JPH04227316A - Switching circuit - Google Patents

Switching circuit

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JPH04227316A
JPH04227316A JP3119875A JP11987591A JPH04227316A JP H04227316 A JPH04227316 A JP H04227316A JP 3119875 A JP3119875 A JP 3119875A JP 11987591 A JP11987591 A JP 11987591A JP H04227316 A JPH04227316 A JP H04227316A
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Abstract

PURPOSE:To drive a heavy load with low power consumption at a high speed by using a MOS transistor(TR) so as to form an output stage and employing a bipolar MOS composite logic circuit operated in the unsaturation mode so as to form a drive stage. CONSTITUTION:An inverter circuit 141 consists of a bipolar MOS composite logic circuit, and a load 143 such as a resistor, a relay or a lamp is connected between a drain electrode of an NMOS TR 142 and a power supply terminal equipment 144 whose voltage is V. The buffer circuit acts like an inverting load switch, and when an input V1 is switched to a high level, an output VM of an inverter circuit 141 goes to a low level, an NMOS 142 is turned off to interrupt a current flowing to the load 143. When the input V1 is switched to a low level, the output VM of the inverter circuit 141 goes to a high level, the NMOS 142 is turned on to supply a current from the power supply terminal 144 to the load 143.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング回路に係り
、特に高電流負荷を駆動するために好適なスイッチング
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching circuit, and more particularly to a switching circuit suitable for driving a high current load.

【0002】0002

【従来の技術】比較的大きな負荷スイッチングできる回
路として、図1の様なTTL(transistor 
transistor logic)回路が良く知られ
ている。図1において、11,12,13はショットキ
ー,クランプ付きのNPNトランジスタ、14はレベル
シフトダイオード、15,16,17は抵抗である。
2. Description of the Related Art As a circuit capable of relatively large load switching, a TTL (transistor) circuit as shown in FIG.
transistor logic) circuits are well known. In FIG. 1, 11, 12, and 13 are Schottky NPN transistors with clamps, 14 is a level shift diode, and 15, 16, and 17 are resistors.

【0003】入力端子10の電位VI が高レベルにス
イッチするとNPNトランジスタ11,13がオンし、
NPNトランジスタ12がオフする。したがって、負荷
CL に蓄積された電荷はNPNトランジスタ13を通
して接地電位GNDに放電され、出力端子18の電位V
0 は低レベルにスイッチする。次に入力端子10の電
位V1 が低レベルにスイッチするとNPNトランジス
タ11,13がオフし、NPNトランジスタ12がオン
する。したがって、電源端子19から抵抗17、NPN
トランジスタ12、ダイオード14を通して負荷CL 
 の充電電流が流れ、出力端子18の電位V0 は高レ
ベルにスイッチする。この回路は高負荷を比較的高速で
スイッチングできる利点があが、反面NPNトランジス
タ11,12,13の飽和防止のためショットキーダイ
オードの形成が不可欠であり、製造コストが高くなる。   また、TTL回路等の出力段がバイポーラトランジ
スタで構成される出力バッファ回路では出力が低レベル
のとき、規定の出力電圧VOLで規定の直流電流IOL
をSINKできなければならない。例えば典型的なTT
L回路ではVOL=0.4 VでIOL=16mAであ
る。したがって、入力端子10の電圧VI が高レベル
のとき、電源端子19の電圧VCC,抵抗15,NPN
トランジスタ11を通してNPNトランジスタ13にI
OL=16mAを流すに必要なベース電流を常に流しつ
づける必要があり、消費電力が大きくなるという問題点
がある。
When the potential VI of the input terminal 10 switches to a high level, the NPN transistors 11 and 13 turn on,
NPN transistor 12 is turned off. Therefore, the charge accumulated in the load CL is discharged to the ground potential GND through the NPN transistor 13, and the potential V of the output terminal 18 is
0 switches to low level. Next, when the potential V1 of the input terminal 10 is switched to a low level, the NPN transistors 11 and 13 are turned off, and the NPN transistor 12 is turned on. Therefore, from the power supply terminal 19 to the resistor 17, the NPN
Load CL through transistor 12 and diode 14
A charging current flows, and the potential V0 of the output terminal 18 switches to a high level. This circuit has the advantage of being able to switch a heavy load at a relatively high speed, but on the other hand, it requires the formation of Schottky diodes to prevent saturation of the NPN transistors 11, 12, and 13, which increases manufacturing costs. In addition, in an output buffer circuit such as a TTL circuit whose output stage is composed of bipolar transistors, when the output is at a low level, a specified DC current IOL is generated at a specified output voltage VOL.
Must be able to SINK. For example, a typical TT
In the L circuit, VOL=0.4 V and IOL=16 mA. Therefore, when the voltage VI at the input terminal 10 is at a high level, the voltage VCC at the power supply terminal 19, the resistor 15, and the NPN
I to the NPN transistor 13 through the transistor 11
There is a problem in that the base current required to flow OL=16 mA must be kept flowing at all times, which increases power consumption.

【0004】また、出力段に電荷蓄積効果のあるバイポ
ーラトランジスタを使用しているので、バイポーラトラ
ンジスタのベースに蓄積された電荷によってバイポーラ
トランジスタがオフに切換わる時間が長くなる。
Furthermore, since a bipolar transistor having a charge storage effect is used in the output stage, the time it takes for the bipolar transistor to turn off due to the charge stored in the base of the bipolar transistor becomes longer.

【0005】比較的大きな負荷を駆動できる他の従来例
として図2の様なCMOS回路が広く知られている。図
2において、21,23はPMOSトランジスタ、22
,24はNMOSトランジスタであり、PMOS21と
NMOS22で駆動段インバータを構成し、PMOS2
3,NMOS24で出力段インバータを構成する。
As another conventional example capable of driving a relatively large load, a CMOS circuit as shown in FIG. 2 is widely known. In FIG. 2, 21 and 23 are PMOS transistors, 22
, 24 are NMOS transistors, PMOS 21 and NMOS 22 constitute a drive stage inverter, and PMOS 2
3. Configure an output stage inverter with NMOS24.

【0006】入力端子20の電位VI が高レベルにス
イッチするとPMOS21がオフ、NMOS22がオン
となり、次いでPMOS23がオンし、NMOS24が
オフとなる。したがって、電圧VCCの電源端子26よ
りPMOS23を通って負荷CL への充電電流が流れ
、出力端子25の電位V0 は高レベルにスイッチする
。次に、入力端子の電圧V2 が低レベルにスイッチす
るとPMOS21がオン、NMOS22がオフし、次い
でPMOS23がオフ、NMOS24がオンとなる。し
たがって、負荷CL に充電された電荷はNMOS24
を通して接地電位GNDに放電され、出力端子25の電
位V0は低レベルにスイッチする。
When the potential VI of the input terminal 20 is switched to a high level, the PMOS 21 is turned off, the NMOS 22 is turned on, then the PMOS 23 is turned on, and the NMOS 24 is turned off. Therefore, a charging current flows from the power supply terminal 26 of the voltage VCC through the PMOS 23 to the load CL, and the potential V0 of the output terminal 25 switches to a high level. Next, when the voltage V2 at the input terminal is switched to a low level, PMOS21 is turned on and NMOS22 is turned off, then PMOS23 is turned off and NMOS24 is turned on. Therefore, the charge stored in the load CL is transferred to the NMOS24
The potential V0 of the output terminal 25 is switched to a low level.

【0007】この回路の最大の利点は入力電位VI が
高レベル又は低レベルの定常状態では消費電力がほぼ零
で低消費電力にできる点があるが、反面、高速化が困難
で、スイッチング時の消費電力が駆動段のスイッチング
波形の立上り,立下り特性に依存し、大きくなり易いと
いう問題点がある。
The greatest advantage of this circuit is that it consumes almost zero power in a steady state when the input potential VI is at a high or low level, making it possible to reduce power consumption. However, on the other hand, it is difficult to increase the speed, and There is a problem in that the power consumption depends on the rise and fall characteristics of the switching waveform of the drive stage and tends to increase.

【0008】図2の回路において、出力段の負荷駆動能
力を大きくするには出力段のPMOS23とNMOS2
4のチャネル幅Wを大きく設計する必要がある。図3は
図2における駆動段のPMOS21とNMOS22のチ
ャネル幅を一定とし、出力段のPMOS23,NMOS
24のチャネル幅をW1 と2W1 に変えた場合の負
荷容量に対する遅延時間特性を示したものである。図3
より、明らかなように、出力段の駆動能力を2倍に大き
くしたにもかかわらず、負荷容量C1 以下では遅延時
間が大きくなっている。この原因は出力段のPMOS2
3及びNMOS24のチャネル幅を2倍に大きくした事
によりゲート入力容量が2倍になり、駆動段の能力が不
足して遅延時間が大きくなったためである。駆動段の駆
動能力が不足すると、別の不具合が加わる。すなわち、
駆動段の駆動能力が不足すると出力段の入力波形の変化
はよりゆるやかなものとなる。したがって、出力段のス
イッチングの過渡期において、出力段のPMOS23と
NMOS24が共にONしている時間が長くなりスイッ
チング時の消費電力が大きくなる。
In the circuit of FIG. 2, in order to increase the load driving capability of the output stage, PMOS 23 and NMOS 2 of the output stage are
It is necessary to design the channel width W of 4 to be large. In FIG. 3, the channel widths of PMOS21 and NMOS22 in the drive stage in FIG. 2 are constant, and the PMOS23 and NMOS in the output stage are
This figure shows the delay time characteristics with respect to the load capacity when the channel width of 24 is changed to W1 and 2W1. Figure 3
As is clear, even though the drive capacity of the output stage is doubled, the delay time becomes large below the load capacitance C1. The cause of this is PMOS2 in the output stage.
This is because by doubling the channel widths of NMOS 24 and NMOS 24, the gate input capacitance was doubled, resulting in insufficient drive stage performance and increased delay time. If the driving capacity of the drive stage is insufficient, another problem will occur. That is,
If the driving capacity of the drive stage is insufficient, the input waveform of the output stage will change more slowly. Therefore, during the transition period of switching of the output stage, the time during which both the PMOS 23 and NMOS 24 of the output stage are ON becomes longer, and the power consumption during switching increases.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
技術の欠点を除去し、低消費電力、高速で高負荷を駆動
できるスイッチング回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art described above and to provide a switching circuit that can drive a high load at high speed with low power consumption.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】所定負荷に接続され、該
負荷のスイッチとして作用する出力段と該出力段を駆動
する駆動段とからなるスイッチング回路に於いて、上記
出力段は、制御ゲートを含む3端子を有し、制御ゲート
である第1の端子が上記駆動段の出力端子に接続され、
第2の端子は上記負荷を介して第1の電位部に接続され
、第3の端子は第2の電位部に接続されるトランジスタ
で構成し、上記駆動段は、上記トランジスタを駆動する
バイポーラトランジスタと、入力信号に応答して、上記
バイポーラトランジスタを駆動するMOSトランジスタ
とを含む非飽和動作のバイポーラ・MOS複合論理回路
で構成することにある。
[Means for Solving the Problems] In a switching circuit comprising an output stage connected to a predetermined load and acting as a switch for the load, and a drive stage driving the output stage, the output stage has a control gate. the first terminal being a control gate is connected to the output terminal of the drive stage;
The second terminal is connected to the first potential section via the load, the third terminal is configured with a transistor connected to the second potential section, and the drive stage includes a bipolar transistor that drives the transistor. and a MOS transistor that drives the bipolar transistor in response to an input signal.

【0011】[0011]

【作用】低消費電力、高速で高負荷を駆動するため、バ
イポーラトランジスタのような電荷蓄積効果のないトラ
ンジスタ例えばMOSトランジスタで出力段を構成し、
入力部がMOSトランジスタ、出力部がバイポーラトラ
ンジスタの非飽和動作バイポーラ・MOS複合論理回路
で駆動段を構成することによって、出力段のMOSトラ
ンジスタのゲート容量の充電・放電を高速で実行する。
[Operation] In order to drive a high load with low power consumption and high speed, the output stage is configured with a transistor such as a bipolar transistor that does not have a charge storage effect, such as a MOS transistor.
By configuring the drive stage with a non-saturated bipolar/MOS composite logic circuit in which the input part is a MOS transistor and the output part is a bipolar transistor, the gate capacitance of the MOS transistor in the output stage is charged and discharged at high speed.

【0012】本発明の好ましい実施態様を述べると、出
力段のMOSトランジスタのゲート入力容量は駆動段の
MOSトランジスタのゲート入力容量よりも大きい。
In a preferred embodiment of the present invention, the gate input capacitance of the MOS transistor in the output stage is larger than the gate input capacitance of the MOS transistor in the drive stage.

【0013】[0013]

【実施例】図4は本発明の第1の実施例を示す図である
。図において、141はインバータ回路であり、図6,
図7等に示すようなバイポーラ・MOS複合論理回路で
構成される。142はNMOSトランジスタであり、そ
のドレイン電極と電位Vの電源端子144との間に抵抗
,リレー,ランプ等の負荷143が接続される。 このバッファ回路は、反転の負荷スイッチとして作用し
、入力VI が高レベルにスイッチするとインバータ回
路141の出力VM が低レベルになりNMOS142
 がオフになる。したがって負荷143に流れる電流が
遮断される。次に入力VI が低レベルにスイッチする
とインバータ回路141の出力VM が高レベルになり
NMOS142 がオンになる。したがって電源端子1
44から負荷143に電流が供給される。  図5は本
発明の他の実施例を示す図である。図において、151
は、図6,図7等に示すようなバイポーラ・MOS複合
論理回路で構成される。 152はPMOSトランジスタであり、そのソースSは
電位Vの電源端子154に接続され、そのドレインDと
接地電位GNDとの間に抵抗,リレー,ランプ等の負荷
153が接続される。このバッファ回路は非反転の負荷
スイッチとして作用し、入力信号VI が高レベルにス
イッチするとインバータ回路151の出力VM が低レ
ベルになりPMOS152 がオンする。したがって、
電源端子154からPMOS152 を通して負荷15
3に電流が供給される。 次に入力信号VI が低レベルにスイッチするとインバ
ータ回路151の出力VM が高レベルになりPMOS
152 がオフする。したがって、負荷153に流れる
電流が遮断される。バイポーラ・MOS複合インバータ
回路141及び151の望ましい回路の一例を図6に示
す。
Embodiment FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 141 is an inverter circuit;
It is composed of a bipolar/MOS complex logic circuit as shown in FIG. 7, etc. 142 is an NMOS transistor, and a load 143 such as a resistor, relay, lamp, etc. is connected between its drain electrode and a power supply terminal 144 at a potential V. This buffer circuit acts as an inverting load switch, and when the input VI switches to a high level, the output VM of the inverter circuit 141 goes to a low level and the NMOS 142
is turned off. Therefore, the current flowing through load 143 is interrupted. Next, when the input VI is switched to a low level, the output VM of the inverter circuit 141 becomes a high level and the NMOS 142 is turned on. Therefore, power terminal 1
44 supplies current to the load 143. FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In the figure, 151
is composed of a bipolar/MOS complex logic circuit as shown in FIGS. 6, 7, etc. 152 is a PMOS transistor whose source S is connected to a power supply terminal 154 at potential V, and between its drain D and ground potential GND a load 153 such as a resistor, relay, lamp, etc. is connected. This buffer circuit acts as a non-inverting load switch, and when the input signal VI switches to a high level, the output VM of the inverter circuit 151 goes to a low level, turning on the PMOS 152. therefore,
The load 15 is connected from the power supply terminal 154 through the PMOS 152.
3 is supplied with current. Next, when the input signal VI switches to low level, the output VM of the inverter circuit 151 becomes high level, and the PMOS
152 turns off. Therefore, the current flowing through load 153 is interrupted. An example of a desirable circuit of the bipolar/MOS composite inverter circuits 141 and 151 is shown in FIG.

【0014】図6に於いて、71は、コレクタCが第1
の固定電位VCCである電源端子78に、エミッタEが
出力端子77(電位VM )に接続される第1のNPN
バイポーラトランジスタ(以下単に第1のNPNと称す
)、72は、コレクタCが出力端子77に、エミッタE
が第2の固定電位である接地電位GNDに接続される第
2のNPNバイポーラトランジスタ(以下単に第2のN
PNと称す)、73は、ゲートGが入力端子70に、ソ
ースS及びドレインDがそれぞれ第1のNPN71のコ
レクタCとベースBとに接続されるPMOS、74は、
ゲートGが入力端子70に、ドレインD及びソースSが
第2のNPN72のコレクタCとベースBとに接続され
るNMOS、75はPMOS73のドレインDとNMO
S76のドレインDとを接続する拡散抵抗またはMOS
抵抗等によって形成されるベース電荷引抜素子、76は
第2のNPN72のベースBとエミッタEとを接続する
拡散抵抗またはMOS抵抗等によって形成されるベース
電荷引抜素子である。
In FIG. 6, 71 indicates that the collector C is the first
A first NPN whose emitter E is connected to the output terminal 77 (potential VM) is connected to the power supply terminal 78 which has a fixed potential VCC of
A bipolar transistor (hereinafter simply referred to as a first NPN) 72 has a collector C connected to an output terminal 77 and an emitter E connected to the output terminal 77.
is a second NPN bipolar transistor (hereinafter simply referred to as the second NPN bipolar transistor) connected to the ground potential GND, which is a second fixed potential.
73 is a PMOS whose gate G is connected to the input terminal 70, and whose source S and drain D are respectively connected to the collector C and base B of the first NPN 71;
An NMOS whose gate G is connected to the input terminal 70 and whose drain D and source S are connected to the collector C and base B of the second NPN 72, and 75 are the drain D of the PMOS 73 and the NMOS
Diffusion resistor or MOS connected to drain D of S76
A base charge extraction element 76 formed of a resistor or the like is a base charge extraction element formed of a diffused resistor or a MOS resistor that connects the base B and emitter E of the second NPN 72.

【0015】表1は本実施例の論理動作を示すものであ
る。
Table 1 shows the logical operation of this embodiment.

【0016】[0016]

【表1】[Table 1]

【0017】入力VI が“0”(低)レベルの時、P
MOS73がオンとなりNMOS74がオフとなる。し
たがって第1のNPN71のベース電位が上昇し、第1
のNPN71はオンとなる。このとき、NMOS74が
オフとなるので第2のNPN72への電流の供給が止る
とともに、第2のNPN72のベースBに蓄積された蓄
積電荷が抜取られるので、第2のNPN72は急速にオ
フになる。
When input VI is at “0” (low) level, P
MOS 73 is turned on and NMOS 74 is turned off. Therefore, the base potential of the first NPN 71 rises, and the first
NPN71 is turned on. At this time, since the NMOS 74 is turned off, the supply of current to the second NPN 72 is stopped, and the accumulated charge accumulated in the base B of the second NPN 72 is extracted, so the second NPN 72 is rapidly turned off. .

【0018】VI70 が“1”レベルの時、PMOS
73がオフとなりNMOS74がオンとなる。このとき
、PMOS73がオフとなるので第1のNPN71への
電流の供給が止まるとともに、第1のNPN71のベー
スBに蓄積された蓄積電荷が抜取られるので、第1のN
PN71は急速にオフになる。また、NMOS74がオ
ンとなり、ドレインDとソースSとの間が短絡されるの
で、第2のNPN72のベースBには出力VM に接続
される出力段のPMOS62,NMOS63のゲート容
量からの電流と、前述した様な第1のNPN71のベー
スBに蓄積された蓄積電荷の電流とが共に供給され、第
2のNPN72は急速にオンとなる。したがって、出力
VM は急速に“0”レベルとなる。
[0018] When VI70 is at “1” level, PMOS
73 is turned off and NMOS 74 is turned on. At this time, since the PMOS 73 is turned off, the supply of current to the first NPN 71 is stopped, and the accumulated charge accumulated in the base B of the first NPN 71 is extracted, so that the first NPN
PN71 turns off quickly. Also, since the NMOS 74 is turned on and the drain D and source S are short-circuited, the base B of the second NPN 72 receives current from the gate capacitance of the PMOS 62 and NMOS 63 in the output stage connected to the output VM. The current of the accumulated charge accumulated in the base B of the first NPN 71 as described above is also supplied, and the second NPN 72 is rapidly turned on. Therefore, the output VM quickly becomes the "0" level.

【0019】以上の動作過程でNPN71,72はベー
ス,コレクタ接合が順にバイアスされることがないので
バイポーラトランジスタ特有の飽和による電荷蓄積効果
が起らないため高速スイッチングが行われる。
In the above operation process, the base and collector junctions of the NPNs 71 and 72 are not biased in sequence, so the charge accumulation effect due to saturation peculiar to bipolar transistors does not occur, and high-speed switching is performed.

【0020】ここで、ベース電荷引抜素子75の働きに
ついて更に述べる。前述した様にベース電荷引抜素子7
5は、PMOS73及び第1のNPN71がオンからオ
フに切換るとき、第1のNPN71のベースBに蓄積さ
れた蓄積電荷を抜取り、第1のNPN71を急速にオフ
させる働きと、この抜取った電荷をオンとなったNMO
S74を介して第2のNPN72のベースBに供給して
、第2のNPN72を急速にオンさせる働きとを持つ。
Here, the function of the base charge extracting element 75 will be further described. As mentioned above, the base charge extraction element 7
5, when the PMOS 73 and the first NPN 71 are switched from on to off, the accumulated charge accumulated in the base B of the first NPN 71 is extracted, and the first NPN 71 is rapidly turned off. NMO with charge turned on
It has the function of supplying it to the base B of the second NPN 72 via S74 and rapidly turning on the second NPN 72.

【0021】さらに、ベース電荷引抜素子75がPMO
S73のドレインDとNMOS74のドレインDとの間
に設けられているので、電源電位VCCと接地電位GN
Dとの間に導電パスが生じることはなく、低消費電力が
達成できる。つまり、仮にベース電荷引抜素子75がP
MOS73のドレインと接地電位GNDとを接続する様
に設けられた場合、入力VI が“0”レベルのとき、
電源電位VCCと接地電位GNDとの間に導電パスが生
じ、常に電流が流れ、消費電力が大きくなるが本実施例
では導電パスが生じない。
Furthermore, the base charge extraction element 75 is a PMO
Since it is provided between the drain D of S73 and the drain D of NMOS74, the power supply potential VCC and the ground potential GN
No conductive path is created between it and D, and low power consumption can be achieved. In other words, if the base charge extraction element 75 is P
When the drain of MOS73 is connected to the ground potential GND, when the input VI is at "0" level,
A conductive path is created between the power supply potential VCC and the ground potential GND, and current always flows, increasing power consumption, but in this embodiment, no conductive path is created.

【0022】また、本実施例に於いては、ベース電位引
抜素子75が出力VM にも接続されていることによっ
て、入力VI が“0”レベルのとき、PMOS73と
ベース電荷引抜素子75とを介して、出力VMの電位を
電源端子78の電位VCCまで上昇させることができる
Furthermore, in this embodiment, since the base potential extraction element 75 is also connected to the output VM, when the input VI is at the "0" level, the base potential extraction element 75 is connected to the PMOS 73 and the base electric charge extraction element 75. Thus, the potential of the output VM can be raised to the potential VCC of the power supply terminal 78.

【0023】次にベース電荷引抜素子76の働きについ
て更に述べる。前述した様に、ベース電荷引抜素子76
はNMOS74及び第2のNPN72がオンからオフに
切換るとき、第2のNPN72のベースBに蓄積された
蓄積電荷を抜取り、第2のNPN72を急速にオフさせ
る働きを持つ。更に本実施例に於いては、入力VI が
“1”レベルのときベース電荷引抜素子76とNMOS
74とを介して出力VM を“0”レベルまで下降させ
ることができる。
Next, the function of the base charge extracting element 76 will be further described. As mentioned above, the base charge extraction element 76
has the function of extracting the accumulated charge accumulated in the base B of the second NPN 72 and rapidly turning off the second NPN 72 when the NMOS 74 and the second NPN 72 are switched from on to off. Furthermore, in this embodiment, when the input VI is at the "1" level, the base charge extracting element 76 and the NMOS
74, the output VM can be lowered to the "0" level.

【0024】図7にバイポーラ・MOS複合インバータ
回路141、及び151の他の例を示す。
FIG. 7 shows another example of the bipolar/MOS composite inverter circuits 141 and 151.

【0025】図において、43は他方導電型MOSトラ
ンジスタであるPMOS、44,45,46は一方導電
型MOSトランジスタであるNMOS、47,48はN
PNバイポーラトランジスタである。PMOS43とN
MOS44はCMOSインバータを構成しており、夫々
のゲートGが共通入力端子40に接続され、夫々のドレ
インDが第1のNPN47のベースBに接続されるとと
もにNMOS46のゲートGにも接続される。PMOS
43とNMOS44のソースSは夫々第1の電位となる
電源端子42と第2の電位となる接地電位GNDに接続
される。NMOS45のドレインDは電位VM の出力
端子41に、ゲートGは入力端子40に、ソースSはN
MOS46のドレインDと第2のNPN48のベースB
に接続される。NMOS46のソースSは接地電位GN
Dに接続される。また、第1のNPN47のコレクタC
は電源42に、ベースBはPMOS43とNMOS44
の共通ドレイン接続点に、エミッタEはNMOS45の
ドレインDと第2のNPN48のコレクタCと出力VM
 に共通接続される。第2のNPN48のベースBはN
MOS45のソースSとNMOS46のドレインDに共
通接続され、エミッタEは接地電位GNDに接続される
In the figure, 43 is a PMOS which is a MOS transistor of the other conductivity type, 44, 45 and 46 are NMOS which are MOS transistors of one conductivity type, and 47 and 48 are NMOS transistors.
It is a PN bipolar transistor. PMOS43 and N
The MOS 44 constitutes a CMOS inverter, and each gate G is connected to the common input terminal 40, and each drain D is connected to the base B of the first NPN 47 and also to the gate G of the NMOS 46. PMOS
Sources S of the NMOS 43 and NMOS 44 are respectively connected to the power supply terminal 42 which is a first potential and the ground potential GND which is a second potential. The drain D of the NMOS 45 is connected to the output terminal 41 of potential VM, the gate G is connected to the input terminal 40, and the source S is connected to N
Drain D of MOS46 and base B of second NPN48
connected to. Source S of NMOS46 is ground potential GN
Connected to D. Also, the collector C of the first NPN47
is the power supply 42, base B is PMOS43 and NMOS44
The emitter E connects the drain D of the NMOS45, the collector C of the second NPN48 and the output VM to the common drain connection point of the
Commonly connected to. The base B of the second NPN48 is N
It is commonly connected to the source S of the MOS 45 and the drain D of the NMOS 46, and the emitter E is connected to the ground potential GND.

【0026】次に本実施例インバータ回路の動作を説明
する。いま、入力VI が低レベルから高レベルにスイ
ッチするとPMOS43はオフ、NMOS44はオンと
なり、第1のNPN47のベースは低レベルとなるため
第1のNPN47およびNMOS46はオフとなる。一
方、NMOS45がオンとなるため、第2のNPN48
がオンし、出力VM は高レベルから低レベルスイッチ
する。
Next, the operation of the inverter circuit of this embodiment will be explained. Now, when the input VI switches from a low level to a high level, the PMOS 43 is turned off, the NMOS 44 is turned on, and the base of the first NPN 47 is at a low level, so the first NPN 47 and NMOS 46 are turned off. On the other hand, since NMOS45 is turned on, the second NPN48
is turned on, and the output VM switches from high level to low level.

【0027】次に、入力VI が高レベルから低レベル
にスイッチするNMOS45、第2のNPN48がオフ
となる。 一方、PMOS43がオンとなり、NMOS44もオフ
となるため、第1のNPN47のベースは高レベルにス
イッチし、第1のNPN47とNMOS46がオンする
。したがって出力VM は低レベルから高レベルにスイ
ッチする。ここでNMOS46の働きは高速スイッチン
グのために重要である。NMOS46はダイナミックデ
ィスチャージ回路として作用する。 すなわち、入力VI が低レベルから高レベルにスイッ
チするときNMOS46のゲートは高レベルから低レベ
ルにスイッチするためNMOS46はオフになる。した
がって、第2のNPN48のベースBと接地電位GND
は電流バスが無いため、出力VM よりNMOS45を
通して流れる電流はすべて第2のNPN48のベースB
に流れるため、第2のNPN48は高速にターン・オン
できる。次に、入力VI が高レベルから低レベルにス
イッチするとき、NMOS46のゲートGは低レベルか
ら高レベルにスイッチするため、NMOS46はオンに
なる。したがって、第2のNPN48のベースBは低イ
ンピーダンスで接地され、ベース領域の蓄積電荷を速や
かに放電する。このため、第2のNPN48のターンオ
フが速やかに行われる。
Next, the NMOS 45 and the second NPN 48 whose input VI switches from high level to low level are turned off. On the other hand, since the PMOS 43 is turned on and the NMOS 44 is also turned off, the base of the first NPN 47 is switched to a high level, and the first NPN 47 and NMOS 46 are turned on. Therefore, the output VM switches from a low level to a high level. Here, the function of NMOS 46 is important for high-speed switching. NMOS 46 acts as a dynamic discharge circuit. That is, when the input VI switches from a low level to a high level, the gate of the NMOS 46 switches from a high level to a low level, so that the NMOS 46 is turned off. Therefore, the base B of the second NPN 48 and the ground potential GND
Since there is no current bus, all the current flowing from the output VM through the NMOS45 is transferred to the base B of the second NPN48.
The second NPN 48 can be turned on at high speed. Next, when the input VI switches from high to low, the gate G of NMOS 46 switches from low to high, so NMOS 46 is turned on. Therefore, the base B of the second NPN 48 is grounded with low impedance, and the accumulated charges in the base region are quickly discharged. Therefore, the second NPN 48 is quickly turned off.

【0028】いま、入力VI が高レベルのとき、PM
OS43と第1のNPN47がオフであり、入力VI 
が低レベルのときNMOS45と第2のNPN48がオ
フである。したがって、本例のインバータ回路はCMO
S回路と同様に定常状態では電力を消費しない。
Now, when the input VI is at a high level, PM
OS43 and first NPN47 are off, input VI
When is at a low level, NMOS 45 and second NPN 48 are off. Therefore, the inverter circuit of this example is CMO
Like the S circuit, no power is consumed in steady state.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よるスイッチング回路はMOS入力、バイポーラ出力で
非飽和動作のバイポーラ・MOS複合論理回路によって
構成される駆動段と電荷蓄積効果のないMOSトランジ
スタで構成される出力段の2段構成で実現できるため、
従来の比べて高速,低消費電力のスイッチングが可能で
あり、感熱ヘッドドライバ,IEDドライバ,ランプド
ライバ,リレードライバ等のスイッチング回路として好
適である。
As is clear from the above description, the switching circuit according to the present invention has a driving stage composed of a bipolar/MOS composite logic circuit with MOS input and bipolar output and non-saturated operation, and a MOS transistor with no charge storage effect. This can be realized with a two-stage configuration of the output stage consisting of
It is possible to perform switching at higher speed and with lower power consumption than conventional methods, and is suitable for switching circuits such as thermal head drivers, IED drivers, lamp drivers, and relay drivers.

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

【図1】従来例TTLバッファ回路図である。FIG. 1 is a diagram of a conventional TTL buffer circuit.

【図2】従来例のCMOSバッファ回路図である。FIG. 2 is a conventional CMOS buffer circuit diagram.

【図3】図2のCMOSバッファ回路の遅延時間特性を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing delay time characteristics of the CMOS buffer circuit of FIG. 2;

【図4】本発明の一実施例を示すスイッチング回路図で
ある。
FIG. 4 is a switching circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の一実施例を示すスイッチング回路
図である。
FIG. 5 is a switching circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】本発明で用いるバイポーラ・MOS複合インバ
ータ回路の一構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a bipolar/MOS composite inverter circuit used in the present invention.

【図7】本発明で用いるバイポーラ・MOS複合インバ
ータ回路の他の一構成例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of a bipolar/MOS composite inverter circuit used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

141,151…バイポーラ・MOS複合論理回路、1
42,152…MOSトランジスタ。
141, 151...Bipolar/MOS composite logic circuit, 1
42,152...MOS transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.所定負荷に接続され、該負荷の電流スイッチとして
作用する出力段と該出力段を駆動する駆動段とからなる
スイッチング回路に於いて、上記出力段は、制御ゲート
を含む3端子を有し、制御ゲートである第1の端子が上
記駆動段の出力端子に接続され、第2の端子は上記負荷
を介して第1の電位部に接続され、第3の端子は第2の
電位部に接続されるトランジスタで構成し、上記駆動段
は、上記トランジスタを駆動するバイポーラトランジス
タと、入力信号に応答して、上記バイポーラトランジス
タを駆動するMOSトランジスタとを含む非飽和動作の
バイポーラ・MOS複合論理回路で構成されるスイッチ
ング回路。
1. In a switching circuit comprising an output stage that is connected to a predetermined load and acts as a current switch for the load, and a drive stage that drives the output stage, the output stage has three terminals including a control gate, and the output stage has three terminals including a control gate. A first terminal, which is a gate, is connected to the output terminal of the drive stage, a second terminal is connected to the first potential section via the load, and a third terminal is connected to the second potential section. The drive stage is composed of a non-saturated bipolar/MOS composite logic circuit including a bipolar transistor that drives the transistor and a MOS transistor that drives the bipolar transistor in response to an input signal. switching circuit.
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