JPH02209011A - GaAs半導体回路 - Google Patents

GaAs半導体回路

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JPH02209011A
JPH02209011A JP1028652A JP2865289A JPH02209011A JP H02209011 A JPH02209011 A JP H02209011A JP 1028652 A JP1028652 A JP 1028652A JP 2865289 A JP2865289 A JP 2865289A JP H02209011 A JPH02209011 A JP H02209011A
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JP
Japan
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circuit
level
fet
power supply
output terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP1028652A
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English (en)
Inventor
Shuichi Matsue
松江 秀一
Hiroyuki Makino
博之 牧野
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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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〕 この発明はGaAs半導体回路に関し、特にそのGaA
s基板上に形成される駆動回路の改良に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
第3図は一般に使用されるソースフォロワ回路(駆動回
路)の−例を示す図、第4図は該駆動回路の動作を説明
するための回路構成図である。
図において1.8はソースフォロワ回路の第1の電源(
高電源)、第2の電源(低電源)、6はソースフォロワ
回路の出力端子、2.5はそれぞれ該第1の電源1と出
力端子6との間に直列に接続された第1のデプレッショ
ン型FET、及びショットキダイオードで、該FET2
のゲートがソースフォロワ回路の入力端子3となってい
る。4は上記FET2とショットキダイオード5との接
続点である第1のノード、7は上記出力端子6と第2の
電源8との間に接続された第2のデプレッション型FE
Tである。
また9、lOはそれぞれインバータ回路を構成する負荷
FET、  ドライバFETで、第1.第2の電源1.
8間に直列に接続されている。また工1はドライバFE
Tl0のゲートでインバータの入力端子となっており、
出力端子はソースフォロワ回路の入力端子3と共通であ
る。
次に第4図を用いて動作の説明を行なう。
インバータの入力端子11の電位がH1ghレベル(以
下Hレベルと記す)の時、ソースフォロワ回路の入力端
子(インバータの出力端子)3の電位はFET9.10
から構成されたインバータにより第2の電源8の電位近
くの値となる。この電位を■4とした時、ソースフォロ
ワ回路の第1のノード4の電位v4はV、−Vth(第
1のデプレッシッン型FE72の閾値)の値を示す、こ
の値v4はショットキダイオード5のオン電位VSより
低く設定されるため、ソースフォロワ回路の出力端子6
である第2のノードへは電荷は供給されない。
またこの第2のノード6は第2のデプレッシッン型FE
77を介して第2の電源8と電気的に接続されているた
め、この回路では出力端子6の電位は第2の電源8と等
しい電位、つまりLOWレベル(以下Lレベルと記す)
となる。
次にインバータの入力端子11の電位がLレベルの時、
ソースフォロワ回路の入力端子3の電位は第1の電源1
の電位近くの値となる。この時、ソースフォロワ回路の
第1のノード4の電位■4も、第1の電源1の電位近く
の値となり、従って出力端子6の電位がV4  (第1
のノード4の電位)−VS  (ショットキダイオード
5のオン電位)に達するまで、ダイオード5より出力端
子6に電荷が供給され続ける。またこのノード6は第2
のデプレッション型FE77を介して第2の電源8と電
気的に接続されているため、出力端子6の電位はダイオ
ード5の充電と、第2のデプレッシッン型FE77の放
電とのトレードオンにより決まりその電位がHレベルと
なる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のソースフォロワ回路は以上のように構成されてい
るので、出力端子6の電位がHレベルの時、第2のデプ
レッション型FET7より放電され続けるため、低消費
電力化を図ることができなかった。また出力端子6のH
レベル時の電位は入力端子3の電位に依存するため出力
端子6の電位は電源電圧依存性を持つことになり、特に
集積回路での動作マージンを低下させるなどの問題点が
あった。
また駆動回路としては、上述のソースフォロワ回路の他
に、第7図で示すE/E (エンハンスメント/エンハ
ンスメント)のプシェプル回路もある。ところがこのE
/Eプシェプル回路では出力端子の電位が第1の電源電
圧−(エンハンスメント型FETのVth)まで上昇し
てしまい、次段をMESFETで構成されたE/Dイン
バータで受けるには不適当な回路であった。
つまりプッシュプル回路の入力信号レベルが高い場合そ
の出力電位も上述のように上昇し、次段インバータの接
地側エンハンスメント型FETのゲート・接地側のソー
ス間に寄生的に形成されるショットキダイオードのため
、高電源と低電源の間に電流経路ができてしまい、有効
な低消費電力化を図ることができなかった。さらには、
次段インバータのエンハンスメント型FETのケート・
ドレイン間に寄生的に形成されるショットキダイオード
のため次段インバータの出力のLレベルが上昇し、回路
の誤動作を引き起こしていた。結局E/Hのプシェブル
回路は電源電圧が0.7v〜1゜Ovと低い場合には有
効な回路であるが、それ以上高い電源電圧を用いる場合
は極めて欠点の多い回路であった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、低電力消費化を図ることができるとともに、
電源電圧の依存性をなくすことができるGaAs半導体
回路を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 この発明に係るGaAs半導体回路は、GaAS半導体
基板上に形成される駆動回路を、高電源と低電源間に接
続された直列接続の第1.第2のエンハンスメント型M
ESFETから構成し、かつ1組の相補信号の反転信号
を第1のエンハンスメント型ME S F ETのゲー
ト入力、非反転信号を第2のエンハンスメント型MES
FETのゲート入力とするとともに両ME S F E
Tの接続点を回路の出力端としてプッシュプル動作を行
うようにし、上記高電源側のエンハンスメント型FET
のゲート入力をクランプする入力クランプ手段を設けた
ものである。
〔作用〕
この発明においては、駆動回路を構成する直列接続のエ
ンハンスメント型FETの各ゲート入力に、相補信号を
入力するようにしたから、常に高電源側のMESFET
と低電源側のMESFETのいずれかがオフすることと
なり、出力ノードの状態によらずほとんど貫通電流が流
れず低電力消費化を図ることができる。
また人力クランプ手段を設けて高電源側のMESFET
のゲート入力をクランプするようにしているため、ゲー
ト人力ノードを常に一定電位に固定することができ、こ
れにより出力端子の電位の電源電圧依存性をな(すこと
ができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例によるGaAs半導体回路
の基本回路(プッシュプル回路)を、第2図は該基本回
路をインバータ回路と接続した使用例を示し、図におい
て、21.28は上記プッシュプル回路の第1.第2の
電源、22.27は該第1.第2の電源間に直列に接続
された第1゜第2のエンハンスメント型FETで、両F
ETの接続点が出力端子24、各FET22.27のゲ
ートがそれぞれ第1.第2の入力端子23.29となっ
ている。また25はアノードが上記第1のエンハンスメ
ント型FET22のゲートに、カソードが第3の電源2
6に接続されたショットキダイオードである。
また30.31は上記プッシュプル回路の前段のインバ
ータを構成する負荷FET、及びドライバFETで、こ
れらは上記第1.第2の電源間に直列に接続されており
、両FETの接続点は上記第1の入力端子23に、ドラ
イバFE731のゲートが第2の入力端子29に接続さ
れている。
次に動作について説明する。
第2の入力端子29の電位がLレベルの時、E/Eのブ
シュプル回路の第2のエンハンスメント型FET27は
オフする。このとき、第1のエンハンスメント型FET
22の入力ノード23はショットキダイオード25とイ
ンバータの負荷FE730の充放電能力のトレードオフ
により決定される一定値に固定される。この例では0.
8vに固定されている。第1のエンハンスメント型FE
T22のvthが0.2Vであれば出力端子24の電位
は0.6 Vとなる。この出力端子24は通常MESF
ETで構成されたE/D (エンハンスメント/デプレ
ッション)のインバータの入力に接続される。従って出
力端子24のHレベルはこのインバータの接地側エンハ
ンスメント型ME S F ETに寄生的に形成された
ショットキダイオードでクランプされることになる。ま
たシッットキ障壁高さは0.6V近辺にあるため上記E
/Eブシュプル回路部では無駄に電流が流れる経路が無
くなり低電力消費化が図れる。
一方、第2の入力端子29の電位がHレベルの時は第1
のエンハンスメント型FET22.i’l(オフし、第
2のエンハンスメント型FE727がオンする。従って
出力端子24のLレベルはOvとなり、またE/Eブシ
ュプル部での貫通電流は遮断され、無駄電流は無くなる
次に本実施例のプッシュプル回路の消費電力と電源依存
性についての説明を、データを用い従来の回路と比較し
て行う。
第5図は本プッシュプル回路と従来回路とについて、両
回路の出力端子24.6の電位がHレベル、Lレベルに
変化した時の第1の電源21.1から流れる電流の変化
をそれぞれシミュレーションにより求めた波形図である
。ここでは従来回路も本回路も出力端子6.24の負荷
駆動力は等しくなるように設定している。出力電圧がH
レベルの時の従来例(グラフY)の動作電流が本実施例
(グラフX)に比べて多いのは前述したように出力端子
6のノードが第2のデブレッシッン型FET7を経て電
気的に第2の電源8に接続されているためであり、この
図より本プッシュプル回路では低消費電力化が図れるこ
とがわかる。
また第6図は本ブフシェブル回路と従来回路とについて
、該回路の出力端子24.6のHレベル時の電圧に対す
る次段のE/Dインバータの出力電圧の電源電圧依存性
を示すグラフであり、第6図(a)は本プフシェプル回
路、同図伽)は従来回路のものを示す。
第6図(a)で第1の電源21の電圧が1.0V以上で
は、はとんど出力端子24の電圧に変化なく、従って次
段インバータ出力も変化が見られない。
一方第6図伽)ではソースフォロワのダイオード5がオ
ンし始める電圧付近(0,5〜0.6V)から出力端子
6の電圧が上昇し始め、第1の電源1の電圧の上昇とと
もにこのノード6の電位も上昇している。この結果次段
インバータの出力も図のように一定値を持つことがない
、このことから本ブッシェプル回路では電源電圧依存性
が大幅に改善されていることがわかる。
このように本実施例では、E/Eブシェプル駆動回路を
構成する直列接続のエンハンスメント型FET22.2
7の各人力ノード(ゲート)には入力信号とその反転信
号を入力するようにしたので、常に上記FETの1つが
オフすることとなり、出力ノードの状態によらず上記プ
シエプル回路部ではほとんど無駄電流が流れず低消費電
力化が可能となる。
また上記高電源側のエンハンスメント型FET22の入
力ノードと接地間に順方向にダイオードを接続している
ので、上記FET22の入力ノードのHレベルの電位を
常に一定電位に固定することができ、従って出力端子の
電位の電源電圧依存性をなくすことができる。
結局本実施例では、第7図のプッシュプル回路に前述し
たように、入力をクランプする1個のダイオードを用い
ることにより高電源電圧を使用した時のこのE/Eブシ
ュプル回路の欠点を補い、現在よ(使用されるソースフ
ォロワ回路以上に便利な駆動回路を提供することができ
る。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、駆動回路として2つの
エンハンスメント型MESFETで構成されたE/Eの
プシェプル回路を用い、その高電圧源側のMBSFET
のゲートの電位をクランプするクランプ手段を設けたの
で、電源電圧依存性がほとんどな(、さらに大幅な低消
費電力化が可能なGaAs半導体回路を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるGaAs半導体回路
の基本駆動回路を示す図、第2図はこの基本駆動回路の
前段にE/Dインバータを接続した使用例を示す図、第
3図は従来の駆動回路の基本構成を示す回路図、第4図
はこの駆動回路の前段にE/Dインバータを接続した回
路構成を示す図、第5図は本発明のプッシュプル回路の
消費電力を従来の駆動回路と比較して示すグラフ図、第
6図は本発明のプッシュプル回路の電源電圧依存性を従
来の駆動回路と比較して示すグラフ図、第7図は従来の
ブッシェプル回路の構成を説明するための回路図である
。 21・・・第1の電源(高電源)、22.27・・・第
1、第2のエンハンスメント型FET、23.29・・
・第1.第2の入力端子(ゲート入力)、24・・・出
力端子、25・・・シッットキダイオード(入力クラン
プ手段)、26・・・第3の電源(低電源)、28・・
・第2の電源(低電源)、30・・・インバータの負荷
FET、31・・・インバータのドライバFET。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 特許出願人 工業技術院長 飯塚幸三 72りAl)JiF−P 31 ニブ′ンつり−づ2クメシテグン7FET第 図 9:ダン〃乏タク!を庁FET 10:グレクに返ソク〆ブZη”FET11:ム”//
/ ”ノクヌ薦; 第 図 hy (b) (V) 第 図 tノt& (V)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)GaAs半導体基板上に形成された駆動回路を有
    するGaAs半導体回路において、 該駆動回路を、高電源と低電源間に接続された直列接続
    の第1、第2のエンハンスメント型MESFETから構
    成し、かつ1組の相補信号の反転信号を第1のエンハン
    スメント型MESFETのゲート入力、非反転信号を第
    2のエンハンスメント型MESFETのゲート入力とす
    るとともに両MESFETの接続点を出力端とし、 上記高電源側のエンハンスメント型FETのゲート入力
    をクランプする入力クランプ手段を設けたことを特徴と
    するGaAs半導体回路。
JP1028652A 1989-02-09 1989-02-09 GaAs半導体回路 Pending JPH02209011A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0632596A2 (en) * 1993-06-30 1995-01-04 Fujitsu Limited Logic gate circuit formed of semiconductor transistors
JPH0884062A (ja) * 1994-09-12 1996-03-26 Sunao Shibata 半導体装置
WO2018216338A1 (ja) * 2017-05-25 2018-11-29 株式会社デンソー ドライバ回路

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