JPH0353615A - 差動インバータ回路 - Google Patents

差動インバータ回路

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JPH0353615A
JPH0353615A JP1189180A JP18918089A JPH0353615A JP H0353615 A JPH0353615 A JP H0353615A JP 1189180 A JP1189180 A JP 1189180A JP 18918089 A JP18918089 A JP 18918089A JP H0353615 A JPH0353615 A JP H0353615A
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JP
Japan
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circuit
output terminal
effect transistor
differential
phase output
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JP1189180A
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English (en)
Inventor
Masahiko Matsuo
昌彦 松尾
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • H03K19/01721Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by means of a pull-up or down element

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  • Logic Circuits (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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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] 本発明は差動インバータ回路に利用され、特に、半導体
集積回路に適した差動インバータ回路に関する。
〔概要〕
本発明は、差動回路とレベルシフト回路とを備えた差動
インバータ回路において、 前記レベルシフト回路に、抵抗素子と容量素子との直列
回路からなる波形整形回路を付加することにより、 信号伝播遅延時間の短縮化を図ったものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の差動インバータ回路は第4図に示されて
いる回路構或となっており、差動回路10およびレベル
シフト回路20を備えてインバータ回路を構或していた
第4図において、INおよびINはそれぞれ同相および
逆相入力端子、ならびにOUT2およびOUT2はそれ
ぞれ同相および逆相出力端子である。いわゆる両相人力
の場合には、逆相入力端子INは同相入力に対して逆相
データが印加され、いわゆる単相入力の場合には、同相
人力のハイレベルとロウレベルの中間レベルが参照電圧
として逆相人力端子INに印加される。同相人力および
単相入力のどちらの場合においても差動回路10は差動
出力端子201および202にそれぞれ逆相データおよ
び同相データを相補出力し、データ反転動作を行う。
レベルシフト回路20は、差動回路逆相出力端子201
の逆相出力レベルに対し駆動電界効果トランジスタ(以
下、駆動FETという。) F201およびレベルシフ
トダイオードD201および定電流源電界効果トランジ
スタ(以下、定電流源FETという。) F202によ
りソースホロヮが形或され、逆相出力端子OUT2に逆
相データ(反転データ)を出力し、一方、差動回路同相
出力端子202の同相出力レベルに対し、駆動FET 
 F203、レベルシフトダイオードD202および定
電流源FETF204によりソースホロワが形或され、
同相出力端子OUT2に同相データを出力する。このレ
ベルシフト回路によって差動インバータ回路出力レベル
と次段に設けられるインバータ回路の論理しきいレベル
間の整合がとられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した従来の差動インバータ回路は、レベルシフト回
路20はソースホロヮであるがゆえに入出力電圧利得が
1以下となる。従って、差動回路1oが反転動作をする
際、第2図b)および(C)中に破線で示すように、差
動回路逆相出力端子201および差動回路同相出力端子
202の過渡的遷移波形に対する同相出力端子○UT2
および逆相出力端子δUT2の過渡的波形には波形整形
効果が見られず、差動インバータ回路の信号伝播遅延時
間t Pd2を短縮できない問題点があった。
本発明の目的は、前記の問題点を解消することにより、
信号伝播遅延時間を短縮できる差動インバータ回路を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、差動回路同相出力端子および差動回路逆相出
力端子に相補出力を出力する動作を行う差動回路と、ド
レイン電極を第一の電源に接続しゲート電極を前記差動
回路の逆相出力端子に接続しソース電極を第一のダイオ
ードのアノード電極に接続する第一の電界効果トランジ
スタと、ドレイン電極を前記第一のダイオードのカソー
ド電極および逆相出力端子に接続しソース電極を第二の
電源に接続する第二の電界効果トランジスタとから構或
される第一のレベルシフト回路と、ドレイン電極を前記
第一の電源に接続しゲート電極を前記差動回路同相出力
端子に接続しソース電極を第二のダイオードのアノード
電極に接続する第三の電界効果トランジスタと、ドレイ
ン電極を前記第二のダイオードのカソード電極および同
相出力端子に接続し、ソース電極を前記第二の電源に接
続する第四の電界効果トランジスタとから構或される第
二のレベルシフト回路とを備えた差動インバータ回路に
おいて、一端を前記第二の電源に接続し他端を前記第二
の電界効果トランジスタのゲート電極に接続する第一の
抵抗素子と、一端を前記差動回路の同相出力端子に接続
し他端を前記第二の電界効果トランジスタのゲート電極
に接続する第一の容量素子と、一端を前記第二の電源に
接続し他端を前記第四の電界効果トランジスタのゲート
電極に接続する第二の抵抗素子と、一端を前記差動回路
逆相出力端子に接続し他端を前記第四の電界効果トラン
ジスタのゲート電極に接続する第二の容量素子とを含む
ことを特徴とする。
〔作用〕
レベルシフト回路に付加された容量素子および抵抗素子
は、定電流源FETの電流能力を変調し、出力波形を急
峻にする波形整形回路として動作する。
従って、差動インバータ回路の信号伝播時間を短縮する
ことが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第一実施例を示す回路図である。
本第一実施例は、差動回路同相出力端子102および差
動回路逆相出力端子101に相補出力を出力する動作を
行う差動回路10と、ドレイン電極を第一の電源VDD
に接続しゲート電極を差動回路逆相出力端子101に接
続しソース電極を第一のダイオードとしてのレベルシフ
トダイオードD101のアノード電極に接続する第一〇
FETとしての駆動FET F101と、ドレイン電極
をレベルシフトダイオードD101のカソード電極およ
び逆相出力端子○UTIに接続しソース電極を第二の電
源としての接地端子GNDに接続する第二のFETとし
ての定電流源FET  F102とから構或される第一
のレベルシフト回路と、ドレイン電極を電源VDDに接
続しゲート電極を差動回路同相出力端子102に接続し
ソース電極を第二のダイオードとしてのレベルシフトダ
イオードD102のアノード電極に接続する第三のFE
Tとしての駆動FET  F103 と、ドレイン電極
をレベルシフトのダイオードD102のカソード電極お
よび同相出力端子○UTIに接続しソース電極を接地端
子G N Dに接続する第四のFETとしての定電流F
ETF104とから構或される第二のレベルシフト回路
とを備えた差動インバータ回路において、本発明の特徴
とするところの、一端を前記第二の電源としての接地端
子GNDに接続し、他端を定電流FET  F102の
ゲート電極に接続する第一の抵抗素子としての抵抗R1
0lと、一端を前記差動回路同相出力端子102に接続
し他端を定電流FET  F102のゲート電極に接続
する第一の容量素子としてのコンデンサC101 と、
一端を接地端子GNDに接続し他端を定電流FET  
F104のゲート電極に接続する第二の抵抗素子として
の抵抗R102と、一端を前記差動回路逆相出力端子1
01に接続し他端を定電流FET  F104のゲート
電極に接続する第二の容量素子としてのコンデンサ10
2とを含んでいる。
そして、差動回路10は、ゲートを同相入力端子INに
接続しドレ,インを差動回路逆相出力端子101および
抵抗R103を介して電源VDDに接続しソースを抵抗
R105を介して接地端子GNDに接続する差動FET
  F105と、ゲートを逆相人力端子「Kに接続しド
レインを差勤回路同相出力端子102および抵抗R10
4を介して電源VDDに接続しソースを差動FET  
F105のソース電極および抵抗R105を介して接地
端子GNDに接続する差動FET  F106とを含ん
でいる。
ここで、コンデンサC101およびC102は例えば、
金属一誘電体膜一金属構造であり、抵抗R101〜R1
05は例えば、半導体基板への不純物添加による導電体
層で形威されている。
次に、本第一実施例の動作について第2図(a)〜(d
)に示す波形図を参照して説明する。
第2図(a)に示すように、入力INのレベルがハイレ
ベルからロウレベルに遷移し、入力INがロウレベルか
らハイレベルに遷移すると、第2図(b)の実線で示す
ように、差動回路同相出力端子102の電位は、ハイレ
ベルからロウレベルに遷移し、差動回路逆相出力端子1
01の電位はロウレベルからハイレベルに遷移する。こ
れにより、第2図(C)の実線で示すように、同相出力
端子○UTIのレベルはハイレベルからロウレベルに遷
移し、逆相出力端子○UTIのレベルはロウレベルから
ハイレベルに遷移する。
このとき、第2図(イ)に示すように、定電流源FET
  F102のゲート電極105のレベルは、定常状態
時に抵抗R101を介して接地レベルで安定しているが
、差動回路10の同相出力端子102のレベルの遷移に
応じコンデンサC101はゲート電極105のレベルを
過渡的に接地レベルに対し負側へ降下させる。定電流源
FET  F102を流れる電流はそのゲート電極10
5のレベルの降下により減少し、一方駆動FET  F
IOIのゲート電極すなわち差動回路逆相出力端子10
1はロウレベルからハイレベルに遷移するため、駆動F
ET  FIOIと定電流FET  F102との電流
能力比が過渡的に変化する。従って、逆相出力端子○U
TIのレベルは第2図(C)に示すように過渡的にオー
バーシュートする。
また、定電流源FET  F104のゲート電極106
のレベルは第2図(d)に示すように、差動回路逆相出
力端子101のロウレベルからハイレベルへの遷移に応
じて過渡的に接地レベルから正側へ上昇するため、定電
流源FET  F104を流れる電流は?のゲート電極
レベルの上昇により増大し、一方駆動F E T  F
,103のゲート電極すなわち差動回路同相出力端子1
02はハイレベルからロウレベルに遷移するため、駆動
FET  Fl03と定電流源FET  F104との
電流能力比が過渡的に変化し、同相出力端子OUT’l
のレベルは第2図(C)に示すように過渡的に負レベル
側へオーバーシュートする。
定電流源FET  F102およびF104のゲート電
極105および106のレベルはそれぞれオーバーシュ
ート状態を経た後、コンデンサC101および抵抗R1
01ならびにコンデンサC102および抵抗R102の
容量値および抵抗値により決まる時定数に従い、定常状
態時の接地レベルに回復し、同相および、逆相出力端子
○UTIおよび○UTIの出力レベルも反転動作終了後
の定常レベルに回復し、差動インバータ回路の反転動作
が完了する。
すなわち、第2図(C)に示すように、過渡的遷移波形
に波形整形効果が現われ、差動インバータ回路の信号伝
播遅延時間tP■を短縮できる。
例えば、ガリウムひ素(GaAS)基板上に形或された
ショットキー接合FETおよびショットキー接合ダイオ
ード、ならびに約0.5PFの容量および約5kΩの抵
抗素子を本第一実施例に適用すると、第2図におけるt
Pdl は約75ピコ秒となり、従来例のtpd2=1
50 ピコ秒に対し約半分の信号伝播遅延時間が得られ
た。
第3図は本発明の第二実施例の要部を示す回路図で、レ
ベルシフト回路部分を示したものである。
本第二実施例では第3図において、駆動FETF301
およびF303 、レベルシフトダイオードD301お
よびD302ならびに定電流源FET  F302およ
びF304は第一実施例と同一である。
本第二実施例では、第一実施例におけるコンデンサC1
01およびC102を逆方向接続したダイオードD30
3およびD304に、抵抗R101およびR102を駆
動負荷FET  F305およびF306にそれぞれ置
換した場合を示した。
ダイオードD303およびD304は逆方向バイアス状
態で使用するので電流は流れず空乏層容量によってコン
デンサと等価となる。能動負荷FETF305およびF
 306はその非飽和動作領域で使用し、抵抗と等価で
ある。従って、本第二実施例においてはその動作は第一
実施例と同等であるが、コンデンサおよび抵抗を他の回
路構或素子と同一の構造で製造することが可能であるの
で、製造工程数は従来の差動インバータ回路を製造する
場合と等しく、特にGaAs集積回路に好適である利点
がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、従来の差動インバータ
回路のレベルシフト回路部に容量素子および抵抗素子を
付加し、相対する差動回路出力をもって定電流源FET
の電流能力を変調することにより出力波形の急峻化が可
能となり、差動インバータ回路の信号伝播遅延時間を短
縮できる効果がある。
4.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一実施例を示す回路図。 第2図はその動作波形を従来例と比較して示した波形図
。 第3図は本発明の第二実施例の要部を示す回路図。 第4図は従来例を示す回路図。 10・・・差動回路、20・・・レベルシフト回路、1
01、201、301・・・差動回路逆相出力端子、1
02 、202、302・・・差動回路同相出力端子、
CIOI , C102・・・コンデンサ、DIOL 
、D102 、D201 , D202、D301 、
D302・・・レベルシフトダイオード、D303、D
304 ・・・ダイオード、FIOI  、F103 
、F201  、F203 、F301 、F303・
・・駆動FET,F102、F104 、F202 、
F204 、F302 、F304・・・定電流源FE
TSF305 、F306・・・能動負荷FET,F1
05 、F106 、F205 、F206・・・差動
FET,R101、R102、R103、R104、R
105、R201、R202、R203・・・抵抗、G
ND・・・接地端子、IN・・・同相人力端子、IN・
・・逆相入力端子、○UTI,○UT2・・・同相出力
端子、○UTI、OUT2・・・逆相出力端子、VDD
・・・電源。 第一実施例 第1図 VDD 第一実施例・従来例 第2図 VDD 第二実施例 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、差動回路同相出力端子および差動回路逆相出力端子
    に相補出力を出力する動作を行う差動回路と、ドレイン
    電極を第一の電源に接続しゲート電極を前記差動回路の
    逆相出力端子に接続しソース電極を第一のダイオードの
    アノード電極に接続する第一の電界効果トランジスタと
    、ドレイン電極を前記第一のダイオードのカソード電極
    および逆相出力端子に接続しソース電極を第二の電源に
    接続する第二の電界効果トランジスタとから構成される
    第一のレベルシフト回路と、 ドレイン電極を前記第一の電源に接続しゲート電極を前
    記差動回路同相出力端子に接続しソース電極を第二のダ
    イオードのアノード電極に接続する第三の電界効果トラ
    ンジスタと、ドレイン電極を前記第二のダイオードのカ
    ソード電極および同相出力端子に接続し、ソース電極を
    前記第二の電源に接続する第四の電界効果トランジスタ
    とから構成される第二のレベルシフト回路と を備えた差動インバータ回路において、 一端を前記第二の電源に接続し他端を前記第二の電界効
    果トランジスタのゲート電極に接続する第一の抵抗素子
    と、一端を前記差動回路の同相出力端子に接続し他端を
    前記第二の電界効果トランジスタのゲート電極に接続す
    る第一の容量素子と、一端を前記第二の電源に接続し他
    端を前記第四の電界効果トランジスタのゲート電極に接
    続する第二の抵抗素子と、一端を前記差動回路逆相出力
    端子に接続し他端を前記第四の電界効果トランジスタの
    ゲート電極に接続する第二の容量素子とを含むことを特
    徴とする差動インバータ回路。
JP1189180A 1989-07-21 1989-07-21 差動インバータ回路 Pending JPH0353615A (ja)

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