが回路入力端1
に接続され、トランジスタQ2のベースには電圧源V1
による基準電圧Vref が印加される。例えば、電圧源V
1は−1.3ボルト、電圧源V2は−5.2ボルト、電
圧源V3は−3.9ボルトである。2. Description of the Related Art An example of a conventional ECL logic circuit will be described with reference to FIG. In the figure, transistors Q1 to Q
3, resistors R1 to R3, and voltage sources V1 to V3 form a differential amplifier. The base of the transistor Q1 is the circuit input terminal 1
And the voltage source V1 is connected to the base of the transistor Q2.
The reference voltage Vref is applied. For example, voltage source V
1 is -1.3 volts, voltage source V2 is -5.2 volts, and voltage source V3 is -3.9 volts.
【0003】この差動増幅器の出力端であるトランジス
タQ2のコレクタに、エミッタフォロワ出力回路が接続
される。エミッタフォロワ出力回路は、エミッタフォロ
ワトランジスタQ4、電流源トランジスタQ5、抵抗R
4の直列回路によって構成される。トランジスタQ4の
ベースにトランジスタQ2のコレクタ出力が入力され、
トランジスタQ4のエミッタとトランジスタQ5のコレ
クタとの接続点が回路出力端2となる。トランジスタQ
3及びQ5のベースには、電圧源V3の出力Vcsが印加
され、トランジスタQ3を流れる電流Ics1 及びトラン
ジスタQ5を流れる電流Ics2 の各レベルが設定され
る。回路出力端2には、負荷容量CL が接続される。こ
の負荷容量CL は、例えば、次段論理回路の入力容量に
相当する。An emitter follower output circuit is connected to the collector of the transistor Q2 which is the output terminal of this differential amplifier. The emitter follower output circuit includes an emitter follower transistor Q4, a current source transistor Q5, and a resistor R.
4 series circuits. The collector output of the transistor Q2 is input to the base of the transistor Q4,
The connection point between the emitter of the transistor Q4 and the collector of the transistor Q5 serves as the circuit output terminal 2. Transistor Q
The output Vcs of the voltage source V3 is applied to the bases of 3 and Q5, and the levels of the current Ics1 flowing through the transistor Q3 and the current Ics2 flowing through the transistor Q5 are set. A load capacitance CL is connected to the circuit output terminal 2. This load capacitance CL corresponds to, for example, the input capacitance of the next-stage logic circuit.
【0004】かかる構成において、入力端子1にLレベ
ル(負レベル)が印加されると、トランジスタQ1は非
導通状態、トランジスタQ2は導通状態となる。これに
より、トランジスタQ2のコレクタ出力は、接地電位V
SS−Ics1 ・R2となる。エミッタフォロワトランジス
タQ4のベースエミッタ間電圧降下Vbe4 によって、出
力端2の電位はVSS−Ics1 ・R2−Vbe4 に設定され
る。この場合、トランジスタQ4のコレクタ電流はベー
スに(VSS−Ics1 ・R2)が印加されることにより、
比較的に小さい電流が流れる。In such a structure, when the L level (negative level) is applied to the input terminal 1, the transistor Q1 becomes non-conductive and the transistor Q2 becomes conductive. As a result, the collector output of the transistor Q2 has the ground potential V
SS-Ics1 · R2. Due to the voltage drop Vbe4 between the base and emitter of the emitter follower transistor Q4, the potential of the output terminal 2 is set to VSS-Ics1.R2-Vbe4. In this case, the collector current of the transistor Q4 is (VSS-Ics1.R2) applied to the base,
A relatively small current flows.
【0005】一方、入力端子1にHレベル(Vssレベ
ル)が印加されると、トランジスタQ1は導通状態、ト
ランジスタQ2は非導通状態となる。これにより、トラ
ンジスタQ2のコレクタ出力は、接地電位Vssとなる。
この場合、出力端2はVss−Vbe4 に設定される。トラ
ンジスタQ4のコレクタ電流はベースにVssが印加され
ることにより、比較的に大きい電流が流れる。On the other hand, when the H level (Vss level) is applied to the input terminal 1, the transistor Q1 becomes conductive and the transistor Q2 becomes non-conductive. As a result, the collector output of the transistor Q2 becomes the ground potential Vss.
In this case, the output terminal 2 is set to Vss-Vbe4. A relatively large current flows in the collector current of the transistor Q4 by applying Vss to the base.
【0006】また、電流源のトランジスタQ5は、Vcs
によって定まる定電流Ics2 を出力端2から常に吸引す
るように動作する。この結果、回路入力端1にHレベル
が印加されると、波形の立上がりの際に、トランジスタ
Q4のコレクタ電流と定電流Ics2 との差電流によって
負荷容量CL が充電され、出力端2の電位は接地方向に
引上げられる。また、回路入力端1にLレベルが印加さ
れると、波形の立ち下がりの際に、トランジスタQ4の
コレクタ電流と定電流Ics2 との差電流によって負荷容
量CL から電荷が引抜かれ、出力端2の電位は負方向に
引下げられる。The current source transistor Q5 is connected to Vcs
It operates so that the constant current Ics2 determined by is always drawn from the output terminal 2. As a result, when the H level is applied to the circuit input terminal 1, the load capacitance CL is charged by the difference current between the collector current of the transistor Q4 and the constant current Ics2 when the waveform rises, and the potential of the output terminal 2 becomes It is pulled up toward the ground. Further, when the L level is applied to the circuit input terminal 1, electric charges are extracted from the load capacitance CL by the difference current between the collector current of the transistor Q4 and the constant current Ics2 when the waveform falls, and the output terminal 2 The potential is pulled down in the negative direction.
【0007】従来のECL論理回路の他の例(負論理動
作のアクティブプルダウン回路)を図5を参照して説明
する。同図において、図4と対応する部分には同一符号
を付しており、トランジスタQ1〜Q3、抵抗R1〜R
3、電圧源V1〜V3は差動増幅器を構成する。エミッ
タフォロワ・トランジスタQ4及び電流源トランジスタ
Q5はエミッタフォロワ出力回路を構成する。トランジ
スタQ4及びトランジスタQ5の接続点が回路出力端2
となる。電圧源V5、クランプ回路3、抵抗R4、電圧
源V6の直列回路はトランジスタQ5のベースバイアス
回路を構成する。例えば、電圧源V5は−0.5〜−
2.5ボルト、電圧源V6は−5.2ボルトであり、ク
ランプ回路3はトランジスタQ5のベースに信号成分が
供給されないとき、ベース電位をクランプしてトランジ
スタQ5の電流を小さい値に抑制する。Another example of the conventional ECL logic circuit (active pull-down circuit of negative logic operation) will be described with reference to FIG. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and transistors Q1 to Q3 and resistors R1 to R are provided.
3. The voltage sources V1 to V3 form a differential amplifier. The emitter follower transistor Q4 and the current source transistor Q5 form an emitter follower output circuit. The connection point of the transistor Q4 and the transistor Q5 is the circuit output terminal 2
Becomes A series circuit of the voltage source V5, the clamp circuit 3, the resistor R4, and the voltage source V6 constitutes a base bias circuit of the transistor Q5. For example, the voltage source V5 is -0.5 to-.
2.5 V, the voltage source V6 is -5.2 V, and the clamp circuit 3 clamps the base potential to suppress the current of the transistor Q5 to a small value when no signal component is supplied to the base of the transistor Q5.
【0008】差動増幅器の正相出力端であるトランジス
タQ2のコレクタはトランジスタQ4を介して出力端2
に接続される。差動増幅器の逆相出力端であるトランジ
スタQ1のコレクタは結合コンデンサCc を介してトラ
ンジスタQ5のベースに接続される。このトランジスタ
Q5のベースに接続されるバイアス回路は定常状態にお
ける電流消費の抑制を目的として接続される。The collector of the transistor Q2 which is the positive phase output terminal of the differential amplifier is connected to the output terminal 2 via the transistor Q4.
Connected to. The collector of the transistor Q1 which is the negative phase output terminal of the differential amplifier is connected to the base of the transistor Q5 via the coupling capacitor Cc. The bias circuit connected to the base of the transistor Q5 is connected for the purpose of suppressing current consumption in the steady state.
【0009】このECL回路においても、回路入力端1
への入力信号に対し図4の回路と同様に動作するが、ト
ランジスタQ5のベース側に設けられたバイアス回路に
よって定常状態(Hレベル入力)におけるトランジスタ
Q5の電流が低く抑えられる。すなわち、入力端1に接
地電位近傍のHレベルの信号が供給されると、トランジ
スタQ1は導通状態、トランジスタQ2は非導通状態と
なり、トランジスタQ4のベースをVssに設定し、出力
端2をVss−Vbe4 に設定する。トランジスタQ4のベ
ースは比較的に深くバイアスされて大きいコレクタ電流
を負荷容量CLに流す。トランジスタQ1の導通状態に
よって、トランジスタQ1のコレクタはVss−Ics1 ・
R2となる。これが微分回路用コンデンサCc を介して
クランプ回路3が接続されたトランジスタQ5のベース
に印加される。クランプ回路3の働きによって、該コレ
クタ出力では、トランジスタQ5のベースを順方向に深
くバイアスするに至らず、トランジスタQ5のコレクタ
電流が抑制される。従って、トランジスタQ4のコレク
タ電流は負荷容量に流入し、出力波形を素早く立ち上げ
る。Also in this ECL circuit, the circuit input terminal 1
The circuit operates in the same manner as the circuit of FIG. 4 with respect to the input signal to the transistor Q5, but the bias circuit provided on the base side of the transistor Q5 suppresses the current of the transistor Q5 in a steady state (H level input) to a low level. That is, when an H-level signal near the ground potential is supplied to the input end 1, the transistor Q1 becomes conductive, the transistor Q2 becomes non-conductive, the base of the transistor Q4 is set to Vss, and the output end 2 is set to Vss-. Set to Vbe4. The base of the transistor Q4 is relatively deeply biased to allow a large collector current to flow through the load capacitance CL. Due to the conduction state of the transistor Q1, the collector of the transistor Q1 is Vss-Ics1.
It becomes R2. This is applied to the base of the transistor Q5 to which the clamp circuit 3 is connected via the differentiating circuit capacitor Cc. By the action of the clamp circuit 3, the collector output does not bias the base of the transistor Q5 deeply in the forward direction, and the collector current of the transistor Q5 is suppressed. Therefore, the collector current of the transistor Q4 flows into the load capacitance and quickly raises the output waveform.
【0010】一方、入力端1にLレベルの信号が供給さ
れると、トランジスタQ1は非導通状態、トランジスタ
Q2は導通状態となり、トランジスタQ4のベースをV
ss−Ics1 ・R2に設定し、出力端2をVss−Ics1 ・
R2−Vbe4 に設定する。トランジスタQ4のベースは
比較的に浅くバイアスされて少ないコレクタ電流を流
す。トランジスタQ1の非導通状態によって、トランジ
スタQ1のコレクタ電位はVssとなる。これが微分回路
用コンデンサCc を介してクランプ回路3が接続された
トランジスタQ5のベースに印加される。このVSSによ
って、トランジスタQ5のベース・エミッタ間がより深
くバイアスされ、トランジスタQ5のコレクタ電流を増
加させる。従って、トランジスタQ5のコレクタ電流に
よって負荷容量CL から電荷が引抜かれ、出力波形が立
ち下がる。On the other hand, when an L level signal is supplied to the input terminal 1, the transistor Q1 becomes non-conductive, the transistor Q2 becomes conductive, and the base of the transistor Q4 becomes V.
ss-Ics1 ・ Set to R2 and output terminal 2 is Vss-Ics1 ・
Set to R2-Vbe4. The base of transistor Q4 is biased relatively shallow to allow a small collector current. Due to the non-conducting state of the transistor Q1, the collector potential of the transistor Q1 becomes Vss. This is applied to the base of the transistor Q5 to which the clamp circuit 3 is connected via the differentiating circuit capacitor Cc. Due to this VSS, the base-emitter of the transistor Q5 is biased deeper, increasing the collector current of the transistor Q5. Therefore, the collector current of the transistor Q5 pulls out the charge from the load capacitance CL, and the output waveform falls.
【0011】このようにして、定常状態におけるトラン
ジスタQ5のコレクタ電流を減少して電力消費を抑制
し、入力波形が立ち下がる場合にはトランジスタQ5の
コレクタ電流を大きくなるように設定して負荷容量CL
の電荷を素早く引抜いて出力波形の過渡応答性を良くし
ている。In this way, the collector current of the transistor Q5 in the steady state is reduced to suppress the power consumption, and when the input waveform falls, the collector current of the transistor Q5 is set to be large and the load capacitance CL is set.
The charge of is quickly extracted to improve the transient response of the output waveform.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】図4に示す従来回路に
おいて、回路出力端2における出力波形の立上がり時間
は、負荷容量CL へのエミッタ・フォロワQ4からの電
流の流し込みによって決る。出力用トランジスタQ4の
ベースに流す電流を増大させることにより、出力波形の
立上がりの速度を速めることができる。一方、出力波形
の立ち下がり時間は、負荷容量CL からの放電により決
まる。その放電速度は、トランジスタQ5のコレクタに
流れる電流Ics2 と負荷容量CL で定まる時定数に依存
する。放電速度を早くするためには、トランジスタQ5
のコレクタ電流Ics2 を大きくする必要がある。このコ
レクタ電流Ics2 は常に流れているため、回路の消費電
流が増加する。従って、図4に示す従来回路では、回路
における消費電力を増加させずに、ゲートスピードを高
速化することはできない。In the conventional circuit shown in FIG. 4, the rise time of the output waveform at the circuit output terminal 2 is determined by the flow of the current from the emitter follower Q4 into the load capacitance CL. By increasing the current flowing through the base of the output transistor Q4, the rising speed of the output waveform can be increased. On the other hand, the fall time of the output waveform is determined by the discharge from the load capacitance CL. The discharge rate depends on the time constant determined by the current Ics2 flowing through the collector of the transistor Q5 and the load capacitance CL. To increase the discharge speed, use transistor Q5
It is necessary to increase the collector current Ics2 of. Since this collector current Ics2 is always flowing, the current consumption of the circuit increases. Therefore, in the conventional circuit shown in FIG. 4, the gate speed cannot be increased without increasing the power consumption of the circuit.
【0013】また、図5に示す従来回路の他の例におい
ては、出力波形が立ち下がり遷移時のみにトランジスタ
Q5のコレクタに大電流を流し、定常状態では、僅かな
電流しか流さないため、低消費電力でかつ立ち下がりの
早い論理回路となっている。In another example of the conventional circuit shown in FIG. 5, a large current flows through the collector of the transistor Q5 only when the output waveform falls and transitions, and a small amount of current flows in the steady state. It is a logic circuit that consumes less power and has a faster fall.
【0014】しかしながら、微分回路用コンデンサCc
が必要である。すなわち、集積回路上に微分回路用コン
デンサCc を形成しなければならず、チップ面積を増大
させる。また、ゲートアレイのようなセミカスタムLS
Iでは、容量が既に作り込まれている母体(下地)を新
たに作成する必要が生じる場合がある。このような場合
には、新たなプロセスの追加が必要となる等の問題があ
る。However, the differentiation circuit capacitor Cc
is necessary. That is, the differential circuit capacitor Cc must be formed on the integrated circuit, which increases the chip area. Also, a semi-custom LS such as a gate array
In the case of I, it may be necessary to newly create a matrix (base) whose capacity has already been created. In such a case, there is a problem that a new process needs to be added.
【0015】よって、本発明は、高速に動作しかつ低消
費電力である集積回路化に適したECL論理回路を提供
することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an ECL logic circuit which operates at high speed and consumes less power and which is suitable for an integrated circuit.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のECL論理回路は、トランジスタ差動対を
含むECL論理部(Q1〜Q3、R1〜R3、V1〜V
3)と、トランジスタ差動対の一方のコレクタ出力をベ
ースに受けるエミッタフォロワ形式の第1のトランジス
タ(Q4)と、第2及び第3のトランジスタ(Q11、
Q12)と、からなる直列回路を含むエミッタフォロワ
出力回路(Q4、Q11、Q12、V4)と、トランジ
スタ差動対の他方のコレクタ出力をレベルシフトして第
2のトランジスタ(Q11)のベースに供給する第1の
レベルシフト回路(LS1)と、第1のトランジスタ
(Q4)のエミッタ出力をレベルシフトして第3のトラ
ンジスタ(Q12)のベースに供給する第2のレベルシ
フト回路(LS2)と、備えることを特徴とする。In order to achieve the above object, an ECL logic circuit of the present invention comprises an ECL logic section (Q1 to Q3, R1 to R3, V1 to V) including a transistor differential pair.
3), a first transistor (Q4) of the emitter follower type which receives at its base one collector output of the transistor differential pair, and second and third transistors (Q11,
Q12) and an emitter follower output circuit (Q4, Q11, Q12, V4) including a series circuit composed of the same, and the other collector output of the transistor differential pair are level-shifted and supplied to the base of the second transistor (Q11). A first level shift circuit (LS1), a second level shift circuit (LS2) that level-shifts the emitter output of the first transistor (Q4) and supplies it to the base of the third transistor (Q12), It is characterized by being provided.
【0017】また、本発明のECL論理回路は、入力
(1)に応じて相補的に変化する第1及び第2の出力を
発生するトランジスタ差動対(Q1、Q2)を含むEC
L論理部(Q1〜Q3、R1〜R3、V1〜V3)と、
トランジスタ差動対の第1の出力を入力端に受けて回路
出力端(2)を駆動する出力トランジスタ回路(Q4)
と、回路出力端(2)に接続される電流源(Q11、Q
12)と、を含むエミッタフォロワ形式の出力回路(Q
4、Q11、Q12、V4)と、入力(1)の第1のレ
ベル(H)によって回路出力端(2)が第1の出力レベ
ル(H)に設定されるとき、トランジスタ差動対(Q
1、Q2)の第2の出力によって電流源(Q11、Q1
2)を非活性化し、前記入力(1)の第2のレベル
(L)によって回路出力端(2)が第2の出力レベル
(L)に設定されるとき、第2の出力によって電流源
(Q11、Q12)を活性化すると共に回路出力端
(2)が第1の出力レベル(H)から第2の出力レベル
(L)に遷移したときに電流源(Q11、Q12)を非
活性化する電流源制御手段(LS1、LS2)と、を備
え、回路出力端(2)における出力信号の立上がり、立
ち下がりを素早くすると共に出力回路における電流の消
費を抑制することを特徴とする。Further, the ECL logic circuit of the present invention is an ECL including a transistor differential pair (Q1, Q2) that generates first and second outputs that complementarily change according to the input (1).
L logic units (Q1 to Q3, R1 to R3, V1 to V3),
An output transistor circuit (Q4) that receives the first output of the transistor differential pair at its input end and drives the circuit output end (2)
And a current source (Q11, Q) connected to the circuit output terminal (2).
12) and an output circuit (Q
4, Q11, Q12, V4) and the first level (H) of the input (1) sets the circuit output end (2) to the first output level (H), the transistor differential pair (Q
The second output of the current source (Q11, Q1)
2) is deactivated and when the circuit output (2) is set to the second output level (L) by the second level (L) of the input (1), the second output causes the current source ( Q11, Q12) is activated and the current source (Q11, Q12) is deactivated when the circuit output terminal (2) transits from the first output level (H) to the second output level (L). Current source control means (LS1, LS2) are provided, and the rise and fall of the output signal at the circuit output end (2) can be made quick and the current consumption in the output circuit can be suppressed.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しつつ説明する。図1は、本発明の実施の形態の一例を
示しており、図4に対応する部分には同一符号を付し、
かかる部分の説明は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, in which parts corresponding to those in FIG.
A description of this part will be omitted.
【0019】図1において、トランジスタQ1 〜Q3、
抵抗R1 〜R3、電圧源V1〜V3は、差動増幅器を構
成する。また、トランジスタQ4、トランジスタQ1
1、トランジスタQ12及び電圧源VEEは直列に接続さ
れて出力回路を構成する。差動増幅器の正相出力である
トランジスタQ2のコレクタ出力はエミッタ・フォロワ
構成の出力トランジスタQ4を介して出力端2に導出さ
れる。差動増幅器の逆相出力であるトランジスタQ1の
コレクタ出力はレベルシフト回路LS1を介してトラン
ジスタQ11のベースに導出される。出力端2はレベル
シフト回路LS2を介してトランジスタQ12のベース
に接続される。出力端2に接続される負荷容量CL は、
次段回路の入力容量に相当する。In FIG. 1, transistors Q1 to Q3,
The resistors R1 to R3 and the voltage sources V1 to V3 form a differential amplifier. Also, the transistor Q4 and the transistor Q1
1, the transistor Q12 and the voltage source VEE are connected in series to form an output circuit. The collector output of the transistor Q2, which is the positive phase output of the differential amplifier, is led to the output terminal 2 via the output transistor Q4 of the emitter follower configuration. The collector output of the transistor Q1, which is the negative phase output of the differential amplifier, is led to the base of the transistor Q11 via the level shift circuit LS1. The output terminal 2 is connected to the base of the transistor Q12 via the level shift circuit LS2. The load capacitance CL connected to the output terminal 2 is
It corresponds to the input capacitance of the next stage circuit.
【0020】図2(a)は、レベルシフト回路LS1の
構成例を示している。電源間に直列に接続されたトラン
ジスタQ21、電流源トランジスタQ22、電流制限抵
抗R21によって構成される。トランジスタQ1のコレ
クタ出力がトランジスタQ21のベースに印加され、ト
ランジスタQ21のエミッタがトランジスタQ11のベ
ースに接続される。トランジスタQ21のベース・エミ
ッタ間電圧降下がレベルシフトとして利用される。トラ
ンジスタQ22を流れる電流はそのベースへの印加電圧
Vcsによって設定される。トランジスタQ22及び抵抗
R21は電流源に相当する。FIG. 2A shows a configuration example of the level shift circuit LS1. It is composed of a transistor Q21, a current source transistor Q22, and a current limiting resistor R21 which are connected in series between power sources. The collector output of the transistor Q1 is applied to the base of the transistor Q21, and the emitter of the transistor Q21 is connected to the base of the transistor Q11. The voltage drop between the base and emitter of the transistor Q21 is used as a level shift. The current through transistor Q22 is set by the applied voltage Vcs to its base. The transistor Q22 and the resistor R21 correspond to a current source.
【0021】図2(b)は、レベルシフト回路LS2の
構成例を示している。同図において、トランジスタQ3
1及びQ33はレベルシフト用のトランジスタ、トラン
ジスタQ32及びQ34はベースへの電圧Vcsによって
電流を設定する電流源トランジスタ、抵抗R31及びR
32は電流制限抵抗である。この回路は図2(a)の回
路を二段に構成したもので、トランジスタQ33、Q3
1によって出力端2の電位から2Vbeだけレベル降下し
た電圧を得て、これをトランジスタQ12のベースに印
加する。トランジスタQ32及び抵抗R31、トランジ
スタQ34及び抵抗R32はそれぞれ電流源に相当す
る。FIG. 2B shows a configuration example of the level shift circuit LS2. In the figure, the transistor Q3
1 and Q33 are level shift transistors, transistors Q32 and Q34 are current source transistors that set a current according to the voltage Vcs to the base, resistors R31 and R
32 is a current limiting resistor. This circuit is configured by forming the circuit of FIG. 2 (a) in two stages, and includes transistors Q33 and Q3.
The voltage obtained by dropping the level of 2Vbe from the potential of the output terminal 2 by 1 is applied to the base of the transistor Q12. The transistor Q32 and the resistor R31 correspond to the current source, and the transistor Q34 and the resistor R32 correspond to the current source.
【0022】次に、上記ECL論理回路の動作について
図1を参照しながら説明する。まず、回路入力端1であ
るトランジスタQ1のベース入力端子に立上がり信号
(Hレベル)が入力されると、差動対の一方のトランジ
スタQ1は導通状態、他方のトランジスタQ2は非導通
状態となる。トランジスタQ2のコレクタ、従って、出
力トランジスタQ4のベースの電位は電位VSSとなり、
トランジスタQ4をより深く導通させる。出力端2の電
位は、Q4のベースの電位VSSからベース・エミッタ間
電圧降下分Vbe4 だけ低下する。このとき、トランジス
タQ1は導通状態である。トランジスタQ1のコレクタ
には電流Ics1 が流れ、抵抗R1による電圧降下が生じ
る。トランジスタQ1のコレクタ出力(Vss−Ics1 ・
R1)はレベルシフト回路LS1を介してトランジスタ
Q11のベースに印加される。これにより、トランジス
タQ11は非導通状態となり、トランジスタQ12のコ
レクタ電流Ics2'を遮断する。負荷容量CL はトランジ
スタQ4のコレクタ電流によって素早く充電され、出力
波形が立上がる。Next, the operation of the ECL logic circuit will be described with reference to FIG. First, when a rising signal (H level) is input to the base input terminal of the transistor Q1 which is the circuit input terminal 1, one transistor Q1 of the differential pair becomes conductive and the other transistor Q2 becomes non-conductive. The potential of the collector of the transistor Q2, and hence the base of the output transistor Q4 becomes the potential VSS,
Make transistor Q4 conductive more deeply. The potential of the output terminal 2 drops from the potential VSS of the base of Q4 by the amount Vbe4 of the base-emitter voltage drop. At this time, the transistor Q1 is conductive. A current Ics1 flows through the collector of the transistor Q1 and a voltage drop occurs due to the resistor R1. Collector output of transistor Q1 (Vss-Ics1
R1) is applied to the base of the transistor Q11 via the level shift circuit LS1. As a result, the transistor Q11 becomes non-conductive and cuts off the collector current Ics2 'of the transistor Q12. The load capacitance CL is quickly charged by the collector current of the transistor Q4 and the output waveform rises.
【0023】一方、回路入力端1であるトランジスタQ
1のベース入力端子に立ち下がり信号(Lレベル)が入
力されると、差動対の一方のトランジスタQ1は非導通
状態、他方のトランジスタQ2は導通状態となる。トラ
ンジスタQ2のコレクタに電流Ics1 が流れ、出力トラ
ンジスタQ4のベースの電位は、抵抗R2による電圧降
下分Ics1 ・R2だけ低下し、トランジスタQ4を浅く
導通させる。トランジスタQ4のベース・エミッタ間電
圧降下によってトランジスタQ4のエミッタ電位をVSS
−Ics1 ・R2−Vbe4 に低下させる。出力端2の電位
はこれに追従する。このとき、トランジスタQ1は非導
通状態であるため、トランジスタQ1のコレクタには電
流は流れず、抵抗R1による電圧降下は生じない。トラ
ンジスタQ1のコレクタは接地電位Vssとなる。このコ
レクタの高い電位Vssはレベルシフト回路LS1を介し
てトランジスタQ11のベースに印加される。トランジ
スタQ11は導通状態となる。出力端2の電位はレベル
シフタLS2を介してトランジスタQ12のベースに印
加されており、トランジスタQ12のコレクタ電流を流
して負荷容量CL から電荷を引抜き、出力端2の電位を
低下させる。出力端2の電位があるレベルまで低下する
と、出力端2にレベルシフタLS2を介して接続される
トランジスタQ12のベース電位が更に低下し、電流源
として動作していたトランジスタQ12が非動作状態と
なる。このため、出力端のレベルがある程度引下げられ
ると、トランジスタQ11のコレクタに大電流が流れな
くなり、負荷容量CL からの電荷引抜きを終了する。On the other hand, the transistor Q which is the circuit input terminal 1
When the falling signal (L level) is input to the base input terminal of No. 1, one transistor Q1 of the differential pair becomes non-conductive and the other transistor Q2 becomes conductive. A current Ics1 flows through the collector of the transistor Q2, and the potential of the base of the output transistor Q4 is lowered by the voltage drop Ics1.R2 due to the resistor R2, so that the transistor Q4 is brought into a shallow conductive state. The emitter potential of the transistor Q4 is changed to VSS by the base-emitter voltage drop of the transistor Q4.
-Ics1 ・ Reduce to R2-Vbe4. The potential of the output terminal 2 follows this. At this time, since the transistor Q1 is non-conductive, no current flows in the collector of the transistor Q1 and no voltage drop occurs due to the resistor R1. The collector of the transistor Q1 becomes the ground potential Vss. The high potential Vss of the collector is applied to the base of the transistor Q11 via the level shift circuit LS1. The transistor Q11 becomes conductive. The potential of the output terminal 2 is applied to the base of the transistor Q12 via the level shifter LS2, and the collector current of the transistor Q12 is caused to flow to extract the electric charge from the load capacitance CL to lower the potential of the output terminal 2. When the potential of the output terminal 2 drops to a certain level, the base potential of the transistor Q12 connected to the output terminal 2 via the level shifter LS2 further drops, and the transistor Q12 that was operating as a current source becomes inactive. Therefore, when the level at the output end is lowered to some extent, a large current does not flow in the collector of the transistor Q11, and the charge withdrawal from the load capacitance CL ends.
【0024】図4に示す従来回路においては、定電圧源
V2の電圧値をVEEとすると、消費電力は、VEE×(I
cs1 +Ics2 )となる。このうち、Ics2 は負荷容量C
L からの電荷を引抜く為の電流であるので、その値を大
きくすることにより、引抜き速度を上昇させ、ゲートス
ピードの高速化を行う。これに伴って、消費電力が増加
する不具合があった。In the conventional circuit shown in FIG. 4, assuming that the voltage value of the constant voltage source V2 is VEE, the power consumption is VEE × (I
cs1 + Ics2). Of these, Ics2 is the load capacity C
Since it is a current for extracting the charge from L, increasing the value increases the extraction speed and speeds up the gate speed. Along with this, there is a problem that power consumption increases.
【0025】これに対し、図1に示される本願の回路で
は、定電圧源V2の電圧値をVEE、定電圧源V4の電圧
値VREF とすると、|VEE|≧|VREF |、消費電力
は、VEE×Ics1 +VREF ×Ics2 ’となる。ここで、
Ics2 ’は定常電流Ics2 とは異なり、負荷容量CL か
ら電荷を引抜くときのみ流れる過渡電流であるため、V
REF ×Ics2 ’は十分に小さい値となる。消費電力は
VEE×Ics1 +VREF ×Ics2 ’、これは略、VEE×I
cs1となり、図4に示す従来の回路に比べて低消費電力
化が図られる。On the other hand, in the circuit of the present invention shown in FIG. 1, assuming that the voltage value of the constant voltage source V2 is VEE and the voltage value VREF of the constant voltage source V4 is | VEE | ≧ | VREF |, the power consumption is VEE x Ics1 + VREF x Ics2 '. here,
Ics2 'is a transient current that flows only when the charge is extracted from the load capacitance CL, unlike the steady current Ics2.
REF x Ics2 'is a sufficiently small value. Power consumption
VEE x Ics1 + VREF x Ics2 ', which is approximately VEE x I
Since it becomes cs1, the power consumption can be reduced as compared with the conventional circuit shown in FIG.
【0026】図3は、本願の回路と図4に示す従来回路
の出力の立上がり、立ち下がり時間の負荷容量依存性を
表すグラフである。同図において、横軸は負荷容量(p
F)、縦軸は立上がり若しくは立ち下がり時間(nS)
を示している。図中の△は従来回路の立ち下がり時間、
黒△は従来回路の立ち上がり時間、○は本願の回路の立
ち下がり時間、黒○は本願回路の立上がり時間を示して
いる。同図より、低消費電力化と同時に回路動作の高速
化が実現されることが判る。FIG. 3 is a graph showing the load capacitance dependence of the output rise and fall times of the circuit of the present application and the conventional circuit shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the load capacity (p
F), vertical axis is rise or fall time (nS)
Is shown. △ in the figure is the fall time of the conventional circuit,
Black Δ indicates the rise time of the conventional circuit, ○ indicates the fall time of the circuit of the present application, and black ○ indicates the rise time of the circuit of the present application. From the figure, it can be seen that high speed circuit operation is realized at the same time as low power consumption.
【0027】また、本発明の回路では、図5に示す従来
回路のように、回路中にキャパシタを持たない。従っ
て、ゲートアレイで本回路を形成する場合、前述したよ
うなゲートアレイの新母体作成の必要や、チップ面積の
増加をもたらすことはない。Further, the circuit of the present invention does not have a capacitor in the circuit unlike the conventional circuit shown in FIG. Therefore, when this circuit is formed by the gate array, there is no need to create a new matrix of the gate array and an increase in the chip area as described above.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のECL論
理回路によれば、相補的な出力を発生する差動トランジ
スタ対(Q1、Q2)の一方の出力によってエミッタフ
ォロワ出力回路のエミッタフォロワトランジスタ(Q
4)を、他方の出力によってエミッタフォロワ出力回路
の電流源(Q11)を制御すると共に、更に、該電流源
が動作時にエミッタフォロワ出力回路の出力によって該
電流源を遮断する動作(Q12)を含むので、低消費電
力で高速に動作するECL論理回路や増幅回路が得られ
る。As described above, according to the ECL logic circuit of the present invention, the output of one of the differential transistor pair (Q1, Q2) generating complementary outputs is used as the emitter follower transistor of the emitter follower output circuit. (Q
4) includes an operation (Q12) of controlling the current source (Q11) of the emitter follower output circuit by the other output, and further shutting off the current source by the output of the emitter follower output circuit when the current source operates. Therefore, an ECL logic circuit and an amplifier circuit that operate at high speed with low power consumption can be obtained.
【図1】本発明のECL論理回路の実施の形態を示す回
路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an ECL logic circuit of the present invention.
【図2】レベルシフト回路の構成例を示す回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a level shift circuit.
【図3】本発明のECL論理回路と従来のECL論理回
路との立上がり・立ち下がり時間の負荷容量依存特性を
示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing load capacitance dependence characteristics of rise and fall times of an ECL logic circuit of the present invention and a conventional ECL logic circuit.
【図4】従来のECL論理回路の例を示す回路図であ
る。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional ECL logic circuit.
【図5】従来のECL論理回路の他の実施例を示す回路
図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of a conventional ECL logic circuit.
Q1〜Q5、Q11、Q12、Q21、Q22、Q21
〜Q34 トランジスタ
V1〜V5 定電圧源
LS1、LS2 レベルシフト回路
CL 負荷容量
Cc 微分回路用コンデンサ
R1〜R4、R21、R31、R32 抵抗Q1-Q5, Q11, Q12, Q21, Q22, Q21
-Q34 Transistors V1 to V5 Constant voltage sources LS1 and LS2 Level shift circuit CL Load capacitance Cc Differentiating circuit capacitors R1 to R4, R21, R31, R32 Resistance
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−77810(JP,A) 特開 平4−13310(JP,A) 特開 昭63−171022(JP,A) 特開 平3−32224(JP,A) 特開 平6−162782(JP,A) 特開 平4−61418(JP,A) 特開 平4−61419(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/086 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-6-77810 (JP, A) JP-A-4-13310 (JP, A) JP-A-63-171022 (JP, A) JP-A-3- 32224 (JP, A) JP-A-6-162782 (JP, A) JP-A-4-61418 (JP, A) JP-A-4-61419 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03K 19/086
Claims (5)
と、 前記トランジスタ差動対の一方のコレクタ出力をベース
に受けるエミッタフォロワ形式の第1のトランジスタ
と、第2及び第3のトランジスタと、からなる直列回路
を含むエミッタフォロワ出力回路と、 前記トランジスタ差動対の他方のコレクタ出力をレベル
シフトして前記第2のトランジスタのベースに供給する
第1のレベルシフト回路と、 前記第1のトランジスタのエミッタ出力をレベルシフト
して前記第3のトランジスタのベースに供給する第2の
レベルシフト回路と、 を備えることを特徴とするECL論理回路。1. An ECL logic unit including a transistor differential pair, an emitter follower type first transistor having a base that receives one collector output of the transistor differential pair, and second and third transistors. An emitter follower output circuit including a series circuit, a first level shift circuit that level-shifts the other collector output of the transistor differential pair and supplies the level-shifted collector output to the base of the second transistor, and A second level shift circuit for level-shifting an emitter output and supplying the level-shifted emitter output to the base of the third transistor, the ECL logic circuit comprising:
ワ形式の第1のトランジスタと、第2及び第3のトラン
ジスタと、からなる直列回路を含むエミッタフォロワ出
力回路と、 前記差動増幅回路の他方の出力をレベルシフトして前記
第2のトランジスタのベースに供給する第1のレベルシ
フト回路と、 前記第1及び第2のトランジスタ相互の接続点の電位を
レベルシフトして前記第3のトランジスタのベースに供
給する第2のレベルシフト回路と、 を備えることを特徴とする増幅回路。2. An emitter follower including a series circuit including a transistor differential amplifier circuit, a first transistor of an emitter follower type which receives one output of the differential amplifier circuit, and second and third transistors. An output circuit, a first level shift circuit that level-shifts the other output of the differential amplifier circuit and supplies the level-shifted output to the base of the second transistor, and a potential at a connection point between the first and second transistors. And a second level shift circuit for level-shifting and supplying the level to the base of the third transistor.
前記差動増幅回路の他方の出力をベースに受け、エミッ
タが前記第2のトランジスタのベースに接続される、エ
ミッタフォロワ形式の第4のトランジスタと、第4のト
ランジスタに直列に接続される第1の電流源と、を含
む、 ことを特徴とする請求項1記載のECL論理回路または
請求項2記載の増幅回路。3. The first level shift circuit receives the other collector output of the transistor differential pair or the other output of the differential amplifier circuit at the base, and the emitter is connected to the base of the second transistor. 3. An ECL logic circuit as claimed in claim 1 or claim 2, comprising a fourth transistor of the emitter follower type, which is provided with: and a first current source connected in series with the fourth transistor. The described amplifier circuit.
るエミッタフォロワ形式の第5のトランジスタと、第5
のトランジスタに直列に接続される第2の電流源と、前
記第5のトランジスタのエミッタにベースが接続され、
エミッタが前記第3のトランジスタのベースに接続され
る、エミッタフォロワ形式の第6のトランジスタと、第
6のトランジスタに直列に接続される第3の電流源と、
を含む、 ことを特徴とする請求項1記載のECL論理回路または
請求項2記載の増幅回路。4. The second level shift circuit includes an emitter follower type fifth transistor having a base connected to the emitter of the first transistor, and a fifth transistor.
A second current source connected in series to the transistor and a base connected to the emitter of the fifth transistor,
An emitter follower type sixth transistor having an emitter connected to the base of the third transistor, and a third current source connected in series to the sixth transistor,
The ECL logic circuit according to claim 1 or the amplification circuit according to claim 2.
2の出力を発生するトランジスタ差動対を含むECL論
理部と、 前記トランジスタ差動対の第1の出力を入力端に受けて
回路出力端を駆動する出力トランジスタ回路と、前記回
路出力端に接続される電流源と、を含むエミッタフォロ
ワ形式の出力回路と、 前記入力の第1のレベルによって前記回路出力端が第1
の出力レベルに設定されるとき、前記トランジスタ差動
対の第2の出力によって前記電流源を非活性化し、前記
入力の第2のレベルによって前記回路出力端が第2の出
力レベルに設定されるとき、前記第2の出力によって前
記電流源を活性化すると共に前記回路出力端が第1の出
力レベルから第2の出力レベルに遷移したときに前記電
流源を非活性化する電流源制御手段と、 を備えることを特徴とするECL論理回路。5. An ECL logic unit including a transistor differential pair for generating first and second outputs that complementarily change according to an input, and an input terminal for receiving a first output of the transistor differential pair. An output transistor circuit for driving a circuit output end by a circuit, and an output circuit of an emitter follower type including a current source connected to the circuit output end; and a first level of the circuit output end depending on a first level of the input.
Second output of the transistor differential pair deactivates the current source and a second level of the input sets the circuit output to a second output level. And a current source control means for activating the current source by the second output and deactivating the current source when the circuit output terminal transits from the first output level to the second output level. An ECL logic circuit comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12317196A JP3456832B2 (en) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | ECL logic circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12317196A JP3456832B2 (en) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | ECL logic circuit |
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---|---|
JPH09307424A JPH09307424A (en) | 1997-11-28 |
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JP12317196A Expired - Fee Related JP3456832B2 (en) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | ECL logic circuit |
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