JPH04109666A - Bicmos logic circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、低電源電圧動作に適したB i CMOS論
理回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a B i CMOS logic circuit suitable for low power supply voltage operation.
口従来の技術]
近年、集積回路の高速化に伴って、BiCMOS回路が
使用されつつある。−船釣なりiCMOS回路としては
、例えば第5図に示すようなりiCMOS論理回路が知
られている。BACKGROUND ART In recent years, as integrated circuits have become faster, BiCMOS circuits have come into use. - As an iCMOS circuit for boat fishing, an iCMOS logic circuit as shown in FIG. 5, for example, is known.
以下、第5図を参照して従来のBiCMOS論理回路に
ついて説明する。A conventional BiCMOS logic circuit will be described below with reference to FIG.
第5図は、従来の2人力NAND論理のBiCMOS論
理回路を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional two-man NAND logic BiCMOS logic circuit.
CMOS論理回路21は、入力信号工1.■2のNAN
D論理を出力するもので、Pチャネル間O8FET (
以下、PMOSと略す)26.27の並列回路と、Nチ
ャネルMO3FET(以下、NMOSと略す)28.2
9の直列回路とを電源VDD端子と接地端子との間に直
列に接続して構成され、PMOS26及びNMOS28
(7)’y’−ト!:入力信号Ilを入力し、PMOS
27及びNMOS29のゲートに入力信号I2を入力
し、PMOS26,27のドレインとNMOS 28の
ドレインとの接続点を出力点としたものとなっている。The CMOS logic circuit 21 has an input signal circuit 1. ■2 NAN
It outputs D logic, and O8FET between P channels (
Parallel circuit of 26.27 (hereinafter abbreviated as PMOS) and N-channel MO3FET (hereinafter abbreviated as NMOS) 28.2
9 series circuits are connected in series between the power supply VDD terminal and the ground terminal, PMOS 26 and NMOS 28
(7) 'y'-to! : Input the input signal Il, PMOS
The input signal I2 is input to the gates of PMOS 27 and NMOS 29, and the connection point between the drains of PMOS 26 and 27 and the drain of NMOS 28 is used as an output point.
このCMOS論理回路21の出力点は、NPNバイポー
ラトランジスタ24のベースに接続されている。The output point of this CMOS logic circuit 21 is connected to the base of an NPN bipolar transistor 24.
NPNバイポーラトランジスタ24は、そのコレクタが
電源V。D端子に接続され、エミッタが出力信号Oの出
力端子に接続されたものとなっている。また、NPNバ
イポーラトランジスタ24のエミッタと接地端子との間
には、NPNバイポーラトランジスタ25が接続されて
いる。The collector of the NPN bipolar transistor 24 is connected to the power supply V. It is connected to the D terminal, and its emitter is connected to the output terminal of the output signal O. Furthermore, an NPN bipolar transistor 25 is connected between the emitter of the NPN bipolar transistor 24 and the ground terminal.
出力信号Oの出力端子とNPNバイポーラトランジスタ
25のベースとの間には、入力信号I++工。を夫々入
力するNMOS30,31の直列回路からなるNMOS
論理部22が接続されている。An input signal I++ is connected between the output terminal of the output signal O and the base of the NPN bipolar transistor 25. An NMOS consisting of a series circuit of 30 and 31 NMOS inputs, respectively.
A logic section 22 is connected.
更に、NPNバイポーラトランジスタ25のベースと接
地端子との間には、NMOS23が接続されており、そ
のゲートはCMOS論理回路21の出力点に接続されて
いる。Further, an NMOS 23 is connected between the base of the NPN bipolar transistor 25 and the ground terminal, and its gate is connected to the output point of the CMOS logic circuit 21.
コノ回路では、NMOS論理部22とNMOS23とで
CMOS論理回路2工の出力と逆相の出力を発生し、N
PNバイポーラトランジスタ24゜25をプッシュプル
動作させるようになっている。In the KONO circuit, the NMOS logic section 22 and NMOS 23 generate an output that is in opposite phase to the output of the CMOS logic circuit 2, and
The PN bipolar transistors 24 and 25 are operated in a push-pull manner.
次にこの回路の動作を説明する。Next, the operation of this circuit will be explained.
いま、入力信号1.、I。かいずれも1であるとすると
、出力信号OはOの状態になっている。Now, input signal 1. ,I. If both of them are 1, the output signal O is in the O state.
この状態から、入力信号L−Izの少なくとも一方がO
に変化すると、PMOS28,27の少なくとも一方が
導通し、NMOS28,29の少なくとも一方が非導通
となるので、CMOS論理回路21の出力点、即ちNP
Nバイポーラトランジスタ24のベース電位は、PMO
S26,27の少なくとも一方により充電されて電源V
。Dの電位に向かって上昇する。この結果、NPNバイ
ポーラトランジスタ24は導通する。From this state, at least one of the input signals L-Iz becomes O.
, at least one of the PMOS 28 and 27 becomes conductive and at least one of the NMOS 28 and 29 becomes non-conductive, so that the output point of the CMOS logic circuit 21, that is, the NP
The base potential of the N bipolar transistor 24 is PMO
Charged by at least one of S26 and S27, the power supply V
. It rises towards the potential of D. As a result, NPN bipolar transistor 24 becomes conductive.
一方、NMOS論理部22においては、NMOS30,
31のいずれか一方が非導通となる。また、NMOS2
3は導通する。これにより、NPNバイポーラトランジ
スタ25のベース電位は、接地電位に向かって下降する
ので、NPNバイポーラトランジスタ25は非導通とな
る。この結果、出力信号Oの電位は急激に上昇し、VD
Dの電位からNPNバイポーラトランジスタ29のエミ
ッタヘース接合のビルト・イン・ポテンシャル(buj
lt−1n potential) Vp分だけ低下し
た電位に達し、ルベルとなる。On the other hand, in the NMOS logic section 22, the NMOS 30,
31 becomes non-conductive. Also, NMOS2
3 is conductive. As a result, the base potential of the NPN bipolar transistor 25 falls toward the ground potential, so the NPN bipolar transistor 25 becomes non-conductive. As a result, the potential of the output signal O rises rapidly, and VD
The built-in potential (buj
lt-1n potential) reaches a potential lowered by Vp and becomes a level.
これに対し、入力信号工□r I2の少なくとも一方
がOである状態から、入力信号1.、I2の両方が1と
なる場合には、PMO326,27が非導通となり、N
MOS28,29が導通するので、CMOS論理回路2
1の出力点、即ちNPNバイポーラトランジスタ25の
ベース電位は、接地電位に向かって下降し、NPNバイ
ポーラトランジスタ24は非導通となる。On the other hand, from the state where at least one of the input signal inputs □r I2 is O, the input signal 1. , I2 are both 1, PMO326, 27 becomes non-conductive and N
Since MOS28 and 29 are conductive, CMOS logic circuit 2
The output point 1, that is, the base potential of the NPN bipolar transistor 25 falls toward the ground potential, and the NPN bipolar transistor 24 becomes non-conductive.
一方、この場合、NMOS30.31からなるNMOS
論理部22が導通し、NMOS 23が非導通となるの
で、NPNバイポーラトランジスタ25のベース電位は
、入力信号1.、I2のルベルの電位からNMOS30
.31のしきい値電圧分低下した電位に向かって上昇を
開始する。この結果、NPNバイポーラトランジスタ2
5が導通ずる。そうすると、出力信号0の電位は、接地
電位よりも72分高い電位に向かって下降し、0レベル
となる。NPNバイポーラトランジスタ25のベース電
位は、−度上昇するが、出力信号Oのレベルの低下に伴
って下降し、最終的には出力信号0の0レベルと同電位
となる。On the other hand, in this case, the NMOS consisting of NMOS30.31
Since the logic part 22 is conductive and the NMOS 23 is non-conductive, the base potential of the NPN bipolar transistor 25 is equal to the input signal 1. , NMOS30 from the Lebel potential of I2
.. The voltage starts rising toward the potential lowered by the threshold voltage of 31. As a result, NPN bipolar transistor 2
5 is conductive. Then, the potential of the output signal 0 decreases toward a potential 72 minutes higher than the ground potential, and becomes 0 level. The base potential of the NPN bipolar transistor 25 increases by - degrees, but decreases as the level of the output signal O decreases, and finally becomes the same potential as the 0 level of the output signal 0.
[発明が解決しようとする課題]
上述した従来のBiCMOS論理回路では、出力端子が
Oレベルからルベルに変化する場合には、前述したよう
にNPNバイポーラトランジスタ24のベース電位はV
。D−VFまで上昇するため、NPNバイポーラトラン
ジスタ24は十分に導通し、出力端子の電位を高速に充
電することが可能である。しかしながら、逆に出力端子
がルベルから0レベルに変化する場合には、前述したよ
うにNPNバイポーラトランジスタ25のベース電位が
入力信号II、I2のルベル電位からNMOSのしきい
値電圧分低下した電位までしか上昇しないため、入力端
子が他のB1CMOS論理回路の出力と接続されている
場合のNPNバイポーラトランジスタ25のベース電位
はVDD−VF−VTN(但し、V Tsit N M
OS 17) Lきい値電圧)までしか上昇しない。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional BiCMOS logic circuit described above, when the output terminal changes from the O level to the level, the base potential of the NPN bipolar transistor 24 becomes V as described above.
. Since the voltage rises to D-VF, the NPN bipolar transistor 24 becomes sufficiently conductive, and the potential of the output terminal can be charged at high speed. However, when the output terminal changes from level 0 to level 0, the base potential of the NPN bipolar transistor 25 reaches a level lower than the level of the input signals II and I2 by the threshold voltage of the NMOS, as described above. Therefore, when the input terminal is connected to the output of another B1CMOS logic circuit, the base potential of the NPN bipolar transistor 25 is VDD-VF-VTN (however, V Tsit N M
OS 17) It only rises to L threshold voltage).
このようなトランジスタ25に対する充電能力の低下は
、電源VDDの電圧が低い場合に、より顕著となる。こ
のため、第2図中に曲線Aで示すように、BiCMOS
論理回路の平均遅延時間Tpdは、電源V。わが3V程
度で急激に増大する特性を示す。Such a decrease in the charging ability of the transistor 25 becomes more noticeable when the voltage of the power supply VDD is low. Therefore, as shown by curve A in FIG.
The average delay time Tpd of the logic circuit is the power supply V. It exhibits a characteristic that increases rapidly at about 3V.
したがって、この従来のBiCMOS論理回路では、電
源電圧VDDが従来の標準電圧である5vであれば高速
に動作するものの、電源電圧3v程度で急激に動作速度
が悪化する。このため、素子の微細下に伴って電源電圧
を低下させると、BICMOS論理回路のCMOS論理
回路に対する利点であるところの大負荷容量を高速に駆
動可能であるという利点が損なわれ、次期の標準電源電
圧と目される3、3Vでは、CMOSに対する有位性が
保てないという問題点があった。Therefore, although this conventional BiCMOS logic circuit operates at high speed when the power supply voltage VDD is 5V, which is the conventional standard voltage, the operation speed suddenly deteriorates when the power supply voltage is about 3V. For this reason, if the power supply voltage is lowered due to the miniaturization of elements, the advantage of BICMOS logic circuits over CMOS logic circuits, which is that they can drive large load capacities at high speed, will be lost, and the next standard power supply will be At 3.3V, which is regarded as a voltage, there is a problem that the superiority with respect to CMOS cannot be maintained.
本発明かかる問題点に鑑みてなされたものであって、低
電源電圧下においても高速動作が可能なりiCMOS論
理回路を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an iCMOS logic circuit that can operate at high speed even under a low power supply voltage.
口課題を解決するための手段]
本発明に係るBiCMOS論理回路は、入力信号を論理
演算するCMOS論理回路と、コレクタが高電位側電源
端子に接続されると共にエミッタが出力端子に接続され
前記CMOS論理回路の出力によって駆動される第1の
NPNバイポーラトランジスタと、コレクタが前記出力
端子に接続されると共にエミッタが低電位側電源端子に
接続された第2のNPNバイポーラトランジスタと、前
記出力端子と前記第2のNPNバイポーラトランジスタ
のベースとの間に接続されその構成及び入力信号が前記
CMOS論理回路を構成するNチャネル間O8FETと
同一のNチャネルMOS論理部と、このNチャネルMO
S論理部と並列に接続され前記CMOS論理回路の出力
をゲートに入力するPチャネルMOSFETと、前記第
2のNPNバイポーラトランジスタのベースと前記低電
位側電源端子との間に接続され前記CMOS論理回路の
出力をベースに入力する第1のNチャネル間O8FET
とを有することを特徴とする。Means for Solving the Problems] A BiCMOS logic circuit according to the present invention includes a CMOS logic circuit that performs a logical operation on an input signal, and a CMOS logic circuit whose collector is connected to a high potential side power supply terminal and whose emitter is connected to an output terminal. a first NPN bipolar transistor driven by the output of the logic circuit; a second NPN bipolar transistor whose collector is connected to the output terminal and whose emitter is connected to the low potential side power supply terminal; An N-channel MOS logic section connected between the base of the second NPN bipolar transistor and whose configuration and input signal are the same as the N-channel O8FET constituting the CMOS logic circuit;
a P-channel MOSFET connected in parallel with the S logic section and inputting the output of the CMOS logic circuit to its gate; and a P-channel MOSFET connected between the base of the second NPN bipolar transistor and the low potential side power supply terminal and the CMOS logic circuit. The first N-channel O8FET inputs the output of
It is characterized by having the following.
[作用コ
本発明によれば、CMOS論理回路を構成するNチャネ
ル間O8FETが導通し、CMOS論理回路の出力が立
ち下がる際に、第2のNPNバイポーラトランジスタの
ベースが、NチャネルMOS論理部と、これに並列接続
されたPチャネル間O8FETの双方で充電される。こ
のため、第2のNPNバイポーラトランジスタのベース
電位は、従来の回路よりも高いレベルまで充電されるこ
とになる。このため、低い電源電圧下にあっても、萬速
の動作が可能になる。[Function] According to the present invention, when the N-channel O8FET constituting the CMOS logic circuit becomes conductive and the output of the CMOS logic circuit falls, the base of the second NPN bipolar transistor connects with the N-channel MOS logic section. , and the P-channel O8FETs connected in parallel to this are charged. Therefore, the base potential of the second NPN bipolar transistor is charged to a higher level than in the conventional circuit. Therefore, even under low power supply voltage, it is possible to operate at high speeds.
[実施例コ 次に添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example code] The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明の第1の実施例に係る低電源電圧動作
に適した2人力NAND論理のBiCMOS論理回路の
回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a two-manpower NAND logic BiCMOS logic circuit suitable for low power supply voltage operation according to a first embodiment of the present invention.
CMOS論理回路1は、入力信号It、IzのNAND
論理ヲ出力すルモノテ、PMOS6,7の並列回路と、
NMOS8,9の直列回路とを、電源VOO端子と接地
端子との間に直列に接続して構成され、PMOS8及び
NMOS8のゲートに入力信号11を入力し、PMOS
7及びNMOS9のゲートに入力信号I2を入力し、P
MOS6゜7のドレインとNMO58のドレインとの接
続点を出力点としたものとなっている。The CMOS logic circuit 1 is a NAND of input signals It and Iz.
A parallel circuit of PMOS6 and 7 that outputs logic,
A series circuit of NMOS8 and NMOS9 is connected in series between the power supply VOO terminal and the ground terminal, and input signal 11 is input to the gates of PMOS8 and NMOS8,
Input the input signal I2 to the gates of P7 and NMOS9, and
The connection point between the drain of MOS 6.7 and the drain of NMO 58 is used as an output point.
このCMOS論理回路1の出力点は、NPNバイポーラ
トランジスタ4のベースに接続されている。NPNバイ
ポーラトランジスタ4は、そのコレクタが電源V。D端
子に接続され、エミッタが出力信号Oの出力端子に接続
されたものとなっている。また、NPNバイポーラトラ
ンジスタ4のエミッタと接地端子との間には、NPNバ
イポーラトランジスタ5が接続されている。The output point of this CMOS logic circuit 1 is connected to the base of an NPN bipolar transistor 4. The collector of the NPN bipolar transistor 4 is connected to the power supply V. It is connected to the D terminal, and its emitter is connected to the output terminal of the output signal O. Furthermore, an NPN bipolar transistor 5 is connected between the emitter of the NPN bipolar transistor 4 and the ground terminal.
上記出力端子とNPNバイポーラトランジスタ5のベー
スとの間には、NMOSI0,11からなるNMOS論
理g2と、PMO312とが並列に接続されている。N
MOS10,11は、夫々ゲートに入力信号If、I2
を入力したものとなっている。また、PMOS12のゲ
ートはNPNバイポーラトランジスタ4のベースに接続
されている。更に、NPNバイポーラトランジスタ5の
ベースと接地端子との間には、NMOS3が接続されて
いる。このNMOS3のゲートは、NPNバイポーラト
ランジスタ4のベースに接続されている。Between the output terminal and the base of the NPN bipolar transistor 5, an NMOS logic g2 consisting of NMOSI0 and NMOSI11 and a PMO 312 are connected in parallel. N
MOS10 and 11 have input signals If and I2 at their gates, respectively.
is entered. Further, the gate of the PMOS 12 is connected to the base of the NPN bipolar transistor 4. Further, an NMOS 3 is connected between the base of the NPN bipolar transistor 5 and the ground terminal. The gate of this NMOS 3 is connected to the base of an NPN bipolar transistor 4.
なお、NMOS論理部論理横2O33とは、2人力AN
D論理を構成している。従って、CMOS論理回路1の
出力点にベースが接続されたNPNバイポーラトランジ
スタ4と、NMOS論理部論理横2MOS3からなる部
分回路の出力点にベースが接続されたNPNバイポーラ
トランジスタ5は、プッシュプル動作を行う。PMOS
12は、NPNバイポーラトランジスタ5のベース電位
をvanの電位まで充電する際の充電能力を高めるため
に設けられている。In addition, NMOS logic section logic side 2O33 is a two-man power AN
It constitutes D logic. Therefore, the NPN bipolar transistor 4 whose base is connected to the output point of the CMOS logic circuit 1 and the NPN bipolar transistor 5 whose base is connected to the output point of the partial circuit consisting of the NMOS logic section logic horizontal 2 MOS 3 perform push-pull operation. conduct. PMOS
12 is provided to enhance the charging ability when charging the base potential of the NPN bipolar transistor 5 to the potential of van.
以下、第1図を参照して本回路の動作を説明する。The operation of this circuit will be explained below with reference to FIG.
入力信号Il、■2がいずれも1の状態では、PMOS
6,7が非導通、NMOS8,9が導通となるので、C
MO3論理回路1の出力点はOレベル、NMOS3のド
レインはルベルとなり、NPNバイポーラトランジスタ
4.5が夫々非導通及び導通となる。このため、出力信
号OはOレベルとなる。この状態から入力信号工□r
I2の少なくとも一方がOに変化すると、PMOS6
゜7の少なくとも一方が導通、NMOS8,9の少なく
とも一方が非導通となるので、CMOS論理回路1の出
力点、即ちNPNバイポーラトランジスタ4のベース、
PMO312のゲート及びNM033のゲートの電位は
0レベルから電源V。Dの電位に向かって上昇する。一
方、このとき、NMOS論理部論理横2するNMOS1
0,1l(7)うちの少なくとも一方が非導通状態とな
るので、NPNバイポーラトランジスタ5のベース電位
は、接地電位に向かって低下する。したがって、NPN
バイポーラトランジスタ4が導通し、NPNバイポーラ
トランジスタ5が非導通となり、出力端子の電位はN
V oo−V pに向かって上昇し、ルベルを出力する
。When the input signals Il and ■2 are both 1, the PMOS
Since 6 and 7 are non-conductive and NMOS 8 and 9 are conductive, C
The output point of the MO3 logic circuit 1 is at the O level, the drain of the NMOS3 is at the level, and the NPN bipolar transistors 4.5 are rendered non-conductive and conductive, respectively. Therefore, the output signal O becomes O level. From this state, input signal construction □r
When at least one of I2 changes to O, PMOS6
Since at least one of the NMOS transistors 8 and 9 is conductive and at least one of the NMOS transistors 8 and 9 is nonconductive, the output point of the CMOS logic circuit 1, that is, the base of the NPN bipolar transistor 4,
The potential of the gate of PMO312 and the gate of NM033 is from 0 level to power supply V. It rises towards the potential of D. On the other hand, at this time, the NMOS logic section has logic horizontal 2 and NMOS1
Since at least one of NPN bipolar transistors 0 and 1l(7) becomes non-conductive, the base potential of the NPN bipolar transistor 5 decreases toward the ground potential. Therefore, NPN
Bipolar transistor 4 becomes conductive, NPN bipolar transistor 5 becomes non-conductive, and the potential of the output terminal becomes N.
It rises toward V oo-V p and outputs a level.
これに対し、入力信号11.I2の少なくとも一方が0
の状態から入力信号11=I2が共に1に変化した場合
には、CMO3論理回路1の出力点、即ちNPNバイポ
ーラトランジスタ4のベース、2MOS12のゲート及
びNMOS 317)’7’−トの電位が接地電位に向
かって下降し、NPNバイポーラトランジスタ4とNM
o83とが非導通になる。一方、この場合、NMOSI
0,11がともに導通するので、NPNバイポーラトラ
ンジスタ5のベース電位が上昇し始める。また、CMO
S論理回路1の出力点の電位の低下に伴って、NMo8
3が非導通状態に変化し、2MOS12が導通状態に変
化するため、NPNバイポーラトランジスタ5のベース
は、NMOS論理部3と2MOS12の両方で充電され
、ベース電位は電源Voo−Vpに向かって急速に上昇
させることができる。この結果、NPNバイポーラトラ
ンジスタ5は導通し、出力端子Oの電位が最終的に接地
電位からVpだけ高い電圧に向かって低下し、0レベル
となる。On the other hand, input signal 11. At least one of I2 is 0
When the input signal 11=I2 both changes to 1 from the state of NPN bipolar transistor 4 and NM
o83 becomes non-conductive. On the other hand, in this case, NMOSI
Since both transistors 0 and 11 become conductive, the base potential of the NPN bipolar transistor 5 begins to rise. Also, CMO
As the potential at the output point of S logic circuit 1 decreases, NMo8
3 changes to a non-conductive state and 2MOS12 changes to a conductive state, so the base of the NPN bipolar transistor 5 is charged by both the NMOS logic part 3 and 2MOS12, and the base potential rapidly moves toward the power supply Voo-Vp. can be raised. As a result, the NPN bipolar transistor 5 becomes conductive, and the potential of the output terminal O finally decreases from the ground potential to a voltage higher than Vp, reaching the 0 level.
以上説明した通り、本実施例においては、入力信号I、
、I2の両方が変化した場合に、NPNバイポーラトラ
ンジスタのベース電位を、第5図に示した従来の回路よ
りも高い電位まで充電することが可能であるため、低電
源電圧でも高速に動作させることが可能である。As explained above, in this embodiment, the input signals I,
, I2 change, the base potential of the NPN bipolar transistor can be charged to a higher potential than the conventional circuit shown in FIG. 5, so it can operate at high speed even with a low power supply voltage. is possible.
マタ、2MOS12のしきい値電圧VTPをOv程度に
設定することにより、2MOS12を通してNPNバイ
ポーラトランジスタ5のベースへの充電速度を向上させ
て高速化を図ることも可能である。2MOS12のしき
い値電圧がOV程度であっても、出力端子がルベルのと
きのリーク電流については、PMoS12のソースがV
oo−v2で、ゲートがvDDであるため、ゲート・ソ
ース間には、VF分の正電圧が印加とされる状態となる
ので、非導通となり、十分に小さく保つことができる。By setting the threshold voltage VTP of the 2MOS 12 to about Ov, it is also possible to increase the charging speed to the base of the NPN bipolar transistor 5 through the 2MOS 12. Even if the threshold voltage of the 2MOS12 is about OV, the leakage current when the output terminal is at the level is that the source of the PMoS12 is V
At oo-v2, since the gate is at vDD, a positive voltage equal to VF is applied between the gate and the source, so it becomes non-conductive and can be kept sufficiently small.
第2図は、本実施例の回路のTpdの電源電圧依存性を
示すグラフ図である。この図から明らかなように、本実
施例の特性を示す曲線Bは、従来回路の特性を示す曲線
Aに比較してほぼVTNだけ低電圧方向に動作電源範囲
が拡大されていることが分かる。FIG. 2 is a graph showing the power supply voltage dependence of Tpd of the circuit of this example. As is clear from this figure, the operating power supply range of curve B showing the characteristics of this embodiment is expanded in the lower voltage direction by approximately VTN compared to curve A showing the characteristics of the conventional circuit.
第3図は、本発明の第2の実施例に係るBiCMOS論
理回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a BiCMOS logic circuit according to a second embodiment of the present invention.
この実施例が先に示した第1の実施例と異なる点は、N
Mo53のゲートがCMOS論理回路1の出力点ではな
く、出力信号0の出力端子に接続されている点である。This embodiment differs from the first embodiment shown above in that N
The point is that the gate of Mo53 is connected not to the output point of CMOS logic circuit 1 but to the output terminal of output signal 0.
その他の構成については第1図に示した第1の実施例と
同一である。The other configurations are the same as the first embodiment shown in FIG.
本実施例においては、CMOS論理回路1が駆動すべき
負荷は、NPNバイポーラトランジスタ4のベースと2
MOS12のゲートのみであるから、第1の実施例に比
較して、CMOS論理回路1の動作が高速になり、よっ
て回路全体の動作も高速化することができるという利点
がある。なお、2MOS12のしきい値電圧をO−V程
度とすれば、更に効果的であることは第1の実施例と同
様である。In this embodiment, the loads to be driven by the CMOS logic circuit 1 are the base of the NPN bipolar transistor 4 and
Since only the gate of the MOS 12 is used, there is an advantage that the operation of the CMOS logic circuit 1 becomes faster than that of the first embodiment, and therefore the operation of the entire circuit can also become faster. Note that, as in the first embodiment, it is more effective if the threshold voltage of the 2MOS 12 is set to approximately O-V.
第4図は、本発明の第3の実施例に係るBfCMOS論
理回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a BfCMOS logic circuit according to a third embodiment of the present invention.
本実施例においては)PMOS6a、7a及びNMOS
8a、9aからなる第1のCMOS論理回路1aと、P
MOSEib、7b及びNMOS 8b、9bからなる
第2のCMOS回路1bとを有している。そして、これ
らの論理回路1a、lbが同一の2人力NAND回路を
構成している。In this embodiment) PMOS6a, 7a and NMOS
A first CMOS logic circuit 1a consisting of 8a and 9a, and P
It has a second CMOS circuit 1b consisting of MOSEib, 7b and NMOS 8b, 9b. These logic circuits 1a and lb constitute the same two-man NAND circuit.
本実施例が前述した第1の実施例と構成上相違する点は
、第1の実施例では、CMOS論理回路1で、NPNバ
イポーラトランジスタ9と、NMOSIO及びPMOS
11とを全て駆動したが、本実施例では、第1のCMO
S論理回路1aをNPNバイポーラトランジスタ4のベ
ースの駆動専用に設け、第2のCMOS論理回路1bを
NMo83及びPMOS12のゲートの駆動専用に設け
た点である。その他の構成及び動作については第1図に
示した第1の実施例と同一である。The difference in configuration between this embodiment and the first embodiment described above is that in the first embodiment, the CMOS logic circuit 1 includes an NPN bipolar transistor 9, an NMOSIO and a PMOS
11, but in this example, the first CMO
The S logic circuit 1a is provided exclusively for driving the base of the NPN bipolar transistor 4, and the second CMOS logic circuit 1b is provided exclusively for driving the gates of the NMo83 and PMOS12. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
本実施例においては、第1のCMOS論理回路1aの出
力負荷容量がNPNバイポーラトランジスタ4のベース
容量のみとなり、また、第2のCMOS論理回路1bの
出力負荷容量もNMOS 3及び2MOS12のゲート
容量のみとなるため、CMOS論理回路1a、1bの高
速化を図ることができることから、回路全体の高速化と
MO3設計上のマージンの拡大とを図ることができる。In this embodiment, the output load capacitance of the first CMOS logic circuit 1a is only the base capacitance of the NPN bipolar transistor 4, and the output load capacitance of the second CMOS logic circuit 1b is also only the gate capacitance of the NMOS 3 and 2MOS 12. Therefore, it is possible to increase the speed of the CMOS logic circuits 1a and 1b, thereby increasing the speed of the entire circuit and expanding the margin in MO3 design.
また、この実施例においても、PMO312のしきい値
電圧をOv程度とすることにより、更に高速化を図るこ
とができる点は先の実施例と同様である。Also in this embodiment, as in the previous embodiment, the speed can be further increased by setting the threshold voltage of the PMO 312 to about Ov.
なお、上記実施例では、2人力NAND回路を例として
説明したが、本発明は、NOR系を含めた他の論理回路
においても同様に適用可能であることはいうまでもない
。In the above embodiment, a two-man NAND circuit has been described as an example, but it goes without saying that the present invention is similarly applicable to other logic circuits including NOR systems.
[発明の効果コ
以上説明したように、本発明によれば、第2のNPNバ
イポーラトランジスタのベースを、NチャネルMOS論
理部と、これに並列接続されたPチャネルMOSFET
の双方で充電するようにしたから、第2のNPNバイポ
ーラトランジスタのベース電位を従来の回路よりも高い
レベルまで充電することが可能である。このため、3.
3V程度の低い電源電圧でも高速に動作するBiCMO
S回路を提供することができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the base of the second NPN bipolar transistor is connected to the N-channel MOS logic section and the P-channel MOSFET connected in parallel thereto.
Since charging is performed at both sides, it is possible to charge the base potential of the second NPN bipolar transistor to a higher level than in the conventional circuit. For this reason, 3.
BiCMO operates at high speed even with a power supply voltage as low as 3V
An S circuit can be provided.
第1図は本発明の第1の実施例に係るBiCMOS論理
回路の回路図、第2図は同回路における遅延時間の電源
電圧依存性を示すグラフ図、第3図は本発明の第2の実
施例に係るBiCMOS論理回路の回路図、第4図は本
発明の第3の実施例に係るBiCMOS論理回路の回路
図、第5図は従来のBiCMOS論理回路の回路図であ
る。
1.21;CMOS論理回路、1a;第1のCMOS論
理回路、1b;第2のCMOS論理回路、2.22;N
MOS論理部、3,8.8a、8b。
9.9a、9b、10,11,23.28〜31;Nチ
ャネルMOSFETz 6,6a、8b、L7a、7b
、12+ 26z 27;PチャネルMO3FET
、4,5.24,25;NPNバイポーラトランジスタFIG. 1 is a circuit diagram of a BiCMOS logic circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing the power supply voltage dependence of delay time in the same circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram of a BiCMOS logic circuit according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram of a BiCMOS logic circuit according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional BiCMOS logic circuit. 1.21; CMOS logic circuit, 1a; first CMOS logic circuit, 1b; second CMOS logic circuit, 2.22; N
MOS logic section, 3, 8.8a, 8b. 9.9a, 9b, 10, 11, 23. 28-31; N-channel MOSFETz 6, 6a, 8b, L7a, 7b
, 12+ 26z 27; P channel MO3FET
, 4, 5. 24, 25; NPN bipolar transistor
Claims (3)
レクタが高電位側電源端子に接続されると共にエミッタ
が出力端子に接続され前記CMOS論理回路の出力によ
って駆動される第1のNPNバイポーラトランジスタと
、コレクタが前記出力端子に接続されると共にエミッタ
が低電位側電源端子に接続された第2のNPNバイポー
ラトランジスタと、前記出力端子と前記第2のNPNバ
イポーラトランジスタのベースとの間に接続されその構
成及び入力信号が前記CMOS論理回路を構成するNチ
ャネルMOSFETと同一のNチャネルMOS論理部と
、このNチャネルMOS論理部と並列に接続され前記C
MOS論理回路の出力をゲートに入力するPチャネルM
OSFETと、前記第2のNPNバイポーラトランジス
タのベースと前記低電位側電源端子との間に接続され前
記CMOS論理回路の出力をベースに入力する第1のN
チャネルMOSFETとを有することを特徴とするBi
CMOS論理回路。(1) A CMOS logic circuit that performs a logical operation on an input signal, and a first NPN bipolar transistor whose collector is connected to a high potential side power supply terminal and whose emitter is connected to an output terminal and is driven by the output of the CMOS logic circuit. , a second NPN bipolar transistor whose collector is connected to the output terminal and whose emitter is connected to the low potential power supply terminal; and a second NPN bipolar transistor connected between the output terminal and the base of the second NPN bipolar transistor. An N-channel MOS logic section whose configuration and input signals are the same as the N-channel MOSFETs constituting the CMOS logic circuit, and the CMOS logic section connected in parallel with this N-channel MOS logic section.
P channel M that inputs the output of the MOS logic circuit to the gate
OSFET, a first NPN transistor connected between the base of the second NPN bipolar transistor and the low potential side power supply terminal, and inputting the output of the CMOS logic circuit to the base.
Bi characterized in that it has a channel MOSFET.
CMOS logic circuit.
と、この第1のCMOS論理回路と同一構成で前記入力
信号を論理演算する第2のCMOS論理回路と、コレク
タが高電位側電源端子に接続されると共にエミッタが出
力端子に接続され前記第1のCMOS論理回路の出力に
よって駆動される第1のNPNバイポーラトランジスタ
と、コレクタが前記出力端子に接続されると共にエミッ
タが低電位側電源端子に接続された第2のNPNバイポ
ーラトランジスタと、前記出力端子と前記第2のNPN
バイポーラトランジスタのベースとの間に接続されその
構成及び入力信号が前記CMOS論理回路を構成するN
チャネルMOSFETと同一のNチャネルMOS論理部
と、このNチャネルMOS論理部と並列に接続され前記
第2のCMOS論理回路の出力をゲートに入力するPチ
ャネルMOSFETと、前記第2のNPNバイポーラト
ランジスタのベースと前記低電位側電源端子との間に接
続され前記第2のCMOS論理回路の出力をゲートに入
力する第1のNチャネルMOSFETとを有することを
特徴とするBiCMOS論理回路。(2) A first CMOS logic circuit that performs a logical operation on an input signal, a second CMOS logic circuit that has the same configuration as the first CMOS logic circuit and performs a logical operation on the input signal, and a collector whose collector is a high potential side power supply terminal. a first NPN bipolar transistor whose emitter is connected to the output terminal and is driven by the output of the first CMOS logic circuit; whose collector is connected to the output terminal and whose emitter is connected to the low potential side power supply terminal; a second NPN bipolar transistor connected to the output terminal and the second NPN bipolar transistor;
N, which is connected between the base of the bipolar transistor and whose configuration and input signal constitute the CMOS logic circuit.
an N-channel MOS logic section that is the same as the channel MOSFET, a P-channel MOSFET that is connected in parallel with the N-channel MOS logic section and inputs the output of the second CMOS logic circuit to its gate, and the second NPN bipolar transistor. A BiCMOS logic circuit comprising: a first N-channel MOSFET connected between a base and the low potential side power supply terminal and inputting the output of the second CMOS logic circuit to its gate.
記第2のNPNバイポーラトランジスタのベースと前記
低電位側電源端子との間に接続されベースが前記出力端
子に接続された第2のNチャネルMOSFETを設けた
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のBiCMOS
論理回路。(3) In place of the first N-channel MOSFET, a second N-channel MOSFET is connected between the base of the second NPN bipolar transistor and the low-potential side power supply terminal, and whose base is connected to the output terminal. BiCMOS according to claim 1 or 2, characterized in that a MOSFET is provided.
logic circuit.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22869190A JPH04109666A (en) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | Bicmos logic circuit |
EP91307873A EP0473409B1 (en) | 1990-08-29 | 1991-08-28 | BiCMOS logic circuit |
DE69126832T DE69126832T2 (en) | 1990-08-29 | 1991-08-28 | BiCMOS logic circuit |
US07/752,071 US5159214A (en) | 1990-08-29 | 1991-08-29 | Bicmos logic circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22869190A JPH04109666A (en) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | Bicmos logic circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04109666A true JPH04109666A (en) | 1992-04-10 |
Family
ID=16880292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22869190A Pending JPH04109666A (en) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | Bicmos logic circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04109666A (en) |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP22869190A patent/JPH04109666A/en active Pending
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