JPH01303923A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特にバイポーラＬＳＩの回
路における高速負荷駆動回路を有する半導体装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、かかる半導体装置Ｇ＋おける高速負荷駆動回路は
抵抗終端されるエミッタフォロア回路に流れる電流を天
きくすることにより、高速駆動を実現している。

第５図はかかる従来の一例を説明するためのエミッタフ
ォロア付ＥＣＬゲータ回路図である。

第５図に示すように、このＥＣＬゲート回路は信号入力
端子（ＩＮ）５１およびリファレンス電源端子５２をそ
れぞれのベースに接続した一対のバイポーラトランジス
タ（以下、単にトランジスタと称す）と、前記各トラン
ジスタ対のエミッタ間を接続しこれと電源ＶＥＥ間に接
続した定電流源５３と、出力端子（ＯＵＴ＞５５にエミ
ッタを接続しコレクタを電源に接続するとともにベース
を前記信号入力端子を接続したトランジスタのコレクタ
に接続する充電用トランジスタ５４と、出力端子５５と
電源Ｖｔ間に接続した出力終端抵抗５６とを有して構成
される。

かかる構成のエミッタフォロア回路を用いた出力駆動回
路は、エミッタフォロア出力に接続される信号配線およ
びファンアウト等の負荷容量に対し、充電はトランジス
タのエミッタ電流により行い、また放電は終端抵抗から
の放電電流により行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、現在のバイポーラＬＳＩ回路においては、高
集積化および大規模化が進んだため、ファンアウトによ
る次段ゲートのトランジスタの接合容量以上に大きい信
号配線容量による伝播遅延時間の増大が問題視されてい
る。

しかるに、エミッタフォロアによる高速充放電を実現す
る場合、上述の通り、充電はトランジスタの性能に依存
し、また放電は終端抵抗を流れるＴＬ流に依存している
。

し７かしながら、高速放電のために終端抵抗を低くシ、
て放電電流を増加させた場合は、充電時間の増加やエミ
ッタフォロアのベース電流増加によるノイズマージンの
低下および使用電力の増大という欠点がある。特に、こ
のノイズマージンの低下という欠点により多種のエミッ
タフォロア電流をＬＳＩ内部で使用する場合、小電流の
カレントソースを有するカレントスイッチを使用できな
いことになる。

本発明の目的は、かかる高速充電やノイズマージンを保
障するとともに低消費電力の半導体装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、ベースに入力信号を供給しコレ
クタを電圧源と接続し且つエミッタを出力端子と接続さ
れる充電用トランジスタと、定電流源を有し且つ前記充
電用トランジスタと前記定電流源の間に差動入力トラン
ジスタ側から得られる制御信号により入力信号がハイの
時にはハイインピーダンスとなりロウの時にはロウイン
ピーダンスとなる放電電流制御回路とを含んで構成され
る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の詳細な説明するためのＥＣＬ出力駆動
回路図である。

第１図に示すように、かかるＥＣＬ回路は入力端子１１
を第一のトランジスタ対のベースに接続し、このトラン
ジスタと差動接続した第二のトランジスタのベースにリ
ファレンス電源（ＶＲＩ）］７を供給する。またこれら
のトランジスタのエミッタには第一の定電流源１２が接
続され、且つ入力端子１１が接続されたトランジスタの
コレクタを出力充電用トランジスタ１３のベースに接続
する。一方、出力端子１５は充電用トランジスタ］３の
エミッタに接続されるとともに、放電電流制御入力端子
１６および第二の定電流源１８が接続された放電電流制
御回路１４にも接続される。

第２図は本発明の第一の実施例を説明するための第１図
に示す基本回路を具体化したＥＣＬ出力駆動回路図であ
る。

第２図に示すように、本実施例はＥＣＬ回路のエミッタ
結合ノードの電位を放電電流の制御信号として入力し、
第二のリファレンス電位との差動により動作する出力駆
動回路である。すなわち、入力端子２１および第一のリ
ファレンス電源端子２２をそれぞれベースに接続された
トランジスタのエミッタと電源Ｖ２Ｂに接続された第一
の定電流源２３との結合点を制御トランジスタのベース
である放電電流制御入力端子２つに接続し、且つこの制
御入力端子２つと第二のリファレンス電源（ＶＨ２）２
６との電位差により放電電流■２を制御するものである
。尚、ここで２４は出力充電用トランジスタ、２５は出
力、端子、２７は第二の定電流源、２８は終端抵抗をそ
れぞれ表わす。

かかる駆動回路において、出力がハイ時にはハイインピ
ーダンスになるので、充電用トランジスタ２４を流れる
電流Ｉ、は次段ゲートのベース電流および出力より終端
電源に接続される高負荷のの終端抵抗２８を通る充電用
トランジスタ２４をアクティブ化するための電流のみで
ある。また、出力がロウ時にはロウインピーダンスにな
るので、放電電流工２が加わる。

第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第２図に示す第−の実
施例の回路が動作した場合の各ノードの電位および駆動
回路内電流の特性図である。

第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、３１は出力端子２
５における出力電圧、３２は第一のリファレンス電源（
ＶＲ＋）から供給されるリファレンス電源電圧、３３は
入力端子２１における入力電圧、３４は第二のリファレ
ンス電源（ＶＲ２）から供給されるリファレンス電源電
圧、３５はＢ点、すなわち差動トランジスタのエミッタ
電位をそれぞれ表わし、また３６は放電電流Ｉ２．３７
は充電電流■１をそれぞれ表わす。

このように、充電トランジスタ２４を流れる充電電流１
１および制御トランジスタを流れる放電電流■２は立上
り特性および立下り特性ともほぼ一致し、且つ位相的に
もずれがほとんどないため、ノイズマージンを増加させ
、消費パワーや駆動パワーを低くすることができる。

第４図は本発明の第二の実施例を説明するためのＥＣＬ
出力駆動回路図である。

第４図に示すように、かかる出力駆動回路は相反出力回
路に対し本発明を適用させた場合の構成例である。本実
施例は前述した第一の実施例に加えて第二のリファレン
ス電源（ＶＲ２）４７に接続されるトランジスタのコレ
クタに正出力充電用のトランジスタ４４′のエミッタを
接続して使用するものであり、この場合第二の定電流源
４８の電流を正又は負の出力の放電電流として使用して
おり、立上り特性の向上やノイズマージンの向上および
駆動パワーの低減に一層有効である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明の半導体装置はＥＣＬ回路の
出力駆動回路に、出力がロウ時には放電電流を供給し、
出力がハイ時には放電電流をオフする差動ゲート回路を
接続することにより、立上り特性を改善しノイズマージ
ンを増加させることができるという効果がある。また、
出力駆動回路における放電電流を大きくしても出力がハ
イ時のノイズマージンが減少しないので、出力回路に高
抵抗の終端負荷抵抗を使用することができ、ＥＣＬ回路
の低パワー化が可能になるという効果がある。

これらの点を考え合わせると、本発明の半導体装置はＲ
ＡＭ、ＲＯＭやレジスタファイル等において、高負荷が
一つの信号線につきやすい場合の出力回路に有効である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するためのＥＣＬ出力駆動
回路図、第２図は本発明の第一の実施例を説明するため
のＥＣＬ出力駆動回路図、第３図（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ第２図に示す第一の実施例の動作時の各ノード電位
および駆動回路内電流の特性図、第４図は本発明の第二
の実施例の説明するためのＥＣＬ出力駆動回路図、第５
図は従来の一例を説明するためのエミッタフォロア付Ｅ
ＣＬゲート回路図である。 １１．２１．４１・・・入力端子、１２，２３゜４３・
・・第一の定電流源、１３，２４，４４．４４’・・・
出力充電用トランジスタ、１４・・・放電電流制御回路
、１５．２５，４５．４５′・・・出力端子、１６．２
９・・・放電電流制御入力端子、１７，２２゜４２・・
・第一のリファレンス電源（ＶＲ，）、１８゜２７．４
８・・・第二の定電流源、２６．４７・・・第二のリフ
ァレンス電源（ＶＲ２）　、２８，４６゜４６′・・・
終端抵抗。 筋　　７　　図 出　　２　　又 り 閉　３　霞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ベースに入力信号を供給しコレクタを電圧源と接続し
   且つエミッタを出力端子と接続される充電用トランジス
   タと、定電流源を有し且つ前記充電用トランジスタと前
   記定電流源の間に差動入力トランジスタ側から得られる
   制御信号により入力信号がハイの時にはハイインピーダ
   ンスとなりロウの時にはロウインピーダンスとなる放電
   電流制御回路とを含むことを特徴とする半導体装置。