JPH02126720A - Transistor circuit - Google Patents

Transistor circuit

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JPH02126720A
JPH02126720A JP63280635A JP28063588A JPH02126720A JP H02126720 A JPH02126720 A JP H02126720A JP 63280635 A JP63280635 A JP 63280635A JP 28063588 A JP28063588 A JP 28063588A JP H02126720 A JPH02126720 A JP H02126720A
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Japan
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bipolar transistor
transistor
circuit
output
base
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JP63280635A
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Japanese (ja)
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Tsuneaki Fuse
布施 常明
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

Abstract

PURPOSE:To prevent the increase of the current consumption and the malfunction and to obtain a high action margin by providing a resistance element between the base and emitter of a transistor of an output circuit. CONSTITUTION:Between the base and emitter of a Tr Q1 of an output circuit 2 of a BiCMOS circuit combining a CMOSFET circuit and a bipolar transistor Tr, a resistance element R is connected. Thus, when the output of a CMOS gate comes to an 'H' level, after the output terminal of the circuit 2 rises up to VCC-phiBE by the Tr Q1, further, it is charged through a resistance element R and rises up to a power source potential VCC completely. When the output of the CMOS gate comes to an 'L' level, the Tr Q1 is turned off, a Tr Q2 is turned on, the output terminal is reduced to the phiBE, thereafter, further, completely falls through the resistance element R and an (n) channel MOSFETM2 in which the CMOS gate is turned on, to a ground potential VSS.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はトランジスタ回路に係り、特にCMOS回路と
バイポーラトランジスタを組合わせたBiCMO3回路
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a transistor circuit, and particularly to a BiCMO3 circuit that combines a CMOS circuit and a bipolar transistor.

(従来の技術) BiCMOS回路は、CMOS回路の低消費電力特性と
バイポーラトランジスタの高駆動能力特性を併せ持つも
のとして注目され、ゲートアレイや各種論理集積回路、
高速DRAM、高速SRAMなどに用いられるようにな
っている。
(Prior Art) BiCMOS circuits are attracting attention as they have both the low power consumption characteristics of CMOS circuits and the high driving performance characteristics of bipolar transistors, and are used in gate arrays, various logic integrated circuits,
It has come to be used in high-speed DRAM, high-speed SRAM, etc.

第6図は、従来のBiCMO3回路の基本構成例である
B1CMOSインバータを示す。pチャネルMOSトラ
ンジスタM1とnチャネルMOSトランジスタM2は、
CMOSインバータ1をB4成する。電源VCCと接地
VSS間にトーテム・ポール接続された第1のnpnバ
イポーラトランジスタQ1と第2のnpnバイポーラト
ランジスタQ2は出力回路2を構成する。第1のバイポ
ーラトランジスタQ1のベースはCMOSインバータ1
の出力端子(ノードA)の電位により制御される。第1
のバイポーラトランジスタQ1のエミッタと第2のバイ
ポーラトランジスタQ2のコレクタの接続端子である出
力回路2の出力端子(ノードB)と第2のバイポーラト
ランジスタQ2のベース間にはnチャネル1閘OSトラ
ンジスタM3が接続されている。このMOSトランジス
タM3のゲートはCMOSインバータ1の入力端子電位
により制御される。このMOSトランジスタM3は、C
MOSインバータ1の入力信号に応じて第2のバイポー
ラトランジスタQ2のコレクタ・ベース間を短絡する働
きをする。換言すればこのMOSトランジスタM3は、
第1のバイポーラトランジスタQ1のエミッタ電位を第
2のバイポーラトランジスタQ2のベースに伝達して、
第2のバイポーラトランジスタQ2をオン駆動するため
のオン駆動用MOSトランジスタである。第2のバイポ
ーラトランジスタQ2のベースと接地間にはnチャネル
MOSトランジスタM4が接続され、そのゲートはノー
ドAの電位により制御されるようになっている。このM
OSトランジスタM4は、CMOSインバータ1の出力
に応じて第2のバイポーラトランジスタQ2のベース電
荷を放電する働きをするもので、第2のバイポーラトラ
ンジスタQ2のオフ駆動用MOSトランジスタというこ
とができる。
FIG. 6 shows a B1CMOS inverter which is an example of the basic configuration of a conventional BiCMO3 circuit. The p-channel MOS transistor M1 and the n-channel MOS transistor M2 are
The CMOS inverter 1 is made up of B4. A first npn bipolar transistor Q1 and a second npn bipolar transistor Q2, which are totem-pole connected between a power supply VCC and a ground VSS, constitute an output circuit 2. The base of the first bipolar transistor Q1 is a CMOS inverter 1
It is controlled by the potential of the output terminal (node A) of. 1st
An n-channel 1-lock OS transistor M3 is connected between the output terminal (node B) of the output circuit 2, which is the connection terminal between the emitter of the bipolar transistor Q1 and the collector of the second bipolar transistor Q2, and the base of the second bipolar transistor Q2. It is connected. The gate of this MOS transistor M3 is controlled by the input terminal potential of the CMOS inverter 1. This MOS transistor M3 is C
It functions to short-circuit between the collector and base of the second bipolar transistor Q2 according to the input signal of the MOS inverter 1. In other words, this MOS transistor M3 is
transmitting the emitter potential of the first bipolar transistor Q1 to the base of the second bipolar transistor Q2;
This is an on-drive MOS transistor for turning on the second bipolar transistor Q2. An n-channel MOS transistor M4 is connected between the base of the second bipolar transistor Q2 and the ground, and its gate is controlled by the potential of the node A. This M
The OS transistor M4 functions to discharge the base charge of the second bipolar transistor Q2 according to the output of the CMOS inverter 1, and can be said to be a MOS transistor for off-driving the second bipolar transistor Q2.

第7図は、この様なりiCMOSインバータの動作波形
である。ここでは、Vc c =5V、Vss=OVで
入力信号Vlnとして振幅5Vのクロックを与えた場合
を示している。入力信号VinがH”レベル(5v)か
ら“L”レベル(OV)になると、CMOSインバータ
1の出力端子であるノードAはpチャネルMO8トラン
ジスタM1によりVcc=5Vまで充電される。これに
より出力回路2の第1のバイポーラトランジスタQ1は
オンとなる。このとき、オフ駆動用MOSトランジスタ
M3はオフであり、オフ駆動用MOSトランジスタM4
はオンになるから、出力回路2を構成する第2のバイポ
ーラトランジスタQ2はベース電荷がMOSトランジス
タM4を通して引抜かれてオフとなる。この結果出力信
号Voutは′H1レベルとなる。
FIG. 7 shows the operating waveforms of such an iCMOS inverter. Here, a case is shown in which Vcc = 5V, Vss = OV, and a clock with an amplitude of 5V is applied as the input signal Vln. When the input signal Vin changes from H" level (5V) to "L" level (OV), node A, which is the output terminal of CMOS inverter 1, is charged to Vcc = 5V by p-channel MO8 transistor M1. As a result, the output circuit The first bipolar transistor Q1 of No. 2 is turned on.At this time, the off-drive MOS transistor M3 is off, and the off-drive MOS transistor M4 is turned on.
is turned on, the base charge of the second bipolar transistor Q2 constituting the output circuit 2 is extracted through the MOS transistor M4, and the second bipolar transistor Q2 is turned off. As a result, the output signal Vout becomes 'H1 level.

次にCMOSインバータ1の人力信号Vlnが“H”レ
ベルになると、ノードAは“L゛レベルなり、第1のバ
イポーラトランジスタQ+はオフとなる。このとき、M
OSトランジスタM3はオンとなってノードBの電位を
第2のバイポーラトランジスタQ2のベースに伝達する
。つまり第2のバイポーラトランジスタQ2はコレクタ
・ベース間が短絡されてダイオード接続されたオン状態
となる。またMOSトランジスタM4はオフとなる。こ
れにより、出力信号Voutは“L”レベルになる。
Next, when the human input signal Vln of the CMOS inverter 1 becomes "H" level, the node A becomes "L" level, and the first bipolar transistor Q+ is turned off.At this time, M
OS transistor M3 is turned on and transmits the potential of node B to the base of second bipolar transistor Q2. In other words, the second bipolar transistor Q2 is in an on state with its collector and base short-circuited and diode-connected. Furthermore, MOS transistor M4 is turned off. As a result, the output signal Vout becomes "L" level.

以上の動作において、出力信号v outの“H“レベ
ルは、第7図に示すように電源電位5vまでは上昇せず
、4.3V程度に止まる。これは第1のバイポーラトラ
ンジスタQ1が、ベース電位が5■になっても、ベース
・エミッタ間電圧がビルトイン電圧(φBE−0.7V
)以下になるとオフするためである。また、出力信号v
 outの“L。
In the above operation, the "H" level of the output signal v out does not rise to the power supply potential of 5V, as shown in FIG. 7, but remains at about 4.3V. This means that even if the base potential of the first bipolar transistor Q1 reaches 5mm, the base-emitter voltage remains at the built-in voltage (φBE-0.7V).
) or below, it turns off. Also, the output signal v
“L” for out.

レベルも、第7図に示すようにOVまで低下せず、0.
7V程度に止まる。これは、第2のバイポーラトランジ
スタQ2をダイオード接続としてオン駆動するためやは
り、ベース・エミッタ間のビルトイン電圧φBEでオン
電圧が制限されるためである。
As shown in FIG. 7, the level did not decrease to OV, but 0.
It stops at around 7V. This is because the second bipolar transistor Q2 is turned on with a diode connection, so that the on-voltage is limited by the built-in voltage φBE between the base and emitter.

このように従来のB1CMOSインバータでは、フル振
幅の入力信号を与えても、出力信号は“H。
In this way, in the conventional B1CMOS inverter, even if a full amplitude input signal is applied, the output signal is "H".

レベル側、“L”レベル側とも十分なレベルが出ない。Sufficient level is not produced on both the level side and the "L" level side.

このことは、このB1CMOSインバータの次段に接続
される回路のスイッチング動作に悪影響を及ぼす。例え
ばB1CMOSインバータを2段接続した場合を考える
。各インバータの入力段nチャネルおよびpチャネルの
MOSトランジスタのしきい値(絶対値)を等しくVt
hとする。
This adversely affects the switching operation of the circuit connected to the next stage of this B1CMOS inverter. For example, consider a case where two stages of B1CMOS inverters are connected. The threshold values (absolute values) of the input stage n-channel and p-channel MOS transistors of each inverter are set equal to Vt.
Let it be h.

Vth>φBHのときには、1段目のインバータの出力
即ち2段目の入力が、φBEからVCC−φ8Eの範囲
の振幅であっても、誤動作は生じない。ところが、vt
h<φBHのときには、2段目のインバータはpチャネ
ルMOSトランジスタ。
When Vth>φBH, no malfunction occurs even if the output of the first stage inverter, that is, the input of the second stage has an amplitude in the range from φBE to VCC-φ8E. However, vt
When h<φBH, the second stage inverter is a p-channel MOS transistor.

nチャネルMOSトランジスタ共に常時オン状態となる
。これは、CMOSインバータが常に貫通電流を流して
いることになり、この結果消費電流が増大する。またM
OSトランジスタのしきい値電圧の変動に対して動作マ
ージンが低いものとなり、誤動作の原因ともなる。
Both n-channel MOS transistors are always on. This means that the CMOS inverter always causes a through current to flow, resulting in an increase in current consumption. Also M
The operating margin becomes low with respect to fluctuations in the threshold voltage of the OS transistor, which may cause malfunction.

以上の事情は、B1CMOSインバータに限らず、これ
を応用した各種B1CMOSバッファにおいても同様で
ある。
The above situation is not limited to the B1CMOS inverter, but also applies to various B1CMOS buffers to which this is applied.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来のB1CMOS回路では、出力回路を
構成するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間
のビルトイン電圧に起因する振幅制限により、消費電流
が増大し、また動作マージンが低くなる、といった問題
があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional B1CMOS circuit, the current consumption increases due to the amplitude limit caused by the built-in voltage between the base and emitter of the bipolar transistor that constitutes the output circuit, and the operating margin There was a problem that the

本発明は、この様な問題、を解決した B1CMOS回路を提供することを目的とする。The present invention has solved these problems. The purpose is to provide a B1CMOS circuit.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明にかかるBiCMO8回路は、 CMOSゲートと、このCMOSゲートの出力により制
御される第1のバイポーラトランジスタおよびこれと直
列接続された第2のバイポーラトランジスタからなる出
力回路と、CMOSゲートの入力信号により制御されて
第2のバイポーラトランジスタのコレクタ・ベース間を
短絡することにより第2のバイポーラトランジスタをオ
ン駆動するオン駆動用MOSトランジスタと、CMOS
ゲートの出力電位により制御されて第2のバイポーラト
ランジスタのベース電荷を放電することにより第2のバ
イポーラトランジスタをオフ駆動するオフ駆動用MOS
トランジスタとを有する基本構成に加えて、第1のバイ
ポーラトランジスタのベース・エミッタ間に抵抗素子を
接続したことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A BiCMO8 circuit according to the present invention includes a CMOS gate, a first bipolar transistor controlled by the output of the CMOS gate, and a second bipolar transistor connected in series with the CMOS gate. an output circuit consisting of a bipolar transistor; an on-drive MOS transistor that is controlled by an input signal of a CMOS gate to turn on the second bipolar transistor by shorting the collector and base of the second bipolar transistor; and a CMOS transistor.
an off-drive MOS that turns off the second bipolar transistor by discharging the base charge of the second bipolar transistor under control of the output potential of the gate;
In addition to the basic configuration including a transistor, a resistive element is connected between the base and emitter of the first bipolar transistor.

(作用) 上述のように第1のバイポーラトランジスタのベース・
エミッタ間に抵抗素子を挿入すれば、CMOSゲートの
出力が“H“レベルになった時、出力回路の出力端子は
第1のバイポーラトランジスタによりVCC−φ8Eま
で上昇した後、更に抵抗素子を通して充電されて完全に
電源電位Vcc(例えば5V)まで上昇する。またCM
OSゲートの出力が“L”レベルになった時は、第1の
バイポーラトランジスタがオフ、第2のバイポーラトラ
ンジスタがオンとなって出力端子はφBEまで低下し、
その後更に抵抗素子とCMOSゲートのオンしているn
チャネルMOSトランジスタとを通して完全に接地電位
VSS(例えばOV)まで降下する。従って本発明のB
iCMO3回路では、フル振幅の出力が得られ、これを
縦続接続した時に2段目以降に貫通電流が流れて消費電
流が増大することはない。また多少MOSトランジスタ
のしきい値電圧変動があっても誤動作することはなく、
高い動作マージンが得られる。
(Function) As mentioned above, the base of the first bipolar transistor
If a resistor element is inserted between the emitters, when the output of the CMOS gate becomes "H" level, the output terminal of the output circuit is raised to VCC-φ8E by the first bipolar transistor, and then further charged through the resistor element. The voltage rises completely to the power supply potential Vcc (for example, 5V). Also CM
When the output of the OS gate goes to "L" level, the first bipolar transistor turns off, the second bipolar transistor turns on, and the output terminal drops to φBE.
After that, the resistor element and CMOS gate are turned on.
It completely drops to the ground potential VSS (for example, OV) through the channel MOS transistor. Therefore, B of the present invention
In the iCMO3 circuit, a full amplitude output is obtained, and when these are connected in cascade, a through current will not flow from the second stage onwards and the current consumption will not increase. In addition, even if there is a slight fluctuation in the threshold voltage of the MOS transistor, it will not malfunction.
A high operating margin can be obtained.

(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.

第1図は、一実施例のB1CMOSインバータである。FIG. 1 shows an embodiment of a B1 CMOS inverter.

第6図の従来例と対応する部分には第6図と同一符号を
付して詳細な説明は省略する。
Components corresponding to those in the conventional example in FIG. 6 are designated by the same reference numerals as in FIG. 6, and detailed description thereof will be omitted.

pチャネルMOSトランジスタM1とnチャネルMOS
トランジスタM2からなるCMOSインバータ1、トー
テム・ボール接続された第1のnpnバイポーラトラン
ジスタQlおよび第2のnpnバイポーラトランジスタ
Q2により構成される出力回路2、第2のバイポーラト
ランジスタQ2をダイオード接続としてオン駆動するオ
ン駆動用のnチャネルMOSトランジスタM3、および
第2のバイポーラトランジスタQ2のベース蓄積電荷を
放電して第2のバイポーラトランジスタQ2をオフ駆動
するオフ駆動用MOSトランジスタM4からなる基本構
成は従来と変わらない。この様な基本構成においてこの
実施例では、ノードA、B間即ち、出力回路2を構成す
る第1のバイポーラトランジスタQlのベース・エミッ
タ間に抵抗素子Rを接続している。この回路は通常、つ
の半導体基板上に他の回路と共に集積形成される。
P channel MOS transistor M1 and n channel MOS
A CMOS inverter 1 made up of a transistor M2, an output circuit 2 made up of a first npn bipolar transistor Ql and a second npn bipolar transistor Q2 connected in a totem ball connection, and a diode-connected second bipolar transistor Q2 turned on and driven. The basic configuration remains the same as before, consisting of an n-channel MOS transistor M3 for on-drive and an OFF-drive MOS transistor M4 that discharges the base accumulated charge of the second bipolar transistor Q2 to turn off the second bipolar transistor Q2. . In this embodiment with such a basic configuration, a resistance element R is connected between nodes A and B, that is, between the base and emitter of the first bipolar transistor Ql forming the output circuit 2. This circuit is typically integrated with other circuits on a single semiconductor substrate.

第2図(a)〜(d)は、第1図における抵抗素子Rの
具体的な構成例である。抵抗素子Rは、ノードAがVC
Cになった時にノードBをV。0まで上昇させることが
でき、ノードAがVsSになった時にノードBをVSS
まで低下させることができるものであることが必要であ
る。(a)は、不純物拡散層を用いた拡散層抵抗、或い
は多結晶シリコン膜抵抗であり、上記の条件を満たす。
FIGS. 2(a) to 2(d) show specific configuration examples of the resistance element R in FIG. 1. Resistance element R has node A connected to VC
When it becomes C, node B becomes V. It can be raised to 0, and when node A becomes VsS, node B becomes VSS.
It is necessary to be able to reduce the (a) is a diffusion layer resistance using an impurity diffusion layer or a polycrystalline silicon film resistance, which satisfies the above conditions.

(b)は、DタイプのnチャネルMOSトランジスタの
ゲート・ドレイン間を共通接続したもの、(c)は、D
タイプ、pチャネルのMOSトランジスタのゲート・ソ
ース間を共通接続したものであり、いずれもDタイプで
あるため上記の条件を満たす。(d)は、ゲートにVC
Cを与えたEタイプ、nチャネルのMOSトランジスタ
と、ゲートにVSSを与えたEタイプ、pチャネルのM
OSトランジスタとを並列接続したものである。
(b) is a D-type n-channel MOS transistor whose gate and drain are commonly connected, and (c) is a D-type n-channel MOS transistor whose gate and drain are commonly connected.
The gates and sources of P-channel MOS transistors are commonly connected, and since both are D-type, the above conditions are satisfied. (d) is the VC at the gate.
E-type, n-channel MOS transistor with C applied, and E-type, p-channel MOS transistor with VSS applied to the gate.
An OS transistor is connected in parallel.

ノードAがVCCのときは、pチャネルMOSトランジ
スタを通してノードBはVCCまで上昇することができ
、ノードAがVSSの時はnチャネルMOSトランジス
タを介してノードBはVSSまで降下することができる
。即ちこの構成は、pチャネル、nチャネルともEタイ
プを用いてはいるが、これらを並列接続することにより
しきい値電圧の影響を受けず、ノードAの電位変化に対
してノードBの電位変化を完全に追随させることができ
る。
When node A is at VCC, node B can rise up to VCC through the p-channel MOS transistor, and when node A is at VSS, node B can go down to VSS through the n-channel MOS transistor. In other words, although this configuration uses E type for both the p-channel and n-channel, by connecting them in parallel, it is not affected by the threshold voltage, and the change in the potential of node B corresponds to the change in potential of node A. can be completely followed.

第3図は、この実施例のB1CMOSインバータの動作
波形である。人力信号Vinが“L°レベル(−0V)
のとき、CMOSインバータ1はオフであり、ノードA
はpチャネルMOSトランジスタM1を通してVcc=
5Vまで充電され、第1のバイポーラトランジスタQ1
はオンとなる。
FIG. 3 shows operating waveforms of the B1CMOS inverter of this embodiment. Human power signal Vin is “L° level (-0V)
When , CMOS inverter 1 is off and node A
is Vcc= through p-channel MOS transistor M1.
charged to 5V, the first bipolar transistor Q1
is turned on.

このときオフ駆動用MOSトランジスタM3がオンとな
って第2のバイポーラトランジスタQ2のベース蓄積電
荷を引抜くため、第2のバイポーラトランジスタQ2は
オフとなる。従って出力端子は、第1のバイポーラトラ
ンジスタQlを流れる電流と、CMOSインバータ1の
pチャネルMOSトランジスタM、および抵抗素子Rを
通って流れる電流により充電される。バイポーラトラン
ジスタは負荷駆動能力が高く(例えば抵抗素子Rのそれ
より2桁以上)、従ってVCC−φBE迄は主として第
1のバイポーラトランジスタQlにより充電される。出
力信号Voutがここまで上昇すると、第1のバイポー
ラトランジスタQ1はオフとなるが、その後はpチャネ
ルMoSトランジスタM1と抵抗素子Rを通して流れる
電流により引続き充電が行われ、最終的にV c c 
= 5 Vの“H”レベル出力が得られる。
At this time, the off-drive MOS transistor M3 is turned on and extracts the base accumulated charge of the second bipolar transistor Q2, so the second bipolar transistor Q2 is turned off. Therefore, the output terminal is charged by the current flowing through the first bipolar transistor Ql, the p-channel MOS transistor M of the CMOS inverter 1, and the current flowing through the resistance element R. The bipolar transistor has a high load driving capability (for example, two orders of magnitude higher than that of the resistor R), and is therefore charged up to VCC-φBE mainly by the first bipolar transistor Ql. When the output signal Vout rises to this level, the first bipolar transistor Q1 is turned off, but after that, it continues to be charged by the current flowing through the p-channel MoS transistor M1 and the resistive element R, and finally V c c
= 5V "H" level output is obtained.

次にCMOSインバータ1の入力信号V1nが“H″レ
ベル=Vc c )になると、CMOSインバータ1の
出力は反転してノードAは“Lルーベルになる。またこ
のとき、オン駆動用MOSトランジスタM3がオンにな
る。これにより、第1のバイポーラトランジスタQrは
、ベース蓄積電荷がCMOSインバータ1のnチャネル
MoSトランジスタM2を通して引抜かれてオフとなる
Next, when the input signal V1n of the CMOS inverter 1 becomes "H" level = Vcc), the output of the CMOS inverter 1 is inverted and the node A becomes "L" level.At this time, the on-drive MOS transistor M3 As a result, the base accumulated charge of the first bipolar transistor Qr is extracted through the n-channel MoS transistor M2 of the CMOS inverter 1, and the first bipolar transistor Qr is turned off.

−力筒2のバイポーラトランジスタQ2は、オン駆動用
MOSトランジスタM3を通して出力端子からの電流が
ベースに流れ込み、オンとなる。このとき出力端子は、
第2のバイポーラトランジスタQ2のコレクタからエミ
ッタに流れるIEと、抵抗素子RおよびCMOインバー
タ1のnチャネルMoSトランジスタM2を通して流れ
る電流により放電される。充電の場合と同じの理由で、
二つの放電電流のうち第2のバイポーラトランジスタQ
2を流れる電流の方が大きいから、主として第2のバイ
ポーラトランジスタQ2による放電に支配されて“L”
レベルになる。“L”レベル電位がφBEになると第2
のバイポーラトランジスタQ2はオフとなるが、その後
も抵抗素子RとMOSトランジスタM2を通る放電電流
は流れ、出力“L″レベル電位最終的にOVまで降下す
る。
- The bipolar transistor Q2 of the power cylinder 2 is turned on by the current flowing from the output terminal into its base through the on-drive MOS transistor M3. At this time, the output terminal is
It is discharged by the IE flowing from the collector to the emitter of the second bipolar transistor Q2, and the current flowing through the resistive element R and the n-channel MoS transistor M2 of the CMO inverter 1. For the same reason as for charging,
The second bipolar transistor Q of the two discharge currents
Since the current flowing through Q2 is larger, it is mainly dominated by the discharge from the second bipolar transistor Q2 and becomes "L".
become the level. When the “L” level potential reaches φBE, the second
The bipolar transistor Q2 is turned off, but the discharge current continues to flow through the resistor R and the MOS transistor M2, and the output "L" level potential finally drops to OV.

こうしてこの実施例のB1CMOSインバータでは、“
H”レベルは電源電位VCCまで、“L”レベルは接地
電位VSSまでのフル振幅の出力が得られる。従ってこ
の実施例によれば、従来のように無駄な消費電流が流れ
ることはなく、またしきい値変動に対して強いBiCM
O8回路が得られる。しかも、従来回路に対して付加す
る回路素子は抵抗素子−個のみであり、回路構成を複雑
にすることなく、大きく特性を改善できるという効果が
得られる。
In this way, in the B1CMOS inverter of this embodiment, “
A full-amplitude output can be obtained at the "H" level up to the power supply potential VCC and at the "L" level up to the ground potential VSS. Therefore, according to this embodiment, there is no needless current consumption as in the conventional case, and BiCM that is strong against threshold fluctuations
An O8 circuit is obtained. Furthermore, since the only circuit element added to the conventional circuit is a resistor element, the characteristics can be greatly improved without complicating the circuit configuration.

第4図は、本発明の他の実施例のB i 0MO3・N
ANDゲートである。第1図と対応する部分には第1図
と同一符号を付して詳細な説明は省略する。第1図のC
M Oインバータ1の部分がこの実施例では、pチャネ
ルMoSトランジスタM、、、M、 2とロチャネルP
v10SトランジスタN1□、6M2□を用いて構成さ
れた2人力の0MO3−NANDゲート3になっている
。また、CMOSゲート部が2人力となっていることに
対応して、第2のバイポーラトランジスタQ2のオン駆
動用MOSトランジスタとして、二つの人力信号Vin
l 、  Vin2でそれぞれ制御される直列接続され
た二つのMOSトランジスタM31M32を設けている
FIG. 4 shows B i 0MO3·N of another embodiment of the present invention.
It is an AND gate. Portions corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted. C in Figure 1
In this embodiment, the part of the M O inverter 1 consists of p-channel MoS transistors M, , , M, 2 and a lo-channel P
It is a two-manpower 0MO3-NAND gate 3 constructed using v10S transistors N1□ and 6M2□. In addition, in response to the fact that the CMOS gate section is powered by two people, two human power signals Vin are used as the MOS transistor for turning on the second bipolar transistor Q2.
Two MOS transistors M31 and M32 connected in series are provided, which are controlled by l and Vin2, respectively.

このB i 0MO3−NANDゲートの動作も基本的
に先の実施例のB1CMOSインバータと変わらない。
The operation of this B i 0 MO3-NAND gate is basically the same as that of the B1 CMOS inverter of the previous embodiment.

二つの入力Vlnl 、 Vln2の少な(とも一方が
“L”レベルのとき、ノードAはVCCまで充電され、
第1のバイポーラトランジスタQ+はオンとなる。また
オフ駆動用MOSトランジスタM 、1がオンとなる。
When the two inputs Vlnl and Vln2 are low (both are at "L" level), node A is charged to VCC,
The first bipolar transistor Q+ is turned on. Further, the off-drive MOS transistor M1,1 is turned on.

そして先の実施例と同様、CMO3ΦNANDゲート3
のpチャネルMOSトランジスタMI H、Ml 2の
いずれかと抵抗索子Rを通して出力端子は完全にVCC
まで充電される。二つの入力信号Vlnl 、 Vin
2が共に“H”レベルのとき、ノードAは“L°レベル
になり、第1のバイポーラトランジスタQ1はオフとな
る。このとき二つのオン駆動用MOSトランジスタM3
1 、 Ml 2が共にオンとなり、第2のバイポーラ
トランジスタQ2がオンとなる。そしてやはり先の実施
例と同じように、出力端子は抵抗索子Rと0MO3−N
ANDゲート3のMOSトランジスタM21 、M2□
を通しても放電される結果、Ovまでの“L”レベル出
力が得られる。従ってこの実施例によっても、消費電流
が少なく、高い動作マージンの回路が得られる。
As in the previous embodiment, CMO3ΦNAND gate 3
The output terminal is completely connected to VCC through either p-channel MOS transistor MIH or Ml2 and the resistor R.
will be charged up to. Two input signals Vlnl, Vin
2 are both at the "H" level, the node A becomes the "L° level, and the first bipolar transistor Q1 is turned off. At this time, the two on-drive MOS transistors M3
1 and Ml 2 are both turned on, and the second bipolar transistor Q2 is turned on. And as in the previous embodiment, the output terminals are the resistor wire R and 0MO3-N.
MOS transistors M21 and M2□ of AND gate 3
As a result, an "L" level output up to Ov can be obtained. Therefore, this embodiment also provides a circuit with low current consumption and high operating margin.

第5図は、本発明の他の実施例のBtCMOS・NOR
ゲートである。第4図と対応する部分には第4図と同一
符号を付して詳細な説明は省く。
FIG. 5 shows a BtCMOS/NOR according to another embodiment of the present invention.
It is a gate. Portions corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals as in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

第4図のCMOS−NANDゲート3に対応する部分が
この実施例では、直列接続されたpチャネルMOSトラ
ンジスタM11 、Ml 2と、並列接続されたnチャ
ネルMOSトランジスタM3、。
In this embodiment, the portion corresponding to the CMOS-NAND gate 3 in FIG. 4 includes p-channel MOS transistors M11 and Ml2 connected in series, and an n-channel MOS transistor M3 connected in parallel.

M32からなるCMOS−NORゲート4を構成してい
る。この変更に対応して、オン駆動用MOSトランジス
タは、二つの入力信号Vinl。
It constitutes a CMOS-NOR gate 4 made of M32. Corresponding to this change, the on-drive MOS transistor receives two input signals Vinl.

VIn2によりそれぞれ制御される二つのnチャネルM
OSトランジスタM31 、 M32を用意している。
Two n-channels M each controlled by VIn2
OS transistors M31 and M32 are prepared.

この実施例によっても先の実施例と同様に、出力信号の
′HmレベルはVCCまで、′L″″レベルはVSSま
で変化し、消費電流の少ない安定した動作が可能になる
In this embodiment, as in the previous embodiment, the 'Hm level of the output signal changes to VCC, and the 'L'' level changes to VSS, allowing stable operation with low current consumption.

本発明は更に、2人力に限らず一般にN入力に拡張した
B i CMOSゲートに適用することができる。
The present invention can also be applied to B i CMOS gates that are generally expanded to N inputs, not limited to two-manpower operations.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、僅かな回路素子の付
加によってフル振幅の出力を得ることができ、貫通電流
による消費電流の増大がなく、また高い動作マージンが
得られるBiCMO3回路を実現することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a full amplitude output can be obtained by adding only a few circuit elements, there is no increase in current consumption due to through current, and a high operating margin can be obtained. A BiCMO3 circuit can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例のB1CMOSインバータを
示す図、第2図(a)〜(d)はその実施例に用いる抵
抗素子の例を示す図、第3図はその動作波形を示す図、
第4図は他の実施例のB icMOs−NANDゲート
を示す図、第5図は更に他の実施例のB1CMOS−N
ORゲートを示す図、第6図は従来のB1CMOSイン
バータを示す図、第7図はその動作波形を示す図である
。 1・・・CMOSインバータ、2・・・出力回路、3・
・・CMOS−NANDゲート、4・・・CMOS ・
NORゲート、Ql・・・第1のバイポーラトランジス
タ、Q2・・・第2のバイポーラトランジスタ、M3 
、 M31 、 M32・・・オン駆動用MOSトラン
ジスタ、M4 、M4 l、M42・・・オフ駆動用M
OSトランジスタ。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 第 図 第 図 ?をV 113図 第 図 第 図 第 図 第 図 特関
FIG. 1 is a diagram showing a B1CMOS inverter according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) to (d) are diagrams showing examples of resistance elements used in the embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing its operating waveform. figure,
FIG. 4 is a diagram showing a BicMOS-NAND gate of another embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing a B1CMOS-NAND gate of still another embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an OR gate, FIG. 6 is a diagram showing a conventional B1 CMOS inverter, and FIG. 7 is a diagram showing its operating waveform. 1...CMOS inverter, 2...output circuit, 3...
・・CMOS-NAND gate, 4...CMOS ・
NOR gate, Ql...first bipolar transistor, Q2...second bipolar transistor, M3
, M31, M32... MOS transistor for on drive, M4, M4 l, M42... M for off drive
OS transistor. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue V 113 Figure Figure Figure Figure Figure Special Kansai

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)CMOSインバータと、このCMOSインバータ
の出力端子電位により制御される電源側の第1のバイポ
ーラトランジスタおよびこれと直列接続された接地側の
第2のバイポーラトランジスタからなる出力回路と、前
記CMOSインバータの入力端子電位により制御されて
前記第2のバイポーラトランジスタのコレクタ・ベース
間を短絡して第2のバイポーラトランジスタをオン駆動
するためのオン駆動用MOSトランジスタと、前記CM
OSインバータの出力端子電位により制御されて前記第
2のバイポーラトランジスタのベース電荷を放電させて
第2のバイポーラトランジスタをオフ駆動するためのオ
フ駆動用MOSトランジスタと、前記第1のバイポーラ
トランジスタのベース・エミッタ間に接続された抵抗素
子とを有することを特徴とするトランジスタ回路。
(1) An output circuit consisting of a CMOS inverter, a first bipolar transistor on the power supply side controlled by the output terminal potential of the CMOS inverter, and a second bipolar transistor on the ground side connected in series thereto; an on-drive MOS transistor for shorting the collector and base of the second bipolar transistor to turn on the second bipolar transistor under the control of the input terminal potential of the CM;
an off-drive MOS transistor for discharging the base charge of the second bipolar transistor to turn off the second bipolar transistor under the control of the output terminal potential of the OS inverter; 1. A transistor circuit comprising: a resistive element connected between emitters.
(2)CMOS・NANDゲートと、この NANDゲートの出力端子電位により制御される電源側
の第1のバイポーラトランジスタおよびこれと直列接続
された接地側の第2のバイポーラトランジスタからなる
出力回路と、前記NANDゲートの複数の入力端子電位
によりそれぞれ制御されて前記第2のバイポーラトラン
ジスタのコレクタ・ベース間を短絡して第2のバイポー
ラトランジスタをオン駆動するための複数個直列接続さ
れたオン駆動用MOSトランジスタと、前記NANDゲ
ートの出力端子電位により制御されて前記第2のバイポ
ーラトランジスタのベース電荷を放電させて第2のバイ
ポーラトランジスタをオフ駆動するためのオフ駆動用M
OSトランジスタと、前記第1のバイポーラトランジス
タのベース・エミッタ間に接続された抵抗素子とを有す
ることを特徴とするトランジスタ回路。
(2) an output circuit consisting of a CMOS NAND gate, a first bipolar transistor on the power supply side controlled by the output terminal potential of the NAND gate, and a second bipolar transistor on the ground side connected in series thereto; a plurality of series-connected on-drive MOS transistors each controlled by a plurality of input terminal potentials of the NAND gate to short-circuit the collector and base of the second bipolar transistor to turn on the second bipolar transistor; and an off-drive M for discharging the base charge of the second bipolar transistor to turn off the second bipolar transistor under the control of the output terminal potential of the NAND gate.
A transistor circuit comprising an OS transistor and a resistance element connected between the base and emitter of the first bipolar transistor.
(3)CMOS・NORゲートと、このNORゲートの
出力端子電位により制御される電源側の第1のバイポー
ラトランジスタおよびこれと直列接続された接地側の第
2のバイポーラトランジスタからなる出力回路と、前記
NORゲートの複数の入力端子電位によりそれぞれ制御
されて前記第2のバイポーラトランジスタのコレクタ・
ベース間を短絡して第2のバイポーラトランジスタをオ
ン駆動するための複数個並列接続されたオン駆動用MO
Sトランジスタと、前記NORゲートの出力端子電位に
より制御されて前記第2のバイポーラトランジスタのベ
ース電荷を放電させて第2のバイポーラトランジスタを
オフ駆動するためのオフ駆動用MOSトランジスタと、
前記第1のバイポーラトランジスタのベース・エミッタ
間に接続された抵抗素子とを有することを特徴とするト
ランジスタ回路。
(3) an output circuit consisting of a CMOS NOR gate, a first bipolar transistor on the power supply side controlled by the output terminal potential of the NOR gate, and a second bipolar transistor on the ground side connected in series therewith; The collector voltage of the second bipolar transistor is controlled by the plurality of input terminal potentials of the NOR gate.
Multiple on-drive MOs connected in parallel to short-circuit the bases and turn on the second bipolar transistor
an off-drive MOS transistor for discharging the base charge of the second bipolar transistor to turn off the second bipolar transistor under the control of the output terminal potential of the NOR gate;
and a resistance element connected between the base and emitter of the first bipolar transistor.
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