JP3464851B2 - エミッタ結合論理回路 - Google Patents

エミッタ結合論理回路

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JP3464851B2 JP17602895A JP17602895A JP3464851B2 JP 3464851 B2 JP3464851 B2 JP 3464851B2 JP 17602895 A JP17602895 A JP 17602895A JP 17602895 A JP17602895 A JP 17602895A JP 3464851 B2 JP3464851 B2 JP 3464851B2
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    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、縦積みのECL
ゲートに適用され、特に超高速低消費電力バイポーラ回
路に使用されるエミッタ結合論理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】差動対の動作制御電流路が次の差動対の
一方の差動電流路となる形態を縦積み構成と呼んでい
る。図10に縦積みECLゲートの典型的な使用例とし
て、相補出力のD−ラッチ回路を示す。高電位側電源は
GND(グランド)、低電位側電源はVEE(負電源:矢
印で示す)である。
【0003】差動対A11の各コレクタ出力(ノードN1
1,N12)は差動対A12の各入力となる。差動対A11、
差動対A12のエミッタ動作電流それぞれは差動対A13の
各入力となる。ノードN11はトランジスタQ109 ,Q11
1 の共通ベースに接続され、ノードN12はトランジスタ
Q108 ,Q110 の共通ベースに接続されている。トラン
ジスタQ110 ,Q111 のそれぞれのエミッタは相補な信
号の出力端Q,QNに接続されている。トランジスタQ
108 ,Q109 のエミッタはそれぞれの抵抗R103,R104
を介して差動対A12の各トランジスタQ103 ,Q104
の各ベースに接続される。定電圧VCSが共通ベースと
して印加されるトランジスタQ112 〜Q117 、及びR10
5 〜Q110 はそれぞれVEEへ引かれる定電流源を構成す
る。
【0004】差動対A11において、トランジスタQ101
のベースはデータが供給される入力端Dであり、トラン
ジスタQ102 のベースには所定電位Vbb1 が供給され
る。差動対A13において、トランジスタQ106 のベース
にはクロックCKに応じてオン/オフするトランジスタ
Q105 のエミッタが接続され、トランジスタQ107 のベ
ースには所定電位Vbb2 が供給される。
【0005】上記構成の回路では、クロックCKがハイ
レベルである場合、差動対A13のトランジスタQ106 が
オンになり、差動対A11が動作する。例えば、入力端D
がハイレベルの時、トランジスタQ101 がオンになり、
R101 に電流が流れ、ノードN11の電位V1 が下がる。
一方ノードN12の電位V2 はグランドのままである。こ
のV1 、V2 がトランジスタQ111 、Q110 のエミッタ
ホロワを介することにより出力端QNにローレベル、Q
にハイレベルの出力を得る。
【0006】次にCKがローレベルになると、今度は差
動対A13のトランジスタQ107 がオンになり差動対A12
が動作する。よって、上記した今までの電位V1 、V2
に対応するデータが差動対A12に取り込まれる。これに
より、出力端Q,QNは、クロックCKがローレベルの
間は入力端Dに次のデータが供給されてもこれに関係な
く、差動対A12によって一つ前の状態(今ままでの状
態)を保持する。
【0007】上記構成の回路の動作速度は差動対A13の
エミッタ動作電流であるスイッチング電流(ISW)、出
力端Q,QNが接続されるエミッタホロワ出力電流(I
OEF)に大きく依存している。すなわち、これらの電流
を大きくすることにより、高速動作が実現できる。しか
しながら、消費電力の増大を伴う。
【0008】例えば、出力端Q、QNにつながる負荷容
量が大きい場合、ここに蓄積した多量の電荷を引き抜く
時(立ち下がり時)に、立ち上がり時よりも多くの時間
を必要とするという問題がある。しかしながら、IOEF
は常時一定電流であり、立ち下がり時を改善するために
はIOEF を大きな値にする必要があり、これは全体の消
費電力の増大を生んでいた。
【0009】上記問題点を解決する一手法としてアクテ
ィブプルダウン(APDと略す)回路が下記の文献に提
案されている。 文献 :T.Kuroda,et al.,"Capacitor-free level-sens
itive activepull-down ECL Circuit with self-adjust
ing driving capability",in Symp.VLSI Circuits Dig.
Tech.papers,May1993,pp.29-30. 上記文献中で述べられている回路は低消費電力化、高速
化(立上がり遅延時間と立ち下がり遅延時間の一致)に
有効である。しかし、このAPD回路を図10の縦積み
ECLゲートに直接導入することはできない。それはA
PD回路の出力を1つ得るには希望の出力のノードと、
それに相補なノードの2つが必要だからである。このよ
うな構成は、相補出力を用いることが多いECLゲート
には不都合である。
【0010】参考のために図10の出力段をAPD化し
た回路を図11に示す。出力端Qが接続されるトランジ
スタQ110 のエミッタと差動対A11のトランジスタQ10
1 のコレクタとは抵抗R111 により接続されており、ト
ランジスタQ101 のコレクタ出力が出力端Qのプルダウ
ン用トランジスタQ111 のベースに接続されている。ト
ランジスタQ111 のエミッタは調整された所定電位Vre
g に接続されている。トランジスタQ119 〜Q122 はレ
ベルシフト用のトランジスタである。
【0011】上記回路動作は次のようである。ここで出
力端Qはハイレベルとする。クロックCKがハイレベル
である場合、差動対A13のトランジスタQ106 がオンに
なり、差動対A11が動作する。例えば、入力端Dがハイ
からローレベルになった時、トランジスタQ101 がオ
フ、トランジスタQ102 がオンする。すると、初期では
抵抗R111 の電圧降下が大きくなりトランジスタQ111
がオンする。これにより、出力端Qのハイレベルを電位
Vreg に強制的に引き抜き出力端Qをローレベルにす
る。やがてR111 に対する電位が下がり、トランジスタ
Q111 はオフする。
【0012】このように、出力端Qの立下がり時だけ動
作するトランジスタQ111 を設ける等してECLゲート
のAPD化が実現するが、上述したように、出力端Qを
得るために、その相補な出力を利用しているため、図1
1の構成は、図10のように、相補な出力端QNを出力
端Qと揃えて導出することができない構成となってしま
い、相補出力を用いることが多いECL回路には不適切
な構成となってしまう。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来、出力端につなが
る負荷容量が大きい場合、蓄積した多量の電荷を引き抜
く時(立ち下がり時)に、立ち上がり時よりも多くの時
間を必要とするが、エミッタホロワ出力電流(IOEF )
を大きくすることにより、より高速動作をさせることが
できる。しかし、消費電力が増大する問題があり、これ
を回避しようとして、PLD回路化を図ると相補的に出
力が導出できず、ECL回路として不適当な構成となっ
てしまう欠点がある。
【0014】この発明は上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的は、低消費電力で、相補な出力信号が得
られると共に、立ち上がり遅延時間と立ち下がり遅延時
間を揃え、高速な動作を達成するエミッタ結合論理回路
を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明のエミッタ結合
論理回路は、第1の制御信号により活性化され、第1
差動電流路を構成する第1、第2電流路、第2の制御
信号により活性化され、第2の差動電流路を構成する
3、第4電流路とを有し、前記第1電流路と第3電流路
を用いて構成され第1差動対と、前記第2電流路と
第4電流路を用いて構成され第2差動対とからなる
二重化された第1の差動対回路と、前記第1の差動対回
路に応じた第1信号を得る第1出力端及び前記第1信号
に相補な第2信号を得る第2出力端と、前記第1、第
2の制御信号に応じて前記第1出力端の電位を降下させ
る第1プルダウン用回路と、前記第1、第2の制御信号
に応じて前記第2出力端の電位を降下させる第2プルダ
ウン用回路と、前記第1、第2、第3、第4電流路のう
ち少なくともいずれか二つの電流路に差動電流路がそれ
ぞれ接続される第2差動対回路と、前記第1の差動対回
路及び第2の差動対回路を相互に切り換え動作させる制
御回路とを具備している。
【0016】また、この発明のエミッタ結合論理回路
は、第1の制御信号により活性化され、第1の差動電流
路を構成する第1、第2電流路と、第2の制御信号によ
り活性化され、第2の差動電流路を構成する第3、第4
電流路とを有し、前記第1電流路と第3電流路を用いて
構成された第1差動対と、前記第2電流路と第4電流路
を用いて構成された第2差動対とからなる二重化された
第1の差動対回路と、前記第1の差動対回路に応じた第
1信号を得る第1出力端及び前記第1信号に相補的な第
2信号を得る第2出力端と、前記第1、第2の制御信号
に応じて前記第1出力端の電位を降下させる第1プルダ
ウン用回路と、前記第1、第2の制御信号に応じて前記
第2出力端の電位を降下させる第2プルダウン用回路
と、前記第1、第2、第3、第4電流路に各々対応する
第5、第6、第7、第8電流路を有するとともに、前記
第1の差動対回路に並列接続され、前記第5電流路と第
7電流路とを用いて構成された第3差動対と、前記第6
電流路と第8電流路とを用いて構成された第4差動対と
からなる二重化された第2の差動対回路と、前記第1の
差動対回路及び第2の差動対回路を相互に切り換え動作
させる制御回路とを具備し、前記第2の差動対回路の差
動対各々に電位が与えられ、前記制御回路により、前記
第1の差動対回路に代って前記第2の差動対回路を動作
させ、前記第1の差動対回路より得た前記第1、第2信
号を、前記第1、第2の制御信号に関わらずに保持され
ている。
【0017】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1実施形態に
係る要部の構成を示す回路図である。それぞれアクティ
ブプルダウン(APD)回路APD1 ,2 を備えつつ、
相補な出力端Q,QNを得るために、二重化された差動
対回路A1 が設けられている。この差動対回路A1 は、
一方の差動電流路において制御信号S1 で駆動するNP
NトランジスタQ1 ,Q2 の各コレクタ電流路が設けら
れ、他方の差動電流路において制御信号S2 で駆動する
NPNトランジスタQ3 ,Q4 の各コレクタ電流路が設
けられている。これらトランジスタQ1 〜Q4 の各コレ
クタ電流路は高電位側電源GND(グランド電位)方向
に繋がり、各エミッタ電流路は差動対回路A1 の動作制
御電流路として定電流源Iを介してVEE(負電源:矢印
で示す)方向に繋がる。
【0018】トランジスタQ1 のコレクタとGNDとの
間には抵抗R1 が形成されている。また、トランジスタ
Q3 のコレクタとGNDとの間に抵抗R3 及びNPNト
ランジスタQ5 の電流通路が直列に形成されている。ト
ランジスタQ5 のベースは上記抵抗R1 とトランジスタ
Q1 のコレクタとの接続ノードN1 に接続される。トラ
ンジスタQ5 のエミッタと抵抗R3 の一端との接続点に
上記出力端QNが設けられる。この出力端QNと所定電
位Vreg との間にNPNトランジスタQ7 の電流通路が
形成されている。トランジスタQ7 のベースは抵抗R3
の他端とトランジスタQ3 のコレクタとの接続ノードN
3 に接続される。これら抵抗R3 とトランジスタQ7 に
より、APD回路1 が構成されている。以上のような構
成により第1電流スイッチ回路SW1 が構成される。
【0019】トランジスタQ4 のコレクタとGNDとの
間には抵抗R2 が形成されている。また、トランジスタ
Q2 のコレクタとGNDとの間に抵抗R4 及びNPNト
ランジスタQ6 の電流通路が直列に形成されている。ト
ランジスタQ6 のベースは上記抵抗R2 とトランジスタ
Q4 のコレクタとの接続ノードN2 に接続される。トラ
ンジスタQ6 のエミッタと抵抗R4 の一端との接続点に
上記出力端Qが設けられる。この出力端Qと所定電位V
reg との間にNPNトランジスタQ8 の電流通路が形成
されている。トランジスタQ8 のベースは抵抗R4 の他
端とトランジスタQ2 のコレクタとの接続ノードN4 に
接続される。これら抵抗R4 とトランジスタQ8 によ
り、APD回路2 が構成されている。以上のような構成
により第2電流スイッチ回路SW2 が構成される。
【0020】図1の回路動作について説明する。まず、
出力端Qはローレベル、出力端QNはハイレベルとす
る。このとき、制御信号S1 、S2 のうちS2 の方が高
電位のレベルにより、トランジスタQ1 ,Q2 がオフ状
態、トランジスタQ3 ,Q4 がオン状態になっており、
トランジスタQ5 はオン状態、トランジスタQ6 はオフ
状態である。
【0021】上記状態から、制御信号S1 、S2 のうち
S1 の方が高電位のレベルになって、トランジスタQ1
,Q2 がオン状態、トランジスタQ3 ,Q4 がオフ状
態に切替わったとする。すると、抵抗R1 とR4 に電流
が流れ、ノードN1 ,N4 の電位が下がる。一方、初期
に抵抗R3 にかかる電圧は大きくなりノードN3 は出力
端QNと同じになる。よって、トランジスタQ7 がオン
し、出力端QNのハイレベルを電位Vreg に強制的に引
き抜き出力端QNをローレベルにする。やがて、ノード
N3 の電位は下がり、トランジスタQ7 はオフする。ま
た、出力端Qは、ノードN2 がGNDの電位でありトラ
ンジスタQ6 がオンするのでハイレベルになる。
【0022】次に、制御信号S1 、S2 のうちS2 の方
が高電位のレベルになり、トランジスタQ1 ,Q2 がオ
フ状態、トランジスタQ3 ,Q4 がオン状態に切替わっ
たとする。すると、抵抗R2 とR3 に電流が流れ、ノー
ドN2 ,N3 の電位が下がる。一方、初期に抵抗R4 に
かかる電圧は大きくなりノードN4 は出力端Qと同じに
なる。よって、トランジスタQ8 がオンし、出力端Qの
ハイレベルを電位Vreg に強制的に引き抜き出力端Qを
ローレベルにする。やがて、ノードN4 の電位は下が
り、トランジスタQ8 はオフする。また、出力端QN
は、ノードN1 がGNDの電位でありトランジスタQ5
がオンするのでハイレベルになる。
【0023】上記構成によれば、差動対回路A1 は二重
化された構成であるので、両電流スイッチ回路SW1 と
SW2 は常時活性化し、両電流スイッチ回路の差動電流
路で相補的に電流が発生する。これにより、それぞれの
APD回路1 ,2 を有効に使える相補出力が達成され
る。すなわち、低消費電力で、立ち上がり遅延時間と立
ち下がり遅延時間を揃え、高速な動作を達成する相補出
力信号の得られるエミッタ結合論理回路が実現できる。
従って、相補出力を用いることが多いECL回路に最適
な構成が提供できる。
【0024】図2はこの発明の第2実施形態に係る要部
の構成を示す回路図である。上記二重化された差動対回
路A1 に並列に各対応する電流路を接続した差動対回路
A2が設けられている。差動対回路A2 の制御信号S3
,S4 は例えば、差動対回路A1 の動作に適合するよ
うな所定の同一電位が与えられる。差動対回路A1 、A
2 は相互に切り換え動作されるように、各差動対回路の
エミッタ電流を流す動作制御電流路を導通制御する制御
回路3 を備えている。制御回路3 は定電流源2Iを介し
てVEEに繋がる。
【0025】図2の回路動作について説明する。図1で
説明したように出力端Q,QNが、ある相補なレベルを
確定しているとき、制御回路3 が差動対回路A1 に代っ
て差動対回路A2 を動作させたとき、出力端Q,QNの
出力レベルはこの差動対回路A2 によって維持される。
このとき、差動対回路A1 に、現在の制御信号S1 ,S
2 の信号レベルの関係を変化させるような次の制御信号
S1 ,S2 の信号レベルの関係が供給されたとしても、
制御回路3 によって差動対回路A1 の動作は止められて
いるため、出力端Q,QNの出力レベルは変わらず、差
動対回路A2 によって前のデータを保持することにな
る。このような構成によれば、図1の説明で記載したう
ような利点を保ちながら、ラッチ動作を伴う回路を構成
することができる。
【0026】図3はこの発明の第3実施形態としてD−
ラッチ回路の構成を示す回路図である。図2の構成にお
ける制御回路3 を差動対回路A3 とし、差動対回路A3
において一方の差動電流路が差動対回路A1 の動作制御
電流路(エミッタ電流路)と接続され、他方の差動電流
路が差動対回路A2 の動作制御電流路と接続される構成
となっている。この差動対回路A3 のエミッタ電流路で
ある動作制御電流路は定電流源I4 を介してVEEに接続
されている。
【0027】差動対回路A1 において、トランジスタQ
1 ,Q2 の共通ベースへの制御信号としてデータ信号に
対応する信号が供給され、トランジスタQ3 ,Q4 の共
通ベースへの制御信号として定電圧Vbb2 が供給され
る。上記データ信号入力端DはNPNトランジスタQ21
のベースに供給される。トランジスタQ21のコレクタは
GNDに接続され、エミッタはトランジスタQ1 のベー
スに接続されると共に定電流源I1 を介してVEEに接続
されている。
【0028】差動対回路A2 において、トランジスタQ
11,Q12の共通ベースへの制御信号、トランジスタQ1
3,Q14の共通ベースへの制御信号としてそれぞれ同じ
定電圧が供給されるようになっている。すなわち、トラ
ンジスタQ11,Q12の共通ベースとGNDとの間にNP
NトランジスタQ20,Q18の電流通路が直列に形成さ
れ、トランジスタQ11,Q12の共通ベースとVEEとの間
には定電流源I6 が形成されている。トランジスタQ20
のベースとコレクタは接続されている。トランジスタQ
18のベースは抵抗R2 の一端のノードN2 に接続されて
いる。また、トランジスタQ13,Q14の共通ベースとG
NDとの間にNPNトランジスタQ19,Q17の電流通路
が直列に形成され、トランジスタQ13,Q14の共通ベー
スとVEEとの間には定電流源I2 が形成されている。ト
ランジスタQ19のベースとコレクタは接続されている。
トランジスタQ17のベースは抵抗R1 の一端のノードN
1 に接続されている。
【0029】差動対回路A3 において、差動対回路A1
側の制御に関わるNPNトランジスタQ15のベースには
クロック信号に対応する信号が供給される。クロック信
号入力端CKはNPNトランジスタQ22のベースに供給
される。トランジスタQ22のコレクタはGNDに接続さ
れ、エミッタはトランジスタQ23のベース及びコレクタ
に接続されている。トランジスタQ23のエミッタが上記
トランジスタQ15のベースに接続されると共に定電流源
I3 を介してVEEに接続されている。また、差動対回路
A2 側の制御に関わるNPNトランジスタQ16のベース
には上記定電圧Vbb2 に応じた電位が供給される。すな
わち、NPNトランジスタQ19のベースに定電圧Vbb2
が供給される。トランジスタQ19のコレクタはGNDに
接続され、エミッタは上記トランジスタQ16のベースに
接続されると共に、定電流源I5を介してVEEに接続さ
れている。この差動対回路A3 のエミッタ電流路である
動作制御電流路は定電流源I4 を介してVEEに繋がる。
【0030】上記構成におけるトランジスタQ19〜Q24
は、レベルシフト用の素子である。各電流源I1 〜I6
はベースに一定電圧VCSが印加されるNPNトランジス
タと抵抗の直列回路で構成される。電流源I1 (Q25,
R5 )、I2 (Q26,R6 )、I3 (Q27,R7 )、I
5 (Q29,R9 )、I6 (Q30,R10)は70μAを流
すものとする。電流源I4 において、トランジスタQ28
は他の電流源を構成するトランジスタの2倍体(×2を
図示)であり、抵抗R8 は各抵抗R1 〜R4 に対して1
/4の抵抗である。トランジスタQ28,抵抗R8 からな
る定電流源I4の電流(ISW)は、それぞれ出力端Q、
QNに付く負荷容量の大きさ、必要な動作速度により変
更するが、ここでは、ISW=470μAとする。
【0031】図3の基本的な回路動作は図1や図2と同
様である。まず、出力端QNがハイレベル、出力端Qが
ローレベルを出力しているものとする。クロック信号入
力端CKがハイレベルの時、差動対回路A3 のトランジ
スタQ15がオン状態になり、差動対回路A1 が動作す
る。このとき、データの入力端Dがハイレベルであれ
ば、トランジスタQ1 ,Q2 がオン状態になり、抵抗R
1 とR4 に電流が流れ、ノードN1 ,N4 の電位が下が
る。一方、ノードN2 の電位はGND、ノードN3の電
位は出力端QNと同じになり、APD回路1 が作用し、
結果として出力端QNにローレベル、出力端Qにハイレ
ベルが得られる。また、このときノードN3とノードN4
はほぼ同電位になっていて、これを基準にトランジス
タQ7 ,Q8に電流が流れないように所定電位Vreg が
設定されている。
【0032】この後、クロック信号入力端CKがローレ
ベルになると、差動対回路A3 のトランジスタQ16がオ
ン状態になり、差動対回路A1 に代って差動対回路A2
が動作し、上述の出力端Q、QNの状態を保持し続け
る。すなわち、差動対回路A1に次のデータが供給され
ても、差動対回路A3 によって差動対回路A1 の動作は
止められているため、出力端Q,QNの出力レベルは変
わらず、差動対回路A2によって一つ前のデータ(今ま
でのデータ)を保持することになる。
【0033】上記回路構成によれば、前記図10のよう
に、立ち下がり速度を改善するためにエミッタフォロワ
電流IOEF を大きくする必要もなく、また、前記図11
と異なり、APD回路を付加したとしても相補出力を得
ることができる。よって、低消費電力で、立ち上がり遅
延時間と立ち下がり遅延時間を揃え、高速な動作を達成
するD−フリップフロップ回路が実現できる。
【0034】図4はこの発明の第4実施形態として図3
のD−ラッチ回路の変形構成を示す回路図である。差動
対回路の差動電流路における各トランジスタのベース,
エミッタ間電圧Vbe等のプロセス上のバラツキに対して
差動電流の偏りの影響をなくした構造になっている。よ
って、この差動対回路A31のエミッタ電流路である動作
制御電流路は2本に分けてある。
【0035】差動対回路A1 のトランジスタQ1 とQ3
の差動対のエミッタ電流路は差動対回路A31のトランジ
スタQ151 のコレクタに接続されている。差動対回路A
1 のトランジスタQ2 とQ4 の差動対のエミッタ電流路
は差動対回路A31のトランジスタQ152 のコレクタに接
続されている。差動対回路A2 のトランジスタQ12とQ
14の差動対のエミッタ電流路は差動対回路A31のトラン
ジスタQ161 のコレクタに接続されている。差動対回路
A2 のトランジスタQ11とQ13の差動対のエミッタ電流
路は差動対回路A31のトランジスタQ162 のコレクタに
接続されている。差動対回路A31のトランジスタQ151
とQ161 の差動対のエミッタ電流路は定電流源I41を介
してVEEに繋がる。差動対回路A31のトランジスタQ15
2 とQ162 の差動対のエミッタ電流路は定電流源I42を
介してVEEに繋がる。
【0036】図4の構成は図3と比べてISWを定電流源
I41(ISW1 )をI42(ISW1 )とに分けているので、
抵抗R1 〜R4 は抵抗R81,R82の2倍に変更してい
る。また、ISW1 =ISW1 =240μAを流すものとす
る。この構成の回路動作は図3と同様であるため説明は
省略する。
【0037】図5はこの発明の第5実施形態として2入
力相補出力マルチプレクス回路の構成を示す回路図であ
る。図4の構成に比べて異なる箇所は差動対回路A2 の
各ベースの電位印加形態を差動対回路A1 のそれに合わ
せるように構成しているところである。差動対回路A1
において、トランジスタQ1 ,Q2 の共通ベースへの制
御信号としてD1 信号入力に対応する信号が供給され
る。このD1 信号入力端はNPNトランジスタQ21のベ
ースに供給される。トランジスタQ21のコレクタはGN
Dに接続され、エミッタはトランジスタQ1 のベースに
接続されると共に定電流源I1 を介してVEEに接続され
ている。トランジスタQ3 ,Q4 の共通ベースへの制御
信号として定電圧Vbb2 が供給される。
【0038】差動対回路A2 において、トランジスタQ
11,Q12の共通ベースへの制御信号としてD0 信号入力
に対応する信号が供給される。上記D0 信号入力端はN
PNトランジスタQ31のベースに供給される。トランジ
スタQ31のコレクタはGNDに接続され、エミッタはト
ランジスタQ11のベースに接続されると共に定電流源I
2 を介してVEEに接続されている。トランジスタQ13,
Q14の共通ベースへの制御信号として定電圧Vbb2 が供
給される。また、図4の構成ではクロック信号入力端C
Kであったが、この図5ではセレクト信号入力端Sとし
た。
【0039】図5の回路の基本的動作は図4と同様であ
る。すなわち、各データ信号入力端より、差動対回路A
1 にはD1 信号入力、差動対回路A2 にはD0 信号入力
がなされるが、セレクト信号入力端Sによって差動対回
路A1 ,A2 のいずれかが選ばれ、実際のD1 信号ある
いはD0 信号に対応する相補出力が実現される。
【0040】図6はこの発明の第6実施形態として2入
力相補出力AND回路の構成を示す回路図である。図5
の構成に比べて異なる箇所として、差動対回路A2 にお
いて、図5でいうD0 信号入力端に関係する回路を取り
除いたこと、各共通ベース、及び各差動電流路における
差動対回路A1 の接続関係をANDロジックが組まれる
ような接続関係にしたことである。
【0041】トランジスタQ11,Q12の共通ベースへの
制御信号として、差動対回路A1 のトランジスタQ3 ,
Q4 の共通ベースと同じ定電圧Vbb2 が供給される。ト
ランジスタQ13,Q14の共通ベースは差動対回路A1 の
トランジスタQ1 ,Q2 の共通ベースに接続される。差
動対回路A2 において、差動対Q11,Q14の両コレクタ
電流路は共に差動対回路A1 のトランジスタQ3 のコレ
クタに接続されている。差動対Q12,Q13の両コレクタ
は共に差動対回路A1 のトランジスタQ4 のコレクタに
接続されている。トランジスタQ13のコレクタは抵抗R
2 を介してGNDに接続されている。
【0042】トランジスタQ21のベース、トランジスタ
Q22のベースがそれぞれ、このAND回路の信号B1 入
力端,信号B2 入力端となり、AND回路の相補出力を
出力端QN,Qに得る。電流スイッチ回路SW1 ,SW
2 各々の電流路に61〜64の番号を付して動作を説明す
る。スイッチング電流路それぞれに信号B1 ,B2 が共
に“H”レベルのとき、差動対回路A1 のトランジスタ
Q1 ,Q2 がオンし、これに対応する電流路61,63が活
性化し、これに対応する相補な論理出力が得られる。信
号B1 ,B2 のその他の入力の組み合わせでは全て電流
路62,64が活性化し、これに対応する相補な論理出力が
得られる。このような回路構成によれば、AND論理の
相補出力が実現される。
【0043】図7はこの発明の第7実施形態としてD−
フリップフロップ回路の構成を示す回路図である。この
D−フリップフロップ回路はD−ラッチ回路を2個用
い、データ入力側をマスター(MAS)、データ出力側
をスレーブ(SLV)とした構成になっている。マスタ
ー側の回路は前述の図10と同様であり、スレーブ側の
回路は図4の回路構成と同様である。抵抗R81やR82の
持つ抵抗値に対して、抵抗R21,R22,R1 ,R2 ,R
3 ,R4 は各々2倍の抵抗値を有する。
【0044】上記構成の回路では、まず、クロックCK
がローレベルとすると、マスター側では差動対回路A4
が動作し、データ信号Dを受け付ける。このとき、スレ
ーブ側ではクロックCKのローレベルにより差動対回路
A1 は非動作状態で、差動対回路A2 が動作状態となっ
ている。従って、たとえデータ信号Dの変化に応じて伝
送線MO,BMOに別のデータが伝送されても、差動対
回路A2 により前データが保持され出力端Q,QNから
出力され続ける。
【0045】クロックCKがハイレベルになると、マス
ター側では差動対回路A4 に代って差動対回路A5 が動
作状態となるから、このときのデータ信号Dがラッチさ
れる。さらにこのとき、スレーブ側ではクロックCKの
ハイレベルにより、差動対回路A2 が非動作状態にな
り、差動対回路A1 が動作状態になるから、マスター側
の差動対回路A5 でラッチされたデータは伝送線MO,
BMOを介してスレーブ側に受け入れられ、出力端Q,
QNにデータ信号Dに応じた相補出力が得られる。
【0046】クロックCKが再びローレベルになると、
マスター側では差動対回路A4 が動作し、データ信号D
を受け付けるが、スレーブ側では差動対回路A1 は非動
作状態、差動対回路A2 が動作状態となる。従って、た
とえデータ信号Dの変化に応じて伝送線MO,BMOに
別のデータが伝送されても、クロックCKがハイレベル
にならない限り、差動対回路A2 により前データが保持
され出力端Q,QNに出力され続けることになる。
【0047】図8はこの発明を適用した構成において従
来例との比較を示す第1のグラフである。この発明が適
用された図3のD−ラッチ回路と従来の図10のD−ラ
ッチ回路との比較をしている。横軸は回路を構成したと
きの配線長(mm)、縦軸はこれに対する回路動作の遅
延時間Tpd(ps)を示している。F3-1、F3-2は
それぞれ図3の回路動作のデータの遅れ、クロックの遅
れを示す。F10-1、F10-2はそれぞれ図10の回路
動作のデータの遅れ、クロックの遅れを示す。動作条件
として、VEEは−5.2Vとし、消費電力は図3の回路
で4.3mW、図10の回路で8.2mWとしている。
配線はアルミニウム配線、ジャンクション温度Tj=8
0℃である。平均配線長2mm(配線負荷容量:0.2
52pF/mm)において従来回路と同様のTpdを得
るために必要な電力は約50%にまで抑えることができ
る。
【0048】図9はこの発明を適用した構成において従
来例との比較を示す第2のグラフである。この発明が適
用された図3のD−ラッチ回路(F3)と、従来の図1
0のD−ラッチ回路(F10)との比較である。横軸は
電力(mW)、縦軸は回路動作の遅延時間Tpd(p
s)を示している。動作条件として、VEEは−5.2
V、回路配線はアルミニウム配線長2mm、ジャンクシ
ョン温度Tj=80℃である。破線P1 に示すように、
ほぼ同じ消費電力において約2.4倍の高速化を達成で
きる。Tpdに注目すると、同じTpdを得るのにかな
り消費電力を抑えることができ、破線P2 では従来の1
/1.9に抑えられる。これを参考にすると、例えば配
線長4mm程度で同様のTpdを得たいならば消費電力
は従来の約40%にまで抑えることが可能となる。
【0049】以上、各実施例によれば、APD化が困難
と思われていた相補出力の縦積み回路においてAPD化
を達成することができた。すなわち、常時交互に通電す
る2つの電流スイッチ回路(SW1 ,SW2 )を持つよ
うに差動対を二重化した構成により、APD回路を有し
た相補出力の縦積みECL回路が構成できる。従って、
従来のように、立ち下がり速度を改善するためにエミッ
タフォロワ電流を大きくする必要もなく、低消費電力
で、立ち上がり遅延時間と立ち下がり遅延時間を揃え
た、高速な動作が達成される。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、差動対を二重化して電流スイッチを構成し、これに
APD回路を設けたので、相補出力で低消費電力、高速
動作が達成できるエミッタ結合論理回路が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態に係る要部の構成を示
す回路図。
【図2】この発明の第2実施形態に係る要部の構成を示
す回路図。
【図3】この発明の第3実施形態としてD−ラッチ回路
の構成を示す回路図。
【図4】この発明の第4実施形態として図3の変形構成
を示す回路図。
【図5】この発明の第5実施形態として2入力相補出力
マルチプレクス回路の構成を示す回路図。
【図6】この発明の第6実施形態として2入力相補出力
AND回路の構成を示す回路図。
【図7】この発明の第7実施形態としてD−フリップフ
ロップ回路の構成を示す回路図。
【図8】この発明を適用した構成において従来例との比
較を示す第1のグラフ。
【図9】この発明を適用した構成において従来例との比
較を示す第2のグラフ。
【図10】従来の相補出力のD−ラッチ回路を示す回路
図。
【図11】図10の出力段をAPD化した回路図。
【符号の説明】
A1 …差動対回路、I…定電流源、Q1 〜Q8 …NPN
トランジスタ、R1 〜R4 …抵抗、N1 ,N2 …ノー
ド、Q,QN…相補出力端。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−142991(JP,A) 特開 平7−307662(JP,A) 特開 平4−227324(JP,A) 特開 平5−243966(JP,A) 特開 平6−69784(JP,A) Kuroda T. et al., Capacitor−free lev el−sensitive activ e pull−down ECL Ci rcuit with self−ad justing driving ca pability,VLSI Circ uits, 1993. Digest o f Technical Paper s. 1993 Symposium o n,米国,1993年,pages 29−30 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/086 H03K 19/00 H03K 19/013

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の制御信号により活性化され、第1
    の差動電流路を構成する第1、第2電流路、第2の制
    御信号により活性化され、第2の差動電流路を構成する
    第3、第4電流路とを有し、前記第1電流路と第3電流
    を用いて構成され第1差動対と、前記第2電流路
    と第4電流路を用いて構成され第2差動対とからな
    る二重化された第1の差動対回路と、 前記第1の差動対回路に応じた第1信号を得る第1出力
    端及び前記第1信号に相補な第2信号を得る第2出力
    端と、前記第1、第2の制御信号に応じて 前記第1出力端の電
    位を降下させる第1プルダウン用回路と、前記第1、第2の制御信号に応じて 前記第2出力端の電
    位を降下させる第2プルダウン用回路と、 前記第1、第2、第3、第4電流路のうち少なくともい
    ずれか二つの電流路に差動電流路がそれぞれ接続される
    第2差動対回路と、 前記第1の差動対回路及び第2の差動対回路を相互に切
    り換え動作させる制御回路と を具備したことを特徴とす
    るエミッタ結合論理回路。
  2. 【請求項2】 第1の制御信号により活性化され、第1
    の差動電流路を構成する第1、第2電流路と、第2の制
    御信号により活性化され、第2の差動電流路を構成する
    第3、第4電流路とを有し、前記第1電流路と第3電流
    路を用いて構成された第1差動対と、前記第2電流路と
    第4電流路を用いて構成された第2差動対とからなる二
    重化された第1の差動対回路と、 前記第1の差動対回路に応じた第1信号を得る第1出力
    端及び前記第1信号に相補的な第2信号を得る第2出力
    端と、 前記第1、第2の制御信号に応じて前記第1出力端の電
    位を降下させる第1プルダウン用回路と、 前記第1、第2の制御信号に応じて前記第2出力端の電
    位を降下させる第2プルダウン用回路と、 前記第1、第2、第3、第4電流路に各々対応する第
    5、第6、第7、第8電 流路を有するとともに、前記第
    1の差動対回路に並列接続され、前記第5電流路と第7
    電流路とを用いて構成された第3差動対と、前記第6電
    流路と第8電流路とを用いて構成された第4差動対とか
    らなる二重化された第2の差動対回路と、 前記第1の差動対回路及び第2の差動対回路を相互に切
    り換え動作させる制御回路とを具備し、 前記第2の差動対回路の差動対各々に電位が与えられ、
    前記制御回路により、前記第1の差動対回路に代って前
    記第2の差動対回路を動作させ、前記第1の差動対回路
    より得た前記第1、第2信号を、前記第1、第2の制御
    信号に関わらずに保持することを特徴とするエミッタ結
    合論理回路。
  3. 【請求項3】 前記制御回路は一方の差動電流路が前記
    第1の差動対回路の動作制御電流路と接続され、他方の
    差動電流路が前記第2の差動対回路の動作制御電流路と
    接続された第3の差動対回路であり、この第3の差動対
    回路は少なくとも第3の制御信号によって前記第1、第
    2の差動対回路それぞれの動作を切り換え制御すること
    を特徴とする請求項記載のエミッタ結合論理回路。
  4. 【請求項4】 前記制御回路は、第3の制御信号により
    活性化される一方の差動電流路に第9、第10電流路が
    設けられ、第4の制御信号により活性化される他方の差
    動電流路に第11、第12電流路が設けられ、前記第9
    電流路と第12電流路を用いて構成される第5差動対
    と、前記第10電流路と第11電流路を用いて構成さ
    れる第6差動対とからなる二重化された第3の差動対回
    路であり、 前記第9電流路前記第1の差動対回路における前記第
    1差動対の動作制御電流路に接続され、前記第10電流
    前記第1の差動対回路における前記第2差動対の動
    作制御電流路に接続され、前記第11電流路前記第2
    の差動対回路における前記第3差動対の動作制御電流路
    に接続され、前記第12電流路前記第2の差動対回路
    における前記第4差動対の動作制御電流路に接続され、 前記第3の差動対回路は少なくとも第3の制御信号によ
    って前記第1、第2の差動対回路それぞれの動作を切り
    換え制御することを特徴とする請求項記載のエミッタ
    結合論理回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09252246A (ja) * 1996-03-15 1997-09-22 Toshiba Corp 論理回路
IT1298817B1 (it) * 1998-03-27 2000-02-02 Sgs Thomson Microelectronics Circuito di scarica a massa di un nodo a potenziale negativo,con controllo della corrente di scarica
US6628220B2 (en) 2002-01-31 2003-09-30 Raytheon Company Circuit for canceling thermal hysteresis in a current switch
US8891681B2 (en) 2012-03-20 2014-11-18 Intel Mobile Communications GmbH Transmitters and methods

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347446A (en) * 1979-12-10 1982-08-31 Amdahl Corporation Emitter coupled logic circuit with active pull-down
US5381057A (en) * 1993-05-03 1995-01-10 Kabushiki Kaisha Toshiba ECL gate having active pull-down transistor
DE4321482C1 (de) * 1993-06-28 1994-12-08 Siemens Ag Digitale Schaltstufe mit Stromschalter
JP2561003B2 (ja) * 1993-10-20 1996-12-04 日本電気株式会社 アクティブプルダウン型ecl回路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kuroda T. et al.,Capacitor−free level−sensitive active pull−down ECL Circuit with self−adjusting driving capability,VLSI Circuits, 1993. Digest of Technical Papers. 1993 Symposium on,米国,1993年,pages 29−30

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