JPH04109714A - 電界効果トランジスタ回路 - Google Patents

電界効果トランジスタ回路

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JPH04109714A
JPH04109714A JP2229217A JP22921790A JPH04109714A JP H04109714 A JPH04109714 A JP H04109714A JP 2229217 A JP2229217 A JP 2229217A JP 22921790 A JP22921790 A JP 22921790A JP H04109714 A JPH04109714 A JP H04109714A
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JP
Japan
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circuit
dcfl
potential
level
mesfet
Prior art date
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Application number
JP2229217A
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English (en)
Inventor
Shoichi Shimizu
庄一 清水
Shigeru Kataoka
片岡 茂
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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) 本発明は、ショットキーゲート型電界効果トランジスタ
(MESFET)を用いて構成されるDCFL型のトラ
ンジスタ回路に関する。
(従来の技術) G a A s −M E S F E Tを用いたD
CFL回路は、高速論理回路の基本回路として広く知ら
れている。DCFL回路は、Dタイプの負荷ME S 
F ETとEタイプのドライバMESFETを電源電位
と接地電位間に直列接続して構成されるインバータを基
本とする。本発明者等は、G a A s −M E 
S F E T特有の現象であるゲートからの電流の流
れ込みを利用して、DCFL回路を縦積みして電流削減
を図った回路構成を先に提案している。その回路構成を
第3図に示す。二つのDCFL回路1と2が電源VDD
と接地GND間に縦積みされている。電流調整回路3は
、上段のDCFL回路1の総電流lUと下段のDCFL
回路2の総電流IDの差の電流を供給/吸収する役目と
同時に、中間電位VSSを設定する役目を持っている。
この様な回路構成において例えば、上段のDCFL回路
の出力端子から同様の構成を有する回路の下段のDCF
L回路に信号を伝達する場合、両回路の動作電圧範囲が
異なるために、しベルシフト回路を設けることが必要に
なる。その構成を第4図に示す。第1のDCFL回路1
1は、第3図の上段のDCFL回路1に相当するもので
あり、第2のDCFL回路12は次段における第3図の
下段のDCFL回路2に相当するものである。レベルシ
フト回路13は、ゲートが第1のDCFL回路11の出
力端子に接続され、ドレインか電源電位VDDに接続さ
れたDタイプMESFET−Qlと、そのソースと第2
のDCFL回路]2の入力端子間に接続されたレベルシ
フト用ダイオードLDI 、LD2 、および第2のD
CFL回路12の入力端子にドレインが接続され、ゲー
トとソースが接地電位GNDに接続されたDタイプME
SFET−02により構成されている。
この様にレベルシフト回路13を用いて第1゜第2のD
CFL回路11.12間を接続した場合、第1のDCF
L回路11の入力端子が“L°レベルのときに、第2の
DCFL回路12に多量の電流が流れ込むという問題が
生じる。すなわち、第1のDCFL回路1の入力が“L
°レベルになってそのドライバMESFET−Q4がオ
フになると、レベルシフト回路13のMESFET−Q
lのゲート電位は“H°レベルになる。それにともなっ
てMESFET−Qlのソース電位も上昇し、第2のD
CFL回路12の入力端子の電位は“H″レベルなる。
ところがこのレベルシフト回路13のMESFET−Q
lは、ゲート電位がVDD近くまで上昇するために電流
制限機能がなく、第2のDCFL回路12の入力端ME
SFET−Q6には多量の電流が流れ込む。この結果、
MESFET−QBのゲート電位は必要な“H”の論理
レベルよりかなり高い値まで上昇する。したがって無用
な電力を消費する。
これは、第5図のようにDCFL回路を直結した場合に
はない問題である。第5図のように同じ電源電位で動作
するDCFL回路を直結した場合には、入力が“L°レ
ベルになって初段のドライバMESFE−T−Q12が
オフになり、次段のドライバMESFET−Q14がオ
ンになるとき、MESFET−Ql4のゲートに流れ込
む電流は、MESFET−Qllにより制限される。
MESFET−Qllは、ゲート・ソースが接続された
電流源素子となっているからである。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように、動作電圧範囲の異なる DCFL回路をレベルシフト回路を介して接続した場合
、過大な電流が流れて低消費電力特性が損なわれるとい
う問題かあった。
本発明は、この様な問題を解決して低消費電力特性を実
現したDCFL回路を用いたトランジスタ回路を提供す
ることを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係るトランジスタ回路は、 第1の直流電位とこれより低い第2の直流電位との間に
構成された第1のDCFL回路と、第1または第2の直
流電位と第2の直流電位より低い第3の直流電位との間
に構成された第2のDCFL回路と、 ゲートか第1のDCFL回路の8カ端子に接続されトレ
インがN1の直流電位に接続されたDタイプの第1のM
ESFETと、このMESFETのソースと第2のDC
FL回路の入力端子の間に設けられたレベルシフト用ダ
イオード、および第2のDCFL回路の入力端子にドレ
インが接続され、ケートとソースが第3の直流電位に接
続されたDタイプの第2のME S F ETにより構
成されたレベルシフト回路と、 第1のDCFL回路の出力端子に設けられてその出力の
“Hルベル電位をクランプするクランプ回路と、 を備えたことを特徴とする。
(作用) 本発明によれば、第1のDCFL回路の出力端子に設け
られたクランプ回路によって、第1のDCFL回路の入
力が“Lo レベルのときのレベルシフト回路の第1の
MESFETのゲートの“Hルベル電位か制限され、し
たがってレベルシフト回路の電流が制限される。これに
より、第2のDCFL回路のゲートに過大な電流が流れ
込む事はなくなり、消費電力の低減が図られる。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。
第1図は一実施例の回路構成を示している。第4図と対
応する部分には第4図と同一符号を付しである。すなわ
ち二の実施例において第1のDCFL回路11と第2の
DCFL回路12は、それぞれ第3図で説明した縦積み
の論理回路の上段DCFL回路1と、その出力端子に繋
がる回路の下段DCFL回路2に対応する。したがって
第1のDCFL回路11は、第1の直流電位である電源
電位VDDと第2の直流電位である中間電位VSSの間
に構成されており、第2のDCFL回路12は、中間電
位VCCと第3の直流電位である接地電位GNDO間に
構成されている。なお図では、第1のDCFL回路11
はDタイプ負荷MESFET−Q3とEタイプドライバ
MESFET−04による1段のインバータのみを示し
、第2のDCFL回路12も同様にDタイプ負荷MES
FET−Q5とEタイプドライバMESFET−Q6に
よる1段のインバータのみを示しているが、これらは基
本構成を示しているのであって、同様のインバータが複
数段直結されたものであってもよい。第1のDCFL回
路11と第2のDCFL回路12の間には、第4図で説
明したと基本的に同様のレベルシフト回路13が設けら
れている。すなわち、第1のDCFL回路11の出力端
子にゲートが接続され、ドレインが電源電位VDDに接
続されたDタイプの第1のMESFET−Ql 、この
MESFET−Qlのソースと第2のDCFL回路12
の入力端子の間に接続された2個のレベルシフト用ダイ
オードLDI、LD2、およびゲート・ソースを共通に
して第1のDCFL回路12の入力端子と接地電位GN
Dの間に接続されたDタイプの第2のMESFET−Q
2によりレベルシフト回路13が構成されている。この
ように構成されたレベルシフト回路13の第1のMES
FET−Qlのゲートと中間電位VSSの間、すなわち
第1のDCFL回路11の出力端子と中間電位VSSの
間には、その“H”レベル電位を制限するクランプ用ダ
イオード14が接続されている。
このように構成された回路の動作を説明する。
第1のDCFL回路11の入力が“Hルーベルのとき、
その出力はぼはvSSであり、これがレベルシフト回路
13を介して第2のDCFL回路12の入力レベルはほ
ぼ接地電位■SS近くまでなる。
これにより、第2のDCFL回路12は“H“レベル出
力を出す。第1のDCFL回路11の入力が“L°レベ
ルになると、その出力は“H”レベルになる。これによ
り、レベルシフト回路13を介して第2のDCFL回路
12に“H゛レベル入り、その出力は“L” レベルに
なる。このとき、第1のDCFL回路11の“H°レベ
ル出力電位は、クランプ用ダイオード14によって制限
される。換言すれば、レベルシフト回路13の第1のM
ESFET−Qlのゲート電位の上昇が制限される。こ
れにより、第1のMESFET−Qlのドレイン電流が
制限され、第2のDCFL回路12に過大な電流が流れ
込むことがなくなる。
具体的なデータを説明する。レベルシフト回路13のM
ESFET−Ql 、Q2として、ゲート幅Wg−10
,5μm s Lきい値電圧Vth−−0,28Vのも
のを用い 第1.第2のDCFL回路11.12の負荷
MESFET−Q3.Q5として、ゲート幅Wg−”4
.5μmsしきい値電圧Vth−−0,28Vのものを
用い、同じくドライバMESFET−Q4 、QBとし
て、ゲート幅Wg−9,0μm、Lきい値電圧Vth−
0,15Vのものを用いた。レベルシフト用ダイオード
LDI 、LD2にはMESFETのゲート部と同様の
ショットキー・ダイオードを用いた。
電源電位はVDD−3V、中間電位VSSは1,5Vと
した。このような回路パラメータとしたとき、入力が“
H”レベル、“L”レベルのとき各部の電位は次のよう
になる。まず第1のDCFL回路11の入力が“Hルー
ベルの場合、レベルシフト回路の第1のMESFET−
Qlのゲート電位はほぼVSSl、:等しい1.5vで
あり、MESFETQlのゲート・ソース間電圧は零と
なり、したがってそのソース電位は1.5Vであり、第
2のMESFET−Q2のドレイン電位は、ダイオード
LDI、LD2の順方向電圧降下(2個分)を1.4V
として、第2のDCFL回路]2の入力電位は0.IV
となる。次の第1のDCFL回路11の入力が“L″レ
ベル場合、レベルシフト回路13の第1のMESFET
−Qlのゲート電位は、クランプダイオード14の順方
向電圧降下(=0,7V)によりクランプされるので、
VSSl0.7V−2,2Vである。これにより第1の
MESFET−Qlのドレイン電流が制限される。
このとき、第2のDCFL回路12の入力電位は、2.
2V−1,4V−0,8Vとなる。
こうしてこの実施例によれば、クランプ用ダイオード1
4の働きによって、入力が“L”レベル時のレベルシフ
ト回路13の第2のMESFET−Qlの電流値が制限
され、第2のDCFL回路12に過大な電流が流れ込む
ことが防止される。
第2図は他の実施例の回路構成である。この実施例では
、第1図の実施例におけるクランプ用ダイオード14に
代って、クランプ用抵抗15を設けたものである。
この実施例によっても、先の実施例と同様の効果が得ら
れる。
本発明は上記実施例に限られるものではない。
例えば実施例では、DCFL回路を縦積みした場合の上
段DCFL回路の出力を下段DCFL回路に入力する場
合のレベルシフト回路部分を改良したが、縦積み構成で
なくても同様に動作電圧範囲が異なる二つのDCFL回
路をレベルシフト回路を介して接続する場合に同様に本
発明を適用することができる。したがって−射的に、第
2のDCFL回路の“H°レベル側の直流電位が第1の
DCFL回路の“L#レベル側の第2の直流電位(実施
例の中間電位VSS)と同じない場合、例えば“H″レ
ベル側第1の直流電位(実施例の電源電位V DD)の
場合であっても本発明は有効である。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、動作電圧範囲の異
なるDCFL回路をレベルシフト回路を介して接続する
場合に、レベルシフト回路での電流を制限するクランプ
回路を設けることによって、効果的に消費電力の低減を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路構成を示す図、第2図
は他の実施例の回路構成を示す図、第3図はDCFLの
縦積み回路構成を示す図、第4図は縦積み回路構成での
レベルシフト回路の構成を示す図、 第5図はDCFL回路の直結回路構成を示す図である。 11・・・第1のDCFL回路、12・・・第2のDC
FL回路、13・・・レベルシフト回路、14・・・ク
ランプ用ダイオード、15・・・クランプ用抵抗。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の直流電位とこれより低い第2の直流電位と
    の間にDタイプのショットキーゲート型電界効果トラン
    ジスタとEタイプのショットキーゲート型電界効果トラ
    ンジスタが直列接続されたインバータを有する第1の論
    理回路と、 前記第1または第2の直流電位と第2の直流電位より低
    い第3の直流電位との間にDタイプのショットキーゲー
    ト型電界効果トランジスタとEタイプのショットキーゲ
    ート型電界効果トランジスタが直列接続されたインバー
    タを有する第2の論理回路と、 ゲートが前記第1の論理回路の出力端子に接続されドレ
    インが前記第1の直流電位に接続されたDタイプの第1
    のショットキーゲート型電界効果トランジスタと、この
    トランジスタのソースと前記第2の論理回路の入力端子
    の間に設けられたレベルシフト用ダイオード、および前
    記第2の論理回路の入力端子にドレインが接続され、ゲ
    ートとソースが前記第3の直流電位に接続されたDタイ
    プの第2のショットキーゲート型電界効果トランジスタ
    により構成されたレベルシフト回路と、前記第1の論理
    回路の出力端子に設けられてその出力の“H”レベル電
    位を制限するクランプ回路と、 を備えたことを特徴とする電界効果トランジスタ回路。
  2. (2)前記クランプ回路はダイオードまたは抵抗である
    ことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジスタ
    回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06188718A (ja) * 1992-12-15 1994-07-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
US6904823B2 (en) 2002-04-03 2005-06-14 Immersion Corporation Haptic shifting devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06188718A (ja) * 1992-12-15 1994-07-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
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