JP3667447B2 - Output circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路装置の出力回路において、出力信号の変化を制御する出力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路装置(以下「集積回路」)の出力側において、高速な伝送を行うには大電流が必要とされる。しかし、急峻な電流変化はノイズを引き起こし、集積回路、および集積回路が組み込まれたシステムの誤動作の原因となる。これを回避するために、意図的に出力信号の時間変化を抑制し、ノイズの発生を押さえるスルーレートコントロールが行われている。
【0003】
図16は、スルーレートコントロールを行う、従来の出力回路の例を示した回路図である。プリバッファ200が集積回路内部からの入力信号を受け、メインバッファ300がプリバッファ200の出力を受けて出力端子1に出力信号を与える。
【0004】
プリバッファ2は、入力信号を受けるインバータ41と、いずれもインバータ41の出力を反転するインバータ39,40とを有している。
【0005】
メインバッファ300は、いずれもインバータ39の出力を受けるゲートを含むPMOSトランジスタ35及びNMOSトランジスタ36、いずれもインバータ40の出力を受けるゲートを含むPMOSトランジスタ37及びNMOSトランジスタ38、トランジスタ35,36のドレインに共通して接続されたゲートを含むPMOSトランジスタ5、トランジスタ37,38のドレインに共通して接続されたゲートを含むNMOSトランジスタ6を有している。トランジスタ5,6のドレインは共通して出力端子1に接続され、トランジスタ35,5のソースにはいずれも電位Vdd(論理“H”に相当する)が与えられ、トランジスタ38,6のソースにはいずれも接地電位GND(論理“L”に相当する)が与えられている。
【0006】
但し、トランジスタ5,6のチャネル幅はトランジスタ35〜38のチャネル幅より大きく作られている。また、NMOSトランジスタ36、PMOSトランジスタ37は、PMOSトランジスタ35、NMOSトランジスタ38と比較して、ゲート長を長くとっている。
【0007】
上記ゲート長の相違により、PMOSトランジスタ5のゲート電位が“L”から“H”となるのに要する時間と比較して、“H”から“L”となるのに要する時間は非常に長くなる。同様にして、NMOSトランジスタ6のゲート電位が“H”から“L”となるのに要する時間と比較して、“L”から“H”となるのに要する時間は非常に長くなる。その結果、トランジスタ5,6はいずれもそれがオフするのが速やかであり、オンするのが緩やかである。
【0008】
図17は、出力信号が“L”から“H”へと変化する場合の、図16に示された出力回路の各部の動作を示すダイアグラムである。同図(a)〜(g)はそれぞれ集積回路内部からの入力信号、インバータ39の出力(インバータ40の出力も同一の波形を呈する)、PMOSトランジスタ5のゲート電位、NMOSトランジスタ6のゲート電位、出力端子1の電位、出力電流(出力端子1へと流れる電流)、トランジスタ36,5,38,6,35,37のオン/オフ状態を示す。
【0009】
入力信号が時刻T1で“L”から“H”に変化すると、インバータ39,40の出力がこれに応答してそれぞれ“L”から“H”へと変化する。PMOSトランジスタ37、NMOSトランジスタ38はそれぞれはオフ、オンする。これによってNMOSトランジスタ6はオンするが、これはゲート長の短いトランジスタ38のオンに起因するので、その動作は速やかである。つまりほぼ時刻T1においてNMOSトランジスタ6はオフする。
【0010】
しかし、PMOSトランジスタ5がオンするのは、ゲート長の長いトランジスタ36のオンに起因するので、その動作は緩やかである。つまり時刻T1ではトランジスタ5は完全にはオンしておらず、時刻T1から遅れた時刻T2においてNMOSトランジスタ6はようやく完全にオンする。以上のことから、変化する時間全体でみれば、結果的には出力信号は緩やかに変化することとなる。
【0011】
発生するノイズは、原因となる電流の微分が大きいほど大きくなるが、出力回路は規格上、最大電流になるまでに要する変化時間が決まっているので、電流の値が小さいことが望ましい。出力回路が出力する電位が急激な変化を行えば、その際に流れる電流は大きくなってしまうので出力端子1の電位は直線的な変化をすることが望ましい。
【0012】
図16に示した従来の技術では、トランジスタ5,6がオン/オフするのに必要な変化時間を非対称にすることで、望ましいスルーレートを実現している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、出力信号が変化する初期(時刻T1〜T2)ではその変化が大きく、逆に、変化の終期(時刻T2以降)では変化は非常に緩やかになる。換言すれば、出力信号の変化がその初期で大きく変化することを抑制できず、従って、ノイズの発生を十分に抑制することができなかった。
【0014】
また、マスタースライス方式の集積回路ではあらかじめ使用可能なトランジスタをすべて配置して作成しておく必要がある。従来の技術を用いてスルーレートを改善した出力回路の設計を可能にするためには、ゲート長の異なる複数のトランジスタを用意する必要がある。しかしながら、集積回路上で出力回路の占めうる面積には制限があり、標準ゲート長以外のトランジスタを用意するためには標準ゲート長のトランジスタの数を減らさねばならない。図16におけるトランジスタ35,38として標準ゲート長トランジスタを採用した場合には、トランジスタ36,37を形成するためには標準よりゲート長の長いトランジスタを設ける必要がある。この結果、マスタースライス方式の利点である設計の自由度が著しく損なわれるという問題点があった。
【0015】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、使用するトランジスタのゲート長を異ならせること無くスルーレートを改善した出力回路を提供することによって、マスタースライス方式での設計の自由度を上げると共に、出力信号の時間変化を制御してノイズを抑制することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項1にかかるものは、2値論理に則った入力信号が与えられる入力端子と、前記入力信号の論理の遷移に対応して遷移する出力信号を出力する出力端子とを備える出力回路である。そして、(a)(a-1)前記2値論理の一方である第1論理値に対応する第1電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第1の主制御信号を受ける制御電極とを有する第1の主トランジスタと、(a-2)前記2値論理の第1論理値と相補的な第2論理値に対応する第2電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第2の主制御信号を受ける制御電極とを有する第2の主トランジスタと、(a-3)前記第1電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第1の副制御信号を受ける制御電極とを有する第1の副トランジスタと、(a-4)前記第2電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第2の副制御信号を受ける制御電極とを有する第2の副トランジスタとを有するメインバッファと、(b)前記前記第1及び第2の主制御信号を前記入力信号に基づいて生成するプリバッファと、(c)(c-1)第1しきい値よりも前記第2電位に近い値から前記第1電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第1しきい値に達した場合に、前記第1の主制御信号を前記第1の副制御信号として出力する第1の論理ゲートと、(c-2)第2しきい値よりも前記第1電位に近い値から前記第2電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第2しきい値に達した場合に、前記第2の主制御信号を前記第2の副制御信号として出力する第2の論理ゲートとを有する制御回路とを備える。
【0017】
この発明のうち請求項2にかかるものは、請求項1記載の出力回路であって、前記第1電位と前記第2の電位との中間の値に対して、前記第1及び第2しきい値は、それぞれ前記第1及び第2の電位に近い。
【0018】
この発明のうち請求項3にかかるものは、請求項2記載の出力回路であって、前記第1の主トランジスタは前記第1の主制御信号が前記第2論理値に相当する場合に、前記第2の主トランジスタは前記第2の主制御信号が前記第1論理値に相当する場合に、前記第1の副トランジスタは前記第1の副制御信号が前記第2論理値に相当する場合に、前記第2の副トランジスタは前記第2の副制御信号が前記第1論理値に相当する場合に、それぞれ導通する。そして、前記第1の論理ゲートは(c-1-1)前記出力信号を、前記第1しきい値を以て反転するインバータと、(c-1-2)前記第1の論理ゲートの前記インバータの出力と前記第1の主制御信号がいずれも前記第2論理値を採る場合に前記第2論理値を前記第1の副制御信号として出力する論理素子とを含む。また、前記第2の論理ゲートは(c-2-1)前記出力信号を、前記第2しきい値を以て反転するインバータと、(c-2-2)前記第2の論理ゲートの前記インバータの出力と前記第2の主制御信号がいずれも前記第1論理値を採る場合に前記第1論理値を前記第2の副制御信号として出力する論理素子とを含む。
【0019】
この発明のうち請求項4にかかるものは、請求項2記載の出力回路であって、前記第1及び第2論理ゲートは、前記出力信号が前記第1しきい値よりも前記第2電位に近い値から前記第1電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第1しきい値に達した場合に前記第2論理を、前記出力信号が前記第2しきい値よりも前記第1電位に近い値から前記第2電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第2しきい値に達した場合に前記第1論理を、それぞれ出力するヒステリシス回路を共有して含む。そして、前記第1の論理ゲートは、前記ヒステリシス回路の出力と前記第1の主制御信号がいずれも前記第2論理値を採る場合に前記第2論理値を前記第1の副制御信号として出力する論理素子を更に含む。また、前記第2の論理ゲートは、前記ヒステリシス回路の出力と前記第2の主制御信号がいずれも前記第1論理値を採る場合に前記第1論理値を前記第2の副制御信号として出力する論理素子を更に含む。
【0020】
この発明のうち請求項5にかかるものは、請求項1記載の出力回路であって、前記第1しきい値と前記第2しきい値とは等しい。
【0021】
この発明のうち請求項6にかかるものは、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の出力回路であって、前記プリバッファは前記入力信号と状態制御信号とを入力し、前記制御信号が非活性の場合には前記入力信号のみに基づいた論理を共通して前記第1及び第2の主制御信号として出力し、前記制御信号が非活性の場合には前記入力信号に拘らず、前記第1の主制御信号と前記第2の主制御信号とのいずれもを非活性化させて、前記第1及び第2の主トランジスタのいずれをもオフさせる。
【0022】
この発明のうち請求項7にかかるものは、請求項1記載の出力回路であって、前記メインバッファは(a-5)前記第1電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第3の副制御信号を受ける制御電極とを有する第3の副トランジスタと、(a-6)前記第2電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第4の副制御信号を受ける制御電極とを有する第4の副トランジスタとを更に有する。そして、前記制御回路は(c-3)第3しきい値よりも前記第2電位に近い値から前記第1電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第3しきい値に達した場合に、前記第1の主制御信号を前記第3の副制御信号として出力する第3の論理ゲートと、(c-4)第4しきい値よりも前記第1電位に近い値から前記第2電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第4しきい値に達した場合に、前記第2の主制御信号を前記第4の副制御信号として出力する第4の論理ゲートとを更に有する。
【0023】
この発明のうち請求項8にかかるものは、請求項7記載の出力回路であって、前記第3しきい値は前記第2しきい値に等しく、前記第4しきい値は前記第1しきい値に等しい。
【0024】
この発明のうち請求項9にかかるものは、2値論理に則った入力信号が与えられる入力端子と、前記入力信号の論理の遷移に対応して遷移する出力信号を出力する出力端子とを備える出力回路である。そして、前記2値論理の第1論理値に対応する第1電位が与えられる第1端と、前記出力端子に接続された第2端とを有し、自身の前記第1端及び前記第2端の間を導通/非導通する主スイッチング素子と、前記第1電位が与えられる第1端と、前記出力端子に接続された第2端とを有し、自身の前記第1端及び前記第2端の間を導通/非導通する副スイッチング素子とを更に備える。ここで前記入力信号の遷移によって前記主スイッチング素子及び前記副スイッチング素子の何れもが非導通である状態から前記主スイッチング素子が導通する場合には、前記主スイッチング素子が導通した後に前記副スイッチング素子も導通する。
【0025】
この発明のうち請求項10にかかるものは、請求項9記載の出力回路であって、前記主スイッチング素子は前記副スイッチング素子よりも、流れる電流が小さい。
【0026】
この発明のうち請求項11にかかるものは、請求項9記載の出力回路であって、前記主スイッチング素子、前記副スイッチング素子はトランジスタで構成される。
【0027】
この発明のうち請求項12にかかるものは、請求項9記載の出力回路であって、前記主スイッチング素子の導通により、前記出力信号の電位が、前記2値論理の第1論理値と相補的な第2論理値に対応する第2電位から前記第1電位へと向かう方向に移行し、前記移行によって前記出力信号の電位が所定のしきい値に達した時に前記副スイッチング素子が導通し始める。
【0028】
なお、本願において「しきい値」とはトランジスタのオン/オフを制御するゲート電圧のしきい値ではなく、“L”/“H”を弁別する論理しきい値を意味する。
【0029】
【発明の実施の形態】
基本的な思想.
理想的なスルーレートを実現するには、出力信号が変化する初期の変化を緩やかにするため、まずメインの駆動手段で出力信号を変化させるように駆動し、ある程度出力信号が変化したところで更にサブの駆動手段で出力信号を同じ方向に変化させるように駆動させればよい。
【0030】
図1はこの発明による出力回路の基本的な構成を示す回路図である。プリバッファ2は集積回路内部からの入力信号を受け、メインバッファ3はプリバッフア2の出力を受けて集積回路の出力端子1に信号を出力する。
【0031】
帰還回路4は出力端子1の電位を検出し、プリバッファ2の出力と比較を行い、メインバッファ3を制御する。具体的には出力端子1の電位を正帰還させることにより、その時間変化の緩急に応じて、出力端子1に流れ込む(あるいは流れ出す)電流の制御を行うことができる。
【0032】
実施の形態1.
図2はこの発明の実施の形態1による出力回路の構成を示す回路図である。プリバッファ201は、いずれも集積回路内部の入力信号を受けるインバータ9,10で構成される。帰還回路401は、出力端子1の電位を入力し、それぞれ第1及び第2のしきい値を以て反転して出力するインバータ11,12と、インバータ11の出力とインバータ9の出力を受ける2入力NORゲート13と、NORゲート13の出力を反転するインバータ14と、インバータ12の出力とインバータ10の出力を受ける2入力NANDゲート15と、NANDゲート15の出力を反転するインバータ16により構成される。
【0033】
メインバッファ301はソースに電位Vddが与えられ、ドレインが出力端子1に接続され、インバータ9の出力がゲートに入力されるPMOSトランジスタ5と、ソースに接地電位GNDが与えられ、ドレインが出力端子1に接続され、インバータ10の出力がゲートに入力されるNMOSトランジスタ6、ソースに電位Vddが与えられ、ドレインが出力端子1に接続され、インバータ14の出力がゲートに入力されるPMOSトランジスタ7、ソースに接地電位GNDが与えられ、ドレインが出力端子1に接続され、インバータ16の出力がゲートに入力されるNMOSトランジスタ8により構成される。
【0034】
第1及び第2のしきい値はそれぞれ2Vdd/3,Vdd/3に設定される。
【0035】
トランジスタ5,6は前節「基本的思想」で述べたメインの駆動手段に相当し、トランジスタ7,8は同サブの駆動手段に相当する。トランジスタ7,8はそれぞれトランジスタ5,6と比較してチャネル幅を広く採る。
【0036】
インバータ9の出力はトランジスタ5の導通を制御する第1のメイン制御信号M1として機能し、インバータ10の出力はトランジスタ6の導通を制御する第2のメイン制御信号M2として機能する。またインバータ14の出力はトランジスタ7の導通を制御する第1のサブ制御信号S1として機能し、インバータ10の出力はトランジスタ6の導通を制御する第2のサブ制御信号S2として機能する。
【0037】
図3は、出力端子1において出力信号が“L”から“H”へと変化する場合の各部の動作を示すダイアグラムである。同図(a)〜(h)はそれぞれ集積回路内部からの入力信号、第1のメイン制御信号M1(第2のメイン制御信号M2も同一の波形を呈する)、NANDゲート15の出力、インバータ11の出力、NORゲート13の出力、出力端子1の電位、出力電流(出力端子1へと流れる電流)、トランジスタ5〜8のオン/オフ状態を示す。
【0038】
まず入力信号が“L”であるので、第1のメイン制御信号M1は“H”であり、PMOSトランジスタ5はオフ状態にある。NORゲート13はその入力端子の一方に第1のメイン制御信号M1が加わるので、インバータ11の出力の値によらずに“L”を出力する。よって第1のサブ制御信号S1は“H”であり、PMOSトランジスタ7もオフ状態にある。
【0039】
一方、第2のメイン制御信号M2は“H”であり、NMOSトランジスタ6はオン状態にある。PMOSトランジスタ5,7がオフ状態であるので、NMOSトランジスタ8のオン/オフによらず、出力端子1の電位は接地電位GNDにある。従って、NANDゲート15の各入力は、第2のメイン制御信号M2が“H”、出力端子1の電位を反転したインバータ12の出力は“H”なので、NANDゲート15の出力は“L”となる。よってこれがインバータ16により反転されて得られる第2のサブ制御信号S2は“H”となり、NMOSトランジスタ8もオン状態にある。
【0040】
このような状態から、時刻T1に集積回路内部からの入力信号が“L”から“H”へと変化すると、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2はいずれも“H”から“L”へと変化し、直ちにPMOSトランジスタ5がオンし、NMOSトランジスタ6がオフする。また第2のメイン制御信号M2が“L”となることによってインバータ12の出力に拘らずにNANDゲート15の出力は“L”から“H”へと変化するので、第2のサブ制御信号S2が“L”となり、時刻T1とほぼ同時刻にNMOSトランジスタ8がオフする。
【0041】
以上の様にして、時刻T1において入力信号が“L”から“H”へと変化することにより出力端子1の電位に拘らずに、NMOSトランジスタ6,8がオフし、PMOSトランジスタ5がオンするので、出力端子1の電位は接地電位GNDから電位Vddへと向かって上昇する。但し、その電位が第1のしきい値2Vdd/3に達するまではインバータ11は出力端子1の電位を“L”と判断し、その出力は“H”のままである。よってNORゲート13の出力は“L”を維持し、PMOSトランジスタ7はオフのままとなる。
【0042】
そしてPMOSトランジスタ5がオンしていることによって出力端子1の電位は上昇し続け、時刻T2に出力端子1の電位が第1のしきい値2Vdd/3となると、インバータ11の出力が“H”から“L”へと転ずる。この結果NORゲート13は入力がすべて“L”となるので、その出力は“L”から“H”へと転じ、第1のサブ制御信号S1が“H”から“L”へと変化する。その結果、それまでオフしていたPMOSトランジスタ7がオンすることになる。
【0043】
この結果、時刻T2において出力端子1にはPMOSトランジスタ5,7の2つを介して電位Vddに接続されるので、出力端子1に供給される電流が増大し、出力端子1の電位の上昇率が大きくなる。NANDゲート15の出力は、インバータ12の出力に依存せずに、第2のメイン制御信号M2が“L”である限り“H”であるので、第2のサブ制御信号S2は出力端子1の電位に依存せずに“L”のままとなる。従って、NMOSトランジスタ6,8は時刻T2になってもオフしたままであり、これらが出力端子1の電位に影響を与えることはない。
【0044】
図4は、出力端子1において出力信号が“H”から“L”へと変化する場合の各部の動作を示すダイアグラムである。同図(a)〜(h)はそれぞれ集積回路内部からの入力信号、第1のメイン制御信号M1(第2のメイン制御信号M2も同一の波形を呈する)、NANDゲート15の出力、インバータ12の出力、NORゲート13の出力、出力端子1の電位、出力電流(出力端子1から接地へと流れる電流)、トランジスタ5〜8のオン/オフ状態を示す。
【0045】
まず入力信号が“H”であるので、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2のいずれも“L”であり、図3に示された時刻T2以降と同様に、NMOSトランジスタ5,7はオンし、PMOSトランジスタ6,8はオフしている。そして出力端子1の電位はVddである。インバータ11,12はいずれも“L”を出力している。
【0046】
このような状態から、時刻T3に入力信号が“H”から“L”へと変化すると、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2はいずれも“L”から“H”へと変化し、直ちにNMOSトランジスタ6がオンし、PMOSトランジスタ5がオフする。また第1のメイン制御信号M1が“H”となることによってインバータ11の出力に拘らずにNORゲート13の出力は“H”から“L”へと変化するので、第1のサブ制御信号S1が“H”となり、時刻T3とほぼ同時刻にPMOSトランジスタ7がオフする。
【0047】
以上の様にして、時刻T3において入力信号が“H”から“L”へと変化することにより出力端子1の電位に拘らずに、PMOSトランジスタ5,7がオフし、NMOSトランジスタ6がオンするので、出力端子1の電位は電位Vddから接地電位GNDへと向かって下降する。但し、その電位が第2のしきい値Vdd/3に達するまではインバータ12は出力端子1の電位を“H”と判断し、その出力は“L”のままである。よってNANDゲート15の出力は“H”を維持し、NMOSトランジスタ8はオフのままとなる。
【0048】
そしてNMOSトランジスタ6がオンしていることによって出力端子1の電位は下降し続け、時刻T4に出力端子1の電位が第2のしきい値Vdd/3となると、インバータ12の出力が“L”から“H”へと転ずる。この結果NANDゲート15は入力がすべて“H”となるので、その出力は“H”から“L”へと転じ、第2のサブ制御信号S2が“L”から“H”へと変化する。その結果、それまでオフしていたNMOSトランジスタ8がオンすることになる。
【0049】
この結果、時刻T4において出力端子1にはNMOSトランジスタ6,8の2つを介して接地電位GNDに接続されるので、出力端子1から流れ出る電流が増大し、出力端子1の電位の下降率が大きくなる。NORゲート13の出力は、インバータ11の出力に依存せずに、第1のメイン制御信号M1が“H”である限り“L”であるので、第1のサブ制御信号S1は出力端子1の電位に依存せずに“H”のままとなる。従って、PMOSトランジスタ5,7は時刻T4になってもオフしたままであり、これらが出力端子1の電位に影響を与えることはない。
【0050】
メインバッフア3の構成が、メインの駆動手段たるトランジスタ5,6と、正帰還が掛けられることによって動作するサブの駆動手段たるトランジスタ7,8との2段に分かれているので、これらをそれぞれメインの制御信号及び、メインの制御信号に遅れるサブの制御信号によって制御することにより、出力端子1に流れ込む(あるいは流れ出す)電流を制御できる。
【0051】
特に、トランジスタ5,6のチャネル幅をトランジスタ7,8のそれぞれよりも狭く設定することにより、前者の電流駆動能力は小さい。従って、特に出力信号の立ち上がり、立ち下がりの時点における電位変化を緩和することができる。
【0052】
更に、出力端子1の電位を検出するインバータ11、12のしきい値を互いに異なるように設計することで、出力端子1の電位が変化する終期において正帰還を掛けることができる。従って、出力端子1の電位の変化が緩やかになった時期に電位の変化率を増加でき、出力端子1における電流の変化をその変化する期間において直線状に近づけることができ、ノイズを抑制することができる。
【0053】
さらにレイアウト上、従来の技術におけるトランジスタ36,37のように、他と異なるチャネル長をもつトランジスタを使う必要が無く、マスタースライス方式の集積回路におけるマスタ上には、すべて標準ゲー卜長のトランジスタのみを配置しておけばよい。これにより、出力回路の回路設計の自由度を向上することができる。
【0054】
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による出力回路の構成を示す回路図である。実施の形態1に示された出力回路と比較して、帰還回路401を帰還回路402に置換した構成を有している。
【0055】
帰還回路402は、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2をそれぞれ反転するインバータ19,21と、いずれも同一のしきい値、例えばVdd/2を以て反転して出力するインバータ17,18の直列接続と、インバータ18,19の出力を受け、第1のサブ制御信号S1を出力する2入力NANDゲート20と、インバータ18,21の出力を受け、第2のサブ制御信号S2を出力する2入力NORゲート22とにより構成される。インバータ17の入力端は出力端子1に接続される。
【0056】
帰還回路402は帰還回路401における第1のしきい値と第2のしきい値とを等しくした構成を有している。即ち、帰還回路401におけるNORゲート13とインバータ14との直列回路は、帰還回路402におけるインバータ18,19及びNANDゲート20によって論理値的に等価に置換されている。同様にして帰還回路401におけるNANDゲート15とインバータ16との直列回路は、帰還回路402におけるインバータ18,21及びNORゲート22によって論理値的に等価に置換されている。そして帰還回路401におけるインバータ11,12はいずれも帰還回路402におけるインバータ17によって論理値的に等価に置換されている。
【0057】
帰還回路401,402を相互に比較すると、いずれもNORゲート、NANDゲートが各々1つづつ、インバータが4つ備えられている点で差異はない。しかし、インバータ11,12のように互いに異なるしきい値を有する論理素子を形成する場合と比較して、インバータ17,18のように同一のしきい値を有する論理素子を形成する方が、必要なレイアウト面積を小さくすることができる。
【0058】
例えば、実施の形態1に示されたインバータ11のようにしきい値が2Vdd/3であるような論理素子を形成するためにはPMOSトランジスタのチャネル幅のNMOSトランジスタのチャネル幅に対する比を4〜8程度にする必要がある。一方、実施の形態2に示されるインバータ17,18のようにしきい値がVdd/2であるような論理素子を形成するためには前述の比をほぼ2程度にすることで足りる。つまりインバータ17はインバータ11よりもPMOSトランジスタが占める面積を抑制することができるというメリットがある。
【0059】
図6は、出力端子1において出力信号が“L”から“H”へと変化する場合の各部の動作を示すダイアグラムである。同図(a)〜(h)はそれぞれ集積回路内部からの入力信号、第1のメイン制御信号M1(第2のメイン制御信号M2も同一の波形を呈する)、インバータ18の出力、第1のサブ制御信号S1、第2のサブ制御信号S2、出力端子1の電位、出力電流(出力端子1へと流れる電流)、トランジスタ5〜8のオン/オフ状態を示す。
【0060】
まず入力信号が“L”であるので、第1のメイン制御信号M1は“H”であり、PMOSトランジスタ5はオフ状態にある。NANDゲート20はその入力端子の一方に、インバータ19の出力として第1のメイン制御信号M1が反転した“L”が加わるので、インバータ18の出力の値によらずに第1のサブ制御信号S1として“H”を出力する。これによってPMOSトランジスタ7もオフ状態にある。
【0061】
一方、第2のメイン制御信号M2は“H”であり、NMOSトランジスタ6はオン状態にある。PMOSトランジスタ5,7がオフ状態であるので、NMOSトランジスタ8のオン/オフによらず、出力端子1の電位は接地電位GNDにある。NORゲート22の各入力は、第2のメイン制御信号M2の反転をインバータ21が反転して出力して“L”、インバータ18の出力が出力端子1の電位の論理を2回反転した(従って、出力端子と同じ論理)“L”なので、NORゲート22は第2のサブ制御信号S2として“H”を出力し、NMOSトランジスタ8もオン状態にある。
【0062】
このような状態から、時刻T1に集積回路内部からの入力信号が“L”から“H”へと変化すると、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2はいずれも“H”から“L”へと変化し、直ちにPMOSトランジスタ5がオンし、NMOSトランジスタ6がオフする。また第2のメイン制御信号M2が“L”となることによってインバータ18の出力に拘らずに第2のサブ制御信号S2が“L”となり、時刻T1とほぼ同時刻にNMOSトランジスタ8がオフする。
【0063】
以上の様にして、時刻T1において入力信号が“L”から“H”へと変化することにより出力端子1の電位に拘らずに、NMOSトランジスタ6,8がオフし、PMOSトランジスタ5がオンするので、出力端子1の電位は接地電位GNDから電位Vddへと向かって上昇する。但し、その電位がしきい値Vdd/2に達するまではインバータ17は出力端子1の電位を“L”と判断し、インバータ18の出力は“L”のままである。よって第1のサブ制御信号S1は“H”を維持し、PMOSトランジスタ7はオフのままとなる。
【0064】
そしてPMOSトランジスタ5がオンしていることによって出力端子1の電位は上昇し続け、時刻T2に出力端子1の電位がしきい値Vdd/2となると、インバータ18の出力が“L”から“H”へと転ずる。この結果NANDゲート20は入力がすべて“H”となるので、第1のサブ制御信号S1が“H”から“L”へと変化する。その結果、それまでオフしていたPMOSトランジスタ7がオンすることになる。
【0065】
この結果、時刻T2において出力端子1にはPMOSトランジスタ5,7の2つを介して電位Vddに接続されるので、出力端子1に供給される電流が増大し、出力端子1の電位の上昇率が大きくなる。第2のサブ制御信号S2は、第2のメイン制御信号M2が“H”である限り、出力端子1の電位に依存せずに“L”のままとなる。従って、NMOSトランジスタ6,8は時刻T2になってもオフしたままであり、これらが出力端子1の電位に影響を与えることはない。
【0066】
図7は、出力端子1において出力信号が“H”から“L”へと変化する場合の各部の動作を示すダイアグラムである。同図(a)〜(h)はそれぞれ集積回路内部からの入力信号、第1のメイン制御信号M1(第2のメイン制御信号M2も同一の波形を呈する)、インバータ18の出力、第1のサブ制御信号S1、第2のサブ制御信号S2、出力端子1の電位、出力電流(出力端子1から接地へと流れる電流)、トランジスタ5〜8のオン/オフ状態を示す。
【0067】
まず入力信号が“H”であるので、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2のいずれも“L”であり、図6に示された時刻T2以降と同様に、NMOSトランジスタ5,7はオンし、PMOSトランジスタ6,8はオフしている。そして出力端子1の電位はVddである。インバータ18は“H”を出力している。
【0068】
このような状態から、時刻T3に入力信号が“H”から“L”へと変化すると、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2はいずれも“L”から“H”へと変化し、直ちにNMOSトランジスタ6がオンし、PMOSトランジスタ5がオフする。また第1のメイン制御信号M1が“H”となることによってインバータ18の出力に拘らずに第1のサブ制御信号S1が“H”となり、時刻T3とほぼ同時刻にPMOSトランジスタ7がオフする。
【0069】
以上の様にして、時刻T3において入力信号が“H”から“L”へと変化することにより出力端子1の電位に拘らずに、PMOSトランジスタ5,7がオフし、NMOSトランジスタ6がオンするので、出力端子1の電位は電位Vddから接地電位GNDへと向かって下降する。但し、その電位がしきい値Vdd/2に達するまではインバータ17は出力端子1の電位を“H”と判断し、インバータ18の出力は“H”のままである。よって第2のサブ制御信号S2は“L”を維持し、NMOSトランジスタ8はオフのままとなる。
【0070】
そしてNMOSトランジスタ6がオンしていることによって出力端子1の電位は下降し続け、時刻T4に出力端子1の電位がしきい値Vdd/2となると、インバータ18の出力が“H”から“L”へと転ずる。この結果NORゲート22は入力がすべて“L”となるので、第2のサブ制御信号S2が“L”から“H”へと変化する。その結果、それまでオフしていたNMOSトランジスタ8がオンすることになる。
【0071】
この結果、時刻T4において出力端子1にはNMOSトランジスタ6,8の2つを介して接地電位GNDに接続されるので、出力端子1から流れ出る電流が増大し、出力端子1の電位の下降率が大きくなる。インバータ18の出力に依存せずに、第1のメイン制御信号M1が“H”である限り第1のサブ制御信号S1は“H”のままとなる。従って、PMOSトランジスタ5,7は時刻T4になってもオフしたままであり、これらが出力端子1の電位に影響を与えることはない。
【0072】
以上のような回路構成にすることにより、実施の形態1とほぼ同様の効果が得られる上、必要なレイアウト面積を縮小することができる。
【0073】
実施の形態3.
実施の形態1及び実施の形態2においては、出力端子1の電位はインバータ11,12,17に与えられる。よって、これらのしきい値近傍における出力端子1の電位変動がこれらの出力に反映されることとなり、出力端子1にノイズが生じた場合に誤動作を生じる可能性も残る。そこで、実施の形態3においては単一のしきい値を持つインバータでなく、出力端子1の電位を検出する素子としてヒステリシス性を有する回路(以下「ヒステリシス回路」と称す)を用いることによりノイズ耐性を強くする技術を開示する。
【0074】
図8はこの発明の実施の形態3による出力回路の構成を示す回路図である。実施の形態1に示された出力回路と比較して、帰還回路401を帰還回路403に置換した構成を有している。
【0075】
帰還回路403は、帰還回路401のインバータ11,12をヒステリシス回路23に置換した構成を有している。ヒステリシス回路23は、出力端子1に接続された入力端と、NORゲート13の入力端の一方に接続される第1出力端と、NANDゲート15の入力端の一方に接続される第2出力端とを有している。
【0076】
図9は、ヒステリシス回路23のヒステリシス性を示すグラフである。出力端子1の電位が“L”から“H”へと変化する場合には、しきい値は高い方のVth2が用いられる。逆に“H”から“L”へと変化する場合には、しきい値は低い方のVth1が用いられる。そしてこれらのしきい値に基づいてヒステリシス回路23は出力信号を反転してその第1及び第2の出力端に出力する。
【0077】
以下の動作説明では、簡単の為に第1及び第2の出力端にいずれも同じ出力を与える場合について示すが、第1出力端においてはしきい値Vth1,Vth2を以て出力信号を反転して出力し、第2出力端においてはしきい値Vth3(≠Vth1),Vth4(>Vth3)を以て出力信号を反転して出力するようにヒステリシス回路23を構成しても良い。
【0078】
図9に示されたヒステリシス回路23を用いれば、メインバッファ301が実施の形態1と同様にして動作する。実施の形態1における第1のしきい値がVth2に、第2のしきい値がVth1に相当しており、また第1のメイン制御信号M1が“H”の場合には出力信号の状態に拘らず第1のサブ制御信号S1も“H”であり、第2のメイン制御信号M2が“L”の場合には出力信号の状態に拘らず第2のサブ制御信号S2も“L”であり、ヒステリシス回路23の出力をNORゲート13及びNANDゲート15が共通して受けても第1のサブ制御信号S1、第2のサブ制御信号S2の論理値は実施の形態1と異ならない為である。
【0079】
従って、実施の形態3によれば、実施の形態1の効果を、ノイズ耐性を高めつつ得ることができる。
【0080】
実施の形態4.
実施の形態1乃至実施の形態3に示された出力回路は、入力信号の遷移によって遷移する出力信号を出力するが、出力回路を制御する信号も入力して出力信号を制御する場合でもこの発明は適用可能である。以下ではこの発明をトライステート出力回路に適用した場合を例に採って説明する。
【0081】
図10はこの発明の実施の形態4による出力回路の構成を示す回路図である。実施の形態1に示された出力回路と比較して、プリバッファ201をプリバッファ202に置換した構成を有している。
【0082】
プリバッファ202は、出力回路の動作状態を制御する制御信号を受けるインバータ24、入力信号を受けるインバータ25、インバータ24,25の出力を受けるNANDゲート28、NANDゲート28の出力を反転して出力するインバータ10、インバータ24の出力を反転するインバータ26、インバータ25,26の出力を受けるNORゲート27、NORゲート27の出力を反転するインバータ9により構成される。
【0083】
制御信号が“L”の場合には、インバータ24,26の出力はそれぞれ“H”,“L”となり、NANDゲート28及びNORゲート27はいずれもインバータとして機能する。一方、入力信号は一旦インバータ25で反転されているので、インバータ9,10はいずれも入力信号を反転した値を出力することになる。つまり制御信号が“L”の場合にはプリバッファ201と同じ機能を果たす。
【0084】
制御信号が“H”の場合には、インバータ24,26の出力はそれぞれ“L”,“H”となり、NORゲート27及びNANDゲート28は、インバータ24,26の出力以外に拘らずにそれぞれ“L”,“H”を出力する。よって第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2はそれぞれ“H”,“L”を出力する。
【0085】
第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2がそれぞれ“H”,“L”であることにより、NORゲート13及びNANDゲート15の出力はそれぞれ出力端子1の論理状態に拘らずに“L”,“H”となる。よって第1のサブ制御信号S1、第2のサブ制御信号S2はそれぞれ“H”,“L”となる。この結果、メインバッファ3の全てのトランジスタ5〜8がオフする。つまり、出力回路は出力端子1にハイインピーダンス状態を与えることとなる。
【0086】
以上の様にして、実施の形態1で示されたプリバッファ201をプリバッファ202で置換することにより、トライステート出力回路のように、制御信号により動作が変化する出力回路にもこの発明を適用し、実施の形態1の効果をも得ることができる。
【0087】
実施の形態5.
図11はこの発明の実施の形態5による出力回路の構成を示す回路図である。実施の形態2に示された出力回路と比較して、プリバッファ201をプリバッファ202に置換した構成を有している。従って、本実施の形態に示された出力回路はトライステート出力回路であり、実施の形態2の効果をも得ることができる。
【0088】
実施の形態6.
図12はこの発明の実施の形態6による出力回路の構成を示す回路図である。実施の形態3に示された出力回路と比較して、プリバッファ201をプリバッファ202に置換した構成を有している。従って、本実施の形態に示された出力回路はトライステート出力回路であり、実施の形態3の効果をも得ることができる。
【0089】
実施の形態7.
図13はこの発明の実施の形態7による出力回路の構成を示す回路図である。実施の形態1に示された出力回路と比較して、帰還回路401を帰還回路404に、メインバッファ301をメインバッファ302に、それぞれ置換した構成を有している。
【0090】
帰還回路404は、帰還回路401の構成に対し、インバータ12の出力と第1のメイン制御信号M1とを受ける2入力NORゲート31、NORゲート31の出力を反転して第3のサブ制御信号S3を出力するインバータ32、インバータ11の出力と第2のメイン制御信号M2とを受けるNANDゲート33、NANDゲート33の出力を反転して第4のサブ制御信号S4を出力するインバータ34が追加された構成を有している。
【0091】
メインバッファ302はメインバッファ301の構成に加え、PMOSトランジスタ29とNMOSトランジスタ30とを追加した構成を有している。PMOSトランジスタ29はそのゲートに第3のサブ制御信号S3を受け、ソースに電位Vddが与えられ、ドレインに出力端子1が接続される。またNMOSトランジスタ30はそのゲートに第4のサブ制御信号S4が与えられ、ソースに接地電位GNDが与えられ、ドレインに出力端子1が接続される。
【0092】
トランジスタ29,30は、トランジスタ5,6よりもチャネル幅が大きく、トランジスタ7,8よりもチャネル幅が小さく設定される。
【0093】
図14は出力端子1において出力信号が“L”から“H”へと変化する場合の各部の動作を示すダイアグラムである。同図(a)〜(j)はそれぞれ集積回路内部からの入力信号、第1のメイン制御信号M1(第2のメイン制御信号M2も同一の波形を呈する)、インバータ11の出力、インバータ12の出力、NORゲート31の出力、NORゲート13の出力、NANDゲート15,33の出力出力端子1の電位、出力電流(出力端子1へと流れる電流)、トランジスタ5〜8,29,30のオン/オフ状態を示す。
【0094】
まず入力信号が“L”であるので、第1のメイン制御信号M1は“H”であり、PMOSトランジスタ5はオフ状態にある。NORゲート13,31はいずれもその入力端子の一方に第1のメイン制御信号M1が加わるので、インバータ11,12の出力の値によらずに“L”を出力する。よって第1のサブ制御信号S1及び第3のサブ制御信号S3はいずれも“H”であり、PMOSトランジスタ7,29もオフ状態にある。
【0095】
一方、第2のメイン制御信号M2は“H”であり、NMOSトランジスタ6はオン状態にある。PMOSトランジスタ5,7,29がオフ状態であるので、NMOSトランジスタ8,30のオン/オフによらず、出力端子1の電位は接地電位GNDにある。従って、NANDゲート15の各入力は、第2のメイン制御信号M2が“H”、出力端子1の電位を反転したインバータ12の出力が“H”なので、NANDゲート15の出力は“L”となる。よってこれがインバータ16により反転されて得られる第2のサブ制御信号S2は“H”となり、NMOSトランジスタ8もオン状態にある。また、NANDゲート33の各入力は、第2のメイン制御信号M2が“H”、出力端子1の電位を反転したインバータ11の出力が“H”なので、NANDゲート33の出力も“L”となる。よってこれがインバータ34により反転されて得られる第4のサブ制御信号S4は“H”となり、NMOSトランジスタ30もオン状態にある。
【0096】
このような状態から、時刻T1に集積回路内部からの入力信号が“L”から“H”へと変化すると、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2はいずれも“H”から“L”へと変化し、直ちにPMOSトランジスタ5がオンし、NMOSトランジスタ6がオフする。また第2のメイン制御信号M2が“L”となることによってインバータ11,12の出力に拘らずにNANDゲート15,33の出力は“L”から“H”へと変化するので、第2のサブ制御信号S2及び第4のサブ制御信号S4が“L”となり、時刻T1とほぼ同時刻にNMOSトランジスタ8,30がオフする。
【0097】
以上の様にして、時刻T1において入力信号が“L”から“H”へと変化することにより出力端子1の電位に拘らずに、NMOSトランジスタ6,8,30がオフし、PMOSトランジスタ5がオンするので、出力端子1の電位は接地電位GNDから電位Vddへと向かって上昇する。但し、その電位が第2のしきい値Vdd/3に達するまではインバータ11,12のいずれも出力端子1の電位を“L”と判断し、その出力は“H”のままである。よってNORゲート13,31の出力はいずれも“L”を維持し、PMOSトランジスタ7,29はオフのままとなる。
【0098】
そしてPMOSトランジスタ5がオンしていることによって出力端子1の電位は上昇し続け、時刻T2に出力端子1の電位が第2のしきい値Vdd/3となると、インバータ12の出力が“H”から“L”へと転ずる。この結果NORゲート31は入力がすべて“L”となるので、その出力は“L”から“H”へと転じ、第3のサブ制御信号S3が“H”から“L”へと変化する。その結果、それまでオフしていたPMOSトランジスタ29がオンすることになる。但し、出力端子1の電位が第1のしきい値2Vdd/3に達するまではインバータ11の出力は“H”のままであり、第1のサブ制御信号S1も“H”のままであってPMOSトランジスタ7はオンしない。
【0099】
時刻T2において出力端子1にはPMOSトランジスタ5,29の2つを介して電位Vddに接続されるので、出力端子1に供給される電流が増大し、出力端子1の電位の上昇率が大きくなる。そして時刻T3において出力端子1の電位が第1のしきい値2Vdd/3に達するとインバータ11の出力が“H”から“L”へと転ずる。この結果NORゲート13は入力がすべて“L”となるので、その出力は“L”から“H”へと転じ、第1のサブ制御信号S1が“H”から“L”へと変化する。その結果、それまでオフしていたPMOSトランジスタ7がオンすることになる。
【0100】
NANDゲート15,33の出力は、インバータ11,12の出力に依存せずに、第2のメイン制御信号M2が“L”である限りいずれも“H”であるので、第2のサブ制御信号S2及び第4のサブ制御信号S4は出力端子1の電位に依存せずにいずれも“L”のままとなる。従って、NMOSトランジスタ6,8,30は時刻T2になっても、時刻T3になってもオフしたままであり、これらが出力端子1の電位に影響を与えることはない。
【0101】
このように電流の追加する時期を2段階に分けることにより、実施例1より滑らかなスルーレートコントロールを実現することができる。
【0102】
図15は、出力端子1において出力信号が“H”から“L”へと変化する場合の各部の動作を示すダイアグラムである。同図(a)〜(j)はそれぞれ集積回路内部からの入力信号、第1のメイン制御信号M1(第2のメイン制御信号M2も同一の波形を呈する)、インバータ11の出力、インバータ12の出力、NANDゲート33の出力、NANDゲート15の出力、NORゲート13,31の出力、出力端子1の電位、出力電流(出力端子1から接地へと流れる電流)、トランジスタ5〜8,29,30のオン/オフ状態を示す。
【0103】
まず入力信号が“H”であるので、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2のいずれも“L”であり、図3に示された時刻T3以降と同様に、NMOSトランジスタ5,7,29はオンし、PMOSトランジスタ6,8,30はオフしている。そして出力端子1の電位はVddである。インバータ11,12はいずれも“L”を出力している。
【0104】
このような状態から、時刻T4に入力信号が“H”から“L”へと変化すると、第1のメイン制御信号M1、第2のメイン制御信号M2はいずれも“L”から“H”へと変化し、直ちにNMOSトランジスタ6がオンし、PMOSトランジスタ5がオフする。また第1のメイン制御信号M1が“H”となることによってインバータ11,12の出力に拘らずにNORゲート13,31の出力はいずれも“H”から“L”へと変化するので、第1のサブ制御信号S1、第3のサブ制御信号S3のいずれもが“H”となり、時刻T4とほぼ同時刻にPMOSトランジスタ7,29がオフする。
【0105】
以上の様にして、時刻T4において入力信号が“H”から“L”へと変化することにより出力端子1の電位に拘らずに、PMOSトランジスタ5,7,29がオフし、NMOSトランジスタ6がオンするので、出力端子1の電位は電位Vddから接地電位GNDへと向かって下降する。但し、その電位が第1のしきい値2Vdd/3に達するまではインバータ11,12は出力端子1の電位を“H”と判断し、その出力はいずれも“L”のままである。よってNANDゲート15,33の出力はいずれも“H”を維持し、NMOSトランジスタ8,30はオフのままとなる。
【0106】
そしてNMOSトランジスタ6がオンしていることによって出力端子1の電位は下降し続け、時刻T5に出力端子1の電位が第1のしきい値2Vdd/3となると、インバータ11の出力が“L”から“H”へと転ずる。この結果NANDゲート33は入力がすべて“H”となるので、その出力は“H”から“L”へと転じ、第4のサブ制御信号S4が“L”から“H”へと変化する。その結果、それまでオフしていたNMOSトランジスタ30がオンすることになる。但し、出力端子1の電位が第2のしきい値Vdd/3に達するまではインバータ12の出力は“L”のままであり、第2のサブ制御信号S2も“L”のままであってNMOSトランジスタ8はオンしない。
【0107】
時刻T5において出力端子1にはNMOSトランジスタ6,30の2つを介して接地電位GNDに接続されるので、出力端子1から流れ出る電流が増大し、出力端子1の電位の下降率が大きくなる。そして時刻T6において出力端子1の電位が第2のしきい値Vdd/3に達するとインバータ12の出力が“L”から“H”へと転ずる。この結果NANDゲート15は入力がすべて“H”となるので、その出力は“H”から“L”へと転じ、第2のサブ制御信号S2が“L”から“H”へと変化する。その結果、それまでオフしていたNMOSトランジスタ8がオンすることになる。
【0108】
NORゲート13,31の出力は、インバータ11,12の出力に依存せずに、第1のメイン制御信号M1が“H”である限り“L”であるので、第1のサブ制御信号S1及び第3のサブ制御信号S3は出力端子1の電位に依存せずに“H”のままとなる。従って、PMOSトランジスタ5,7,29は時刻T5になっても時刻T6になってもオフしたままであり、これらが出力端子1の電位に影響を与えることはない。
【0109】
このように本実施の形態では電流の追加する時期を2段階に分けることにより、実施例1より滑らかなスルーレートコントロールを実現することができる。
【0110】
勿論、出力端子の電位が上昇する際と、下降する際とで、異なるしきい値をもって出力信号の論理を判断するようにすることもできる。しかし、本実施の形態のように、出力端子の電位が上昇する際と、下降する際とで、同じしきい値(2Vdd/3,Vdd/3)をもって論理を判断する方が構成が簡単になるというメリットがある。
【0111】
本実施の形態を用いて、実施の形態4乃至実施の形態6のようにトライステート出力回路を構成することもできる。
【0112】
【発明の効果】
この発明のうち請求項1にかかる出力回路によれば、第1の主トランジスタがオンした後、出力信号に対して正帰還がかかるように第2の副トランジスタがオンする。第2の主トランジスタ及び第2の副トランジスタについても同様である。よって出力信号の急激な変化を抑制する為の出力回路において、ゲート長の異なるトランジスタを準備する必要はない。従って、マスタースライス方式での設計の自由度を高めることができる。
【0113】
この発明のうち請求項2にかかる出力回路によれば、出力信号が第1電位から第2電位へ向かう場合も、その逆の場合も、電位変化が緩やかになるタイミングで第1あるいは第2の副トランジスタがオンするので、電位変化を一層直線に近づけることができる。
【0114】
この発明のうち請求項3にかかる出力回路によれば、異なる2つの第1及び第2のしきい値を実現することができる。
【0115】
この発明のうち請求項4にかかる出力回路によれば、出力信号の変化をヒステリシスを有する回路で判断するので、ノイズ耐性を強くすることができる。
【0116】
この発明のうち請求項5にかかる出力回路によれば、簡単な構成によって出力信号に対して正帰還をかけることができる。
【0117】
この発明のうち請求項6にかかる出力回路によれば、トライステートバッファとして機能しつつも請求項1乃至請求項5の効果を得ることができる。
【0118】
この発明のうち請求項7にかかる出力回路によれば、副トランジスタの数を多くして、出力信号の電位変化をより一層直線に近づけることができる。
【0119】
この発明のうち請求項8にかかる出力回路によれば、回路構成を複雑にすること無く、請求項7の効果を得ることができる。
【0120】
この発明のうち請求項9にかかる出力回路によれば、入力信号の遷移によって出力信号が第1電位へと遷移するに際し、まず主スイッチング素子が導通し、その後に副スイッチング素子が導通する。このように出力信号の電位は複数の段階を経て第1電位へと向かうので、急激に変化すること無く、ノイズの発生を抑制することができる。
【0121】
この発明のうち請求項10にかかる出力回路によれば、出力信号の、特に電位変化の当初を抑制することができ、ノイズの発生の抑制をより一層効果的に行うことができる。
【0122】
この発明のうち請求項11にかかる出力回路によれば、トランジスタを用いて出力回路を構成しても、出力信号の急激な変化を抑制する為に、ゲート長の異なるトランジスタを準備する必要はない。従って、マスタースライス方式での設計の自由度を高めることができる。
【0123】
この発明のうち請求項12にかかる出力回路によれば、出力信号の電位は、まず主スイッチング素子の導通によって第2電位から第1電位へ向かう方向に移行し始め、その途中で所定のしきい値に到達する。出力信号の電位が所定のしきい値に到達して始めて副スイッチング素子が導通するのであるから、副スイッチング素子の導通を主スイッチング素子の導通よりも後で行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による出力回路の基本的な構成を示す回路図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による出力回路の構成を示す回路図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による出力回路の動作を示すダイアグラムである。
【図4】 この発明の実施の形態1による出力回路の動作を示すダイアグラムである。
【図5】 この発明の実施の形態2による出力回路の構成を示す回路図である。
【図6】 この発明の実施の形態2による出力回路の動作を示すダイアグラムである。
【図7】 この発明の実施の形態2による出力回路の動作を示すダイアグラムである。
【図8】 この発明の実施の形態3による出力回路の構成を示す回路図である。
【図9】 ヒステリシス回路23のヒステリシス性を示すグラフである。
【図10】 この発明の実施の形態4による出力回路の構成を示す回路図である。
【図11】 この発明の実施の形態5による出力回路の構成を示す回路図である。
【図12】 この発明の実施の形態6による出力回路の構成を示す回路図である。
【図13】 この発明の実施の形態7による出力回路の構成を示す回路図である。
【図14】 この発明の実施の形態7による出力回路の動作を示すダイアグラムである。
【図15】 この発明の実施の形態7による出力回路の動作を示すダイアグラムである。
【図16】 従来の出力回路の例を示した回路図である。
【図17】 従来の出力回路の動作を示すダイアグラムである。
【符号の説明】
1 出力端子、2,201,202 プリバッファ、3,301〜302 メインバッファ、4,401〜404 帰還回路、5,7,29 PMOSトランジスタ、6,8,30 NMOSトランジスタ、11,12,14,16〜19,21 インバータ、13,22,31 NORゲート、15,20,33 NANDゲート、23 ヒステリシス回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output circuit for controlling a change in an output signal in an output circuit of a semiconductor integrated circuit device.
[0002]
[Prior art]
Generally, a large current is required for high-speed transmission on the output side of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as “integrated circuit”). However, a sharp current change causes noise, which causes malfunction of an integrated circuit and a system in which the integrated circuit is incorporated. In order to avoid this, slew rate control is performed to intentionally suppress the time change of the output signal and suppress the generation of noise.
[0003]
FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of a conventional output circuit that performs slew rate control. The
[0004]
The pre-buffer 2 includes an
[0005]
The
[0006]
However, the channel widths of the
[0007]
Due to the difference in gate length, the time required for the gate potential of the
[0008]
FIG. 17 is a diagram showing the operation of each part of the output circuit shown in FIG. 16 when the output signal changes from “L” to “H”. FIGS. 9A to 9G are respectively an input signal from the integrated circuit, an output of the inverter 39 (the output of the
[0009]
When the input signal changes from “L” to “H” at time T1, the outputs of the
[0010]
However, since the
[0011]
The generated noise becomes larger as the causative of the current causing the current becomes larger, but since the change time required for the output circuit to reach the maximum current is determined according to the standard, it is desirable that the current value is small. If the potential output from the output circuit changes abruptly, the current flowing at that time increases, so it is desirable that the potential of the
[0012]
In the conventional technique shown in FIG. 16, a desired slew rate is realized by making the change time necessary for turning on and off the
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional technique, the change is large at the initial stage (time T1 to T2) when the output signal changes, and conversely, the change becomes very gradual at the end of the change (after time T2). In other words, it has not been possible to suppress the change of the output signal from changing greatly at the initial stage, and accordingly, the generation of noise could not be sufficiently suppressed.
[0014]
In addition, in a master slice type integrated circuit, all usable transistors must be arranged and prepared in advance. In order to make it possible to design an output circuit with improved slew rate using conventional techniques, it is necessary to prepare a plurality of transistors having different gate lengths. However, the area that the output circuit can occupy on the integrated circuit is limited, and in order to prepare transistors other than the standard gate length, the number of transistors having the standard gate length must be reduced. When standard gate length transistors are employed as the
[0015]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an output circuit with improved slew rate without changing the gate length of a transistor to be used. The purpose is to suppress the noise by controlling the time change of the output signal.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention includes an input terminal to which an input signal in accordance with binary logic is given, and an output terminal that outputs an output signal that transitions in response to the logic transition of the input signal. This is an output circuit. (A) (a-1) a first electrode to which a first potential corresponding to a first logic value that is one of the binary logics is applied, a second electrode connected to the output terminal, A first main transistor having a control electrode for receiving a main control signal; and (a-2) a second potential corresponding to a second logic value complementary to the first logic value of the binary logic. A second main transistor having one electrode, a second electrode connected to the output terminal, and a control electrode for receiving a second main control signal; and (a-3) a first to which the first potential is applied. A first sub-transistor having an electrode, a second electrode connected to the output terminal, and a control electrode for receiving a first sub-control signal; and (a-4) a first electrode to which the second potential is applied. And a second sub-transistor having a second electrode connected to the output terminal and a control electrode for receiving a second sub-control signal. (B) a pre-buffer that generates the first and second main control signals based on the input signal, and (c) (c-1) the second threshold value that exceeds the first threshold value. The first main control signal is output as the first sub control signal when the output signal reaches the first threshold value during the transition from the value close to the potential toward the first potential. And (c-2) the output signal is transferred to the second threshold value during the transition from the value closer to the first potential to the second potential than the second threshold value. And a control circuit having a second logic gate that outputs the second main control signal as the second sub-control signal.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the output circuit according to the first aspect, wherein the first and second thresholds with respect to an intermediate value between the first potential and the second potential. The values are close to the first and second potentials, respectively.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the output circuit according to the second aspect, wherein the first main transistor is configured such that the first main control signal corresponds to the second logic value. The second main transistor is used when the second main control signal corresponds to the first logic value, and the first sub-transistor is used when the first sub control signal corresponds to the second logic value. The second sub-transistors are turned on when the second sub-control signal corresponds to the first logic value. The first logic gate includes: (c-1-1) an inverter that inverts the output signal with the first threshold value; and (c-1-2) the inverter of the first logic gate. An output and a logic element that outputs the second logic value as the first sub-control signal when both of the first main control signals take the second logic value. The second logic gate includes: (c-2-1) an inverter that inverts the output signal with the second threshold; and (c-2-2) the inverter of the second logic gate. And a logic element that outputs the first logic value as the second sub-control signal when both the output and the second main control signal take the first logic value.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the output circuit according to the second aspect, wherein the first and second logic gates are configured such that the output signal is set to the second potential with respect to the first threshold value. When the output signal reaches the first threshold value during the transition from a close value toward the first potential, the second logic is set, and the output signal exceeds the second threshold value. A hysteresis circuit that outputs the first logic when the output signal reaches the second threshold value during the transition from a value close to one potential toward the second potential is shared. The first logic gate outputs the second logic value as the first sub-control signal when the output of the hysteresis circuit and the first main control signal both take the second logic value. And a logic element. The second logic gate outputs the first logic value as the second sub-control signal when the output of the hysteresis circuit and the second main control signal both take the first logic value. And a logic element.
[0020]
A fifth aspect of the present invention is the output circuit according to the first aspect, wherein the first threshold value and the second threshold value are equal.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the output circuit according to any one of the first to fifth aspects, the prebuffer inputs the input signal and the state control signal, and When the control signal is inactive, the logic based only on the input signal is output in common as the first and second main control signals, and when the control signal is inactive, the logic is related to the input signal. First, both the first main control signal and the second main control signal are deactivated, and both the first and second main transistors are turned off.
[0022]
A seventh aspect of the present invention is the output circuit according to the first aspect, wherein the main buffer is connected to the first electrode to which the first potential is applied and the output terminal. A third sub-transistor having a second electrode and a control electrode for receiving a third sub-control signal; (a-6) a first electrode to which the second potential is applied; and the output terminal. A fourth sub-transistor having a second electrode and a control electrode for receiving a fourth sub-control signal; And (c-3) the output signal reaches the third threshold value during the transition from the value closer to the second potential than the third threshold value toward the first potential. A third logic gate that outputs the first main control signal as the third sub-control signal, and (c-4) a value closer to the first potential than a fourth threshold value. A fourth logic gate that outputs the second main control signal as the fourth sub-control signal when the output signal reaches the fourth threshold value during the transition toward the second potential. It has further.
[0023]
According to an eighth aspect of the present invention, in the output circuit according to the seventh aspect, the third threshold value is equal to the second threshold value, and the fourth threshold value is the first threshold value. Equal to threshold.
[0024]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an input terminal to which an input signal in accordance with a binary logic is given, and an output terminal for outputting an output signal that transitions in response to the logic transition of the input signal. This is an output circuit. And a first end to which a first potential corresponding to a first logic value of the binary logic is applied, and a second end connected to the output terminal. A main switching element that conducts / non-conducts between the ends, a first end to which the first potential is applied, and a second end connected to the output terminal. And a sub-switching element that conducts / non-conducts between the two ends. Here, when the main switching element is turned on from the state where both the main switching element and the sub switching element are non-conductive due to the transition of the input signal, the sub switching element is turned on after the main switching element is turned on. Also conduct.
[0025]
A tenth aspect of the present invention is the output circuit according to the ninth aspect, wherein the main switching element has a smaller current flow than the sub-switching element.
[0026]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the output circuit according to the ninth aspect, the main switching element and the sub-switching element are constituted by transistors.
[0027]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the output circuit according to the ninth aspect, the potential of the output signal is complementary to the first logic value of the binary logic due to the conduction of the main switching element. When the potential of the output signal reaches a predetermined threshold value due to the transition, the sub switching element starts to conduct. .
[0028]
In the present application, “threshold” means not a threshold of a gate voltage for controlling on / off of a transistor but a logical threshold for discriminating “L” / “H”.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Basic thought.
In order to achieve an ideal slew rate, in order to moderate the initial change in which the output signal changes, the main drive means is first driven to change the output signal. The driving means may be driven so as to change the output signal in the same direction.
[0030]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of an output circuit according to the present invention. The
[0031]
The
[0032]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the output circuit according to the first embodiment of the present invention. The pre-buffer 201 is composed of
[0033]
In the
[0034]
The first and second threshold values are set to 2 Vdd / 3 and Vdd / 3, respectively.
[0035]
The
[0036]
The output of the
[0037]
FIG. 3 is a diagram showing the operation of each part when the output signal changes from “L” to “H” at the
[0038]
First, since the input signal is “L”, the first main control signal M1 is “H”, and the
[0039]
On the other hand, the second main control signal M2 is “H”, and the
[0040]
From this state, when the input signal from the integrated circuit changes from “L” to “H” at time T1, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 are “H”. From "L" to "L", the
[0041]
As described above, when the input signal changes from “L” to “H” at time T1, the
[0042]
When the
[0043]
As a result, at time T2, the
[0044]
FIG. 4 is a diagram showing the operation of each part when the output signal at the
[0045]
First, since the input signal is “H”, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 are “L”, and the NMOS transistor is the same as after the time T2 shown in FIG. 5 and 7 are turned on, and the
[0046]
From this state, when the input signal changes from “H” to “L” at time T3, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 change from “L” to “H”. The
[0047]
As described above, when the input signal changes from “H” to “L” at
[0048]
When the
[0049]
As a result, at time T4, the
[0050]
The configuration of the
[0051]
In particular, by setting the channel widths of the
[0052]
Furthermore, by designing the
[0053]
Further, in the layout, it is not necessary to use a transistor having a channel length different from that of the
[0054]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to
[0055]
The
[0056]
The
[0057]
Comparing the
[0058]
For example, in order to form a logic element having a threshold value of 2 Vdd / 3 as in the
[0059]
FIG. 6 is a diagram showing the operation of each part when the output signal changes from “L” to “H” at the
[0060]
First, since the input signal is “L”, the first main control signal M1 is “H”, and the
[0061]
On the other hand, the second main control signal M2 is “H”, and the
[0062]
From this state, when the input signal from the integrated circuit changes from “L” to “H” at time T1, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 are “H”. From "L" to "L", the
[0063]
As described above, when the input signal changes from “L” to “H” at time T1, the
[0064]
When the
[0065]
As a result, at time T2, the
[0066]
FIG. 7 is a diagram showing the operation of each part when the output signal at the
[0067]
First, since the input signal is “H”, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 are “L”, and the NMOS transistor is the same as after the time T2 shown in FIG. 5 and 7 are turned on, and the
[0068]
From this state, when the input signal changes from “H” to “L” at time T3, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 change from “L” to “H”. The
[0069]
As described above, when the input signal changes from “H” to “L” at
[0070]
When the
[0071]
As a result, at time T4, the
[0072]
With the circuit configuration as described above, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and a necessary layout area can be reduced.
[0073]
In the first embodiment and the second embodiment, the potential of the
[0074]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to
[0075]
The
[0076]
FIG. 9 is a graph showing the hysteresis property of the
[0077]
In the following description of the operation, the case where the same output is applied to both the first and second output terminals is shown for the sake of simplicity, but the output signal is inverted and output at the first output terminal with threshold values Vth1 and Vth2. The
[0078]
If the
[0079]
Therefore, according to the third embodiment, the effect of the first embodiment can be obtained while enhancing noise resistance.
[0080]
Although the output circuits shown in
[0081]
10 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to
[0082]
The pre-buffer 202 inverts the output of the
[0083]
When the control signal is “L”, the outputs of the
[0084]
When the control signal is “H”, the outputs of the
[0085]
Since the first main control signal M1 and the second main control signal M2 are “H” and “L”, respectively, the outputs of the NOR
[0086]
As described above, by replacing the
[0087]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to the fifth embodiment of the present invention. Compared with the output circuit shown in the second embodiment, the
[0088]
12 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to
[0089]
13 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to
[0090]
The
[0091]
The
[0092]
The
[0093]
FIG. 14 is a diagram showing the operation of each part when the output signal changes from “L” to “H” at the
[0094]
First, since the input signal is “L”, the first main control signal M1 is “H”, and the
[0095]
On the other hand, the second main control signal M2 is “H”, and the
[0096]
From this state, when the input signal from the integrated circuit changes from “L” to “H” at time T1, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 are “H”. From "L" to "L", the
[0097]
As described above, when the input signal changes from “L” to “H” at time T1, the
[0098]
When the
[0099]
At time T2, the
[0100]
Since the outputs of the
[0101]
By dividing the current addition time into two stages as described above, smoother slew rate control than that of the first embodiment can be realized.
[0102]
FIG. 15 is a diagram showing the operation of each part when the output signal changes from “H” to “L” at the
[0103]
First, since the input signal is “H”, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 are “L”, and the NMOS transistor is the same as after the time T3 shown in FIG. 5, 7, 29 are turned on, and the
[0104]
From this state, when the input signal changes from “H” to “L” at time T4, both the first main control signal M1 and the second main control signal M2 change from “L” to “H”. The
[0105]
As described above, when the input signal changes from “H” to “L” at time T4, the
[0106]
When the
[0107]
At time T5, the
[0108]
Since the outputs of the NOR
[0109]
As described above, in this embodiment, the slew rate control smoother than that of the first embodiment can be realized by dividing the timing of adding the current into two stages.
[0110]
Of course, it is also possible to determine the logic of the output signal with different threshold values depending on whether the potential of the output terminal rises or falls. However, as in this embodiment, it is easier to determine the logic with the same threshold value (2Vdd / 3, Vdd / 3) when the potential of the output terminal rises and falls. There is a merit that
[0111]
By using this embodiment, a tristate output circuit can be configured as in
[0112]
【The invention's effect】
According to the output circuit of the present invention, after the first main transistor is turned on, the second sub-transistor is turned on so that positive feedback is applied to the output signal. The same applies to the second main transistor and the second sub-transistor. Therefore, it is not necessary to prepare transistors having different gate lengths in the output circuit for suppressing a sudden change in the output signal. Therefore, the degree of freedom in designing with the master slice method can be increased.
[0113]
According to the output circuit of the second aspect of the present invention, the first or second signal is output at a timing at which the potential change becomes gradual whether the output signal goes from the first potential to the second potential or vice versa. Since the sub-transistor is turned on, the potential change can be made closer to a straight line.
[0114]
According to the output circuit of the third aspect of the present invention, two different first and second threshold values can be realized.
[0115]
According to the output circuit according to the fourth aspect of the present invention, since the change of the output signal is determined by a circuit having hysteresis, noise tolerance can be increased.
[0116]
According to the output circuit of the present invention, positive feedback can be applied to the output signal with a simple configuration.
[0117]
According to the output circuit of the sixth aspect of the present invention, the effects of the first to fifth aspects can be obtained while functioning as a tri-state buffer.
[0118]
According to the output circuit of the seventh aspect of the present invention, the number of sub-transistors can be increased, and the potential change of the output signal can be made closer to a straight line.
[0119]
According to the output circuit of the eighth aspect of the present invention, the effect of the seventh aspect can be obtained without complicating the circuit configuration.
[0120]
According to the output circuit of the ninth aspect of the present invention, when the output signal transitions to the first potential due to the transition of the input signal, the main switching element is turned on first, and then the sub switching element is turned on. As described above, since the potential of the output signal goes to the first potential through a plurality of stages, generation of noise can be suppressed without abrupt change.
[0121]
According to the output circuit of the tenth aspect of the present invention, the initial change of the output signal, particularly the potential, can be suppressed, and the generation of noise can be further effectively suppressed.
[0122]
According to the output circuit of the eleventh aspect of the present invention, even if the output circuit is configured using transistors, it is not necessary to prepare transistors having different gate lengths in order to suppress an abrupt change in the output signal. . Therefore, the degree of freedom in designing with the master slice method can be increased.
[0123]
According to the output circuit of the twelfth aspect of the present invention, the potential of the output signal first starts to shift from the second potential toward the first potential due to the conduction of the main switching element, and in the middle of the predetermined threshold, Reach value. Since the sub-switching element is turned on only after the potential of the output signal reaches a predetermined threshold value, the sub-switching element can be turned on after the main switching element is turned on.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of an output circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an operation of the output circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an operation of the output circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an operation of the output circuit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an operation of the output circuit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the hysteresis characteristic of the hysteresis circuit.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an operation of the output circuit according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an operation of the output circuit according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of a conventional output circuit.
FIG. 17 is a diagram showing the operation of a conventional output circuit.
[Explanation of symbols]
1 output terminal, 2, 201, 202 pre-buffer, 3, 301-302 main buffer, 4, 401-404 feedback circuit, 5, 7, 29 PMOS transistor, 6, 8, 30 NMOS transistor, 11, 12, 14, 16-19, 21 Inverter, 13, 22, 31 NOR gate, 15, 20, 33 NAND gate, 23 Hysteresis circuit.
Claims (12)
(a)(a-1)前記2値論理の一方である第1論理値に対応する第1電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第1の主制御信号を受ける制御電極とを有する第1の主トランジスタと、
(a-2)前記2値論理の第1論理値と相補的な第2論理値に対応する第2電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第2の主制御信号を受ける制御電極とを有する第2の主トランジスタと、
(a-3)前記第1電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第1の副制御信号を受ける制御電極とを有する第1の副トランジスタと、
(a-4)前記第2電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第2の副制御信号を受ける制御電極とを有する第2の副トランジスタと
を有するメインバッファと、
(b)前記前記第1及び第2の主制御信号を前記入力信号に基づいて生成するプリバッファと、
(c)(c-1)第1しきい値よりも前記第2電位に近い値から前記第1電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第1しきい値に達した場合に、前記第1の主制御信号を前記第1の副制御信号として出力する第1の論理ゲートと、
(c-2)第2しきい値よりも前記第1電位に近い値から前記第2電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第2しきい値に達した場合に、前記第2の主制御信号を前記第2の副制御信号として出力する第2の論理ゲートとを有する制御回路と
を備える出力回路。An output circuit comprising an input terminal to which an input signal in accordance with binary logic is given, and an output terminal for outputting an output signal that transitions in response to a logic transition of the input signal,
(a) (a-1) a first electrode to which a first potential corresponding to a first logic value which is one of the binary logics is applied, a second electrode connected to the output terminal, and a first main A first main transistor having a control electrode for receiving a control signal;
(a-2) a first electrode to which a second potential corresponding to a second logic value complementary to the first logic value of the binary logic is applied; a second electrode connected to the output terminal; A second main transistor having a control electrode for receiving a main control signal of
(a-3) a first sub-transistor having a first electrode to which the first potential is applied, a second electrode connected to the output terminal, and a control electrode for receiving a first sub-control signal;
(a-4) a second sub-transistor having a first electrode to which the second potential is applied, a second electrode connected to the output terminal, and a control electrode for receiving a second sub-control signal The main buffer,
(b) a pre-buffer that generates the first and second main control signals based on the input signal;
(c) (c-1) When the output signal reaches the first threshold value during the transition from the value closer to the second potential than the first threshold value toward the first potential. A first logic gate that outputs the first main control signal as the first sub-control signal;
(c-2) When the output signal reaches the second threshold value during the transition from the value closer to the first potential than the second threshold value toward the second potential, And a control circuit having a second logic gate that outputs the second main control signal as the second sub control signal.
前記第1の論理ゲートは
(c-1-1)前記出力信号を、前記第1しきい値を以て反転するインバータと、
(c-1-2)前記第1の論理ゲートの前記インバータの出力と前記第1の主制御信号がいずれも前記第2論理値を採る場合に前記第2論理値を前記第1の副制御信号として出力する論理素子と
を含み、
前記第2の論理ゲートは
(c-2-1)前記出力信号を、前記第2しきい値を以て反転するインバータと、
(c-2-2)前記第2の論理ゲートの前記インバータの出力と前記第2の主制御信号がいずれも前記第1論理値を採る場合に前記第1論理値を前記第2の副制御信号として出力する論理素子と
を含む、請求項2記載の出力回路。In the first main transistor, the first main control signal corresponds to the second logic value, and in the second main transistor, the second main control signal corresponds to the first logic value. In addition, when the first sub-control signal corresponds to the second logic value, the second sub-transistor corresponds to the first logic value of the second sub-transistor. When you do, each conducts,
The first logic gate is
(c-1-1) an inverter that inverts the output signal with the first threshold;
(c-1-2) When the output of the inverter of the first logic gate and the first main control signal both take the second logic value, the second logic value is changed to the first sub-control. Logic elements that output as signals,
The second logic gate is
(c-2-1) an inverter that inverts the output signal with the second threshold value;
(c-2-2) When the output of the inverter of the second logic gate and the second main control signal both take the first logic value, the first logic value is changed to the second sub-control. The output circuit according to claim 2, further comprising a logic element that outputs the signal.
前記第1の論理ゲートは、前記ヒステリシス回路の出力と前記第1の主制御信号がいずれも前記第2論理値を採る場合に前記第2論理値を前記第1の副制御信号として出力する論理素子を更に含み、
前記第2の論理ゲートは、前記ヒステリシス回路の出力と前記第2の主制御信号がいずれも前記第1論理値を採る場合に前記第1論理値を前記第2の副制御信号として出力する論理素子を更に含む、請求項2記載の出力回路。The first and second logic gates are configured such that the output signal is the first signal while the output signal transitions from a value closer to the second potential than the first threshold value toward the first potential. When the threshold value is reached, the second logic is used to change the output signal in the middle of the transition from the value closer to the first potential to the second potential than the second threshold value. Including a first hysteresis circuit that outputs the first logic when a second threshold value is reached;
The first logic gate outputs the second logic value as the first sub-control signal when both the output of the hysteresis circuit and the first main control signal take the second logic value. Further comprising an element,
The second logic gate outputs the first logic value as the second sub-control signal when both the output of the hysteresis circuit and the second main control signal take the first logic value. The output circuit according to claim 2, further comprising an element.
前記制御信号が非活性の場合には前記入力信号のみに基づいた論理を共通して前記第1及び第2の主制御信号として出力し、
前記制御信号が非活性の場合には前記入力信号に拘らず、前記第1の主制御信号と前記第2の主制御信号とのいずれもを非活性化させて、前記第1及び第2の主トランジスタのいずれをもオフさせる、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の出力回路。The pre-buffer receives the input signal and the state control signal,
When the control signal is inactive, the logic based only on the input signal is output in common as the first and second main control signals,
When the control signal is inactive, both the first main control signal and the second main control signal are deactivated regardless of the input signal, and the first and second The output circuit according to claim 1, wherein any of the main transistors is turned off.
(a-5)前記第1電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第3の副制御信号を受ける制御電極とを有する第3の副トランジスタと、
(a-6)前記第2電位が与えられる第1電極と、前記出力端子に接続された第2電極と、第4の副制御信号を受ける制御電極とを有する第4の副トランジスタとを更に有し、
前記制御回路は
(c-3)第3しきい値よりも前記第2電位に近い値から前記第1電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第3しきい値に達した場合に、前記第1の主制御信号を前記第3の副制御信号として出力する第3の論理ゲートと、
(c-4)第4しきい値よりも前記第1電位に近い値から前記第2電位へと向かって遷移する途中において前記出力信号が前記第4しきい値に達した場合に、前記第2の主制御信号を前記第4の副制御信号として出力する第4の論理ゲートと
を更に有する、請求項1記載の出力回路。The main buffer is
(a-5) a third sub-transistor having a first electrode to which the first potential is applied, a second electrode connected to the output terminal, and a control electrode for receiving a third sub-control signal;
(a-6) a fourth sub-transistor having a first electrode to which the second potential is applied, a second electrode connected to the output terminal, and a control electrode for receiving a fourth sub-control signal; Have
The control circuit is
(c-3) When the output signal reaches the third threshold value during the transition from the value closer to the second potential than the third threshold value toward the first potential, A third logic gate that outputs one main control signal as the third sub-control signal;
(c-4) When the output signal reaches the fourth threshold value during the transition from the value closer to the first potential than the fourth threshold value toward the second potential, The output circuit according to claim 1, further comprising a fourth logic gate that outputs two main control signals as the fourth sub control signal.
前記2値論理の第1論理値に対応する第1電位が与えられる第1端と、前記出力端子に接続された第2端とを有し、自身の前記第1端及び前記第2端の間を導通/非導通する主スイッチング素子と、
前記第1電位が与えられる第1端と、前記出力端子に接続された第2端とを有し、自身の前記第1端及び前記第2端の間を導通/非導通する副スイッチング素子と
を更に備え、
前記入力信号の遷移によって前記主スイッチング素子及び前記副スイッチング素子の何れもが非導通である状態から前記主スイッチング素子が導通する場合には、前記主スイッチング素子が導通した後に前記副スイッチング素子も導通する出力回路。An output circuit comprising an input terminal to which an input signal in accordance with binary logic is given, and an output terminal for outputting an output signal that transitions in response to a logic transition of the input signal,
A first end to which a first potential corresponding to a first logic value of the binary logic is applied; and a second end connected to the output terminal; the first end and the second end of the first end A main switching element conducting / non-conducting between;
A sub-switching element having a first end to which the first potential is applied and a second end connected to the output terminal, wherein the sub-switching element is conductive / non-conductive between the first end and the second end of the first end; Further comprising
When the main switching element conducts from the state where both the main switching element and the sub switching element are non-conducting due to the transition of the input signal, the sub switching element is also conducted after the main switching element is conducted. Output circuit.
前記移行によって前記出力信号の電位が所定のしきい値に達した時に前記副スイッチング素子が導通し始める、請求項9記載の出力回路。Due to the conduction of the main switching element, the potential of the output signal shifts in a direction from the second potential corresponding to the second logic value complementary to the first logic value of the binary logic to the first potential. ,
The output circuit according to claim 9, wherein the sub-switching element starts to conduct when the potential of the output signal reaches a predetermined threshold value due to the transition.
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