JPH04137819A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH04137819A
JPH04137819A JP2259018A JP25901890A JPH04137819A JP H04137819 A JPH04137819 A JP H04137819A JP 2259018 A JP2259018 A JP 2259018A JP 25901890 A JP25901890 A JP 25901890A JP H04137819 A JPH04137819 A JP H04137819A
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JP
Japan
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bipolar transistor
transistor
voltage
base
gate
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JP2259018A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuneaki Fuse
布施 常明
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize a Bi-CMOS circuit composed a bipolar transistor(TR) operated only at an active region by providing an output voltage compensation circuit and a means interrupting the base current of the bipolar TR on this integrated circuit. CONSTITUTION:A 1st current interrupting circuit 11 is inserted between the output node A of a CMOS inverter 3 and the base of an additional charging bipolar TR Q1, an output voltage compensation circuit 13 is inserted between the emitter of the TR Q1 and the output node A, and a 2nd base current interruption circuit 15 is inserted between a connection node B between MOS TRs M3, M4 and the base of a load discharge bipolar TR Q2. The supply of a base current is interrupted from the bipolar TRs Q1, Q2 before they are operated in the pseudo saturation region in the base current interrupting circuits 11, 15. Thus, since the bipolar TR is operated only at an active region, the Bi- CMOS circuit is realized at a high speed with high reliability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は半導体集積回路に係り、特に CMo5とバイポーラトランジスタとを組合わせたBi
−CMO5回路に関する。
Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and in particular to a semiconductor integrated circuit that combines CMo5 and bipolar transistors.
- Regarding the CMO5 circuit.

(従来の技術) 近年、半導体メモリやゲートアレイ等のディジタル集積
回路の高集積化、高速動作の実現手段として、バイポー
ラトランジスタの利点である高負荷駆動能力、高速動作
とMOSトランジスタの利点である高集積度とを併せ持
つBi−MO5回路が広く用いられている。なかでもM
OSトランジスタとしてCMOSトランジスタを用いた
BiCMO3回路は、その優れた低消費電力特性のため
注目されている。
(Prior Art) In recent years, digital integrated circuits such as semiconductor memories and gate arrays have been used as a means of achieving high integration and high-speed operation. Bi-MO5 circuits with high integration density are widely used. Especially M
BiCMO3 circuits using CMOS transistors as OS transistors are attracting attention because of their excellent low power consumption characteristics.

第6図にはBi−CMo3からなるバッファ回路の基本
構成例が示されている。
FIG. 6 shows an example of the basic configuration of a buffer circuit made of Bi-CMo3.

このB1−CMOSバッファ回路は、CMOSインバー
タ3と、このCMOSインバータ3の出力ノードAによ
り制御される出力端子9に繋がる負荷(不図示)を充電
するための充電回路5と、出力端子9の電荷を放電する
ための放電回路7により構成される。
This B1-CMOS buffer circuit includes a CMOS inverter 3, a charging circuit 5 for charging a load (not shown) connected to an output terminal 9 controlled by an output node A of this CMOS inverter 3, and a charge circuit 5 at the output terminal 9. It is composed of a discharge circuit 7 for discharging.

入力端子1には、PチャネルMOSトランジスタM1の
ドレインとNチャネルMOSトランジスタM2のドレイ
ンとを共通接続して構成されたCMOSインバータ3及
びNチャネルMoSトランジスタM3のそれぞれのゲー
トが接続されている。
The input terminal 1 is connected to the respective gates of a CMOS inverter 3 and an N-channel MoS transistor M3, which are configured by commonly connecting the drain of a P-channel MOS transistor M1 and the drain of an N-channel MOS transistor M2.

このCMOSインバータ3のMo8)ランジスタM1の
ソースは高電位側の電源電位Vccに接続され、Mo3
)ランジスタM2のソースは低電圧側の電源電位Vss
に接続されている。このCMOSインバータ3の出力ノ
ードAは、充電回路5である負荷充電用npn)ランジ
スタQ1のベースに接続されている。このトランジスタ
Q1のコレクタは高電位側の電源電位Vccに接続され
ている。またトランジスタQ1のエミッタは、低電圧側
の電源電位Vssに接続されている負荷放電用npn)
ランジスタQ2のコレクタ及び出力端子9に接続されて
いる。
The source of Mo8) transistor M1 of this CMOS inverter 3 is connected to the high potential side power supply potential Vcc, and Mo3)
) The source of transistor M2 is at the low voltage side power supply potential Vss.
It is connected to the. The output node A of this CMOS inverter 3 is connected to the base of a load charging transistor Q1, which is a charging circuit 5. The collector of this transistor Q1 is connected to the power supply potential Vcc on the high potential side. In addition, the emitter of the transistor Q1 is connected to the low voltage side power supply potential Vss (npn for load discharge)
It is connected to the collector of transistor Q2 and to output terminal 9.

NチャネルMOSトランジスタM3のドレインは出力端
子9に接続され、ソースは負荷放電用npn トランジ
スタQ2のベース及びMOSトランジスタM4のドレイ
ンに接続されている。このMOSトランジスタM4のソ
ースは低電圧側の電源電位Vssに接続され、ゲートは
出力ノードAに接続されている。これらトランジスタQ
2゜M3.M4により放電回路7が構成されている。
The drain of the N-channel MOS transistor M3 is connected to the output terminal 9, and the source is connected to the base of the load discharging npn transistor Q2 and the drain of the MOS transistor M4. The source of this MOS transistor M4 is connected to the power supply potential Vss on the low voltage side, and the gate is connected to the output node A. These transistors Q
2゜M3. A discharge circuit 7 is configured by M4.

出力端子9と負荷放電用npn トランジスタQ2のベ
ース間に接続されたNチャネルMOSトランジスタM3
は、そのゲートに入力される御されCMOSインバータ
3の入力信号Vinにより制る。すなわち、このMOS
トランジスタM3は、CMOSインバータ3の入力信号
Vinに応じてトランジスタQ2のコレクタ・ベース間
を選択的に短絡する働きをする、トランジスタQ2のオ
ン駆動用MOSトランジスタである。
An N-channel MOS transistor M3 connected between the output terminal 9 and the base of the load discharge npn transistor Q2.
is controlled by the input signal Vin of the controlled CMOS inverter 3 input to its gate. In other words, this MOS
The transistor M3 is a MOS transistor for turning on the transistor Q2, and serves to selectively short-circuit the collector and base of the transistor Q2 according to the input signal Vin of the CMOS inverter 3.

トランジスタQ2のベースと低電位側の電源電位Vss
との間に接続されたNチャネルM OSトランジスタM
4は、そのゲートに印加されるCMOSインバータ3の
出力ノードAの電圧により制御される。すななわ、この
MOSトランジスタM4は、CMOSインバータ3の出
力に応じて負荷放電用npn トランジスタQ2に蓄積
されたベース電荷を選択的に放電する、トランジスタQ
2のオフ駆動用MOSトランジスタである。
The base of transistor Q2 and the power supply potential Vss on the low potential side
N-channel M OS transistor M connected between
4 is controlled by the voltage at the output node A of the CMOS inverter 3 applied to its gate. In other words, this MOS transistor M4 is a transistor Q that selectively discharges the base charge accumulated in the load discharging npn transistor Q2 according to the output of the CMOS inverter 3.
This is the second off-drive MOS transistor.

このように構成されたB1−CMOSバ・ソファ回路に
入力される入力信号Vinが“H″レベルら“L”レベ
ルに変化すると、MOSトランジスタM1にチャネルが
形成され、MOSトランジスタM2にはチャネルが形成
されず、出力ノードAの電圧はMOSトランジスタM1
を通してVccとなる。これにより充電回路5の負荷充
電用npn トランジスタQ1はオンとなる。このとき
、オン駆動用MOSトランジスタM3はオフ、オフ駆動
用MOSトランジスタM4はオンであるから、負荷放電
用npn トランジスタQ2に蓄積されたベース電荷は
MO3I−ランジスタ4を通して放電され。この結果、
出力信号Voutは″H″レベルとなる。
When the input signal Vin input to the B1-CMOS bath circuit configured in this way changes from the "H" level to the "L" level, a channel is formed in the MOS transistor M1, and a channel is formed in the MOS transistor M2. is not formed, and the voltage at output node A is the same as that of MOS transistor M1.
It becomes Vcc through. As a result, the load charging NPN transistor Q1 of the charging circuit 5 is turned on. At this time, since the on-drive MOS transistor M3 is off and the off-drive MOS transistor M4 is on, the base charge accumulated in the load discharge npn transistor Q2 is discharged through the MO3I transistor 4. As a result,
The output signal Vout becomes "H" level.

次にB i −CMOSバッファ回路に入力される入力
信号Vinが“L″レベルら“H2レベルに変化すると
、MOSトランジスタM2にチャネルが形成され、MO
SトランジスタM1にはチャネルが形成されず、出力ノ
ードAの電圧はMOSトランジスタM2を通してVss
とる。これにより充電回路5の負荷充電用npn hラ
ンジスタQ1はオフとなる。このとき、MOSトランジ
スタM3はオン、MOSトランジスタM4はオフとなる
ので負荷に蓄積された電荷は、MOSトランジスタM3
.バイポーラトランジスタQ2を通して放電される。そ
の結果、出力信号V outは“L”レベルとなる。
Next, when the input signal Vin input to the B i -CMOS buffer circuit changes from the "L" level to the "H2" level, a channel is formed in the MOS transistor M2, and the MO
No channel is formed in the S transistor M1, and the voltage at the output node A is Vss through the MOS transistor M2.
Take. As a result, the load charging npn h transistor Q1 of the charging circuit 5 is turned off. At this time, MOS transistor M3 is turned on and MOS transistor M4 is turned off, so the charge accumulated in the load is transferred to MOS transistor M3.
.. It is discharged through bipolar transistor Q2. As a result, the output signal V out becomes "L" level.

第7図にはp型基板に形成されたnp・nバイポラトラ
ンジスタの静特性が示されている。すなわち、エミッタ
接地のバイポーラトランジスタにおいて、ベース電流を
一定にしたときのコレクタ・エミッタ間電圧とコレクタ
電流1c及び基板電流1 subとのそれぞれの関係を
示した図である。
FIG. 7 shows the static characteristics of an np/n bipolar transistor formed on a p-type substrate. That is, it is a diagram showing the relationship between the collector-emitter voltage, the collector current 1c, and the substrate current 1sub when the base current is kept constant in a bipolar transistor with a common emitter.

コレクタ電流1cが流れる領域は、一般に飽和領域、疑
似飽和領域、活性領域の3つの領域に分けることができ
る。
The region in which the collector current 1c flows can generally be divided into three regions: a saturation region, a pseudo-saturation region, and an active region.

飽和領域は図中(1)で示される領域である。The saturated region is the region indicated by (1) in the figure.

この領域ではコレクタ電圧がベース電圧よりも低いため
、エミッタ・ベース間、ベース・コレクタ間はともに順
方向にバイアスされ、バイポーラトランジスタは通常の
動作をしなくなる。また、ベース・コレクタ間が順方向
にバイアスされることにより、ベース、コレクタ及び基
板からなる寄生PNPトランジスタが動作して基板電流
1 subが流れる。
In this region, since the collector voltage is lower than the base voltage, both the emitter-base and base-collector regions are biased in the forward direction, and the bipolar transistor no longer operates normally. Furthermore, by forward biasing between the base and the collector, a parasitic PNP transistor consisting of the base, collector, and substrate operates, and a substrate current 1sub flows.

疑似飽和領域は図中(II)で示される領域である。こ
の領域ではコレクタの端子電圧はベースのそれより高い
。しかし、コレクタに流れる電流とコレクタ抵抗による
電圧降下のためにベースとコレクタとの接合近傍では、
ベース電圧の方がコレクタ電圧より高いので順方向のバ
イアスになる。
The pseudo-saturated region is the region indicated by (II) in the figure. In this region, the collector terminal voltage is higher than that of the base. However, near the junction between the base and collector, due to the current flowing through the collector and the voltage drop due to the collector resistance,
Since the base voltage is higher than the collector voltage, it becomes forward biased.

活性領域は図中(DI)で示される領域である。The active region is the region indicated by (DI) in the figure.

この領域ではベース・コレクタ間の電圧は端子電極間、
接合面間ともに逆方向にバイアスされ、バイポーラトラ
ンジスタは正常な動作をする。
In this region, the voltage between the base and collector is between the terminal electrodes,
Both junction surfaces are biased in the opposite direction, and the bipolar transistor operates normally.

ところでB1−CMOSバッファ回路では大きな負荷容
量を高速に充放電する必要からバイポラトランジスタQ
l、Q2に大きな電流を流す必要がある。又、出力信号
V outは電圧Vssから電圧Vccまでほぼフル振
幅に近い範囲を変化するため、トランジスタのコレクタ
・エミッタ間電圧もほぼ電圧VssからVccまでの値
を持つ。
By the way, in the B1-CMOS buffer circuit, it is necessary to charge and discharge a large load capacitance at high speed, so a bipolar transistor Q is used.
1, it is necessary to flow a large current through Q2. Further, since the output signal V out changes in a range close to the full amplitude from voltage Vss to voltage Vcc, the collector-emitter voltage of the transistor also has a value approximately from voltage Vss to Vcc.

第8図(a)、(b)にはそれぞれB1CMOSバッフ
ァ回路回路の過渡応答時における負荷充電用npnバイ
ポーラトランジスタQ1、負荷放電用npnバイポーラ
トランジスタQ2の動作波形が示されている。同図(a
)に示されるようにコレクタ・エミッタ間電圧VCRが
1V前後で、コレクタ電流1cか10mA前後の疑似飽
和領域を通過することが分かる。また、同図(b)に示
されるように負荷放電用バイポーラトランジスタQ2も
コレクタ・エミッタ間電圧vcEが1V前後てコレクタ
電流1cが10mA前後の疑似飽和領域を通過する。
FIGS. 8(a) and 8(b) respectively show operating waveforms of the load charging npn bipolar transistor Q1 and the load discharging npn bipolar transistor Q2 during a transient response of the B1 CMOS buffer circuit. The same figure (a
), it can be seen that when the collector-emitter voltage VCR is around 1V, the collector current 1c passes through a pseudo-saturation region of around 10 mA. Further, as shown in FIG. 2B, the load discharging bipolar transistor Q2 also passes through a pseudo-saturation region where the collector-emitter voltage vcE is around 1V and the collector current 1c is around 10mA.

ここで注意すべき点は、疑似飽和領域(n)で基板電流
1 sut>が流れるという点である。BiCMO8回
路において基板電流1 subが流れると、基板電圧が
上昇するので素子分離のために形成されるフィールドト
ランジスタのしきい値電圧が低下し、分離特性が悪くな
る。これは素子が微細化するほど顕著になり、その結果
、回路の信頼性が低下するという問題が生しる。
What should be noted here is that the substrate current 1sut> flows in the pseudo-saturation region (n). When a substrate current of 1 sub flows in a BiCMO8 circuit, the substrate voltage increases, so the threshold voltage of a field transistor formed for element isolation decreases, and the isolation characteristics deteriorate. This problem becomes more noticeable as the device becomes finer, resulting in a problem that the reliability of the circuit decreases.

そして疑似飽和領域は活性領域に比べ、同じベス電流を
流しても取り出せるコレクタ電流が小さくなる。すなわ
ち、疑似飽和領域では電流増幅率か小さくなり同じコレ
クタ電流を取り出すのに活性領域の動作時よりも大きい
ベース電流が必要となる。その結果、ベースに蓄えられ
る電荷が増加するのでバイポーラトランジスタQ2をオ
フ駆動するときにベースに蓄積された電荷を引き抜くの
に時間がかかり、高速動作が困難になる。
In the pseudo-saturation region, compared to the active region, even if the same base current is passed, the collector current that can be extracted is smaller. That is, in the pseudo-saturation region, the current amplification factor becomes small, and a larger base current than during active region operation is required to extract the same collector current. As a result, the amount of charge stored in the base increases, so when turning off the bipolar transistor Q2, it takes time to extract the charge stored in the base, making high-speed operation difficult.

(発明が解決しようとする課題) 上述の如〈従来のBi−CMO5回路では、バイポーラ
トランジスタは疑似飽和領域及び活性領域で動作する。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional Bi-CMO5 circuit, the bipolar transistor operates in the pseudo-saturation region and the active region.

疑似飽和領域では、ベース、コレクタ、基板で形成され
る寄生トランジスタが動作するので基板電流か増大し、
これにより回路の信頼性が低下するという問題があった
。更にた疑似飽和領域では電流増幅率か小さくなるので
所定のコレクタ電流を得るのに大きいベース電流か必要
となる。その結果、ベース電荷の引出しに時間がかかり
高速動作が困難になるという問題があった。
In the pseudo-saturation region, the parasitic transistor formed by the base, collector, and substrate operates, so the substrate current increases,
This caused a problem in that the reliability of the circuit decreased. Furthermore, in the pseudo-saturation region, the current amplification factor becomes small, so a large base current is required to obtain a predetermined collector current. As a result, there is a problem in that it takes time to draw out the base charge, making high-speed operation difficult.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、活性領域のみで動作するバイポーラ
トランジスタからなるBiCMO8回路を提供すること
にある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a BiCMO8 circuit consisting of bipolar transistors that operate only in the active region.

〔発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明の半導体集積回路は
、少くとも1つの入力端子を有するCMOSゲート回路
と、コレクタが第1の電源電位に接続され、ベースが前
記cMosw−トの出力ノードに接続され、エミッタが
負荷に繋がる出力端子に接続された第1のバイポーラト
ランジスタと、この第1のバイポーラトランジスタのベ
スと前記CMOSゲートの出力ノードとの間に挿設され
、前記出力ノードにより制御されて前記第1のバイポー
ラトランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧が所定値
以下になる前に前記第1のバイポーラトランジスタのベ
ース電流を遮断する第1のベース電流遮断手段と、前記
CMOSゲートの出力ノードと前記第1のバイポーラト
ランジスタのエミッタとの間に設けられた出力電圧補償
回路と、コレクタが前記出力端子に接続され、エミッタ
か第2の電源電位に接続された前記第1のバイポーラト
ランジスタと同型の第2のバイポーラトランジスタと、
この第2のバイポーラトランジスタのベースと前記出力
端子との間に挿設され、前記第2のバイポーラトランジ
スタのベースとコレクタとを選択的に短絡させ前記CM
OSゲートの出力ノードの電圧が前記第1のバイポーラ
トランジスタをオフ駆動するまでに上昇した乏きに前記
負荷に充電された電荷を前記第2のバイポーラトランジ
スタを通して放電させる短絡手段と、この短絡手段と前
記第2のバイポーラトランジスタのベースとの間に挿設
され、前記CMOSゲートの出力ノードにより制御され
て前記第2のバイポラトランジスタのコレクタ・エミッ
タ間の電圧が所定値以下になる前に、前記第2のバイポ
ーラトランジスタのベース電流を遮断する第2のベース
電流遮断手段とを有することを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit of the present invention includes a CMOS gate circuit having at least one input terminal, and a collector connected to a first power supply potential. a first bipolar transistor whose base is connected to the output node of the cMOS gate and whose emitter is connected to an output terminal connected to a load; the base of the first bipolar transistor and the output node of the CMOS gate; and a first bipolar transistor that is controlled by the output node to cut off the base current of the first bipolar transistor before the voltage between the collector and emitter of the first bipolar transistor becomes equal to or less than a predetermined value. base current interrupting means; an output voltage compensation circuit provided between the output node of the CMOS gate and the emitter of the first bipolar transistor; a collector connected to the output terminal; a second bipolar transistor of the same type as the first bipolar transistor connected to a potential;
The CM is inserted between the base of the second bipolar transistor and the output terminal, and selectively shorts the base and collector of the second bipolar transistor.
a short-circuiting means for discharging, through the second bipolar transistor, the charge that has been charged in the load when the voltage at the output node of the OS gate has increased to the point where the first bipolar transistor is turned off; is inserted between the base of the second bipolar transistor and controlled by the output node of the CMOS gate, and before the voltage between the collector and emitter of the second bipolar transistor becomes equal to or less than a predetermined value; and a second base current cutoff means for cutting off the base current of the second bipolar transistor.

(作 用) 本発明の半導体集積回路によれば、CMOSゲート回路
の出力ノードの電圧が上昇し、第1のバイポーラトラン
ジスタにベース電流が供給されてコレクタ電流が負荷に
流れ込み、コレクタ・エミッタ間の電圧差か小さくなっ
ても、その電圧差は、ベース電圧が所定値まで上昇する
とベースと出力ノードとの間に設けられた第1のベース
電流遮断手段が動作し、ベース電流が流れなくなるので
ある値以下にはならない。したがって第1のベース電流
遮断手段の動作電圧を調整することでコレクタ・エミッ
タ間の電圧を所望の電圧以上に保つことができる。その
結果、第1のバイポーラトランジスタが疑似飽和領域で
動作するのを防ぐことができる。このとき、第1のバイ
ポーラトランジスタでは負荷に電流を供給できなくなる
が、CMOSゲート回路の出力ノードと出力端子の間に
接続された出力電圧補償回路により負荷に電流を供給で
きるので出力端子の電圧は所定値まで上昇する。また、
CMOSゲート回路の出力ノードの電圧が降下し、第1
のバイポーラトランジスタがオフになり、負荷に充電さ
れた電荷が第2のバイポーラトランジスタを通り放電し
、コレクタ・エミッタ間の電圧差か小さくなっても、そ
の電圧差は、ベースと出力端子との間に設けられた第2
のベース電流遮断手段が動作し、ベース電流が流れなく
なるのである値以下にはならない。したがって第1のバ
イポーラトランジスタと同様に第1のバイポーラトラン
ジスタが疑似飽和領域で動作するのを防ぐことができる
。このとき、第2のバイポーラトランジスタでは負荷に
充電された電荷を放電できないが、電荷は出力電圧補償
回路。
(Function) According to the semiconductor integrated circuit of the present invention, the voltage at the output node of the CMOS gate circuit increases, the base current is supplied to the first bipolar transistor, the collector current flows into the load, and the voltage between the collector and emitter increases. Even if the voltage difference becomes small, when the base voltage rises to a predetermined value, the first base current cutoff means provided between the base and the output node operates, and the base current stops flowing. It cannot go below the value. Therefore, by adjusting the operating voltage of the first base current cutoff means, the collector-emitter voltage can be maintained at a desired voltage or higher. As a result, the first bipolar transistor can be prevented from operating in the pseudo-saturation region. At this time, the first bipolar transistor cannot supply current to the load, but the output voltage compensation circuit connected between the output node of the CMOS gate circuit and the output terminal can supply current to the load, so the voltage at the output terminal is Increases to a predetermined value. Also,
The voltage at the output node of the CMOS gate circuit drops and the first
Even if the second bipolar transistor is turned off and the charge stored in the load is discharged through the second bipolar transistor, and the voltage difference between the collector and emitter becomes smaller, the voltage difference between the base and the output terminal becomes smaller. The second
The base current cutoff means operates and the base current stops flowing, so that it does not fall below a certain value. Therefore, like the first bipolar transistor, it is possible to prevent the first bipolar transistor from operating in the pseudo-saturation region. At this time, the second bipolar transistor cannot discharge the charge accumulated in the load, but the charge is transferred to the output voltage compensation circuit.

CMOSゲートを通り放電するので出力端子の電圧は所
定値まで降下する。
Since the discharge passes through the CMOS gate, the voltage at the output terminal drops to a predetermined value.

(実施例) 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。(Example) Examples will be described below with reference to the drawings.

第1図には本発明の第1の実施例に係るBiCM OS
 /<ッファ回路が示されている。なお、第6図の従来
例と対応する部分には第6図と同一符号を付して詳細な
説明は省略する。
FIG. 1 shows a BiCM OS according to the first embodiment of the present invention.
/< buffer circuit is shown. Note that portions corresponding to those in the conventional example in FIG. 6 are designated by the same reference numerals as in FIG. 6, and detailed description thereof will be omitted.

この実施例のB1−CMOSバッファ回路が従来のそれ
と異なる点は、CMOSインバータ3の出力ノードAと
付加充電用npnバイポーラトランジスタQ1のベース
との間に第1のベース電流遮断回路11を挿設し、バイ
ポーラトランジスタQ1のエミッタと出力ノードAと間
に出力電圧補償回路13を挿設し、そしてMo8)ラン
ジスタM3とMo3)ランジスタM4との接続ノードB
と負荷放電用npnバイポーラトランジスタQ2のベー
スとの間に第2のベース電流遮断回路15を挿設したこ
とにある。
The B1-CMOS buffer circuit of this embodiment differs from the conventional one in that a first base current cutoff circuit 11 is inserted between the output node A of the CMOS inverter 3 and the base of the additional charging NPN bipolar transistor Q1. , an output voltage compensation circuit 13 is inserted between the emitter of bipolar transistor Q1 and output node A, and a connection node B between Mo8) transistor M3 and Mo3) transistor M4 is inserted.
This is because a second base current cutoff circuit 15 is inserted between the base of the NPN bipolar transistor Q2 for load discharge and the base of the NPN bipolar transistor Q2 for load discharging.

第1のベース電流遮断回路11はゲートが高電位側の電
源電位Vccに接続されたNチャネルMOSトランジス
タトM5からなり、出力電圧補償回路13は抵抗素子R
からなり、第2のベース電流遮断回路15は、ゲートが
出力ノードAに接続されたNチャネルMOSトランジス
タM6とゲトが低電位側の電源電位Vssに接続された
PチャネルMOSトランジスタM7とを並列接続した構
成をしている。
The first base current cutoff circuit 11 consists of an N-channel MOS transistor M5 whose gate is connected to the power supply potential Vcc on the high potential side, and the output voltage compensation circuit 13 consists of a resistor element R.
The second base current cutoff circuit 15 includes an N-channel MOS transistor M6 whose gate is connected to the output node A and a P-channel MOS transistor M7 whose gate is connected to the power supply potential Vss on the low potential side, which are connected in parallel. It has a similar configuration.

このように構成されたB1−CMOSバッファ回路の入
力端子1に、第2図(a)に示されるような“Hルベル
(Vcc)から“L”レベル(Vss)に変化する入力
信号Vinが入力されると、出力ノードAの電圧VAは
VssがらVccまで上昇する。このとき、MoSトラ
ンジスタM4はオンとなるので、MOSトランジスタM
3とMOSl−ランジスタM4との接続ノードBの電圧
はVssとなる。またMosトランジスタM7は、その
ゲート電圧がV s sであるのでオフとなり、MOS
トランジスタM6は、そのゲートが出力ノードAに接続
されているのでオンとなる。
An input signal Vin that changes from the "H" level (Vcc) to the "L" level (Vss) as shown in FIG. 2(a) is input to the input terminal 1 of the B1-CMOS buffer circuit configured in this way. Then, the voltage VA at the output node A increases from Vss to Vcc.At this time, the MoS transistor M4 is turned on, so the MOS transistor M4 is turned on.
The voltage at the connection node B between the transistor M3 and the MOS1-transistor M4 becomes Vss. Further, since the gate voltage of the Mos transistor M7 is Vss, it is turned off, and the MOS transistor M7 is turned off.
Transistor M6 is turned on because its gate is connected to output node A.

その結果、第2のベース電流遮断回路15とバイポーラ
トランジスタQ2との接続ノードB′の電圧はVSSま
で降下するので、バイポーラトランジスタQ2はオフと
なる。
As a result, the voltage at the connection node B' between the second base current cutoff circuit 15 and the bipolar transistor Q2 drops to VSS, so the bipolar transistor Q2 is turned off.

MOSl−ランジスタM5とバイポーラトランジスタQ
1のベースとの接続ノードA′の電圧VAは、MOSl
−ランジスタM5のゲート・ソース間(ゲートと接続ノ
ードA゛間)の電圧差がMOSトランジスタM5のしき
い値VTNまで降下し、MoSトランジスタM5がオフ
になるまで上昇する。その結果、接続ノードA′の電圧
VA・はVCCVTNまで上昇する(時刻t1)。この
ときの出力端子9の出力信号V outはVCCVTN
V、となる。ただし、VPはトランジスタQ1のベース
・エミッタ間のPNダイオードの順方向の立上り電圧で
ある。
MOSl - transistor M5 and bipolar transistor Q
The voltage VA at the connection node A' with the base of MOS1 is
- The voltage difference between the gate and source of transistor M5 (between the gate and connection node A') drops to the threshold value VTN of MOS transistor M5, and rises until MoS transistor M5 is turned off. As a result, the voltage VA• at the connection node A' rises to VCCVTN (time t1). At this time, the output signal V out of the output terminal 9 is VCCVTN
V, becomes. However, VP is the forward rising voltage of the PN diode between the base and emitter of the transistor Q1.

MOS)ランジスタM5がオフになると、そこでバイポ
ーラトランジスタQ1のコレクタ電流の増加か止まる。
When the MOS transistor M5 turns off, the collector current of the bipolar transistor Q1 stops increasing.

その結果、バイポーラトランジスタQ1は、疑似飽和領
域に入らず活性領域のみで動作することになる。
As a result, bipolar transistor Q1 does not enter the pseudo-saturation region and operates only in the active region.

MOSトランジスタM5がオフになった時間t1以降の
出力信号V outは、抵抗素子Rにより決定される。
The output signal V out after time t1 when the MOS transistor M5 is turned off is determined by the resistance element R.

ここで用いられている抵抗素子Rは、出力ノードAの電
圧がVccになったときに出力端子9の電圧がVccま
で上昇し、出力ノードAの電圧がVssになったときに
出力端子の電圧がVssまで降下する特性を持っている
ものである。
The resistance element R used here is such that when the voltage at the output node A becomes Vcc, the voltage at the output terminal 9 rises to Vcc, and when the voltage at the output node A becomes Vss, the voltage at the output terminal increases. It has a characteristic that the voltage drops to Vss.

具体的な構成は後述する。したがって、バイポーラトラ
ンジスタQ1がオフになっても出力信号V outはV
ccまで上昇し、負荷には所定の電圧が印加される。
The specific configuration will be described later. Therefore, even if bipolar transistor Q1 is turned off, the output signal V out remains V
cc, and a predetermined voltage is applied to the load.

次に具体的な数値を用いて上述したことを説明する。Next, the above will be explained using specific numerical values.

コレクタ抵抗Reを50Ω、コレクタ電流1cを10m
Aとし、そのときのベース・エミッタ間電圧VBEをI
Vであると仮定する。また、ベース電流とベース抵抗と
による電圧降下は、コレクタ電流とコレクタ抵抗とによ
る電圧降下に比べ小さいので無視する。
Collector resistance Re is 50Ω, collector current 1c is 10m
A, and the base-emitter voltage VBE at that time is I
Assume that V. Further, the voltage drop caused by the base current and base resistance is ignored because it is smaller than the voltage drop caused by the collector current and collector resistance.

したがって、コレクタ・ベース接合間の電圧■BC,+
がゼロバイアスであるときのコレクタ電圧VcP、は、 Vcg−Vap  VBc、1+Ic−Rc−1,5r
Vコ である。これより疑似飽和領域と活性領域との境は、V
cEが1,5Vであるといえる。なぜなら、コレクタ・
ベース接合間に順方向のバイアス電圧が印加されたとき
にトランジスタが疑似飽和領域に入るからである。
Therefore, the voltage between the collector and base junctions BC, +
The collector voltage VcP when is at zero bias is: Vcg-Vap VBc, 1+Ic-Rc-1,5r
It's V-co. From this, the boundary between the pseudo-saturation region and the active region is V
It can be said that cE is 1.5V. Because the collector
This is because the transistor enters a pseudo-saturation region when a forward bias voltage is applied across the base junction.

次に、MOSトランジスタM5のしきい値電圧を1■、
バイポーラトランジスタQ1の順方向の立上り電圧VF
を0,5Vとすると、バイポーラトランジスタQ1がカ
ットオフするときの出力信号V outは、 Vout −Vc C−VTN−Vp −Vcc−1,5[V] となる。
Next, set the threshold voltage of MOS transistor M5 to 1■,
Forward rising voltage VF of bipolar transistor Q1
When is set to 0.5V, the output signal Vout when the bipolar transistor Q1 is cut off becomes Vout-VcC-VTN-Vp-Vcc-1,5 [V].

したがって、コレクタ電圧VcE゛は、VCE  −V
cc−Vout −Vcc −(Vcc−1,5) −1,5[V] となり、ちょうど先のコレクタ・エミッタ間電圧vcE
に等しくなる。したがって、しきい値電圧が1VのMO
SトランジスタM5を挿設することによって疑似飽和領
域に入る直前にバイポーラトランジスタQ1をオフにす
ることできる。このようにバイポーラトランジスタQ1
に、その順方向の立上り電圧V2等の電気特性に応じて
適切な電気特性を持つMOSトランジスタM5を接続す
ることでバイポーラトランジスタQ1が疑似飽和領域に
入ることを防止できる。
Therefore, the collector voltage VcE′ is VCE −V
cc-Vout -Vcc -(Vcc-1,5) -1,5 [V], and the collector-emitter voltage vcE just before
is equal to Therefore, an MO with a threshold voltage of 1V
By inserting the S transistor M5, the bipolar transistor Q1 can be turned off immediately before entering the pseudo saturation region. In this way, bipolar transistor Q1
The bipolar transistor Q1 can be prevented from entering the pseudo-saturation region by connecting a MOS transistor M5 having appropriate electrical characteristics depending on the electrical characteristics such as the forward rising voltage V2.

次にB1−CMOSバッファ回路の入力端子lに、第2
図(b)に示されるように“L”レベルから“H”レベ
ルに変化する入力信号Vinが入力されると、出力ノー
ドAの電圧VAはVccからVssまで降下する。この
ため出力ノードAに接続されたMO3I−ランジスタM
5はオフとなり、その結果、接続ノードA′の電圧はV
ssまで降下し、バイポーラトランジスタQ1はオフと
なる。
Next, the second
As shown in Figure (b), when the input signal Vin that changes from the "L" level to the "H" level is input, the voltage VA at the output node A drops from Vcc to Vss. Therefore, MO3I-transistor M connected to output node A
5 is turned off, and as a result, the voltage at the connection node A' becomes V
ss, and the bipolar transistor Q1 is turned off.

またMOSトランジスタM4.M6は共にそのゲートが
出力ノードAに接続されているのてオフになる。
Also, MOS transistor M4. Both M6 are turned off because their gates are connected to output node A.

このときトランジスタM3はオンになるので接続ノード
Bの電圧v8は上昇し、この接続ノードBに接続されて
いるPチャネルMOSトランジスタM7は、そのゲート
に電圧Vssが印加されているので、接続ノードB−の
電圧は上昇する。
At this time, transistor M3 is turned on, so voltage v8 at connection node B rises, and voltage Vss is applied to the gate of P-channel MOS transistor M7, which is connected to connection node B. - voltage increases.

ここで、接続ノードBに接続されたPチャネルMOSト
ランジスタM7のしきい値をvtp(<0)、接続ノー
ドB゛の電圧を特徴とする特許接続ノードB′とPチャ
ネルMO5I−ランジスタM7のゲートとの電圧差がM
oSトランジスタM7のしきい値VtpになるまでVB
−は上昇する(VB・−V s s + l VTPI
 ) o MOS トランジスタM7のゲートと接続ノ
ートB−と間の電圧差がしきい値Vア、より高くなると
、すなわちVss−V B−> V TPとなると、M
O5)ランジスタM7はオフになるので接続ノードB′
の電圧V8−はVss−Vtpに保持される。その結果
、バイポラトランジスタQ2のベースには電流が供給さ
れなくなる。したがって、バイポーラトランジスタQ2
はオフになるので疑似飽和領域で動作することはない。
Here, the threshold value of the P-channel MOS transistor M7 connected to the connection node B is vtp (<0), and the voltage of the connection node B' is the patent connection node B' and the gate of the P-channel MO5I-transistor M7. The voltage difference between
VB until the threshold value Vtp of oS transistor M7 is reached.
- increases (VB・-V s s + l VTPI
) o When the voltage difference between the gate of the MOS transistor M7 and the connection note B- is higher than the threshold value Va, that is, when Vss-VB->VTP, then M
O5) Since transistor M7 is turned off, connection node B'
The voltage V8- is held at Vss-Vtp. As a result, no current is supplied to the base of bipolar transistor Q2. Therefore, bipolar transistor Q2
is turned off, so it does not operate in the pseudo-saturation region.

バイポーラ]・ランジスタQ2がオフになると、負荷に
充電された電荷は、抵抗素子RMOSトランジスタM2
を介して放電するので出力信号v outは“L″レベ
ルなる。
Bipolar] When transistor Q2 is turned off, the charge charged in the load is transferred to resistive element RMOS transistor M2.
Since the output signal v out becomes "L" level, the output signal v out becomes "L" level.

第3図(a)〜(d)には抵抗素子Rの構成例が示され
ている。
FIGS. 3(a) to 3(d) show examples of the configuration of the resistive element R.

同図(a)は不純物拡散層を用いた拡散層抵抗、多結晶
シリコン膜抵抗等の受動素子からなるものである。同図
(b)はDタイプのNチャネルMOSトランジスタのゲ
ート・ドレイン間を共通接続したものである。同図(C
)はDタイプのPチャネルのMOSトランジスタのゲー
ト・ラス間を共通接続したものである。同図(d)はゲ
ートにVccを印加したEタイプのNチャネルMOSト
ランジスタと、ゲートにVssを印加したEタイプのP
チャネルMOSトランジスタとを並列接続したものであ
る。出力ノードAの電圧がVccのときは、Pチャネル
MOSトランジシスタを通して出力端子9の電圧はVc
cまで上昇することができ、出力ノードAの電圧がVs
sのときはNチャネルMOSトランジスタを介して出力
端子9の電圧はVssまで降下することができる。
FIG. 5A shows a device consisting of passive elements such as a diffusion layer resistor using an impurity diffusion layer and a polycrystalline silicon film resistor. FIG. 2B shows a D-type N-channel MOS transistor whose gates and drains are commonly connected. The same figure (C
) is a common connection between the gates and laths of D-type P-channel MOS transistors. Figure (d) shows an E-type N-channel MOS transistor with Vcc applied to its gate and an E-type P-channel MOS transistor with Vss applied to its gate.
A channel MOS transistor is connected in parallel. When the voltage at output node A is Vcc, the voltage at output terminal 9 becomes Vc through the P-channel MOS transistor.
c, and the voltage at output node A becomes Vs
s, the voltage at the output terminal 9 can drop to Vss via the N-channel MOS transistor.

その結果、この抵抗素子はEタイプのPチャネルNチャ
ネルMOSトランジスタを用いてはいるが、これらを並
列接続することによりしきい値電圧の影響を受けず、出
力端子9の電圧は出力ノードAの電圧の変化に対して完
全に追随することができる。
As a result, although this resistance element uses E-type P-channel N-channel MOS transistors, by connecting these in parallel, it is not affected by the threshold voltage, and the voltage at output terminal 9 is the same as that at output node A. It can perfectly follow voltage changes.

かくして本実施例では出力信号Vinの振幅低下を招く
ことなく、負荷充放電用バイポーラトランジスタQl、
Q2を活性領域のみて動作させることができる。その結
果、高負荷駆動能力てベス電荷蓄積効果及び基板電流の
発生を防止できる高信頼性のB1−CMOSバッファ回
路を得ることができる。
Thus, in this embodiment, the load charging/discharging bipolar transistors Ql,
Q2 can be operated only in the active region. As a result, it is possible to obtain a highly reliable B1-CMOS buffer circuit that has a high load driving capability and can prevent the substrate charge accumulation effect and the generation of substrate current.

なお、上記実施例においてはMOSトランジスタM5.
M6のゲート電圧をそれぞれVcc。
Note that in the above embodiment, the MOS transistor M5.
The gate voltage of M6 is Vcc.

Vssとして説明したが、一般に中間電位Vm5゜Vm
6を与えることもできる。このとき接続ノードA′の電
圧はVm6−VTNまで上昇し、接続ノードB′はMO
SトランジスタM6がオフである間はその電圧はVSS
+1VTPlまで降下する。
Although explained as Vss, generally the intermediate potential Vm5゜Vm
You can also give 6. At this time, the voltage of connection node A' rises to Vm6-VTN, and connection node B' becomes MO
While the S transistor M6 is off, its voltage is VSS
It drops to +1VTPl.

第4図には本発明の第2の実施例に係るBICMO8−
NANDゲート回路が示されている。
FIG. 4 shows BICMO8- according to the second embodiment of the present invention.
A NAND gate circuit is shown.

なお、第1図と対応する部分には第1図と同一符号を付
して詳細な説明は省略する。
Note that parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

先の実施例でのCMOSインバータ3に対応する部分が
この実施例では、直列接続されたNチャネルMOSトラ
ンジスタM21.M22と、並列接続されたPチャネル
MOSトランジスタMl1M12からなる2人力のCM
O5−NANDゲト17になっている。また、CMOS
ゲート部が2人力となっていることに対応して、負荷放
電用バイポーラトランジスタQ2のオン駆動用MOSト
ランジスタとして、二つの入力信号VinlVi n2
によりそれぞれ制御される直列接続された二つのMOS
トランジスタM31.MB2が設けられている。そして
先の実施例と同様に、CMOSインバータ17の出力ノ
ードAと負荷充電用npnバイポーラトランジスタQ1
との間にはNチャネルMOSトランジスタM5からなる
第1のベース電流遮断回路11が挿設され、抵抗素子R
が出力ノードAと出力端子9との間に接続され、モして
NチャネルMOSトランジスタM6のソース、ドレイン
と、PチャネルMO5)ランジスタM7のソース、ドレ
インとをそれぞれ共通接続して構成された第2のベース
電流遮断回路15が接続ノードBと接続ノードB′との
間に挿設されている。
In this embodiment, the portion corresponding to the CMOS inverter 3 in the previous embodiment is composed of series-connected N-channel MOS transistors M21. A two-man powered CM consisting of M22 and P-channel MOS transistors M11 and M12 connected in parallel.
O5-NAND gate 17. Also, CMOS
Corresponding to the fact that the gate section is powered by two people, two input signals VinlVin2 are used as the on-driving MOS transistor of the load discharging bipolar transistor Q2.
Two MOSs connected in series each controlled by
Transistor M31. MB2 is provided. As in the previous embodiment, the output node A of the CMOS inverter 17 and the load charging npn bipolar transistor Q1
A first base current cutoff circuit 11 consisting of an N-channel MOS transistor M5 is inserted between the resistance element R
is connected between the output node A and the output terminal 9, and the source and drain of the N-channel MOS transistor M6 and the source and drain of the P-channel MOS transistor M7 are respectively connected in common. Two base current cutoff circuits 15 are inserted between connection nodes B and B'.

このB i −CMO3−NANDゲートの動作も基本
的に先の実施例のB1−CMOSバッファ回路と変わら
ない。2つの入力信号V i n 1゜Vin2の少な
くとも一方が“L”レベルのとき、NANDゲート17
の出力ノードAの電圧はVssまで上昇する。そして接
続ノードA′の電圧がVcc−V7.まて上昇するとM
OSトランジスタM5がオフとなるのでバイポーラトラ
ンジスタQlはオフとなる。この後、MOSトランジス
タMll  M12のいずれか一方又は両方のMOSト
ランジスタMll、M12と、抵抗素子Rとを通して出
力端子9の電圧は上昇する。またこのときオン駆動用M
OSトランジスタM32がオンとなり、負荷放電用np
nバイポーラトランジスタQ2は、MOSトランジスタ
M32を通してベース蓄積電荷が放電されてオフとなる
。その結果、出力信号V outは“Hルーベルとなる
The operation of this B i -CMO3-NAND gate is basically the same as that of the B1-CMOS buffer circuit of the previous embodiment. When at least one of the two input signals Vin1 and Vin2 is at “L” level, the NAND gate 17
The voltage at output node A of increases to Vss. Then, the voltage at the connection node A' is Vcc-V7. Well, if it rises, M
Since the OS transistor M5 is turned off, the bipolar transistor Ql is turned off. Thereafter, the voltage at the output terminal 9 increases through one or both of the MOS transistors Mll and M12 and the resistance element R. Also, at this time, M for on-drive
The OS transistor M32 turns on, and the load discharge np
The n bipolar transistor Q2 is turned off as the base accumulated charge is discharged through the MOS transistor M32. As a result, the output signal V out becomes "H rubel."

また、2つの入力信号Vinl、Vin2が共に“Hル
ーベルのときは、NANDゲート17の出力ノードAの
電圧はVssになり、負荷充電用npnバイポーラトラ
ンジスタQ1はオフとなる。
Further, when the two input signals Vinl and Vin2 are both "H", the voltage at the output node A of the NAND gate 17 becomes Vss, and the load charging npn bipolar transistor Q1 is turned off.

このとき、2つのオン駆動用MOSトランジスタM31
.MB2は共にオンとなって、負荷に充電された電荷は
、接続ノードB′の出力電圧がVss+lV丁pHこな
るまてはMO3I−ランジスタM7.バイポーラトラン
ジスタQ2を通り放電される。そして接続ノードB′の
出力電圧がVss+1Vtpl以下になると負荷放電用
バイポラトランジスタQ2がオフになり、負荷に充電さ
れた電荷は抵抗素子RとCMO5−NANDゲト17の
MOSトランジスタM21.M22を通して放電される
。その結果、出力信号v outは“L” レベルとな
る。
At this time, two on-drive MOS transistors M31
.. MB2 are both turned on, and the charge charged in the load is transferred to MO3I-transistor M7. It is discharged through bipolar transistor Q2. Then, when the output voltage of the connection node B' becomes lower than Vss+1Vtpl, the load discharging bipolar transistor Q2 is turned off, and the charge charged in the load is transferred to the resistor R and the MOS transistor M21. of the CMO5-NAND gate 17. It is discharged through M22. As a result, the output signal v out becomes "L" level.

かくしててこの実施例においても、出力信号V out
の出力振幅の低下を招くことなくバイポーラトランジス
タQl、Q2が疑似飽和状態で動作することを防ぐこと
ができ、先の実施例と同様な効果を得ることができる。
Thus, also in this embodiment, the output signal V out
It is possible to prevent the bipolar transistors Ql and Q2 from operating in a pseudo-saturated state without causing a decrease in the output amplitude of the transistors, and it is possible to obtain the same effect as in the previous embodiment.

第5図には本発明の第3の実施例に係るBi−CMO8
−NORゲート回路が示されている。なお、第4図と対
応する部分には第4図と同一符号を付して詳細な説明は
省く。第4図のCMO5・NANDゲート17に対応す
る部分がこの実施例では、直列接続されたPチャネルM
OSトランジスタMll、M12と、並列接続されたN
チャネルMOSトランジスタM21.M22からなるC
MO5−NORゲート19を構成している。この変更に
対応して、負荷放電用バイポーラトランジスタQ2のオ
ン駆動用MOSトランジスタとして、二つの入力信号V
in1.Vin2によりそれぞれ制御される並列接続さ
れた2つのNチャネルMO5I−ランジスタM31.M
32が設けられている。
FIG. 5 shows a Bi-CMO8 according to the third embodiment of the present invention.
-NOR gate circuit is shown. Note that portions corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals as in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, the portion corresponding to the CMO5/NAND gate 17 in FIG.
N connected in parallel with OS transistors Mll and M12
Channel MOS transistor M21. C consisting of M22
It constitutes the MO5-NOR gate 19. In response to this change, two input signals V are used as the on-drive MOS transistor of the load discharge bipolar transistor Q2
in1. Two parallel-connected N-channel MO5I-transistors M31., each controlled by Vin2. M
32 are provided.

NORゲートとしての詳細な動作説明は省略するが、こ
の実施例によっても先のNANDゲートの場合と同様の
効果が得られる。
Although a detailed explanation of the operation as a NOR gate will be omitted, this embodiment also provides the same effects as the previous NAND gate.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例では1及び2人力の場合について述べたが一
般にN入力に拡張したB1CMOSゲートに適用するこ
とが可能である。また、実施例ではnpn型バイポーラ
トランジスタを用いて説明したがpnp型バイポーラト
ランジスタを用いても良い。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. In the embodiment, the cases of one and two-manpower have been described, but it is generally applicable to a B1CMOS gate expanded to N inputs. Furthermore, although the embodiment has been described using an npn type bipolar transistor, a pnp type bipolar transistor may also be used. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、第1.第2のバイポ
ーラトランジスタのベースにそれぞれバイポーラトラン
ジスタが疑似飽和領域で動作する前にベース電流の供給
を遮断する第1.第2のベース電流遮断回路を接続して
いるので、疑似飽和領域で動作する前にバイポーラトラ
ンジスタはオフになる。また、出力電圧補償回路を設け
たので、第1.第2のバイポーラトランジスタがオフに
なっても所望の出力振幅を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the first. The first one cuts off the supply of base current to the base of the second bipolar transistor before the bipolar transistor operates in the pseudo-saturation region. Since the second base current cutoff circuit is connected, the bipolar transistor is turned off before operating in the pseudo-saturation region. In addition, since an output voltage compensation circuit is provided, the first. A desired output amplitude can be obtained even when the second bipolar transistor is turned off.

その結果、第1.第2のバイポーラトランジスタを活性
領域のみで動作させることができる。したがって、ベー
ス電荷の蓄積、寄生トランジスタの発生による基板電流
の増大を防止できるので高速動作、高信頼性のBi−C
MO5回路からなる半導体集積回路を得ることができる
As a result, 1. The second bipolar transistor can be operated only in the active region. Therefore, it is possible to prevent base charge accumulation and increase in substrate current due to the generation of parasitic transistors, resulting in high-speed operation and high reliability Bi-C
A semiconductor integrated circuit consisting of MO5 circuits can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例に係るBi図は同B1−
CMOSバッファ回路に用いる抵抗素子の構成例を示す
図、第4図は本発明の第2の実施例に係るB i −C
MO8−NANDゲート回路を示す図、第5図は本発明
の第3の実施例に係るB i −CMO5−NORゲー
ト回路を示す図、第6図は従来のB1−CMOSバッフ
ァ回路を示す図、第7図はバイポーラトランジスタの静
特性を説明するための図、第8図は従来のBICMOS
ICMOSバラフッ波形を示す図である。 1・・・入力端子、3・・・CMOSインバータ、5・
・・充電回路、7・・・放電回路、9・・・出力端子、
11・・第1のベース電流遮断回路、13・・・出力電
圧補償回路、15・・・第2のベース電流遮断回路MO
Sトランジスタ回路、17・・・CMO8−NANDゲ
ート、19・・・CMO8−NORゲート、Ml、、M
7・・PチャネルMosトランジスタ、M2.M3.M
4.M5.M6.M21.M22゜MB2.MB2・・
・NチャネルMOSトランジスタ、Ql、Q2・・・n
pnバイポーラトランジスタ、R・・・抵抗素子、VA
・・・出力ノードAの電圧、VA−・・・接続ノードA
′の電圧、■、−・・・接続ノードB′の電圧。
FIG. 1 is a Bi diagram according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a resistance element used in a CMOS buffer circuit, and FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a B i -CMO5-NOR gate circuit according to the third embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing a conventional B1-CMOS buffer circuit, Figure 7 is a diagram for explaining the static characteristics of a bipolar transistor, and Figure 8 is a diagram of a conventional BICMOS.
FIG. 3 is a diagram showing an ICMOS fluctuation waveform. 1... Input terminal, 3... CMOS inverter, 5...
...Charging circuit, 7...Discharging circuit, 9...Output terminal,
11...First base current cutoff circuit, 13...Output voltage compensation circuit, 15...Second base current cutoff circuit MO
S transistor circuit, 17...CMO8-NAND gate, 19...CMO8-NOR gate, Ml,,M
7...P-channel Mos transistor, M2. M3. M
4. M5. M6. M21. M22゜MB2. MB2...
・N-channel MOS transistor, Ql, Q2...n
pn bipolar transistor, R...resistance element, VA
...Voltage of output node A, VA-...Connection node A
' voltage, ■, -... voltage at connection node B'.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少くとも1つの入力端子を有するCMOSゲート
回路と、 コレクタが第1の電源電位に接続され、ベースが前記C
MOSゲートの出力ノードに接続され、エミッタが負荷
に繋がる出力端子に接続された第1のバイポーラトラン
ジスタと、この第1のバイポーラトランジスタのベース
と前記CMOSゲートの出力ノードとの間に挿設され、
前記出力ノードにより制御されて前記第1のバイポーラ
トランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧が所定値以
下になる前に前記第1のバイポーラトランジスタのベー
ス電流を遮断する第1のベース電流遮断手段と、 前記CMOSゲートの出力ノードと前記第1のバイポー
ラトランジスタのエミッタとの間に設けられた出力電圧
補償回路と、 コレクタが前記出力端子に接続され、エミッタが第2の
電源電位に接続された前記第1のバイポーラトランジス
タと同型の第2のバイポーラトランジスタと、 この第2のバイポーラトランジスタのベースと前記出力
端子との間に挿設され、前記第2のバイポーラトランジ
スタのベースとコレクタとを選択的に短絡させ前記CM
OSゲートの出力ノードの電圧が前記第1のバイポーラ
トランジスタをオフ駆動するまでに上昇したときに前記
負荷に充電された電荷を前記第2のバイポーラトランジ
スタを通して放電させる短絡手段と、 この短絡手段と前記第2のバイポーラトランジスタのベ
ースとの間に挿設され、前記CMOSゲートの出力ノー
ドにより制御されて前記第2のバイポーラトランジスタ
のコレクタ・エミッタ間の電圧が所定値以下になる前に
、前記第2のバイポーラトランジスタのベース電流を遮
断する第2のベース電流遮断手段と、 を有することを特徴とする半導体集積回路。
(1) A CMOS gate circuit having at least one input terminal, a collector connected to a first power supply potential, and a base connected to the CMOS gate circuit.
a first bipolar transistor connected to an output node of the MOS gate and whose emitter is connected to an output terminal connected to a load; and a first bipolar transistor inserted between the base of the first bipolar transistor and the output node of the CMOS gate,
a first base current cutoff means that is controlled by the output node and cuts off the base current of the first bipolar transistor before the voltage between the collector and emitter of the first bipolar transistor becomes equal to or less than a predetermined value; an output voltage compensation circuit provided between the output node of the CMOS gate and the emitter of the first bipolar transistor; and the first bipolar transistor, the collector of which is connected to the output terminal, and the emitter of which is connected to a second power supply potential. a second bipolar transistor of the same type as the bipolar transistor; and a second bipolar transistor inserted between the base of the second bipolar transistor and the output terminal to selectively short-circuit the base and collector of the second bipolar transistor. Said commercial
short-circuiting means for discharging the charge stored in the load through the second bipolar transistor when the voltage at the output node of the OS gate increases to the point where the first bipolar transistor is turned off; The second bipolar transistor is inserted between the base of the second bipolar transistor and controlled by the output node of the CMOS gate, and before the collector-emitter voltage of the second bipolar transistor becomes equal to or less than a predetermined value. A semiconductor integrated circuit comprising: second base current cutoff means for cutting off the base current of a bipolar transistor.
(2)前記第1のベース電流遮断手段は、ゲートが前記
第1の電源電位に接続されたMOSトランジスタからな
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
(2) The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the first base current cutoff means comprises a MOS transistor whose gate is connected to the first power supply potential.
(3)前記第2のベース電流遮断手段は、ゲートが前記
CMOSゲートの出力ノードに接続された前記第1のベ
ース電流遮断手段を構成するMOSトランジスタと同じ
チャネルのMOSトランジスタと、ゲートが前記第2の
電源電位に接続された前記第1のベース電流遮断手段を
構成するMOSトランジスタと逆チャネルのMOSトラ
ンジスタとを並列接合してなることを特徴とする請求項
1に記載の半導体集積回路。
(3) The second base current cutoff means includes a MOS transistor having the same channel as the MOS transistor constituting the first base current cutoff means whose gate is connected to the output node of the CMOS gate, and a MOS transistor whose gate is connected to the output node of the CMOS gate. 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a MOS transistor constituting the first base current cutoff means connected to a second power supply potential and a reverse channel MOS transistor are connected in parallel.
(4)前記出力電圧補償回路は、不純物拡散層からなる
拡散層抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の半
導体集積回路。
(4) The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the output voltage compensation circuit is a diffusion layer resistor made of an impurity diffusion layer.
(5)前記短絡手段は、ゲートが前記入力端子、ドレイ
ンが前記出力端子に接続された前記第1のベース電流遮
断手段を構成するMOSトランジスタと同じチャネルの
第1のMOSトランジスタと、ドレインが前記第1のM
OSトランジスタのソースに接続され、ゲートが前記C
MOSゲートの出力ノードに接続され、ソースが前記第
2の電源電圧に接続された前記第1のMOSトランジス
タと同じチャネルの第2のMOSトランジスタからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
(5) The shorting means includes a first MOS transistor having the same channel as the MOS transistor constituting the first base current interrupting means, whose gate is connected to the input terminal and whose drain is connected to the output terminal, and whose drain is connected to the output terminal. 1st M
It is connected to the source of the OS transistor, and the gate is connected to the C
2. The semiconductor according to claim 1, comprising a second MOS transistor having the same channel as said first MOS transistor, connected to an output node of a MOS gate and having a source connected to said second power supply voltage. integrated circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008170566A (en) * 2007-01-10 2008-07-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scanning driver ic for plasma display drive

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