JPH0372715A - カレントミラー型レベル変換回路 - Google Patents

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、カレントミラー型レベル変換回路、特にＭ　
Ｉ　Ｓ　（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎ５ｕｌａｔｅｒ　Ｓｅｍ１
ｃｏｎｄｕｃｔｅｒ）型トランジスタを使用したカレン
トミラー型レベル変換回路に関する。ＭＩＳのうち、現
在、広く使用されているものがＭ　ＯＳ　（Ｍｅｔａｌ
　０ｘｃｌｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｅｒ　）型ト
ランジスタである。

〔従来の技術〕

近年、半導体集積回路において、１つのチップ上にバイ
ポーラトランジスタ回路とＣＭ　ＯＳ　（Ｃｏｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　０ｘｃｌｄｅ　Ｓｅｍ１
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路を混在させて、それぞれの特
徴を合わせもつＢｉ−０Ｍ０８回路が多用されるように
なってきた。

このようなり　ｉ−０Ｍ０８回路においては、高速動作
可能な、例えばバイポーラトランジスタを用いたＥ　Ｃ
Ｌ　（Ｅｍｉｔｔｅｒ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｌｏｇｉｃ）
回路と低消費電力の０Ｍ０８回路とを組み合わせること
により、高速かつ低消費電力の回路を実現できる。

ＭＯＳ）ランジスタをメモリセルあるいはその周辺回路
に使用し、ＥＣＬ回路で構成される外部回路とのインタ
フェースをとるためにＥＣＬ回路を備えたメモリ回路は
その代表例である。

しかし、ＥＣＬ回路と０Ｍ０８回路では、論理レベルが
異なるために、これらの回路を接続する場合には、間に
論理レベルを変換する回路を設けなければならない。レ
ベル変換回路には、カレントミラー回路を使用すること
が多い。

カレントミラー回路は、入力側の電流（ミラー入力端子
）に比例した出力電流（ミラー電流）の吸込み、または
流し出しをする回路としてよく知られている。そして、
ミラー電流がミラー入力端子に比例した値になる、即ち
、ミラー入力端子を「写す」ことになることに由来して
命名された。

その内部インピーダンスは大きく定電流源として機能す
る。

第２１図はダイオードバイアス法と呼ばれる技法による
カレントミラー回路を示す。２つの５− ＮチャンネルＭＯＳ）ランジスタＭＮＩ、ＭＮ２のゲー
トは共通接続されて、入力側のＮチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタＭＨＩのドレインとシａ−トされている。この
ため、トランジスタＭＮ１は飽和領域で動作する。また
、トランジスタＭＮ１、ＭＮ２のソースは接地されてい
るので、トランジスタＭＮＩはダイオードとして機能す
る。従って、トランジスタＭＮＩのゲートへの入力信号
の電圧値によって定まるミラー入力端子がトランジスタ
ＭＨＩに流れ、トランジスタＭＮ　１　トＭＮ２が同構
成のＭＯＳ）ランジスタならミラー入力端子と同値のミ
ラー電流がトランジスタＭＮ２に流れる。

第２２図は従来のこの種のカレントミラー回路を用いた
レベル変換回路の例を示す。本カレントミラー型レベル
変換回路は、ＥＣＬレベル（高レベル電圧は、Ｖｃｃ（
電源電圧）−０，８Ｖ程度、低レベル電圧は、Ｖｃｃ　
　１．６Ｖ程度）の信号をＣＭＯＳレベル（高レベル電
圧は電源電圧程度、低レベル電圧は接地電圧程度）の信
号に変換する−６＝ 場合に使用されるものとして知られている。

本レベル変換回路は、２つのｐチャンネルＭＯＳトラン
ジスタＭＰ２１、ＭＰ２２と、２つのｎチャンネルＭＯ
８）ランジスタＭＮ２１、ＭＮ２２によって構成される
。トランジスタＭＰ２１、ＭＰ２２にＥＣＬレベルの相
補信号の組（ＡｌＡ）をそれぞれ入力すれば、トランジ
スタＭＰ２２とＭＮ２２の接続ノードから、０ＭＯ８論
理に適合する大振幅電圧の信号（Ｘ＝Ａ）が取り出せる
。

第２２図において、ＭＰ２１がミラー電流供給用トラン
ジスタ、ＭＰ２２が負荷トランジスタ、ＭＨＩがミラー
電流入力トランジスタ、ＭＮ２がミラー電流出力トラン
ジスタである。

第２２図の回路をもとにして、高速論理回路に適用する
ために、レベル変換回路に論理処理機能を持たせたもの
が、特開昭６２−１５４９１７号公報により提案されて
いる。その１例を第２３図に示す。

本例は第２２図の回路のｐチャンネルＭＯ８）ランジス
タＭＰ２１を並列接続された２つのｐチャンネルＭＯ８
）ランジスタＭＰ３１およびＭＰ３２で置き換え、また
ｐチャンネルＭＯ８）ランジスタＭＰ２２を直列接続さ
れた２つのｐチャンネルＭＯ８）ランジスタＭＰ３３お
よびＭＰ３４で置き換え、これらの複数のｐチャンネル
ＭＯＳトランジスタの各ゲートを論理信号入力端子とし
て、レベル変換回路に論理処理機能（ＡＮＤ論理）を持
たせたものである。

同図の回路では、ＥＣＬ入力論理信号Ａ　（Ａ）とＢ　
（Ｂ）の各論理状態が、Ａ＝高レベル（Ａ＝低レベル）
でかつ、Ｂ＝高レベル（Ｂ＝低レベル）の場合には、ト
ランジスタＭＰ３１とＭＰ３２がともに非導通状態にな
ってトランジスタＭＮ３１に流れるシラー入力端子が遮
断され、これによってミラー電流を流すＭＮ３２が非導
通状態になる。一方、トランジスタＭＰ３３とＭＰ３４
はともに導通状態にあるため、トランジスタＭＰ２２と
ＭＮ３２との接続点は０ＭＯ８論理レベルの高電圧とな
る。

また、入力論理信号ＡｌＢのうち、少なくとも一方が低
レベルの場合にはトランジスタＭＰ３１あるいはトラン
ジスタＭＰ３２が導通状態になり、トランジスタＭＮ３
１のミラー電流がトランジスタＭＮ３２を流れる。一方
、トランジスタＭＰ３３、ＭＰ３４は少なくとも一方が
非導通状態のため、トランジスタＭＰ３３、ＭＰ３４の
直列接続では電流が流れない。故に、トランジスタＭＰ
３４とＭＮ３２の接続点は０ＭＯ８論理レベルの低電圧
となる。

この結果、第２３図の回路は、カレントミラー型レベル
変換回路としての機能とともに、出力Ｘ＝Ａ・Ｂの論理
処理機能を持っている。これにより、レベル変換と論理
処理の両方を伴う信号伝達系においては、伝達遅延を小
さくする効果が期待できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

一〇− 上述した従来のカレントミラー型レベル変換回路におい
ては、例えば第２２図の回路の使用にあたっでは入力信
号Ａの相補信号Ａ１また、第２３図の回路の使用にあた
っては、入力信号としてＡ、Ｂと同時にそれらの相補信
号であるＡｌＢが用意されなければならないという制約
がある。よって、この回路を論理段数の多い回路構成で
用いる場合には、回路を構成するトランジスタ数が増加
し、かつ、構成が複雑になる。また、その結果信号伝達
が遅延することになる。

したがって、本発明の第１の目的は、より簡単な回路構
成のカレントミラー型レベル変換回路を提供することで
ある。

本発明の第２の目的は、入力信号として相補信号を不要
化することにより、周辺回路を簡単化したカレントミラ
ー型レベル変換回路を提供することである。

本発明の第３の目的は、信号伝達の遅延時間を軽減した
カレントミラー型レベル変換回路を提供１０− することである。

〔課題を解決するための手段〕

第１の本発明のカレントミラー型レベル変換回路は、カ
レントミラー回路とレベル変換回路とを結合している。

ミラー入力端子はレベル変換回路への入力信号に対する
ミラー電流供給用トランジスタの応答により流れる。そ
して、ミラー電流はミラー入力端子に比例した値であり
、このミラー電流が流れる負荷トランジスタは入力信号
の如何に拘わらず常時導通状態であって出力レベルを定
める。

第２の本発明のカレントミラー型レベル変換回路では、
ミラー入力端子は、レベル変換回路への入力信号に対す
るミラー電流供給用トランジスタによる論理演算の結果
に応答して流れる。そして、ミラー入力端子に比例した
値となるミラー電流が流れる負荷トランジスタは、入力
信号の如何に拘わらず常時導通状態であって出力レベル
を定める。

第３の本発明のカレントミラー型レベル変換回路では、
ミラー入力端子はレベル変換回路への入力信号に対する
ミラー電流供給用トランジスタの応答により流れる。ミ
ラー電流が流れる負荷トランジスタは、入力信号の如何
に拘わらず常時導通状態であって出力レベルを定める。

そして、内部出力端子の信号を遅延を伴なって正帰還さ
せ、この正帰還信号が制御端子に印加される帰還トラン
ジスタと負荷トランジスタとが並列接続される。

第４の本発明のカレントミラー型レベル変換回路は、入
力信号のうちの少なくとも一つが共通する複数のカレン
トミラー型レベル変換回路において、共通する入力信号
が印加されるミラー電流供給用トランジスタを共用する
。ミラー電流が流れる負荷トランジスタは、入力信号の
如何に拘わず常時導通状態であって出力レベルを定める
。

第５の本発明のカレントミラー型レベル変換回路では、
ミラー入力端子は、レベル変換回路への入力信号に対す
るミラー電流供給用トランジスタによる論理演算の結果
に応答として流れる。ミラー電流が流れる負荷トランジ
スタは、入力信号の如何に拘わず常時導通状態であって
出力レベルを定める。そして、内部出力端子の信号を遅
延を伴なって正帰還させ、この正帰還信号が制御端子に
印加される帰還トランジスタと負荷トランジスタとが並
列接続される。

第６の本発明のカレントミラー型レベル変換回路は、入
力信号のうちの少なくとも一つが共通する複数のカレン
トミラー型レベル変換回路において、共通する入力信号
が印加されるミラー電流供給用トランジスタを共用する
。ミラー電流が流れる負荷トランジスタは、入力信号の
如何に掬わず常時導通状態であって出力レベルを定める
。そして、内部出力端子の信号を遅延を伴なって正帰還
させ、この正帰還信号が制御端子に印加される帰還トラ
ンジスタと負荷トランジスタとを並列接続される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について詳細に説明する。

１３− 第１図の回路は、カレントミラーを構成するｎチャンネ
ルＭＯＳ）ランジスタＭＮ４１、ＭＮ４２と、ミラー入
力端子側に直列に接続された２つのｐチャンネルＭＯＳ
）ランジスタＭＰ４１、ＭＰ４２と、ミラー電流が流れ
る側に、ゲートが接地されたｐチャンネルＭＯＳ）ラン
ジスタＭＰ４３とを有する。

Ａ、Ｂの入力が各々“Ｌ”のとき、トランジスタＭＰ４
　Ｌ　ＭＰ４２がオン状態となる。同図の回路では、Ａ
ｌＢの両方が“Ｌ′でなければ、ミラー電流はトランジ
スタＭＮ４２を流れない。

よってトランジスタＭＮ４２がオフでは、トランジスタ
ＭＰ４３とＭＮ４２の接続点Ｘの電位は、常時オンして
いるトランジスタＭＰ４３により、ｖｏｏのレベル（Ｃ
ＭＯＳハイレベル）マで引上ケられている。

一方、信号ＡｌＢともに１１　Ｌ′の時は、トランジス
タＭＮ４２にミラー電流が流れる。この時、トランジス
タＭＰ４３とＭＮ４２の接続点Ｘの電位は、トランジス
タＭＮ４２のオン抵抗とトラン４− ジスタＭＰ４３のオン抵抗の比によって決まる電位とな
る。よって、例えば、トランジスタＭＮ４２のトランジ
スタサイズを、トランジスタＭＰ４３のそれよりもある
程度以上大きくとれば、点Ｘの電位はグランド電位に近
い“Ｌ”　（ＣＭＯＳレベル）を出力できる。

また、トランジスタＭＰ４３のゲート電圧をグランド電
位ではなく、適当なバイアス電圧を与えることによって
、トランジスタＭＮ４２とＭＰ４３のオン抵抗比を調整
し、Ａ＝“＋１．ＩＩ　、Ｂ＝“Ｌ”でＸ＝“Ｌ　（Ｃ
ＭＯＳレベル）”を出力することも可能である。より具
体的には、バイアス電圧を正電位としても、トランジス
タＭＰ４３のサイズを大きくすることにより銃士のこと
が実現できる。

上記のような、構成においては、点Ｘの電位は、Ａ＋Ｂ
の論理とともに、ＥＣＬレベルから、ＣＭＯＳレベルへ
の信号レベル変換も同時に行えることになる。

同図では、トランジスタＭＮ４２がオンの時、トランジ
スタＭＰ４３を通して、トランジスタＭＮ４２に貫通電
流が流れるが、同図の回路はミラー入力端子を流す段階
で論理処理を行っているために、Ａ＝’“Ｌ”　　Ｂ＝
”Ｌ′″の状態でしか、貫通電流は流れない。

この回路方式では、論理人力部が、２つのｐチャンネル
ＭＯＳトランジスタＭＰ４１．４２の組合せだけである
ので、第２図に示す第２実施例の様にＭＰ５１、ＭＰ５
２を並列に接続することにより、簡単にＸ＝Ａ＠Ｂ出力
の構成をとることができる。

また、これらの直列接続、並列接続を組み合わせること
により、より複雑な論理を容易に実現できる。その１例
を第３図に第３実施例としてボす。第３の実施例は、Ｘ
＝Ａ＋Ｂ　＠Ｃの論理処理を行う機能を有する。

第４図は、Ｘ＝Ａ十Ｂ、Ｙ＝Ａ十ｃの２つの論理処理、
レベル変換を行う本発明の第４実施例である。本実施例
では、Ｙ＝Ａ十Ｂなる論理処理を行なうレベル変換回路
と、Ｙ＝Ａ十〇なる論理処理を行なうレベル変換回路と
の間で入力信号Ａが共通する。そこで、入力信号Ａが印
加されるＭＯＳトランジスタＭＰ７１を２つのレベル変
換回路に共用している。このような構成にすることによ
り、回路構成の簡単化を図ることができる。

また、本図でＣ＝Ｂのような場合には、レベル変換回路
群においてミラー入力端子が流れるレベル変換回路は、
多くとも１つであるので、共通なＡ信号の入力ＭＯＳ）
ランジスタＭＰ７１のゲートサイズは他の入力ＭＯＳ）
ランジスタＭＰ７２゜ＭＰ７４と同程度の大きさにする
ことができ、Ａ入力の入力容量を削減できる。よって、
高速化が図れる。故に、複数の論理型レベル変換器を結
合して用いることａｌより、さらなる回路構成の簡略化
、及び高速化が図れることになる。

第５図はミラー電流供給用トランジスタにｎチャンネル
のＭＯＳ）ランジスタＭＮ８１．ＭＮ８２を用いミラー
電流側のレジスタにはｎチャンネルトランジス５ＭＮ８
３を用いた場合で、本発明１７ の第５実施例である。同図の回路は、入力ＥＣＬ信号が
、レベルシフトされている場合等で、グランドに近いレ
ベルの時に用いると有効である。トランジスタサイズ３
は常時オンにするためそのゲートに電源電圧Ｖ。０が加
えられている。

なお第１〜第５の実施例ではミラー電流が流れる側に接
続するＭＯＳ）ランジスタ（第１図のＭＰ４３．第２図
のＭＰ５３．第３図のＭＰ　６４゜第４図のＭＰ７３．
ＭＰ７５．第５図のＭＮ８３）のゲートに定電圧（接地
電圧あるいは電源電圧）を印加してオン状態にしている
が、定電圧でなく変化する電圧を加えてもよい。ともか
くこれらのＭＯＳ）ランジスタが常にオン状態になって
いさえすればよい。

第６図は、本発明の第６実施例によるレベル変換回路を
示す。本レベル変換回路は、カレントミラー回路を構成
するｎチャンネルＭＯＳ）ランジスタＭＮ９１、ＭＮ９
２と、ミラー人カフａ流側に直列に接続された２つのｐ
チャンネルＭＯ８）ランジスタＭＰ９１、ＭＰ９２と、
ミラー電流が流１８− れる側に並列に接続された２つのｐチャンネルＭＯ８）
ランジスタＭＰ９３、Ｍ２Ｏ３と、遅延回路ＤＬｌとか
ら成る。

トランジスタＭＰ９３はゲートが接地され、トランジス
タＭＰ９３はゲートに遅延回路ＤＬＩを介して内部出力
端子Ｎの電圧が印加される。入力信号ＡｌＢの電圧のう
ち少なくとも一方が高レベルの時には、トランジスタＭ
Ｐ９１とＭＰ９２のうち少なくとも一方のトランジスタ
が非導通になるために、ミラー入力端子はトランジスタ
ＭＮ９１を流れず、従って、ミラー電流もトランジスタ
ＭＮ９２を流れない。

この場合には、内部出力端子Ｎの電圧は、常時導通して
いるトランジスタＭＰ９３により、０ＭＯ８論理の高レ
ベル電圧Ｖ。０となる。この時、トランジスタＭＰ９４
のゲートには内部出力端子Ｎの高レベル電圧が一定の遅
延時間後に印加され、Ｍ２Ｏ３は非導通状態となる。

一方、入力信号ＡｌＢの電圧がどちらも低レベルの時に
は、トランジスタＭＰ９１とＭＰ９２が導通状態になる
ために、ミラー入力端子がトランジスタＭＮ９１に流れ
、従って、ミラー電流もトランジスタＭＮ９２を流れる
。

この場合には、内部出力端子Ｎの電圧は、当初、トラン
ジスタＭＰ９３のオン抵抗とトランジスタＭＮ９２のオ
ン抵抗の比によって決まる電圧となる。例えば、トラン
ジスタＭＮ９２のチャンネル幅をトランジスタＭＮ９３
のチャンネル幅よりもある程度以上大きくとれば、内部
出力端子Ｎの電圧は０ＭＯ８論理の低レベル電圧を出力
する。その後、内部出力端子Ｎの低レベル電圧が一定の
遅延時間後に、トランジスタＭＰ９４のゲートに印加さ
れ、Ｍ２Ｏ３も導通状態となる。この時にも、内部出力
端子Ｎの電圧を０ＭＯ８論理の低レベル電圧になるよう
に、トランジスタＭＰ９３、Ｍ２Ｏ３及びＭＮ９２のオ
ン抵抗、つまり、チャンネル幅を決定する必要がある。

上述の一連の動作において、本レベル変換回路はＥＣＬ
論理レベルの入力信号ＡｌＢに対してＡ十Ｂの論理処理
とともに、０ＭＯ８論理電圧へのレベル変換も同時に行
い、Ａ十Ｂの０ＭＯ８論理レベルの出力信号Ｘを出力す
る。

本実施例における遅延回路ＤＬＩの役割は入力信号に対
する出力信号Ｘの応答速度を高速にする働きである。例
えば、入力信号ＡｌＢがともに低レベルから高レベルに
変化する場合を考える。この場合、出力信号Ｘは低レベ
ルから高レベルへ変化する。出力信号Ｘが低レベルにあ
る時には、トランジスタＭＰ９３、Ｍ２Ｏ３がともに導
通状態にある。入力信号ＡｌＢが高レベルに変化すると
、前述の論理処理動作により、内部出力端子Ｎの電圧は
低レベルから高レベルに上がり始める。

この時、トランジスタＭＰ９４のゲートには、遅延回路
ＤＬＩのために内部出力端子Ｎの電圧が直ちに印加され
ず、低レベル電圧が印加されたままとなり、トランジス
タＭＰ９４の電流供給能力が落ちないため、内部出力端
子Ｎの電圧上昇が高速化される。内部出力端子Ｎ及び出
力信号Ｘの電圧が十分に高レベルに達した後で、トラン
ジスタＭＰ９４のゲートに内部出力端子Ｎの電圧が印加
２１− され、Ｍ２Ｏ３は非導通となる。

次に、入力信号ＡｌＢがともに高レベルから低レベルに
変化する場合を考える。この場合、出力信号Ｘは高レベ
ルから低レベルへ変化する。出力信号Ｘが高レベルにあ
る時には、トランジスタＭＰ９３のみが導通状態にある
。

入力信号ＡｌＢが低レベルに変化すると、内部出力端子
Ｎの電圧は高レベルから低レベルに下がり始める。この
時、トランジスタＭＰ９４のゲートには、遅延回路ＤＬ
Ｉのために内部出力端子Ｎの電圧が直ちに印加されず、
高レベル電圧が印加されたままとなり、トランジスタＭ
Ｐ９４は非導通のままで、電流を流さない。

従って、トランジスタＭＰ９３のチャンネル幅を小さく
シ、電流供給能力を小さく設定しておけば、内部出力端
子Ｎの電圧降下が高速化される。

内部出力端子Ｎ及び出力信号Ｘの電圧が十分に低レベル
に達した後で、トランジスタＭＰ９４のゲートに内部出
力端子Ｎの電圧が印加され、Ｍ２Ｏ３は導通状態となる
。

２２− このように、遅延回路ＤＬＩにより、本レベル変換回路
は出力信号の高低レベル間の遷移を高速に行えると同時
に、論理処理機能も有する利点がある。

第６図の実施例では、トランジスタＭＮ９２が導通状態
の時、トランジスタＭＰ９３、ＭＰ９４を通して、ＭＮ
９２に貫通電流が流れるが、ミラー入力端子を流す段階
で論理処理を行っているために、入力信号Ａ１Ｂがとも
に低レベルの状態でしかｎ通電流は流れない。

また、本実施例では、トランジスタＭＰ９３のゲート電
圧を接地電圧としたが、適当なバイアス電圧を与えるこ
とによって、トランジスタＭＰ９３、ＭＰ９４及びＭＮ
９２のオン抵抗比を調整し、入力信号Ａ１Ｂがともに低
レベルで出力信号Ｘに０ＭＯ８論理電圧の高レベルを出
力することも可能である。

第６図の実施例では、論理入力部がｐチャンネルＭＯ８
）ランジスタＭＰ９１．ＭＰ９２の直列接続であったが
、第７図に示す第７実施例のような並列接続にすること
により、簡単にＸ＝Ａ・Ｂ出力の論理をとることができ
る。また、これらの直列接続、並列接続を組み合わせる
ことにより、より複雑な論理を容易に実現できる。その
−例を第８図（第８実施例）に示す。同図の回路は、Ｘ
＝Ａ十Ｂ　＠Ｃの論理処理を行う機能を有する。

第９図は、Ｘ＝Ａ＋Ｂ１Ｙ＝Ａ＋Ｃの２つの論理処理と
レベル変換を行う本発明の第９実施例である。本回路で
は、同図のように、入力信号Ａの入力ＭＯＳ）ランジス
タＭＰ１２１を共通にすることができる。このような構
成にすることにより、使用するトランジスタ数を削減で
きる。

また、同図で、入力信号Ｃ＝入力信号Ｂの反転信号のよ
うな場合には、レベル変換回路群において、ミラー入力
端子が流れるレベル変換回路は多くとも１つであるので
、共通の入力信号Ａが入力するＭＯＳ）ランジスタＭＰ
　１２１のゲートサイズは他の入力ＭＯＳトランジスタ
ＭＰ　１２２゜ＭＰ１２５と同程度の大きさにすること
ができ、入力信号Ａの負荷容量を削減でき、高速化が図
れる。故に、複数の論理型レベル変換器を結合して用い
ることにより、更なる回路構成の簡単化、及び高速化が
図れることになる。

第１０図は、入力論理処理部のトランジスタにｎチャン
ネルＭＯＳ）ランジスタＭＮ１３１゜ＭＮ１３２を用い
た場合で、本発明の第１０実施例である。本図の回路は
、入力のＥＣＬＣ号がレベルシフトされる場合等におい
て、接地電圧に近いＥＣＬＣベルを変換する時に用いる
と有効である。

第１１図は、本発明の第６実施例における遅延回路ＤＬ
ｌを２個のインバータ１１およびＩ２の直列接続モ実現
した例である。本実施例では出力信号Ｘを最初のインバ
ータ１１の出力から取り出す。

この結果、内部出力端子Ｎの０ＭＯ８論理電圧が更にイ
ンバータ１１により完全にレベル変換されるとともに、
インバータ１１の構成トランジスタのサイズを大きくす
ることにより、出力信号Ｘの負荷容量が大きい場合にも
高速レベル変換処理２５− を実現することができる。この場合の出力信号ＸはＡ＋
Ｈの論理を出力する。

インバータ１２は内部出力端子Ｎの電圧をトランジスタ
ＭＰ９４のゲートに印加するために、Ｘを更に反転させ
るために用いると同時に、構成トランジスタのサイズを
調整することにより、遅延時間を任意に設定できる利点
がある。

第１２図の実施例は第１４図の回路構成におけるインバ
ータＩ２の出力に容量Ｃを付加することにより、更に遅
延時間を大きくしたい場合の回路構成である。

第１１図及び第１２図の実施例は第６図のレベル変換回
路における遅延回路ＤＬＩの具体的な例を示したもので
、第７図から第１０図のいずれの実施例における遅延回
路ＤＬ２〜ＤＬ６にも用いることができる。また、イン
バータ以外のいかなる遅延回路でも本発明に用いること
ができるのは言うまでもない。

以上のすべての実施例ではミラー電流が流れる２６− 側に接続し常に導通状態で用いるＭＯＳ）ランジスタＭ
Ｐ４３．ＭＰ５３．ＭＰ８４．ＭＰ７３゜ＭＰ７５．Ｍ
Ｎ８３．ＭＰ９３．ＭＰ１０３．ＭＰｌ　１４．ＭＰ１
２３．ＭＰ１２８およびＭＮＩ３３のゲートには定電圧
（接地電圧あるいは電源電圧）を印加しているが、定電
圧でなく変化する電圧を加えてもよい。ともかくこれら
のＭＯＳ）ランジスタは常にオン状態になっていさえす
ればよい。

〔発明の効果〕

次に、以上のように構成された本発明のカレントミラー
型レベル変換回路の効果について説明する。

第１３図、第１４図および第１５図は、本発明による回
路構成の単純化と高速化を立証するためにとりあげた２
つの従来例と本発明の応用例を示す。

第１３図はカレントミラー型レベル変換回路に論理ゲー
ト１６０を接続した従来の論理処理機能（Ｘ＋Ｙ）を有
する回路構成を示し、Ａ型と命名する。本回路は、大容
量高速のＳＲＡＭにおけるレベル変換とデコードの基本
回路となる。

第１４図は論理処理（Ｘ＋Ｙ）ができるように改良した
カレントミラー型レベル変換回路にバッファ回路１７０
を接続した従来例（Ｂ型）を示し、Ａ型に比べてかなり
単純化されている。

第１５図はＢ型回路の出力を常時オン状態にあるＰチャ
ンネルＭＯ８）ランジスタでプルアップし、論理入力部
を早入力信号構成に替えたカレントミラー型レベル変換
回路（第１図に示した第１実施例）にバッファ回路１７
０を接続した本発明の応用例である。

第１５図の回路構成（Ｃ型）においては、Ａ型、Ｂ型の
ようにＥＣＬレベルの入力信号とじてＸ、Ｙと同時に相
補信号Ｘ、Ｙを必要としないので入力信号線数を少なく
することができる。また、当然に、相補信号を生成する
ためのトランジスタ（通常、１信号当り２個）が不要と
なる。

上記回路構成のレベル変換回路の動作遅延時間９Ｑ− をシミュレーションによりもとめ、速度比較をおこなっ
た。デバイスパラメータとしては、０．８ｕｍＢｉ−０
ＭＯ８を仮定し、電源電圧はＯＶ〜−５，２Ｖ１出力の
負荷容量は０．２ｐＦとし、レベル変換回路本体のＦＥ
Ｔサイズ（Ｗ／Ｌ＝ゲート幅／ゲート長）は図中の値を
用いた。

第１７図に出力バッファ部（Ａ型はＮＯＲゲー）１Ｂ０
１Ｂ型およびＣ型はインバータ１７０）のｎチャンネル
ＭＯＳ）ランジスタのサイズを変えた場合の速度比較を
示す。但し、ｐチャンネルＭＯＳトランジスタのサイズ
は、Ａ型ではｎチャンネルＭＯＳ）ランジスタの４倍、
Ｂ型、Ｃ型では２．５倍とし、入出力の定義は第１６図
によるものとした。この結果、第１５図（Ｃ型）の早入
力信号論理処理型レベル変換回路が最も高速となった。

第１表にＡ型、Ｂ型、Ｃ型、各レベル変換回路の入力信
号数、総ＦＥＴ数、最小遅延時間の比較結果を示す。Ｂ
型は、ＦＥＴ数ではＡ型の２／３であるが、入力信号数
及び遅延時間はほぼ同等で２９− ある。Ｃ型は、人力として相補信号を必要としないため
に、Ａ型、Ｂ型に比べ回路構成が簡単になり、かつ動作
は最も高速である。

ここでは２人力ＮＯＲ論理の場合を示したが、３人力以
上の論理処理に関しては、小入力信号方式のＣ型が入力
信号数と総ＦＥＴ数について、更に有利となる。特にＣ
型では、簡単な回路構成で、ＥＣＬレベルで伝送される
高負荷配線の信号から自由に論理をとってＣＭＯＳレベ
ルの信号を得るような回路構成が実現可能である。

第１表 第１８図は、本発明における遅延回路による高速化の効
果を示すためのカレントミラー型レベル変換回路であり
、電源電圧値を除いては、先に説３０− 明した第６実施例（第６図）と同構成である。

本回路におけるミラー電流側の２つのｐチャンネルＭＯ
８）ランジスタのゲート幅ＷｎとＷ、の比を変化させ、
第１９図に示すような波形の入出力パルスとした場合の
パルス立上り時間ｔ、とパルス立下り時間ｔ、は第１９
図に示す如くになる。

ここに、Ｗ□　：　ｗ　ｒ　＝　１　：　Ｏとは、内部
出力端子からのフィードバックがない場合に相当し、従
って第１実施例（第１図）に対応することとなる。第６
実施例におけるように遅延回路ＤＬＩを付加すると、ゲ
ート幅Ｗ、の比率が増すにつれて遅延時間が短かくなっ
ていくことが第２０図かられかる。Ｗｎ　　：Ｗｒ　＝
ｌ　：　１の場合には、ｗｎ　：Ｗｒ＝１：Ｏの場合に
比べて約３０％高速化されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
１実施例を示す図、 第２図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
２実施例を示す図、 第３図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
３実施例を示す図、 第４図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
４実施例を示す図、 第５図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
５実施例を示す図、 第６図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
６実施例を示す図、 第７図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
７実施例を示す図、 第８図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
８実施例を示す図、 第９図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の第
９実施例を示す図、 第１０図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の
第１０実施例を示す図、 第１１図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の
第１１実施例を示す図、 第１２図は本発明のカレントミラー型レベル変換回路の
第１２実施例を示す図、 第１３図は本発明の第１の効果を説明するための第１の
従来例を示す図、 第１４図は本発明の第１の効果を説明するための第２の
従来例を示す図、 第１５図は本発明の第１の効果を説明するための第１実
施例の応用例を示す図、 第１６図は本発明の第１の効果を説明するために定義さ
れた入出力信号の関係を示す図、第１７図は第１３図、
第１４図の従来例と第１５図の応用例に対する遅延時間
のシミュレーション結果を示す図、 第１８図は本発明の第２の効果を説明するための他の応
用例を示す図、 第１９図は本発明の第２の効果を説明するために定義さ
れた入出力信号の関係を示す図、第２０図は第１８図の
応用例に対する遅延時間のシミュレーション結果を示す
図、 第２１図はダイオードバイアス法による一般の３３− カレントミラー回路を示す図、 第２２図は従来のカレントミラー型レベル変換回路の第
１の例を示す図、 第２３図は従来のカレントミラー型レベル変換回路の第
２の例を示す図である。 ＭＰααα・・・ｐチャンネルＭＯ８）ランジスタ、Ｍ
Ｎααα・・・ｎチャンネルＭＯＳトランジスタ、ＤＬ
１〜ＤＬ６・・・遅延回路、Ｃ・・・容量、１１゜Ｉ２
・・・インバータ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・入力信号、ＸＩＹ
・・・出力信号、Ｎ・・・内部出力端子、ＶＣＣ・・・
電源電圧。 ただし、αααはトランジスタ番号を示す数字である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ミラー入力電流を流すミラー電流入力トランジスタ
   および前記ミラー入力電流に比例したミラー電流を流す
   ミラー電流出力トランジスタを有するカレントミラー回
   路と、 少なくとも一つの入力信号に応答して前記ミラー入力電
   流を供給する少なくとも一つのミラー電流供給用トラン
   ジスタと、 前記ミラー入力電流に比例したミラー電流が流れ、前記
   入力信号の如何に拘わらず常時導通状態であって、前記
   ミラー電流出力トランジスタの出力端子のレベルを定め
   る負荷トランジスタとを有することを特徴とするカレン
   トミラー型レベル変換回路。 ２、前記応答は前記入力信号に対する前記ミラー電流供
   給用トランジスタによる論理演算の結果によることを特
   徴とする請求項１のカレントミラー型レベル変換回路。 ３、前記出力端子の信号を遅延させる遅延回路と、 該遅延回路の出力が制御端子に印加され、前記負荷トラ
   ンジスタに並列接続された帰還トランジスタとを設けた
   請求項１のカレントミラー型レベル変換回路。 ４、ミラー入力電流を流すミラー電流入力トランジスタ
   および前記ミラー入力電流に比例したミラー電流を流す
   ミラー電流出力トランジスタをそれぞれ有する複数のカ
   レントミラー回路と、互いに異なる第１の入力信号が印
   加され前記複数のカレントミラー回路において前記ミラ
   ー入力電流をそれぞれ供給する第１の複数のミラー電流
   供給用トランジスタと、 前記第１の複数のミラー電流供給用トランジスタが共通
   に接続され第２の入力信号が印加される第２のミラー電
   流供給用トランジスタと、前記複数のカレントミラー回
   路において前記ミラー入力電流に比例したミラー電流が
   それぞれ流れ、前記第１および第２の入力信号の如何に
   拘わらず常時導通状態であって、前記ミラー電流出力ト
   ランジスタの出力端子のレベルをそれぞれ定める複数の
   負荷トランジスタとを有することを特徴とするカレント
   ミラー型レベル変換回路。 ５、前記応答は前記入力信号に対する前記ミラー電流供
   給用トランジスタによる論理演算の結果であり、前記出
   力端子の信号を遅延させる遅延回路と、 該遅延回路の出力が印加され、前記負荷トランジスタに
   並列接続された帰還トランジスタとをさらに設けたこと
   を特徴とする請求項１のカレントミラー型レベル変換回
   路。 ６、前記複数のカレントミラー回路のそれぞれにおいて
   前記ミラー電流出力トランジスタの出力端子の信号を遅
   延させる遅延回路と前記負荷トランジスタに並列接続さ
   れ前記遅延回路の出力が印加される帰還トランジスタと
   を設けた請求項４のカレントミラー型レベル変換回路。