JPH03156967A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPH03156967A
JPH03156967A JP1296567A JP29656789A JPH03156967A JP H03156967 A JPH03156967 A JP H03156967A JP 1296567 A JP1296567 A JP 1296567A JP 29656789 A JP29656789 A JP 29656789A JP H03156967 A JPH03156967 A JP H03156967A
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Japan
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bipolar transistor
output
transistor
base
resistor
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Kiichi Koya
小屋 喜一
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Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はディジタル半導体集積回路内に設けられる出
力回路に係り、特にB1−CMOS構成の出力回路に関
する。
(従来の技術) ディジタル半導体集積回路において、高電流により出力
負荷を駆動するような場合にはBiCMO3構成の出力
回路が使用される。
第2図は従来のBi−CMO5構成の出力回路の一例を
示す。この出力回路において、31及び32はゲートが
入力端子33に共通に接続され、この入力端子33の信
号に応じてスイッチング動作するPチャネルもしくはN
チャネルのMOS)ランジスタ、34及び35はそれぞ
れPNP型もしくはNPN型のバイポーラトランジスタ
、36及び37はベース電流設定用の抵抗、38及び3
9はコレクタが出力端子40に共通に接続されたPNP
型もしくはNPN型の出力用のバイポーラトランジスタ
であり、41及び42は上記バイポーラトランジスタ3
8.39のベース電荷吸収用の抵抗である。
次にこの回路の動作を簡単に説明する。入力信号が“H
”レベルのときは、PチャネルのMOSトランジスタ3
1がオフし、NチャネルのMOSトランジスタ32がオ
ンする。このときは、バイポーラトランジスタ34及び
抵抗36を介してPNP型のバイポーラトランジスタ3
8に所定値のベース電流が流れることによりこのトラン
ジスタ38がオンし、出力端子40が電源電位Vccに
放電される。他方、入力信号がL” レベルのときは、
PチャネルのMOSトランジスタ31がオンし、Nチャ
ネルのMOS)ランジスタ32がオフする。このときは
、抵抗37及びバイポーラトランジスタ35を介してN
PN型のバイポーラトランジスタ39に所定値のベース
電流が流れることによりこのトランジスタ39がオンし
、出力端子40が接地電位Vssに放電される。
一方、トランジスタ38の動作がオンからオフに切り替
わる時は抵抗41を介して余剰なベース電荷が電源電位
Vccに吸収され、トランジスタ39の動作がオンから
オフに切り替わる時は抵抗42を介してその余剰なベー
ス電荷が接地電位Vssにそれぞれ吸収される。このた
め、両トランジスタ38.39のオフ時のスイッチング
動作が速く行われることになる。
ところで、上記従来回路において、電源電位Vccが5
vで、2mAの出力電流を得ようとする場合、バイポー
ラトランジスタ39の電流増幅率hf’e(Q39)を
5(このトランジスタ39がオン状態のときは飽和領域
で動作するため、そのときの電流増幅率は非飽和領域で
動作するときに比べて低下する)、バイポーラトランジ
スタ35の電流増幅率h re (Q 35)を100
と仮定すると、抵抗37の値R1は次式で決定される。
ただし、下記の1式において、VfはNPN型もしくは
PNP型のバイポーラトランジスタのベース、エミッタ
間電圧である。
X100 すなわち、抵抗37の値は非常に大きなものになる。同
様に抵抗36の値も非常に大きなものとなる。
なお、上記ベース電荷吸収用の抵抗41.42は、通常
、5にΩ〜IOKΩ程度の値に設定されている。
上記従来の出力回路では抵抗36.37の値が非常に大
きいため、トランジスタ34゜35のベース等に存在し
ている寄生容量の充、放電速度が遅くなる。
この結果、出力用のバイポーラトランジスタ38.39
のスイッチング速度が悪化し、出力のスイッチ速度が遅
くなるという問題がある。
さらに、従来では出力用のトランジスタのベース電荷吸
収を抵抗によって行っている。このため、出力用のトラ
ンジスタをオン状態にさせる際に、ベース電流として作
用しない無駄な電流が流れる。
従って、その電流分だけ出力用のトランジスタのベース
電流が減少し、出力用のトランジスタがオンする際の速
度が遅くなり、出力のスイッチ速度がさらに遅くなると
いう問題がある。
(発明が解決しようとする課題) このように、従来のBi−CMOS構成の出力回路では
出力のスイッチ速度が遅いという問題がある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は出力のスイッチ速度の向上を図ること
ができる出力回路を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の出力回路は、入力信号が供給されるCMO8
構成のインバータ回路と、上記インバータ回路の出力端
に各ベースがそれぞれ接続された第1極性の第1のバイ
ポーラトランジスタ及び第2極性の第2のバイポーラト
ランジスタと、上記第1及び第2のバイポーラトランジ
スタの各エミッタに各一端がそれぞれ接続された第1及
び第2の抵抗と、エミッタ、コレクタ間が第1の電位と
出力端子との間に挿入され、ベースが上記第1の抵抗の
他端に接続された第1極性の第3のバイポーラトランジ
スタと、コレクタ、エミッタ間が上記出力端子と第2の
電位との間に挿入され、ベースが上記第2の抵抗の他端
に接続された第2極性の第4のバイポーラトランジスタ
とを具備したことを特徴とする。
(作用) この発明の出力回路では、出力用の第3及び第4のバイ
ポーラトランジスタのベース電流設定用の第1及び第2
の抵抗を、これら第3及び第4のバイポーラトランジス
タの各ベースと第1及び第2のバイポーラトランジスタ
の各エミッタとの間に挿入することにより、所定値の出
力電流を得る際に第1及び第2の抵抗の値を従来よりも
低くすることができる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
第1図はこの発明に係る出力回路の一実施例の構成を示
す。
図において、例えば5Vの電源電位VccにはPチャネ
ルのMOS)ランジスタ11のソースが接続されている
。このMOS)ランジスタ11のドレインにはNチャネ
ルのMOSトランジスタ12のドレインが接続されてお
り、このMOSトランジスタ12のソースはOvの接地
電位Vssに接続されている。そして、上記側MO8)
ランジスタ11.12のゲートは入力端子13に共通に
接続されおり、この両MO8)ランジスタ11.12で
CMO8構成のインバータ回路■4が構成されている。
上記インバータ回路14内の上記両MOSトランジスタ
11.12のドレイン共通接続点である出力ノード15
には、PNP型のバイポーラトランジスタ1B及びNP
N型のバイポーラトランジスター7の各ベースが接続さ
れている。上記バイポーラトランジスタlBのコレクタ
は接地電位Vssに接続されており、そのエミッタには
ベース電流設定用の抵抗18の一端が接続されている。
また、この抵抗18の他端には出力用のPNP型のバイ
ポーラトランジスタ19のベースが接続されている。こ
のバイポーラトランジスター9のエミッタは電源電位V
ccに接続されており、そのエミッタは出力端子20に
接続されている。
また、上記バイポーラトランジスター7のコレクタは電
源電位Vccに接続されており、そのエミッタにはベー
ス電流設定用の抵抗21の一端が接続されている。この
抵抗21の他端には出力用のNPN型のバイポーラトラ
ンジスタ22のベースが接続されており、このバイポー
ラトランジスタ22のコレクタは上記出力端子20に、
エミッタは接地電位Vssにそれぞれ接続されている。
さらに電源電位Vccには、上記バイポーラトランジス
タ19のベース電荷吸収用のPチャネルのMOSトラン
ジスタ23のソースが接続されており、このMOS)ラ
ンジスタ23のドレインは上記バイポーラトランジスタ
19のベースに、ゲートは上記入力端子13にそれぞれ
接続されている。また、接地電位Vssには、上記バイ
ポーラトランジスタ22のベース電荷吸収用のNチャネ
ルのMOSトランジスタ24のソースが接続されており
、このMOS)ランジスタ24のドレインは上記バイポ
ーラトランジスタ22のベースに、ゲートは上記入力端
子13にそれぞれ接続されている。
上記構成でなる出力回路において、入力端子13の信号
が“H” レベルのときは、インバータ回路14内のN
チャネル側のMOS)ランジスタ12がオンし、出力ノ
ード15はOvの接地電位になる。このとき、PNP型
のバイポーラトランジスタ16がオンし、抵抗18及び
このトランジスタ16を介して、0 出力用のPNP型のバイポーラトランジスタ19に所定
値のベース電流が流れる。そして、このバイポーラトラ
ンジスタ19がオン状態になり、出力端子20が電源電
位Vccに充電される。従って、出力端子20からは“
H″レベル信号が出力される。
他方、入力端子13の信号が“L”レベルのときは、イ
ンバータ回路14内のPチャネル側のMOSトランジス
タ11がオンし、出力ノード■5は電源電位Vccにな
る。このときは、NPN型のバイポーラトランジスタ1
7がオンし、このトランジスタ17抵抗21を介して、
出力用のNPN型のバイポーラトランジスタ22に所定
値のベース電流が流れる。
そして、このバイポーラトランジスタ22がオン状態に
なり、出力端子20が接地電位Vssに放電される。従
って、出力端子20からはL” レベルの信号が出力さ
れる。
また、トランジスタ19の動作がオンからオフに切り替
わる時は、入力信号が“H″レベルら“L”レベルに変
化しているので、PチャネルのMOS)ランジスタ23
がオン状態になり、オフに1 なろつとするトランジスタ19のベース電荷がこのMO
Sトランジスタ23を介して電源電位Vccに吸収され
る。他方、トランジスタ22の動作がオンからオフに切
り替わる時は、入力信号が“L”レベルから“H”レベ
ルに変化しているので、NチャネルのMOSトランジス
タ24がオン状態になり、オフになろうとするトランジ
スタ22のベース電荷がこのMOS)ランジスタ24を
介して接地電位Vssに吸収される。
ところで、上記実施例回路において、従来と同様に電源
電位Vccが5vの場合に、2mAの出力電流を得よう
とするとき、バイポーラトランジスタ19及び22の電
流増幅率h f’e (Q 19) 、h fe(Q 
22)をそれぞれ5と仮定すると、ベース電流設定用の
抵抗18及び21の値R2は次式で決定される。ただし
、VfはNPN型もしくはPNP型のバイポーラトラン
ジスタのベース、エミッタ間電圧である。
 2 すなわち、抵抗18及び21の値は従来の値の1/10
0と非常に小さくなり、トランジスタ19.22のベー
ス等に存在している寄生容量の充、放電を従来よりも速
く行うことができる。この結果、出力用のバイポーラト
ランジスタ19.22のスイッチング速度が速くなり、
出力のスイッチ速度の向上を図ることができる。
しかも上記実施例回路では、出力用のトランジスタ19
.22のベース余剰電荷の吸収をMOS)ランジスタ2
B、24によって行っているため、出力用のトランジス
タ19.22のそれぞれがオン状態のときは、対応する
ベース電荷吸収用のMOS)ランジスタ23.24がオ
フ状態になるため、従来のように出力用のトランジスタ
がオンする際に無駄な電流が流れることがなくなり、ベ
ース電流を従来よ3 りも増加させることができる。これにより、さらに出力
用のトランジスタがオンする際の速度が速くなり、出力
のスイッチ速度の向上をより図ることができる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、出力トランジス
タのベース電流設定用の抵抗の値を従来に比べて大幅に
小さくことができ、これによってスイッチングの際の寄
生容量の充電を比較的高速に行うことができる。また、
出力トランジスタのベース余剰電荷の吸収をMOSトラ
ンジスタを用いて行うようにしているので、出力トラン
ジスタがオフする際のスイッチング速度を速くすること
ができる。このため、この発明の出力回路によれば、入
出力伝達特性の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の出力回路の一実施例の構成を示す回
路図、第2図は従来の出力回路の回路図である。 11・・・PチャネルのMOS)ランジスタ、12・・
・N4 チャネルのMOS)ランジスタ、13・・・入力端子、
14・・・CMOS構成のインバータ回路、15・・・
出力ノード、16・・・PNP型のバイポーラトランジ
スタ、17・・・NPN型のバイポーラトランジスタ、
18.21・・・ベース電流設定用の抵抗、19・・・
出力用のPNP型のバイポーラトランジスタ、20・・
・出力端子、22・・・出力用のNPN型のバイポーラ
トランジスタ、23・・・ベース電荷吸収用のPチャネ
ルのMO3I−ランジスタ、24・・・ベース電荷吸収
用のNチャネルのMOSトランジスタ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力信号が供給されるCMOS構成のインバータ
    回路と、 上記インバータ回路の出力端に各ベースがそれぞれ接続
    された第1極性の第1のバイポーラトランジスタ及び第
    2極性の第2のバイポーラトランジスタと、 上記第1及び第2のバイポーラトランジスタの各エミッ
    タに各一端がそれぞれ接続された第1及び第2の抵抗と
    、 エミッタ、コレクタ間が第1の電位と出力端子との間に
    挿入され、ベースが上記第1の抵抗の他端に接続された
    第1極性の第3のバイポーラトランジスタと、 コレクタ、エミッタ間が上記出力端子と第2の電位との
    間に挿入され、ベースが上記第2の抵抗の他端に接続さ
    れた第2極性の第4のバイポーラトランジスタと を具備したことを特徴とする出力回路。
  2. (2)前記第3のバイポーラトランジスタのベースと前
    記第1の電位との間にはゲートに前記入力信号が供給さ
    れる第1の極性の第1のMOSトランジスタのソース、
    ドレイン間が挿入されており、前記第4のバイポーラト
    ランジスタのベースと前記第2の電位との間にはゲート
    に前記入力信号が供給される第2の極性の第2のMOS
    トランジスタのソース、ドレイン間が挿入されている請
    求項1記載の出力回路。
JP1296567A 1989-11-15 1989-11-15 出力回路 Pending JPH03156967A (ja)

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