JPH04196920A - 半導体回路 - Google Patents
半導体回路Info
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- JPH04196920A JPH04196920A JP2327915A JP32791590A JPH04196920A JP H04196920 A JPH04196920 A JP H04196920A JP 2327915 A JP2327915 A JP 2327915A JP 32791590 A JP32791590 A JP 32791590A JP H04196920 A JPH04196920 A JP H04196920A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 5
- 239000000872 buffer Substances 0.000 abstract description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
- H03K19/0944—Logic 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
- H03K19/09448—Logic 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。
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〕−
本発明は半導体回路に関し、特にBiCMQS論理回路
に関する。
に関する。
従来提案されているBiCMOS論理回路は、NOR系
、NAND系等で入力信号の論理積・論理和の反転信号
を出力する回路であり、OR系。
、NAND系等で入力信号の論理積・論理和の反転信号
を出力する回路であり、OR系。
AND系等の論理出力が必要である場合には第4図に示
すようにCMOS論理回路401で反転論理信号出力を
つくり、これをB1CMOSのインバータ回路501に
入力してBiCMOS回路501の圧力として正転信号
を得ていた。
すようにCMOS論理回路401で反転論理信号出力を
つくり、これをB1CMOSのインバータ回路501に
入力してBiCMOS回路501の圧力として正転信号
を得ていた。
第4図において、入力A、B、Cに対して、CMOS論
理回路401の出力はA−B+Cとなり、B1CMOS
インバータ502てこれをもう一度反転することにより
A−B−1−Cを出力として得るわけである。
理回路401の出力はA−B+Cとなり、B1CMOS
インバータ502てこれをもう一度反転することにより
A−B−1−Cを出力として得るわけである。
また、集積回路の設計時には、負荷配線長の見積りの誤
りなどで論理回路の駆動能力不足が生し、太容曾を高速
に駆動できるバッファ回路を論理回路の出力と負荷配線
の間に挿入設置する場合が生じるが、このバッファ回路
もBiCMOS回路では入力と圧力が同相の回路がない
ため、CMOSインバータとBiCM○Sインバータを
直列接続してバッファ回路としていた。
りなどで論理回路の駆動能力不足が生し、太容曾を高速
に駆動できるバッファ回路を論理回路の出力と負荷配線
の間に挿入設置する場合が生じるが、このバッファ回路
もBiCMOS回路では入力と圧力が同相の回路がない
ため、CMOSインバータとBiCM○Sインバータを
直列接続してバッファ回路としていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来回路によるAND系(あるいはOR系)論
理の実現法においては、NAND系(あるいはNOR系
)の論理をさらに反転するという2段階を必要とするた
め論理ゲート段数が増加し、スイッチングの高速化が明
害されるという問題点があり、また、同相のバッファ回
路をCMOSインバータ+B1CMOSインバータで構
成する場合にも同様に論理ゲート段数の増加による高速
化の阻害が生じるという問題点があった。
理の実現法においては、NAND系(あるいはNOR系
)の論理をさらに反転するという2段階を必要とするた
め論理ゲート段数が増加し、スイッチングの高速化が明
害されるという問題点があり、また、同相のバッファ回
路をCMOSインバータ+B1CMOSインバータで構
成する場合にも同様に論理ゲート段数の増加による高速
化の阻害が生じるという問題点があった。
本発明は、この問題点を解決するために、同相のバッフ
ァおよびAND (OR系)の論理を実現することがで
きるBiCMOS回路を提供することを目的としている
。
ァおよびAND (OR系)の論理を実現することがで
きるBiCMOS回路を提供することを目的としている
。
ご課題を解決するための手段〕
本発明の半導体回路は、CMOS論理回路と、このNチ
ャネルMO8部と同一接続構成のNMOS論理部論理−
トをCMOS論理回路の出力点に接続された第1のNチ
ャネルMO3FETが電源と接地間に直列接続されてそ
の接続点を出力点とする部分回路と、ソースが電源にド
レインが部分回路の出力点に接続され、ゲートがCMO
S論理回路の出力点に接続されたPチャネルMO3FE
Tと、コレクタが電源に接続され、ベースか部分回路の
出力点に接続されたNPNバイポーラトランジスタと、
トレインが前記NPNバイポーラトランジスタのエミッ
タと接続されるとともに出力端子となり、ゲートがCM
OS論理回路の出力点と接続され、ソースが接地された
第2のNチャネルMO3FETとを備えている。
ャネルMO8部と同一接続構成のNMOS論理部論理−
トをCMOS論理回路の出力点に接続された第1のNチ
ャネルMO3FETが電源と接地間に直列接続されてそ
の接続点を出力点とする部分回路と、ソースが電源にド
レインが部分回路の出力点に接続され、ゲートがCMO
S論理回路の出力点に接続されたPチャネルMO3FE
Tと、コレクタが電源に接続され、ベースか部分回路の
出力点に接続されたNPNバイポーラトランジスタと、
トレインが前記NPNバイポーラトランジスタのエミッ
タと接続されるとともに出力端子となり、ゲートがCM
OS論理回路の出力点と接続され、ソースが接地された
第2のNチャネルMO3FETとを備えている。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例である同相バッファ回路
図である。PチャネルMO3FET (以下PMO3と
略す)107とN +−?ネルMO3FET(以下NM
O3と略す)、108で構成すルCMOS論理回路10
1は入カニに対して反転出力を発生する回路であり、c
Mosm理回路1o1の出力は、ドレインが出力端子0
に接続され、ソースが接地されたNMOS106のゲー
トとドレインがNMOS論理部論理部上03されソース
が接地されたNMO3110のケートとトレインが部分
回路102の出力点に接続され、ソースが電源に接続さ
れたPMO8104のゲートに接続されたPMO310
4のゲートに接続されている。
図である。PチャネルMO3FET (以下PMO3と
略す)107とN +−?ネルMO3FET(以下NM
O3と略す)、108で構成すルCMOS論理回路10
1は入カニに対して反転出力を発生する回路であり、c
Mosm理回路1o1の出力は、ドレインが出力端子0
に接続され、ソースが接地されたNMOS106のゲー
トとドレインがNMOS論理部論理部上03されソース
が接地されたNMO3110のケートとトレインが部分
回路102の出力点に接続され、ソースが電源に接続さ
れたPMO8104のゲートに接続されたPMO310
4のゲートに接続されている。
また、NMO3論理部103を構成するNMOS109
とNMO3110から成る部分回路102は入カニに対
して同相の出力を発生する回路で出力点はコレクタが電
源VDDにエミッタが出力端子0に接続されたNPNバ
イポーラトランジスタ1050ベースに接続されている
。入力■が1から0に変化する場合には、PMO810
7が導通し、NMOS108が非導通となるのでCMO
S論理回路108の出力点は接地電位がらVDDの電位
まで上昇し、NMO310’6を非導通がら導通へと変
化させる。一方、NMOS109は入力■が0レベルと
なるので非導通となり、またNMO311(IllIC
MOS論理回路101の出力点とゲートが接続されてい
るため、部分回路102の出力点の電位は接地電位に向
けて下降する。またPMO8104はゲートがCMOS
論理回路101の出力点と接続されているため非導通と
なり、NPNバイポーラトランジスタ105のベース電
位が下降するため、NPNバイポーラトランジスタ10
5は非導通となり出力点Oの電位は接地電位に向けて下
降し、0レベルを圧力する。逆に入力■が0から1に変
化する場合には、PMO8107は非導通となり8MO
8108が導通となるのでCMOS論理回路101の出
力点の電位は接地電位に向かって下降し、NMO310
6を非導通へと導く。また入力■がルベルになることに
より、8MO8109が先ず導通し、部分回路102の
出力点の電位はNMOS109とNMOSIIOの導通
時抵抗比で定められる電位に向かって上昇を開始するが
、CMOS論理回路101のスイッチングに伴って8M
O8110及びPMO8104のそれぞれのケート%E
位が下降するのでNMOS110は急速に非導通になり
、PMO8104は急速に導通状態に移るため、部分回
路102の出力点の電位、即ちNPNバイポーラトラン
ジスタ105のベース電位は急速にVDDの電位に向か
って上昇し、NPNバイポーラトランジスタ105が導
通し、圧力端子Oの電位はVDDからNPNバイポーラ
トランジスタ1050ベース・エミッタ間のピルトーイ
ン−ポテンシャル(bui−It−in−potent
ial) VF分低下した値に向かって上昇し、ルベル
となる。即ち、本実施例の回路によれば入力■が0レベ
ルの時に出力端子Oも0レベルとなり、入カニがルベル
の時に出力端子もルベルとなる入力と出力が同相のB1
CMOSバッファ回路が実現でき、また入力端子から出
力端子までのゲート段数が従来と比較して少ない段数で
実現可能であるため高速動作が可能である。
とNMO3110から成る部分回路102は入カニに対
して同相の出力を発生する回路で出力点はコレクタが電
源VDDにエミッタが出力端子0に接続されたNPNバ
イポーラトランジスタ1050ベースに接続されている
。入力■が1から0に変化する場合には、PMO810
7が導通し、NMOS108が非導通となるのでCMO
S論理回路108の出力点は接地電位がらVDDの電位
まで上昇し、NMO310’6を非導通がら導通へと変
化させる。一方、NMOS109は入力■が0レベルと
なるので非導通となり、またNMO311(IllIC
MOS論理回路101の出力点とゲートが接続されてい
るため、部分回路102の出力点の電位は接地電位に向
けて下降する。またPMO8104はゲートがCMOS
論理回路101の出力点と接続されているため非導通と
なり、NPNバイポーラトランジスタ105のベース電
位が下降するため、NPNバイポーラトランジスタ10
5は非導通となり出力点Oの電位は接地電位に向けて下
降し、0レベルを圧力する。逆に入力■が0から1に変
化する場合には、PMO8107は非導通となり8MO
8108が導通となるのでCMOS論理回路101の出
力点の電位は接地電位に向かって下降し、NMO310
6を非導通へと導く。また入力■がルベルになることに
より、8MO8109が先ず導通し、部分回路102の
出力点の電位はNMOS109とNMOSIIOの導通
時抵抗比で定められる電位に向かって上昇を開始するが
、CMOS論理回路101のスイッチングに伴って8M
O8110及びPMO8104のそれぞれのケート%E
位が下降するのでNMOS110は急速に非導通になり
、PMO8104は急速に導通状態に移るため、部分回
路102の出力点の電位、即ちNPNバイポーラトラン
ジスタ105のベース電位は急速にVDDの電位に向か
って上昇し、NPNバイポーラトランジスタ105が導
通し、圧力端子Oの電位はVDDからNPNバイポーラ
トランジスタ1050ベース・エミッタ間のピルトーイ
ン−ポテンシャル(bui−It−in−potent
ial) VF分低下した値に向かって上昇し、ルベル
となる。即ち、本実施例の回路によれば入力■が0レベ
ルの時に出力端子Oも0レベルとなり、入カニがルベル
の時に出力端子もルベルとなる入力と出力が同相のB1
CMOSバッファ回路が実現でき、また入力端子から出
力端子までのゲート段数が従来と比較して少ない段数で
実現可能であるため高速動作が可能である。
第2図は、本発明を入力A、B、Cに対して0=A−B
+Cとする論理回路に適用した第2の実施例である。本
実施例の場合はCMOS論理回路101aがPMO82
01,202,203とNMOS204,205,20
6で構成され、A。
+Cとする論理回路に適用した第2の実施例である。本
実施例の場合はCMOS論理回路101aがPMO82
01,202,203とNMOS204,205,20
6で構成され、A。
B、Cの入力に対してA−B+C=1の時に出力点がO
レベルとなり、A、B+C=Oの時に出力点がルベルと
なること、及び、NMO3論理部103aがCMOS論
理回路101aのNMOS側の構成と同じく直列に接続
されたNMO3208及び209とこれと並列に接続さ
れたNMO5207で構成され、NMO3論理部103
aと8MO8110から成る部分回路がA −B十〇=
0の時に出力点がOレベルとなり、A−B十〇=1の
時に出力点がルベルとなる点が第1図の第1の実施例と
異なる点であり、他の構成は第1の実施例と同一である
。また動作に関しても第1の実施例とCMOS論理回路
101を101aに部分回路102を102aに置き換
え、入力I=Oを入力A−B+C=Oと、入力I=1を
入力A−B+C=1と置き換えたものと同一である。即
ち、A/−E+C=Oの時にはNMO3106が導通と
なりNPNバイポーラトランジスタ105が非導通とな
るので出力端子Oのレベルは0レベルとなり、またA−
B十〇=1(7)時ニハNMOS 1.06が非導通と
なり、NPNバイポーラトランジスタ105が導通とな
るため出力端子Oのレベルはルベルとなるので0=A−
B+Cの論理を実現することができる。本実施例におい
てもA−B十〇二〇からA−B+C=1に変わる時には
第1図の第1の実施例と同じく、部分回路の出力点は先
ずNMO3208とNMOS209の直列回路か又はN
MOS207の少なくとも一方を通して充電が開始され
、次にCMOS論理回路101aの出力変化に伴ってP
MO3104で急速に充電する構成・動作となっている
ので、第4図の従来例の回路では同一の論理を実現する
のに3段分の論理ゲート遅延が生じるのに対して本実施
例では2段分の論理ゲート遅延となり高速動作が可能で
ある。
レベルとなり、A、B+C=Oの時に出力点がルベルと
なること、及び、NMO3論理部103aがCMOS論
理回路101aのNMOS側の構成と同じく直列に接続
されたNMO3208及び209とこれと並列に接続さ
れたNMO5207で構成され、NMO3論理部103
aと8MO8110から成る部分回路がA −B十〇=
0の時に出力点がOレベルとなり、A−B十〇=1の
時に出力点がルベルとなる点が第1図の第1の実施例と
異なる点であり、他の構成は第1の実施例と同一である
。また動作に関しても第1の実施例とCMOS論理回路
101を101aに部分回路102を102aに置き換
え、入力I=Oを入力A−B+C=Oと、入力I=1を
入力A−B+C=1と置き換えたものと同一である。即
ち、A/−E+C=Oの時にはNMO3106が導通と
なりNPNバイポーラトランジスタ105が非導通とな
るので出力端子Oのレベルは0レベルとなり、またA−
B十〇=1(7)時ニハNMOS 1.06が非導通と
なり、NPNバイポーラトランジスタ105が導通とな
るため出力端子Oのレベルはルベルとなるので0=A−
B+Cの論理を実現することができる。本実施例におい
てもA−B十〇二〇からA−B+C=1に変わる時には
第1図の第1の実施例と同じく、部分回路の出力点は先
ずNMO3208とNMOS209の直列回路か又はN
MOS207の少なくとも一方を通して充電が開始され
、次にCMOS論理回路101aの出力変化に伴ってP
MO3104で急速に充電する構成・動作となっている
ので、第4図の従来例の回路では同一の論理を実現する
のに3段分の論理ゲート遅延が生じるのに対して本実施
例では2段分の論理ゲート遅延となり高速動作が可能で
ある。
第3図は本発明の第3の実施例の回路図であり、構成上
の第1図の第1の実施例との相違点はNMO3I”09
aが閾値電圧の小さい8MO8であること及び8MO8
109と同様に閾値電圧が小さくゲートとドレインが共
通接続されたNMO5301が部分回路102と接地間
に挿入されている点てあり、NMO3論理部103を構
成するNMOS109aの閾値電圧を低い値に設定する
ことにより′入力Iが0から1に変化した時の部分回路
102の出力点の初期充電値を高い値とすることができ
、高速化に効果がある。一方、NMOS301の挿入に
より、入力■が0レベルの時に入カニの電位(接地電位
)に対してNMOS109aのソースの電位をNMOS
301の閾値電圧針持ち上げておくことによりNMOS
109 aを非導通に保つことができる。NMOS
109 a 及ヒ301の閾値電圧としては上述の理由
から0.1〜0.4v程度が望ましい。
の第1図の第1の実施例との相違点はNMO3I”09
aが閾値電圧の小さい8MO8であること及び8MO8
109と同様に閾値電圧が小さくゲートとドレインが共
通接続されたNMO5301が部分回路102と接地間
に挿入されている点てあり、NMO3論理部103を構
成するNMOS109aの閾値電圧を低い値に設定する
ことにより′入力Iが0から1に変化した時の部分回路
102の出力点の初期充電値を高い値とすることができ
、高速化に効果がある。一方、NMOS301の挿入に
より、入力■が0レベルの時に入カニの電位(接地電位
)に対してNMOS109aのソースの電位をNMOS
301の閾値電圧針持ち上げておくことによりNMOS
109 aを非導通に保つことができる。NMOS
109 a 及ヒ301の閾値電圧としては上述の理由
から0.1〜0.4v程度が望ましい。
以上説明したように、本発明は、少ない論理ゲート段数
で同相バッファ回路、AND系論理回路、OR系論理回
路を構成することができるので高速に動作させることが
できるという効果を有する。
で同相バッファ回路、AND系論理回路、OR系論理回
路を構成することができるので高速に動作させることが
できるという効果を有する。
第1図は本発明の第1の実施例である入力と同相の出力
が得られるバッファ回路の回路図、第2図は本発明の第
2の実施例である論理回路の回路図、第3図は本発明の
第3の実施例の回路図、第4図は従来の回路構成を示す
回路図である。 101、 101 a、 401−CMOS論理回路、
102. 102 a・・・一部分回路、103゜10
3 a −−−−NMOS論理部、104,107゜2
01.202,203・・・・・・PMO8,106゜
108.109,110.2OL、205,206゜2
07.208,209=−−NMOS,109a。 301・・・・・・閾値電圧の低いNMOS,105・
・・・・・NPNバイポーラトランンスタ、402・・
・・・B1CMOSインバータ。 代理人 弁理士 内 原 音 704.707−−−pfi403 7o6 Jog、 10兄甑・・・NI40S′−/ン
ζダーーー/ビlリヘク)イ)ti−ラAクンプノ゛ズ
ク401−CHQS 紬スrJDk 402−−−BIQflS4>is”9メ4B
が得られるバッファ回路の回路図、第2図は本発明の第
2の実施例である論理回路の回路図、第3図は本発明の
第3の実施例の回路図、第4図は従来の回路構成を示す
回路図である。 101、 101 a、 401−CMOS論理回路、
102. 102 a・・・一部分回路、103゜10
3 a −−−−NMOS論理部、104,107゜2
01.202,203・・・・・・PMO8,106゜
108.109,110.2OL、205,206゜2
07.208,209=−−NMOS,109a。 301・・・・・・閾値電圧の低いNMOS,105・
・・・・・NPNバイポーラトランンスタ、402・・
・・・B1CMOSインバータ。 代理人 弁理士 内 原 音 704.707−−−pfi403 7o6 Jog、 10兄甑・・・NI40S′−/ン
ζダーーー/ビlリヘク)イ)ti−ラAクンプノ゛ズ
ク401−CHQS 紬スrJDk 402−−−BIQflS4>is”9メ4B
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、CMOS論理回路と、前記CMOS論理回路のNチ
ャネルMOS部と同一接続構成のNMOS論理部とゲー
トを前記CMOS論理回路の出力点に接続された第1の
NチャネルMOSFETが電源と接地間に直列接続され
てその接続点を出力点とする部分回路と、ソースが電源
にドレインが前記部分回路の出力点に接続されゲートが
前記CMOS論理回路の出力点に接続されたPチャネル
MOSFETと、コレクタが電源に接続され、ベースが
前記部分回路の出力点に接続されたNPNバイポーラト
ランジスタと、ドレインが前記NPNバイポーラトラン
ジスタのエミッタと接続されるとともに出力端子となり
ゲートが前記CMOS論理回路の出力点と接続され、ソ
ースが接地された第2のNチャネルMOSFETから成
ることを特徴とする半導体回路。 2、第1のNチャネルMOSFETと接地間にドレイン
とソースを共通接続して第1のNチャネルMOSFET
のソースと接続し、ソースを接地に接続した第3のNチ
ャネルMOSFETを設け、前記NチャネルMOS論理
部を構成するNチャネルMOSFETと前記第3のNチ
ャネルMOSFETの閾値電圧を、前記CMOS論理回
路のNチャネルMOS部を構成するNチャネルMOSF
ET及び前記第2のNチャネルMOSFETの閾値電圧
より小さく設定したことを特徴とする請求項1記載の半
導体回路。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2327915A JP2570492B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 半導体回路 |
EP19910120452 EP0488328A3 (en) | 1990-11-28 | 1991-11-28 | Bi-cmos type semiconductor logic circuit |
KR1019910021488A KR950000352B1 (ko) | 1990-11-28 | 1991-11-28 | 반도체 논리회로 |
US07/799,956 US5247214A (en) | 1990-11-28 | 1991-11-29 | Bi-cmos out buffer circuit for cmos logic |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2327915A JP2570492B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 半導体回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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