JPH02266715A - Mosアナログ増幅器及びcmos定常電流源 - Google Patents
Mosアナログ増幅器及びcmos定常電流源Info
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- JPH02266715A JPH02266715A JP1054175A JP5417589A JPH02266715A JP H02266715 A JPH02266715 A JP H02266715A JP 1054175 A JP1054175 A JP 1054175A JP 5417589 A JP5417589 A JP 5417589A JP H02266715 A JPH02266715 A JP H02266715A
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 11
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000011176 pooling Methods 0.000 description 1
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
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。
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、MOSアナログNOR増幅器に関し、特にプ
ログラマブルアレイロジック(以下PAL)を構成する
のに用いられるディジタル演算を行なうのにCMOSア
ナログ増幅器の技術を用いるCMOSアナログNOR増
幅器に関する。
ログラマブルアレイロジック(以下PAL)を構成する
のに用いられるディジタル演算を行なうのにCMOSア
ナログ増幅器の技術を用いるCMOSアナログNOR増
幅器に関する。
従来の技術とその問題点
高速のプログラマグルアレイロジック(PAL)は、ス
ーパーミニコンピユータ及びスーパーマイクロコンピュ
ータ等の高速ディジタルシステムを構築する際に鍵とな
る集積回路である。これらの高速PALでのアクセス時
間は通常15ns(ナノ秒)未満であることが要求され
る。このため市販されている高速PALは典型的には高
度のバイポーラアクノロジーによって製造される。しか
しバイポーラテクノロジーはCMOSテクノ〔1ジーよ
り複雑で費用がかかる。これに対しCMOSテクノロジ
ーは一般にバイポーラテクノ[1ジーによる如き高度の
性能特性を提供しえない。つまりCMOSテクノロジー
を用いて構成されたPAl、では、バイポーラテクノロ
ジーを用いて構成されたPALよりアクセス時間が大幅
に長くなる。
ーパーミニコンピユータ及びスーパーマイクロコンピュ
ータ等の高速ディジタルシステムを構築する際に鍵とな
る集積回路である。これらの高速PALでのアクセス時
間は通常15ns(ナノ秒)未満であることが要求され
る。このため市販されている高速PALは典型的には高
度のバイポーラアクノロジーによって製造される。しか
しバイポーラテクノロジーはCMOSテクノ〔1ジーよ
り複雑で費用がかかる。これに対しCMOSテクノロジ
ーは一般にバイポーラテクノ[1ジーによる如き高度の
性能特性を提供しえない。つまりCMOSテクノロジー
を用いて構成されたPAl、では、バイポーラテクノロ
ジーを用いて構成されたPALよりアクセス時間が大幅
に長くなる。
第1図は、PALを構成するのに用いられる従来のCM
OSNORゲートを示す。図示のCMOSNORゲート
では、2つのNMOSトランジスタが並列に接続されて
NMOSドライバを形成し2つのPMOSトランジスタ
が直列に取り付けられてPMOS負荷を構成する。端子
A又はBがロジック1とされると、出力端子は接地され
る。
OSNORゲートを示す。図示のCMOSNORゲート
では、2つのNMOSトランジスタが並列に接続されて
NMOSドライバを形成し2つのPMOSトランジスタ
が直列に取り付けられてPMOS負荷を構成する。端子
A又はBがロジック1とされると、出力端子は接地され
る。
出力端子と電源■口Oとの間にパスは生じえない。
入力端子△及びBがロジックOとされると、NMOSト
ランジスタは両方とも閉鎖し、PMOSトランジスタが
両方とも開放するので出力端子はロジック1となる。
ランジスタは両方とも閉鎖し、PMOSトランジスタが
両方とも開放するので出力端子はロジック1となる。
速度の問題のばか従来のCMOSNORゲートには「パ
ワーバウンス問題」と称せられる欠点がある。入力端子
Aがロジック1で入力端子BがロジックOである時は、
出力端子YはロジックOである。ここで、入力端子Aが
ロジック1からロジックOにシフトする場合出力端子Y
はロジック0からロジック1へ変化するが、入力及び出
力端子の状態のシフト中にNMOS及びPMOSトラン
ジスタの全てが導通状態となって電流スパイクが■口0
電源から大地へと流れる瞬間があるという問題が生じる
。同様に出力端子Yがロジック1からロジックOヘシフ
トする場合には、同様の、ただし逆方向の電流スパイク
が発生する。これらの電流スパイクは、ロジック回路内
の自然誘導によってCMOSNORゲートに雑音電圧を
発生せしめ、それによりCMOSNORゲートの性能が
劣化する。また従来のCMOSNORゲートをアドレス
デコーダ等の構成に用いる場合には、CMOSNORゲ
ートは前記の電流スパイクのためにVDDからの交番的
な電流パワーを消費する。
ワーバウンス問題」と称せられる欠点がある。入力端子
Aがロジック1で入力端子BがロジックOである時は、
出力端子YはロジックOである。ここで、入力端子Aが
ロジック1からロジックOにシフトする場合出力端子Y
はロジック0からロジック1へ変化するが、入力及び出
力端子の状態のシフト中にNMOS及びPMOSトラン
ジスタの全てが導通状態となって電流スパイクが■口0
電源から大地へと流れる瞬間があるという問題が生じる
。同様に出力端子Yがロジック1からロジックOヘシフ
トする場合には、同様の、ただし逆方向の電流スパイク
が発生する。これらの電流スパイクは、ロジック回路内
の自然誘導によってCMOSNORゲートに雑音電圧を
発生せしめ、それによりCMOSNORゲートの性能が
劣化する。また従来のCMOSNORゲートをアドレス
デコーダ等の構成に用いる場合には、CMOSNORゲ
ートは前記の電流スパイクのためにVDDからの交番的
な電流パワーを消費する。
スパイクの頻度は、CPUが出すアドレスの周波数に依
存するから、消費される交番的な電流パワーもCPUか
ら出るアドレス信号の周波数に依存するので常に変化す
る。従って必要とされるパワー予算、つまり必要なVD
D電源容量の制御は容易ではない。
存するから、消費される交番的な電流パワーもCPUか
ら出るアドレス信号の周波数に依存するので常に変化す
る。従って必要とされるパワー予算、つまり必要なVD
D電源容量の制御は容易ではない。
問題点を解決するための手段
本発明によれば、入力及び出力に標準的NORゲートロ
ジック機能及び標準的ORゲートロジック機能の両方を
有するため高速のMo8 NORゲート、特にCMO
SNORゲートが複雑で費用のかかるバイポーラテクノ
ロジーによらずに得られるようにしたMOSアナログN
OR増幅器を形成するよう差動増幅器類似の回路が用い
られる。
ジック機能及び標準的ORゲートロジック機能の両方を
有するため高速のMo8 NORゲート、特にCMO
SNORゲートが複雑で費用のかかるバイポーラテクノ
ロジーによらずに得られるようにしたMOSアナログN
OR増幅器を形成するよう差動増幅器類似の回路が用い
られる。
また本発明によれば、電流スパイクが発生せf1従って
ロジック演算での雑音が非常に低く、VDD電源予算の
設定が容易である点で従来技術のCMOSNORゲート
より優れるCMOSアナログNOR増幅器が提供される
。
ロジック演算での雑音が非常に低く、VDD電源予算の
設定が容易である点で従来技術のCMOSNORゲート
より優れるCMOSアナログNOR増幅器が提供される
。
また本発明によれば、ロジック過渡応答が従来技術によ
り非常に高速になるように低出力インピーダンスが得ら
れるよう低利得増幅器の特性を用いるMOSアナログN
OR増幅器が提供される。
り非常に高速になるように低出力インピーダンスが得ら
れるよう低利得増幅器の特性を用いるMOSアナログN
OR増幅器が提供される。
さらに本発明によれば、様々な場合で有用であるが特に
CMOSアナログNOR増幅器と組み合わされた時に増
幅器のミラーキャパシタを絡げ口としてCMOSアナロ
グNOR増幅器の過度応答性をさらに強化し非常に高速
度で低価格なロジックゲートが得られるようにする定常
電流源が提供される。
CMOSアナログNOR増幅器と組み合わされた時に増
幅器のミラーキャパシタを絡げ口としてCMOSアナロ
グNOR増幅器の過度応答性をさらに強化し非常に高速
度で低価格なロジックゲートが得られるようにする定常
電流源が提供される。
実施例
第2図を参照するに、第2図は本発明によるCMOSア
ナログNOR増幅器の一実施例を示す。
ナログNOR増幅器の一実施例を示す。
基準NMOSトランジスタは、定常電流源3に接続され
るソース端子と、基準電源Vrに結合されるゲート端子
と、第1のプルアップPMO3I−ランジスタ4に取り
付けられるドレイン端子とを有する。複数の入力NMO
Sトランジスタ21゜22、・・・、2Nはそれぞれ定
常電流源3に接続されるソース端子と、第2のプルアッ
プPMOSトランジスタ5に接続されるドレイン端子と
を有する。複数の入力NMOSトランジスタ21.22
゜・・・ 2Nのゲート端子には入力信号が印加される
。
るソース端子と、基準電源Vrに結合されるゲート端子
と、第1のプルアップPMO3I−ランジスタ4に取り
付けられるドレイン端子とを有する。複数の入力NMO
Sトランジスタ21゜22、・・・、2Nはそれぞれ定
常電流源3に接続されるソース端子と、第2のプルアッ
プPMOSトランジスタ5に接続されるドレイン端子と
を有する。複数の入力NMOSトランジスタ21.22
゜・・・ 2Nのゲート端子には入力信号が印加される
。
NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタはCM
OSロジックゲートからなる。第1及び第2のプルアッ
プPMOSトランジスタの他端は両方ともVDD電圧源
に結合され、また定常電流源3の他端は接地される。
OSロジックゲートからなる。第1及び第2のプルアッ
プPMOSトランジスタの他端は両方ともVDD電圧源
に結合され、また定常電流源3の他端は接地される。
CMOSアナログNOR増幅器の構成及び動作原理は差
動増幅器の場合によく似ている。[lシック1を表わす
基準電圧より高い電圧の信号が含まれている入力V+
* V2 *・・・、VNが、複数の入力NMOSトラ
ンジスタ21,22.・・・、2Nのゲートに印加され
ると、ロジック1の信号を供給された入力NMOSトラ
ンジスタは導通してMOS特性曲線の飽和領域にとどま
り、基準トランジスタ1を含む他の全てのMOSトラン
ジスタは遮断される。従って定常電流源からの全ての電
流は第2のプルアップPMOSトランジスタ5を流れ、
第1のプルアップPMOSトランジスタ4には電流が流
れない。従って、■を定常電流3の電流。
動増幅器の場合によく似ている。[lシック1を表わす
基準電圧より高い電圧の信号が含まれている入力V+
* V2 *・・・、VNが、複数の入力NMOSトラ
ンジスタ21,22.・・・、2Nのゲートに印加され
ると、ロジック1の信号を供給された入力NMOSトラ
ンジスタは導通してMOS特性曲線の飽和領域にとどま
り、基準トランジスタ1を含む他の全てのMOSトラン
ジスタは遮断される。従って定常電流源からの全ての電
流は第2のプルアップPMOSトランジスタ5を流れ、
第1のプルアップPMOSトランジスタ4には電流が流
れない。従って、■を定常電流3の電流。
Rを第1又は第2のプルアップPMOSトランジスタの
抵抗、基準NMOSトランジスタ1のドレイン端子にお
ける電圧をVDDとすると、複数の入力MOSt−ラン
ジスタのドレイン端子における電圧G、tVDD−IX
Rとなる。全ての入力■+ 、V2 。
抵抗、基準NMOSトランジスタ1のドレイン端子にお
ける電圧をVDDとすると、複数の入力MOSt−ラン
ジスタのドレイン端子における電圧G、tVDD−IX
Rとなる。全ての入力■+ 、V2 。
・・・、VNが基準電圧より低い場合には、全ての電流
は第1のプルアップPMOSトランジスタ4を流れ、第
2のPMOSトランジスタ5には電流は流れない。従っ
て複数の入力NMO3)−ランジスタのドレイン端子に
おける電圧はVDDとなり、基準NMo8t−ランジス
タのドレイン端子における電圧VDD−IXRとなる。
は第1のプルアップPMOSトランジスタ4を流れ、第
2のPMOSトランジスタ5には電流は流れない。従っ
て複数の入力NMO3)−ランジスタのドレイン端子に
おける電圧はVDDとなり、基準NMo8t−ランジス
タのドレイン端子における電圧VDD−IXRとなる。
よって複数の入力NMOSトランジスタのドレイン端子
側の出力端子で標準的なNORゲート動作が実現され、
基準NMOSトランジスタのドレイン端子側の出力端子
では標準的なORゲート動作が実現される。正確に相補
的な信号が得られるということは応用によっては非常に
重要なことがあり、これが本発明の別の利点の役に立つ
。
側の出力端子で標準的なNORゲート動作が実現され、
基準NMOSトランジスタのドレイン端子側の出力端子
では標準的なORゲート動作が実現される。正確に相補
的な信号が得られるということは応用によっては非常に
重要なことがあり、これが本発明の別の利点の役に立つ
。
あるいは、基準トランジスタ1及び複数の入力トランジ
スタ21.22.・・・、2NをPMOS型とし、第1
及び第2のプルアップトランジスタ4゜5をNMOS型
とすることもできる。この場合は定常電流源3は、電流
の方向を逆にされ・一端をVDD電圧源に接続され、ま
た第1及び第2のプルアップトランジスタは一端をそれ
ぞれ接地されるようにしなければならない。
スタ21.22.・・・、2NをPMOS型とし、第1
及び第2のプルアップトランジスタ4゜5をNMOS型
とすることもできる。この場合は定常電流源3は、電流
の方向を逆にされ・一端をVDD電圧源に接続され、ま
た第1及び第2のプルアップトランジスタは一端をそれ
ぞれ接地されるようにしなければならない。
あるいはまた、基準トランジスタ1及び複数の入力トラ
ンジスタ21.22.・・・、2NをNMOS型又はP
MO3型とし、そしてプルアップトランジスタを用いる
代わりに受動形プルアップトランジスタ等を用いるよう
にすることもできる。この場合に形成されるロジックゲ
ートはNMOSアナログNOR増幅器又はPMOSアナ
ログ増幅器となる。
ンジスタ21.22.・・・、2NをNMOS型又はP
MO3型とし、そしてプルアップトランジスタを用いる
代わりに受動形プルアップトランジスタ等を用いるよう
にすることもできる。この場合に形成されるロジックゲ
ートはNMOSアナログNOR増幅器又はPMOSアナ
ログ増幅器となる。
従来のCMOSNORゲートでは出力電圧及び入力電圧
の振れはVDDから大地までであった。
の振れはVDDから大地までであった。
過渡応答はRを出力インピーダンス、Cを出力キャパシ
タンスとしてRXCに比例するから、出力キャパシタン
スが大きい場合には前記振れの過渡応答は遅くなる。差
動増幅器の利得が非常に大きいと、高出力インピーダン
スのため過渡特性は大きく劣化する。ロジック機能を行
なうには、高利得特性は必須ではない。ロジック動作に
は利得2で充分すぎる程である。例えば1vの入力電圧
の振れが2Vの出力電圧の振れを生ずるのが[1シツク
ゲートとして適切である。増幅器の利得が大幅に低減さ
れるならば出力インピーダンスは大幅に低下し過渡特性
が改善される従って本発明のMOS NORゲートで
は、過渡応答、つまり[1シツク0からロジック1へ又
はロジック1からロジック0への速度が従来のNORゲ
ートと比べて大きく上昇する。
タンスとしてRXCに比例するから、出力キャパシタン
スが大きい場合には前記振れの過渡応答は遅くなる。差
動増幅器の利得が非常に大きいと、高出力インピーダン
スのため過渡特性は大きく劣化する。ロジック機能を行
なうには、高利得特性は必須ではない。ロジック動作に
は利得2で充分すぎる程である。例えば1vの入力電圧
の振れが2Vの出力電圧の振れを生ずるのが[1シツク
ゲートとして適切である。増幅器の利得が大幅に低減さ
れるならば出力インピーダンスは大幅に低下し過渡特性
が改善される従って本発明のMOS NORゲートで
は、過渡応答、つまり[1シツク0からロジック1へ又
はロジック1からロジック0への速度が従来のNORゲ
ートと比べて大きく上昇する。
また本発明のMOSアナログNOR増幅器には、増幅器
のミラーキャパシタンス効果が減らせるという別の重要
な特徴がある。周知の如く、MOSトランジスタ増幅器
には、「ミラーキャパシタンス」と称されるドレイン端
子とゲート端子との間の実効キャパシタは、はぼドレイ
ン端子とゲート端子との間の物理的キャパシタンスの増
幅器の利得倍となる。前述の如く過渡応答特性は、Rを
出力インピーダンスとしCを出力キャパシタンスとして
、RxCに正比例する。NOR増幅器の動作速度を上げ
るにはミラーキャパシタンスはできる限り減らす必要が
ある。ドレイン端子のゲート端子に対する電圧差が逆バ
イアスに保たれるならばそのミラーキャパシタンスは略
0となる。より正確には、ミラーキャパシタンスを減ら
し過渡応答を改善するにはドレイン端子のゲート端子に
対する電圧差は、常にMO3FETトランジスタのドレ
イン−ゲート閾値電圧Vt以下となるようにするのが望
ましい。
のミラーキャパシタンス効果が減らせるという別の重要
な特徴がある。周知の如く、MOSトランジスタ増幅器
には、「ミラーキャパシタンス」と称されるドレイン端
子とゲート端子との間の実効キャパシタは、はぼドレイ
ン端子とゲート端子との間の物理的キャパシタンスの増
幅器の利得倍となる。前述の如く過渡応答特性は、Rを
出力インピーダンスとしCを出力キャパシタンスとして
、RxCに正比例する。NOR増幅器の動作速度を上げ
るにはミラーキャパシタンスはできる限り減らす必要が
ある。ドレイン端子のゲート端子に対する電圧差が逆バ
イアスに保たれるならばそのミラーキャパシタンスは略
0となる。より正確には、ミラーキャパシタンスを減ら
し過渡応答を改善するにはドレイン端子のゲート端子に
対する電圧差は、常にMO3FETトランジスタのドレ
イン−ゲート閾値電圧Vt以下となるようにするのが望
ましい。
第3図は、複数の入力トランジスタ21.22・・・
2Nのドレイン−ゲート電圧を閾値電圧■(以下に保つ
よう本発明で用いられる定常電流源3を示す。
2Nのドレイン−ゲート電圧を閾値電圧■(以下に保つ
よう本発明で用いられる定常電流源3を示す。
定常電流源3は、本実施例では定常電圧V DD−Vr
に接続される十入力端子と、PMOSトランジスタのソ
ース端子に結合される一入力端子と、PMOSトランジ
スタ32のゲート端子に取り付けられる出力端子とを有
する演算増幅器31力\らなる。PMOSトランジスタ
32のソース端子は、全ての点で第1及び第2のプルア
ップPMOSトランジスタと正確に同一の整合プルフッ
1PMOSトランジスタ33にも接続される。整合プル
フッ1PMOSトランジスタ33の一端はVDD電圧源
に接続される。PMOSトランジスタ32のドレイン端
子は、第1のNMOSトランジスタ34のドレイン端子
に取り付けられる。第1のNMOSトランジスタ34の
ゲート端子はそのドレイン端子に接続され、ソース端子
は接地される。第1のNMOSトランジスタ34のゲー
ト端子は、第2のNMO3t−ランジスタ35のゲート
端子に接続され、第2のNMOSトランジスタ35のソ
ース端子は接地される。
に接続される十入力端子と、PMOSトランジスタのソ
ース端子に結合される一入力端子と、PMOSトランジ
スタ32のゲート端子に取り付けられる出力端子とを有
する演算増幅器31力\らなる。PMOSトランジスタ
32のソース端子は、全ての点で第1及び第2のプルア
ップPMOSトランジスタと正確に同一の整合プルフッ
1PMOSトランジスタ33にも接続される。整合プル
フッ1PMOSトランジスタ33の一端はVDD電圧源
に接続される。PMOSトランジスタ32のドレイン端
子は、第1のNMOSトランジスタ34のドレイン端子
に取り付けられる。第1のNMOSトランジスタ34の
ゲート端子はそのドレイン端子に接続され、ソース端子
は接地される。第1のNMOSトランジスタ34のゲー
ト端子は、第2のNMO3t−ランジスタ35のゲート
端子に接続され、第2のNMOSトランジスタ35のソ
ース端子は接地される。
第1のNMOSトランジスタ34と第2のNMOSトラ
ンジスタ35とは、第1のNMOSトランジスタのドレ
イン端子を流れる電流が第2のトランジスタのドレイン
端子にも現われる1゛カレントミラー」を構成する。演
算増幅器31の(−入力端子と一入力端子は事実上短絡
されているからPMOSトランジスタ32のソース端子
はVD[lVrに等しい。整合プルアップPMOSトラ
ンジスタ33のインピーダンスが、温度変動、製造工程
等にかかわりなく第1及び第2のプルグツ1PMOSト
ランジスタ4,5のインピーダンスと正確に同一である
ため、CMOSアナログNOR増幅器で定常電流源3を
用いると、複数の入力NMOSトランジスタのドレイン
端子は、入力NMOSトランジスタのゲート端子の少な
くとも1つにロジック1が入力されて定常電流が第2の
プルアップPMOSt−ランジスタ5を流れるならば、
ロジック0を表わすVDD−Vrl、:Iff持される
。勿論複数の入力NMOSt−MOSトランジスタ力が
ロジックOであるなら、M2のプルグツ1PMOSトラ
ンジスタ5には電流は流れず、複数の入力NMOSトラ
ンジスタのドレイン端子の電圧は、ロジック1を表わす
VDDとなる。
ンジスタ35とは、第1のNMOSトランジスタのドレ
イン端子を流れる電流が第2のトランジスタのドレイン
端子にも現われる1゛カレントミラー」を構成する。演
算増幅器31の(−入力端子と一入力端子は事実上短絡
されているからPMOSトランジスタ32のソース端子
はVD[lVrに等しい。整合プルアップPMOSトラ
ンジスタ33のインピーダンスが、温度変動、製造工程
等にかかわりなく第1及び第2のプルグツ1PMOSト
ランジスタ4,5のインピーダンスと正確に同一である
ため、CMOSアナログNOR増幅器で定常電流源3を
用いると、複数の入力NMOSトランジスタのドレイン
端子は、入力NMOSトランジスタのゲート端子の少な
くとも1つにロジック1が入力されて定常電流が第2の
プルアップPMOSt−ランジスタ5を流れるならば、
ロジック0を表わすVDD−Vrl、:Iff持される
。勿論複数の入力NMOSt−MOSトランジスタ力が
ロジックOであるなら、M2のプルグツ1PMOSトラ
ンジスタ5には電流は流れず、複数の入力NMOSトラ
ンジスタのドレイン端子の電圧は、ロジック1を表わす
VDDとなる。
以上より明らかな如く、入力端子における最高電圧、つ
まりロジック1が、VTをMOSFETトランジスタの
ドレイン端子とゲート端子との間の閾値電圧としてVD
O−Vr +VT以下に維持されるなら、複数の入力N
MOSのミラー4°ヤパシタンスは略ピロに維持されて
、過渡応答は大幅に改善され、高速NORゲートが得ら
れる。出力端子と入力端子との間の電圧レベルの相違は
、ボルテージシフターにより解決される。あるいは、本
発明の複数のMOSアナログNOR増幅器を、所望のプ
ール式が得られるようカスケード接続して、カスケード
接続されたMOSアナログ増幅器の第2段以降は入力端
子と出力端子とでロジック1又はロジック0の電圧レベ
ルが同じになるようにしてもよく、それは設計上の選択
による。
まりロジック1が、VTをMOSFETトランジスタの
ドレイン端子とゲート端子との間の閾値電圧としてVD
O−Vr +VT以下に維持されるなら、複数の入力N
MOSのミラー4°ヤパシタンスは略ピロに維持されて
、過渡応答は大幅に改善され、高速NORゲートが得ら
れる。出力端子と入力端子との間の電圧レベルの相違は
、ボルテージシフターにより解決される。あるいは、本
発明の複数のMOSアナログNOR増幅器を、所望のプ
ール式が得られるようカスケード接続して、カスケード
接続されたMOSアナログ増幅器の第2段以降は入力端
子と出力端子とでロジック1又はロジック0の電圧レベ
ルが同じになるようにしてもよく、それは設計上の選択
による。
PMOS型の基準トランジスタ及び入力トランジスタ及
びNMOS型の第1及び第2のプルアップトランジスタ
が採用される場合には、定常電流源におけるMOSトラ
ンジスタ型は逆にされねばならない、つまりNMOS型
はPMO3型に変更し、PMOS型はNMOS型にしな
ければならない。また、定常電流源においてVDD電圧
源又は大地に接続される端に対応する端は、それぞれ大
地又はVDD電圧源に接続されるよう変更されなければ
ならない。
びNMOS型の第1及び第2のプルアップトランジスタ
が採用される場合には、定常電流源におけるMOSトラ
ンジスタ型は逆にされねばならない、つまりNMOS型
はPMO3型に変更し、PMOS型はNMOS型にしな
ければならない。また、定常電流源においてVDD電圧
源又は大地に接続される端に対応する端は、それぞれ大
地又はVDD電圧源に接続されるよう変更されなければ
ならない。
前述の如きロジック動作を行なうMOSトランジスタ差
動増幅器を構成するという技術思想はNANDゲート又
は他のロジックゲートの形成に用いることもでき、これ
も本発明の範囲内に入るものである。
動増幅器を構成するという技術思想はNANDゲート又
は他のロジックゲートの形成に用いることもでき、これ
も本発明の範囲内に入るものである。
以上を要約すると、本願の開示にされているのは、プロ
グラマブルアレイロジック(PAL)等の構成、その他
に用いられるのに適するMOS(好ましくはCMOS型
の)アナログNOR増幅器である。アナログNOR増幅
器は、一方の分岐にある基準MOSトランジスタと、第
1のプルアップ手段と、他方の分岐にある複数の入力M
OSトランジスタと、第2のプルアップ手段と、これら
のMOSトランジスタのソース端子に接続される定常電
流源とからなり、差動増幅器と類似の構成を有する。複
数の入力MOSトランジスタのゲート端子をロジック入
力端とすると、そのドレイン端子は標準的NORゲート
の出力端子として働き、基準MO3l−ランジスタのド
レイン端子は標準的ORゲートの出力端として振舞う。
グラマブルアレイロジック(PAL)等の構成、その他
に用いられるのに適するMOS(好ましくはCMOS型
の)アナログNOR増幅器である。アナログNOR増幅
器は、一方の分岐にある基準MOSトランジスタと、第
1のプルアップ手段と、他方の分岐にある複数の入力M
OSトランジスタと、第2のプルアップ手段と、これら
のMOSトランジスタのソース端子に接続される定常電
流源とからなり、差動増幅器と類似の構成を有する。複
数の入力MOSトランジスタのゲート端子をロジック入
力端とすると、そのドレイン端子は標準的NORゲート
の出力端子として働き、基準MO3l−ランジスタのド
レイン端子は標準的ORゲートの出力端として振舞う。
差動増幅器構造であるため、MOSアナログNOR増幅
器はロジック過渡遷移の際の電流スパイクを発生せず、
増幅器の利得は低くできるのでロジック過渡応答をさら
に改善するよう出力インピーダンスを下げることができ
る。またMOSアナログNOR増幅器で使用される定常
電流源が提供されて、高速でかつ低コストのNORゲー
トが得られるよう増幅器のミラーキャパシタンスが略せ
口に維持される。
器はロジック過渡遷移の際の電流スパイクを発生せず、
増幅器の利得は低くできるのでロジック過渡応答をさら
に改善するよう出力インピーダンスを下げることができ
る。またMOSアナログNOR増幅器で使用される定常
電流源が提供されて、高速でかつ低コストのNORゲー
トが得られるよう増幅器のミラーキャパシタンスが略せ
口に維持される。
第1図は従来のCMOSNORゲートを示す図、第2図
は本発明によるCMOSアブ[1グN。 R増幅器を示す図、第3図は本発明によるCMOS定常
電流源を示す図である。 1・・・基準トランジスタ、3・・・電流源、4,5゜
33・・・プルアップトランジスタ、21.22.・・
・2N・・・入力トランジスタ、 31・・・演算増幅器、 32・・・PMOSトランジスタ、 34゜ 35・・・NM OSトランジスタ、 A。 B・・・入力端子、 Y・・・出力 端子。
は本発明によるCMOSアブ[1グN。 R増幅器を示す図、第3図は本発明によるCMOS定常
電流源を示す図である。 1・・・基準トランジスタ、3・・・電流源、4,5゜
33・・・プルアップトランジスタ、21.22.・・
・2N・・・入力トランジスタ、 31・・・演算増幅器、 32・・・PMOSトランジスタ、 34゜ 35・・・NM OSトランジスタ、 A。 B・・・入力端子、 Y・・・出力 端子。
Claims (13)
- (1)差動増幅器構成をなしロジック動作を行なうよう
定常電流源と、基準MOSトランジスタと、1又は複数
の入力MOSトランジスタからなるMOSアナログ増幅
器。 - (2)定常電流源と;該定常電流源に接続されるソース
端子、定常的な基準電圧に接続されるゲート端子、及び
第1のプルアップ手段に接続されるドレイン端子を有す
る基準MOSトランジスタと;それぞれがソース端子、
ゲート端子及びドレイン端子を有する複数の入力MOS
トランジスタとからなり、該入力MOSトランジスタの
各々のソース端子は該定常電流源に接続され、ドレイン
端子は第2のプルアップ手段に取り付けられてなり、該
入力MOSトランジスタの各々のゲート端子にロジック
1又はロジック0の信号を印加されると該複数の入力M
OSトランジスタのドレイン端子は標準的NORゲート
としての出力信号を発生し、該基準MOSトランジスタ
のドレイン端子は標準的ORゲートとしての出力信号を
発生するMOSアナログNOR増幅器。 - (3)該基準MOSトランジスタ及び該複数の入力MO
SトランジスタはNMOSトランジスタであり、該第1
及び第2のプルアップ手段は、CMOSアナログ増幅器
が形成されるよう一方の端子がVDD源に接続されるP
MOSトランジスタであり、該定常電流源の一端は接地
されることを特徴とする請求項2記載のMOSアナログ
NOR増幅器。 - (4)該定常電流源は、電圧源に接続される+入力端子
、−入力端子、及び出力端子を有する演算増幅器と;該
第1及び第2のPMOSトランジスタプルアップ手段と
全ての点で同一であり、一端がVDD源に接続され、他
端が該演算増幅器の−入力端子に取り付けられるPMO
S整合プルアップトランジスタと;該演算増幅器の出力
端子に接続されるゲート端子及び該演算増幅器の−入力
端子に結合されるソース端子を有するPMOSトランジ
スタと;接地されるソース端子、該PMOSトランジス
タのドレイン端子に接続されるドレイン端子、及び該P
MOSトランジスタのドレイン端子に接続されるゲート
端子を有する第1のNMOSトランジスタと;接地され
るソース端子、及び該第1のNMOSトランジスタのゲ
ート端子に結合されるゲート端子を有する第2のNMO
Sトランジスタとからなり、該CMOS定常電流源は、
VDD源、該演算増幅器の+入力端子に取り付けられる
電圧源及び該PMOS整合プルアップトランジスタのイ
ンピーダンスのみにより決まる定常電流が該第2のNM
OSトランジスタのドレイン端子を通つて流れるよう形
成されることを特徴とする請求項3記載のMOSアナロ
グNOR増幅器。 - (5)該基準MOSトランジスタ及び該複数の入力MO
SトランジスタはPMOSトランジスタであり、該第1
及び第2のプルアップ手段は、CMOSアナログNOR
増幅器が形成されるよう一方の端子が接地されるNMO
Sトランジスタであり、該定常電流源の一端はVDD源
に接続されることを特徴とする請求項2記載のMOSア
ナログNOR増幅器。 - (6)該定常電流源は、電圧源に接続される+入力端子
、−入力端子、及び出力端子を有する演算増幅器と;該
第1及び第2のNMOSトランジスタプルアップ手段と
全ての点で同一であり、一端が接地され、他端が該演算
増幅器の−入力端子に取り付けられるNMOS整合プル
アップトランジスタと;該演算増幅器の出力端子に接続
されるゲート端子及び該演算増幅器の−入力端子に結合
されるソース端子を有するNMOSトランジスタと;V
DD源に接続されるソース端子、該NMOSトランジス
タのドレイン端子に接続されるドレイン端子、及び該N
MOSトランジスタのドレイン端子に接続されるゲート
端子を有する第1のPMOSトランジスタと;VDD源
に接続されるソース端子、及び該第1のPMOSトラン
ジスタのゲート端子に結合されるゲート端子を有する第
2のPMOSトランジスタとからなり、該CMOS定常
電流源は、VDD源、該演算増幅器の+入力端子に取り
付けられる電圧源及び該NMOS整合プルアップトラン
ジスタのインピーダンスのみにより決まる定常電流が該
第2のPMOSトランジスタのドレイン端子を通つて流
れるよう形成されることを特徴とする請求項5記載のM
OSアナログNOR増幅器。 - (7)該第1及び第2のプルアップ手段はプルアップ抵
抗であることを特徴とする請求項2記載のMOSアナロ
グ増幅器。 - (8)電圧源に接続される+入力端子、−入力端子、及
び出力端子を有する演算増幅器と;一端がVDD源に接
続され、他端が該演算増幅器の−入力端子に取り付けら
れるプルアップ手段と;該演算増幅器の出力端子に接続
されるゲート端子及び該演算増幅器の−入力端子に結合
されるソース端子を有するPMOSトランジスタと;接
地されるソース端子、該PMOSトランジスタのドレイ
ン端子に接続されるドレイン端子、及び該PMOSトラ
ンジスタのドレイン端子に接続されるゲート端子を有す
る第1のNMOSトランジスタと;接地されるソース端
子、及び該第1のNMOSトランジスタのゲート端子に
結合されるゲート端子を有する第2のNMOSトランジ
スタとからなり、VDD源、該演算増幅器の+入力端子
に取り付けられる電圧源及び該プルアップ手段のインピ
ーダンスのみにより決まる定常電流が該第2のNMOS
トランジスタのドレイン端子を通って流れるよう形成さ
れることを特徴とするCMOS定常電流源。 - (9)該プルアップ手段はPMOSトランジスタである
ことを特徴とする請求項8記載のCMOS定常電流源。 - (10)該プルアップ手段はプルアップ抵抗であること
を特徴とする請求項8記載のCMOS定常電流源。 - (11)電圧源に接続される+入力端子、−入力端子、
及び出力端子を有する演算増幅器と;一端が接地され、
他端が該演算増幅器の−入力端子に取り付けられるプル
アップ手段と;該演算増幅器の出力端子に接続されるゲ
ート端子及び該演算増幅器の−入力端子に結合されるソ
ース端子を有するNMOSトランジスタと;VDD源に
接続されるソース端子、該NMOSトランジスタのドレ
イン端子に接続されるドレイン端子。 及び該NMOSトランジスタのドレイン端子に接続され
るゲート端子を有する第1のPMOSトランジスタと;
VDD源に接続されるソース端子、及び該第1のPMO
Sトランジスタのゲート端子に結合されるゲート端子を
有する第2のPMOSトランジスタとからなり、VDD
源、該演算増幅器の+入力端子に取り付けられる電圧源
及び該プルアップ手段のインピーダンスのみにより決ま
る定常電流が該第2のPMOSトランジスタのドレイン
端子を通って流れるよう形成されることを特徴とするC
MOS定常電流源。 - (12)該プルアップ手段はNMOSトランジスタであ
ることを特徴とする請求項11記載のCMOS定常電流
源。 - (13)該プルアップ手段はプルアップ抵抗であること
を特徴とする請求項11記載のCMOS定常電流源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1054175A JPH02266715A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | Mosアナログ増幅器及びcmos定常電流源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1054175A JPH02266715A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | Mosアナログ増幅器及びcmos定常電流源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02266715A true JPH02266715A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=12963210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1054175A Pending JPH02266715A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | Mosアナログ増幅器及びcmos定常電流源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02266715A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0522113A (ja) * | 1991-07-11 | 1993-01-29 | Nec Corp | 出力バツフア回路 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5955612A (ja) * | 1982-09-24 | 1984-03-30 | Fujitsu Ltd | ソ−ス結合型電界効果トランジスタ増巾回路 |
JPS60252925A (ja) * | 1984-09-28 | 1985-12-13 | Hitachi Ltd | 定電流回路 |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1054175A patent/JPH02266715A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5955612A (ja) * | 1982-09-24 | 1984-03-30 | Fujitsu Ltd | ソ−ス結合型電界効果トランジスタ増巾回路 |
JPS60252925A (ja) * | 1984-09-28 | 1985-12-13 | Hitachi Ltd | 定電流回路 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0522113A (ja) * | 1991-07-11 | 1993-01-29 | Nec Corp | 出力バツフア回路 |
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