JPH04123616A - Bi―CMOS回路 - Google Patents

Bi―CMOS回路

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JPH04123616A
JPH04123616A JP2245500A JP24550090A JPH04123616A JP H04123616 A JPH04123616 A JP H04123616A JP 2245500 A JP2245500 A JP 2245500A JP 24550090 A JP24550090 A JP 24550090A JP H04123616 A JPH04123616 A JP H04123616A
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    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
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    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

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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、Bi−CMOS回路(バイポーラトランジス
タとCMOS)ランジスタとを用いた複合回路)に利用
する。
本発明は、特に、Bi−CMOS回路内のエミッタホロ
ワ回路あるいはワイアードオア論理回路にけおるアクテ
ィブプルダウン回路に利用する。
〔概要〕
本発明は、エミッタホロワ用またはワイアードオア論理
用としてNPNバイポーラトランジスタを用いたBi−
CMOS回路において、出力レベルが低レベルのときの
みプルダウン電流を流すように構成することにより、 消費電力の低減化と、高速化とを図ったものである。
〔従来の技術〕
従来のエミッタホロワ回路は第5図にその回路図および
第6図にそのタイミングチャートを示したように、エミ
ッタホロワ用のNPNバイポーラトランジスタ11は、
ベース電位が定電位v1にクランプされたNPNバイポ
ーラトランジスタI3により定電流1.が引かれている
。エミッタホロワ回路の人力V I NであるNPNバ
イポーラトランジスタ11のベース電極に高レベル電位
が印加されると、NPNバイポーラトランジスタ11は
1.以上の電流を供給し、出力V。LITを上昇させ、
NPNバイポーラトランジスタ11のエミッタ電流と定
電流源の電流1.とが釣り合うレベル〔人力レベルより
およそNPNバイポーラトランジスタ11のエミッタ・
ベースの順方向電圧VF分下がったレベル〕に出力をク
ランプする。−万人力V□が低レベルに下がると、定電
流源のNPNバイポーラトランジスタ13が出力V。U
、を引き下げ、エミッタホロワ用のNPNバイポーラト
ランジスタ11のエミッタ電流と定電流源の電流I、と
がバランスするレベル〔人力の低レベルから約VPだけ
下がったレベル〕に出力V。titをクランプする。
同様に、従来のワイアードオア論理回路では、例えば第
7図にその回路図を示した2人力の場合には、ワイアー
ドオアを構成する二つのNPNバイポーラトランジスタ
11および12のエミッタには定電流源用のNPNバイ
ポーラトランジスタ13が接続されている。第8図のタ
イミングチャートに示したように、2人力V□、および
VIM2のいずれか一方でも高レベルの場合は、エミッ
タホロワ回路の場合と同様に、高レベルが入力されたバ
イポーラトランジスタは出力V。0.を人力の高レベル
からVFだけ下がったレベルまで引き上げる。
一方、2人力V□、およびV□2が共に低レベルになる
と、定電流源用のNPNバイポーラトランジスタ13に
よって人力の低レベルからVFだけ下がったレベルまで
出力V。U、を引き下げる。
本従来例は2人力の場合であるが、多入力でも同様に全
てのバイポーラトランジスタのエミッタ端子には共通の
1電流源が接続され、全ての低レベルの場合のみ出力が
低レベルとなるオア論理が取られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
これらの従来のエミッタホロワ回路およびワイアードオ
ア回路では、前述のように入力のレベルには関わらず定
電流源を介し一定の電流が定常的に流れている。これは
回路のスタンバイ電流ひいては消費電力の増大をもたら
す。特に、バイポーラトランジスタとMOS)ランジス
タを共に含むBi−CMOS回路では大きなスタンバイ
電流はBi−CMOS回路の低消費電力のメリットをそ
ぐ大きな課題となってきている。
また、定電流源はプルアップバイポーラトランジスタが
出力端子のレベルを引き上げる過渡状態でも定電流を引
くため出力の上昇を遅らせてしまう。これは出力のプル
ダウンを早くするためには定電流を増大させることにな
り顕著な課題となる。
本発明の目的は、前記の課題を解消することにより、ス
タンバイ電力を低減しかつ出力のプルアップ速度を速く
できるアクティブプルダウン回路を有するBi−CMO
S回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕 本発明は、コレクタが最高電位電源にエミッタが出力端
子にベースが一つの入力端子にそれぞれ接続された少な
くとも一つのNPNバイポーラトランジスタを含むBi
−0M03回路において、ソースが前記最高電位電源に
ゲートが前記入力端子にそれぞれ接続されたPチャネル
MOSトランジスタと、ドレインおよびゲートが前記P
チャネルMOSトランジスタのドレインにソースが最低
電位電源にそれぞれ接続された第一〇NチャネルMOS
トランジスタと、ドレインが前記出力端子にゲートが前
記第一のNチャネルMOSトランジスタのゲートにソー
スが前記最低電位電源にそれぞれ接続された第二〇Nチ
ャネルMOSトランジスタとを含むことを特徴とする。
また、本発明は、コレクタが最高電位電源にエミッタが
出力端子にベースがそれぞれ異なる入力端子にそれぞれ
接続された複数N個のNPNバイポーラトランジスタを
含むBi−0M03回路において、複数N個直列接続さ
れ、一端が前記最高電位電源に各ゲートが各入力端子に
それぞれ接続されたPチャネルMOSトランジスタと、
ドレインおよびゲートが前記複数N個直列接続されたP
チャネルMOSトランジスタの他端にソースが最低電位
電源にそれぞれ接続された第一〇NチャネルMOSトラ
ンジスタと、ドレインが前記出力端子にゲートが前記第
一〇NチャネルMOSトランジスタのゲートにソースが
前a己最低電位電源にそれぞれ接続された第二〇Nチャ
ネルMOSトランジスタとを含むことを特徴とする。
〔作用〕
第二〇NチャネルMOSトランジスタは、出力が高レベ
ルのときに「オフ」状態になり、低レベルのときに「オ
ン」状態となる。
すなわち、出力が低レベルのときのみプルダウン電流を
流すのでスタンバイ電力が低減される。
さらに、エミッタホロワ用ふよびワイアードオア論理用
のバイポーラトランジスタが出力をプルアップする際に
は電流は流れないので出力1のプルアップ速度が速くな
る。
従って、消費電力の低減と高速化とが実現できる。
〔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、エミッタ
ホロワ回路を示す。
本箱−実施例のエミッタホロワ回路は、コレクタが最高
電位電源としての電源VCCにエミッタが出力端子2に
ベースが入力端子1にそれぞれ接続されたエミッタホロ
ワ用のNPNバイポーラトランジスタ11を含むBi−
0M03回路において、本発明の特徴とするところの、 ソースが電源Vccにゲートが入力端子lにそれぞれ接
続されたPチャネルMOSトランジスタ14と、ドレイ
ンおよびゲートがPチャネルMOSトランジスタ14の
ドレインにソースが最低電位電源としての電源v■にそ
れぞれ接続された第一〇NチャネルMOSトランジスタ
16と、ドレインが出力端子2にゲートがNチャネルM
OSトランジスタ16のゲートにソースが電源V■にそ
れぞれ接続された第二のNチャネルMOSトランジスタ
17とを含んでいる。
次に、本箱−実施例の動作について第2図(a)および
υに示すタイミングチャートを参照して説明する。
本箱−実施例のエミッタホロワ回路では、入力として、
例えばECLカレントスイッチの出力を想定し、人力V
□の高レベルはVccで、低レベルはVCCから(0,
8〜1.2) V下がったレベルとすると、高レベルの
入力時には、PチャネルMOSトランジスタ14は「オ
フ」状態となり、NチャネルMOSトランジスタ16が
「オフ」状態になるまで電流を流し、NチャネルMOS
トランジスタ17のゲート電位を下げ、NチャネルMO
Sトランジスタ17もほぼ「オフ」状態となる。
一方、入力VINとして低レベルが入るとPチャネルM
OSトランジスタ14は「オン」状態となり、Nチャネ
ルMOSトランジスタ16のインピーダンスとPチャネ
ルMOSトランジスタ14のインピーダンスで決まるレ
ベルまでNチャネルMOSトランジスタ17のゲートレ
ベルを引き上げNチャネルMOSトランジスタ17を「
オン」状態にさせる。
従って、第2図(a)および但)に示したように、入力
VINが低レベル(つまり出力V。U7も低レベルのと
きのみNチャネルMOSトランジスタ17は電流を出力
端子2から引くことができる。ただし、最高電位VCC
と入力VtXの高レベルとの差、vcc  VINM がPチャネルMOSトランジスタのスレッシ二ホールド
電圧(V、)より小さいと、入力VIMが高レベルでも
NチャネルMOSトランジスタ17に十分に「オフ」状
態にさせることができないので、NチャネルMOSトラ
ンジスタを介して電流が流れてしまい本発明のメリット
が損なわれるので入力レベルには注意が必要である。
第3図は本発明の第二実施例を示す回路図で、2人力の
ワイアードオア論理回路を示す。
本第二実施例のワイアードオア論理回路は、コレクタが
電源V。Cにエミッタが出力端子2にベースがそれぞれ
異なる入力端子1aおよび1bにそれぞれ接続されたワ
イアードオア論理用の複数2個のNPNバイポーラトラ
ンジスタ11および12を含む13+−CMOS回路に
おいて、 本発明の特徴とするところの、 2個直列接続され、一端が電源VCCに各ゲートが各入
力端子1aおよび1bにそれぞれ接続されたPチャネル
MOSトランジスタ14および15と、ドレインおよび
ゲートがPチャネルMOSトランジスタ15のドレイン
にソースが電源VEI!にそれぞれ接続された第一のN
チャネルMOSトランジスタ16と、ドレインが出力端
子2にゲートがNチャネルMOSトランジスタ16のゲ
ートにソースが電源VEEにそれぞれ接続された第二〇
NチャネルMOSトランジスタ17とを含んでいる。
次に、本第二実施例の動作について第4図(a)および
(ハ)に示すタイミングチャートを参照して説明する。
第一実施例と同様の人力レベルを想定すると、本第二実
施例のワイアードオア論理回路では、第4図(a)およ
びい)に示したように、2人力VIN+およびVINR
とも低レベルが入ると二つのPチャネルMOSトランジ
スタ14および15が「オン」状態となり、Nチャネル
MOSトランジスタ17のゲート電位を引き上げ、Nチ
ャネルMOSトランジスタI7を「オン」状態にさせ出
力V。1.から電流を引き、それ以外の人力V□1およ
びVINM2に対してはNチャネルMOSトランジスタ
17は「オフ」状態となり、出力端子2は高レベルの入
力されたNPNバイポーラトランジスタ11または12
によって引き上げられる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の回路では、出力レベルが
低レベルのときのみプルダウン電流を流すのでスタンバ
イ電力を低減することができ、さらに、バイポーラトラ
ンジスタが出力をプルアップする際には電流は流さない
ので、出力のプルアップ速度を上げることができる効果
がある。
本発明の回路をBi−CMOSで構成される集積回路に
使用することで低消費電力で高速な回路システムが得ら
れ、その効果は大である。
【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(a)および(ハ)はその動作を示すタイミング
チャート。 第3図は本発明の第二実施例を示す回路図。 第4図(a)および(ハ)はその動作を示すタイミング
チャート。 第5図は第一従来例を示す回路図。 第6図はその動作を示すタイミングチャート。 第7図は第二従来例を示す回路図。 第8図はその動作を示すタイミングチャート。 L la 、lb・・・入力端子、2・・・出力端子、
11゜12.13・・・NPNバイポーラトランジスタ
、14.15・・・PチャネルMOSトランジスタ、1
6.17・・・NチャネルMOSトランジスタ、VCC
% Vat・・・電源、VIM、Vl)II % VI
NM2−人力、vout ”’出力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、コレクタが最高電位電源にエミッタが出力端子にベ
    ースが一つの入力端子にそれぞれ接続された少なくとも
    一つのNPNバイポーラトランジスタを含むBi−CM
    OS回路において、 ソースが前記最高電位電源にゲートが前記入力端子にそ
    れぞれ接続されたPチャネルMOSトランジスタと、ド
    レインおよびゲートが前記PチャネルMOSトランジス
    タのドレインにソースが最低電位電源にそれぞれ接続さ
    れた第一のNチャネルMOSトランジスタと、ドレイン
    が前記出力端子にゲートが前記第一のNチャネルMOS
    トランジスタのゲートにソースが前記最低電位電源にそ
    れぞれ接続された第二のNチャネルMOSトランジスタ
    と を含むことを特徴とするBi−CMOS回路。 2、コレクタが最高電位電源にエミッタが出力端子にベ
    ースがそれぞれ異なる入力端子にそれぞれ接続された複
    数N個のNPNバイポーラトランジスタを含むBi−C
    MOS回路において、 複数N個直列接続され、一端が前記最高電位電源に各ゲ
    ートが各入力端子にそれぞれ接続されたPチャネルMO
    Sトランジスタと、ドレインおよびゲートが前記複数N
    個直列接続されたPチャネルMOSトランジスタの他端
    にソースが最低電位電源にそれぞれ接続された第一のN
    チャネルMOSトランジスタと、ドレインが前記出力端
    子にゲートが前記第一のNチャネルMOSトランジスタ
    のゲートにソースが前記最低電位電源にそれぞれ接続さ
    れた第二のNチャネルMOSトランジスタと を含むことを特徴とするBi−CMOS回路。
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