JPH01117518A - 半導体装置の出力回路 - Google Patents

半導体装置の出力回路

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JPH01117518A
JPH01117518A JP62275470A JP27547087A JPH01117518A JP H01117518 A JPH01117518 A JP H01117518A JP 62275470 A JP62275470 A JP 62275470A JP 27547087 A JP27547087 A JP 27547087A JP H01117518 A JPH01117518 A JP H01117518A
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signal
output terminal
terminal
semiconductor device
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JP62275470A
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Mitsuo Isobe
磯部 満郎
Makinari Kobayashi
小林 万企就
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
    • H03K19/00361Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の出力回路に関するもので、特に
半導体装置を複数個接続して用いる場合、信号を高速で
伝達できる出力回路に用いられるものである。
(従来の技術) 従来、複数個の半導体装置を用いてそれぞれの出力をワ
イヤードOR(オア)として、合成された信号を別の半
導体装置に出力する場合、第6図に示すように信号を出
力する個々の半導体装置の出力回路は内部信@SLをゲ
ート入力とするMoSトランジスタ1のドレインを直接
出力端子21に接続したオープンドレインタイプの出力
口路を用いていた。
この半導体1i13を複数個並列接続にするには、第7
図に示すように、それぞれ半導体装置3のオープンドレ
インタイプの出力2!を接続し、ワイヤードORとし、
全ての出力21が高インピーダンスの場合、出力信号S
oを高レベルにするため、電源端子4と出力端子2の間
に抵抗Rを接続し、これを半導体装置5の入力としてい
る。
(発明が解決しようとする同題点) 第7図に示されているように、各々の半導体装置3のM
OSトランジスタ1のドレインが直接接続された出力端
子2を相接続し、更に電源端子4との間に抵抗Rを接続
することにより、ワイヤードORとすることができる。
このような構成とすることにより、どれか1つの半導体
装置3内の出力端子21に接続されたMOSトランジス
タ1が導通となると、抵抗RとそのMOSトランジスタ
1のコンダンクタンスの比で、電源電圧を分圧した電圧
まで出力信号Soの電位が下がる。第8図にどれかの半
導体装置3のMOSトランジスタ1に入力される内部信
号Stと第7図の出力端子2の電位変化の関係を示す。
即ち、全ての半導体装13の内部信号Shが低レベルの
ときには、全てのMoSトランジスタ3が非導通となっ
ており、出力信号Saは、抵抗Rで電源電圧までプルア
ップされている。ここで、どれか1つでも半導体装13
の内部信号Stが高レベルとなると、上述した電圧まで
出力信号Soが下がる。更に全ての半導体装置3の内部
信号SLが低レベルとなると、全てのMoSトランジス
タ1が非導通となるため、抵抗R及び出力端2の部分の
容量C(全ての半導体装置3の出力容量、半導体装15
の入力容量及び出力信号Saの配線容量の合計)とで決
まる時定数RCで出力信号Saの電位が電源電圧まで上
昇する。
第7図に示すように接続したシステムにおいて、出力信
号Soと電源端子4との間に接続した抵抗Rの値は、ど
れか1つでも半導体装置3の出力MoSトランジスタ1
が導通のときには、電源端子4→抵抗R−+MOSトラ
ンジスタ1→接地端子6を通じて電流が流れるため、消
費電流を低減するために、一般に抵抗Rを数にΩから数
10にΩとしている。システムが大規模となり、ワイヤ
ードORとする半導体装置3の個数が増えたり、半導体
装[5以外に出力信号Soを入力とする半導体装置が増
えると、出力信@Saの配線も増えることになり、出力
信号の容alCは大きなものとなってしまう。ここで抵
抗R及び容量Cをそれぞれ10にΩ及び50PFと仮定
した場合、前述の出力信号Soが低レベルから電源電圧
まで上昇する時1mTはrT−RC−10kΩX50P
F−500n sea Jと大きな値となってしまう。
このTを小さな値とするためには、システムが決まって
しまうと容量Cは決まってしまうため、抵抗Rを下げな
ければならないが、これは前述した通り抵抗Rを介して
流れる電流が増えてしまうために消費電流を増大させて
しまう。更に、抵抗Rを介して流れる電流が増えるため
、半導体装13のMOSトランジスタ1が導通した場合
の出力信@S11の立下がり時間も大きくなってしまう
ことに加えて、出力信号の低レベルは、抵抗RとMOS
トランジスタ1のフンダクタンスの比で決まるため、そ
の低レベルは高い値となってしまう。
このように1、従来のオープンドレインタイプの出力端
子を持った半導体装置を用いた場合、その出力端子をワ
イヤードOR接続し、その接続点と電源端子との間に抵
抗Rを接続した場合、抵抗Rの値を高く設定すると出力
信号の立上りが遅くなり、抵抗Rの値を低く設定すると
消費電流が増大したり、出力信号の立下がりが遅くなる
という問題を持っていた。
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、半導体装置
の出力端子を並列に接続することを可能とし、その接続
点と電源端子との間に接続する抵抗の値を大きくして消
費電流の低減化を図っても高速動作が可能な出力回路を
得ることを目的としだも゛のである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用)本発明は、出力
端子が、信号を出力しない場合には高インピーダンス状
態となり、信号を出力する場合には低インピーダンス状
態となって低あるいは高レベルを出力し、信号の出力を
止める場合には前記出力レベルと逆のレベルを出力した
後に高インピーダンス状態となる回路を具備したことを
特徴とする半導体装置の出力回路である。即ち、本発明
の半導体装置の出力回路は、半導体装置内の内部信号が
出力された時導通となるMOSトランジスタを出力端子
と一方の電源端子の間に配し、他方の電源端子と出力端
子との間に、内部信号の出力が止まった時に一時的に導
通となるMOSトランジスタを配することにより実現で
き、半導体装置の出力端子を?!数数個並接接続、全て
の半導体装置の内部信号が出力されていない時に。
出力端子の電圧を固定するための抵抗を接続する場合、
消費電流を低減するために抵抗の値を大きくしても、出
力信号が高速に伝達される出力回路を実現するものであ
る。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
1図は同実施例を示す出力回路図である。ここで第6図
と対応する個所には同一符号を用いる。出力端子21と
接地’11m端子6の間に内部信号Slが高レベルとな
った時導通となるnチャネルMoSトランジスタ11を
配し、出力端子2!と正側N源端子4との間に、内部信
号SLを遅延回路12で遅らせた信@Bと内部信号SL
をインバータ13で反転させた信号(A)を入力とする
ナンド回路14の出力信号(C)をゲート入力とするn
チャネルMOSトランジスタ15を配している。第2図
は、第1図の回路の動作を説明するタイミング波形図で
ある。
第2図を参照して第1図の回路の動作を説明す・ ると
、内部信号S+が低レベルの状態では、nチャネルMO
Sトランジスタ11のゲート電圧が低レベルのため非導
通状態また信号(B)は低レベル、信号(A)は高レベ
ルとなっているので、信号(C)は高レベルとなってい
る。このため信号(C)がゲート電圧となっているPチ
ャネルMOSトランジスタ15は非導通状態となってい
る。
2つのMOSトランジスタ11.15はともに非導通状
態となっているので、出力端子21は高インピーダンス
となっている。この時、全体回路が第7図に示しである
ような構成となっているとくただし、装置3と第1図は
置き換えて考える)N源端子4と出力端子2に間に接続
された抵抗Rによって、出力端子2の電圧は電源電圧と
なっている。ここで内部信号SLが高レベルとなると、
nチャネルMOSトランジスタ11は導通となる。
信号(B)は遅延回路12によっである時間τ、例えば
30nsec後に高レベルとなるが、信号(A>がその
前に低レベルとなるため、信号(C)は高レベルのまま
であり、nチャネルMOSトランジスタ15も非導通の
ままである。nチャネルトランジスタ11が導通となる
と、出力端子電圧Saは、抵抗Rでつり上げられていた
高レベルから急激に低レベルとなる。この出方端子2が
低レベルどなっている間、抵抗Rを通じて正側電源端子
4から接地電源端子6へ直流電流が流れるため、消費電
流を低減するためには、大きな値の抵抗Rを用いる必要
がある。
内部信号SLの出力が止まり、そのレベルが低レベルと
なると、nチャネルMOSトランジスタ11が非導通と
なるとともに信M(A)が高レベルとなり、信号(B)
は前述の遅れ時間で、例えば30 n sea後までは
高レベルを保ち、その後低レベルとなるので、信@(C
)は信号(A>が高レベルなってから信号(B)が低レ
ベルになるまで低レベルとなり、nチャネルMOSトラ
ンジスタ15もその間導通となる。nチャネルMOSト
ランジスタ15が導通となると、出力端子2の電圧So
は低レベルから急激に高レベルとなる。前記のnチャネ
ルMOSトランジスタ11が導通となってから、nチャ
ネルMOSトランジスタ15が導通となり、その後非導
通になるまで、出力端子2は低インピーダンス状態とな
っている。PチャネルMOSトランジスタ15が非導通
となると、出力端子2は再度高インピーダンス状態とな
り、正側電源端子4との間に接続された抵抗Rによって
高レベルが保たれる。
この様に、内部信号Stが高レベルとなり、出力端子2
が低レベルとなる時にはnチャネルMOSトランジスタ
が、そして内部信号Stが低レベルとなり、出力端子2
が高レベルとなる時には、nチャネルMOSトランジス
タ15がそれぞれ導通となるため、出力端−子2の信号
の変化はともに高速とすることができる。又、抵抗Rは
、出力端子2が高インピーダンス状態のとき高レベルを
保持するだけでよいので、その抵抗値を大きくすること
ができ、消費電流の低減化が可能となる。
内部信号Slが出力されていない時は、出力端子21が
高インピーダンスとなっているので、この出力端子21
同志を複数個並列に接続(ワイヤードOR)するのが可
能となる。
第3図は第1図中の遅延回路12の一例を示しており、
4段のインバーター21と、その出力と接地端子との間
に遅れ時1w調整用の容量22が接続されている。ここ
で遅れ時間によっては、この段数を増減させることが出
来るのはもちろんのことである。又、容−22は全段の
インバータ出力に入れる必要はなく、遅れ時間によって
、任意のインバータ出力に接続すればよい。又、容量2
2は接地電源端子ではなく正側電源端子との間に入れて
も、又、両者に入れてもよいのはもちろんのことである
。又遅延回路12は第3図に限ったものでなく、要は信
号を遅らせて伝達できるものなら何でもよいのはもちろ
んである。
第4図は第2の実施例を示す出力回路図、第5図はその
動作タイミング図である。第4図は第1図と略対応する
ので、対応個所には同一符号を用いかつこれにダッシュ
を付しておく。出力端子21′を複数個並列して接続し
て用いる場合、出力端子2(第7図参照)が高インピー
ダンス状態の時、出力端子2のレベルを固定するための
抵抗Rは、第7図における抵抗Rを出力端子2と接地電
源端子6との閤に接続する。このような構成において、
内部信号SL′が出力されず低レベルの時は、nチャネ
ル、pチャネルの両MOSトランジスタ11’、15’
はともに非導通となっているので、出力端子2は高イン
ピーダンスとなっており、そのレベルは抵抗Rによって
低レベルに固定されている。ここで内部信号Sl’が出
力され、高レベルとなると、nチャンネルMOSトラン
ジスタ11′は非導通のままであるが、nチャネルMO
Sトランジスタ15′は導通となり、出力端子2は低イ
ンピーダンスとなり、急激に高レベルとなる。次いで内
部信号St’が低レベルとなると、インバータ31を介
してnチャネルMOSトランジスタ15′は非導通とな
るが、遅延回路12′の遅れ時間だけnチャネルMOS
トランジスタ11′が導通となり、出力、端子2(2’
)を急激に低レベルとする。遅延回路12′の遅れ時間
後にnチャネルMOSトランジスタ11′が非導通とな
り、出力端子2は高インピーダンス状態となり、抵抗R
によって低レベルが保た。れる。
このように第2の実施例でも、内部信号Sl’の変化に
つれて出力端子の信号が変化する場合には、どちらか一
方のMOSトランジスタが導通となるので、出力端子2
1′の信号の変化を急激にすることができる。又、出力
端子2と接地電源端子との間に接続した抵抗Rは、出力
端子2が高インピーダンス状態のとき低インピーダンス
を固定するだけでよいので、大きな値の抵抗を用いるこ
とができ、低消費電力化が可能となる。又、内部信号S
i’が出力されない時は、出力端子2が高インピーダン
ス状態となっているので、出力端子21′を複数個並列
接続(ワイヤードOR)するのが可能となる。
この第4図の遅延回路は、第1の実施例と同じ第3図の
遅延回路は、第1の実施例と同じ第3図の遅延回路を用
いることができる。
[発明の効果] 以上述べたように、内部信号の出力にともない、出力端
子の信号が変化する場合、例えば正側電源端子に接続さ
れたnチャネルMOSトランジスタあるいは、接地電源
端子に接続されたnチャネルMoSトランジスタのどち
らか一方が必ず導通となるためたとえ出力端子の容IC
が大きくても、出力信号の変化は急激となり、従来例の
ようなRC時定数で信号の変化が遅れるというような問
題はない。又、出力端子がハイインピーダンス状態のと
き、出力端子のレベルを固定するための抵抗Rもレベル
を固定するだけの役目しか負う必要がないため、その抵
抗値は大きなものとすることが出来、従って、内部信号
が出力されたときその抵抗Rを流れる電流は小さくでき
、従来例のように出力信号の変化を速くするために抵抗
値を下げ、R([定数を小さくし、その結果消費電力が
増加してしまうといった問題もなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の出力回路図、第2図は同回
路の動作を示すタイミング波形図、第3図は第1図の一
部詳細回路図、第4図は本発明の他の実施例の出力回路
図、第5図は同回路の動作を示すタイミング波形図、第
6図は従来の出力回路図、第7図は同回路を並列接続し
て用いた場合の回路図、第8図は同回路の動作を示すタ
イミング図である。 21・・・出力端子、4・・・電源端子、6・・・接地
端子、11.15・・・MOSトランジスタ、12・・
・遅延回路、13・・・インバータ、14・・・ナンド
回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第3図 12′ 第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)出力端子が、信号を出力しない場合には高インピ
    ーダンス状態となり、信号を出力する場合には低インピ
    ーダンス状態となって低あるいは高レベルを出力し、信
    号の出力を止める場合には前記出力レベルと逆のレベル
    を出力した後に高インピーダンス状態となる回路を具備
    したことを特徴とする半導体装置の出力回路。
  2. (2)前記回路は、前記半導体装置内の内部信号が出力
    された時導通となるMOSトランジスタを前記出力端子
    と一方の電源端子の間に配し、前記出力端子と他方の電
    源端子の間に内部信号の出力が止まった時に一時的に導
    通となるMOSトランジスタを配するものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の
    出力回路。
  3. (3)前記出力端子には、別の半導体装置の前記同様の
    機能を有した回路の出力端子が接続されかつ他の半導体
    装置の入力端子が接続されることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項に記載の半導体装置の出力回
    路。
  4. (4)前記出力端子には、これと一方の電源端子との間
    に容量Cが形成され、かつ他方の電源端子との間に高抵
    抗Rが形成されることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ないし第3項のいずれか一つの項記載の半導体装置の
    出力回路。
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