JPH04227318A - Eclレベル用の入力バッファ再生ラッチ - Google Patents
Eclレベル用の入力バッファ再生ラッチInfo
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- JPH04227318A JPH04227318A JP3142246A JP14224691A JPH04227318A JP H04227318 A JPH04227318 A JP H04227318A JP 3142246 A JP3142246 A JP 3142246A JP 14224691 A JP14224691 A JP 14224691A JP H04227318 A JPH04227318 A JP H04227318A
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Classifications
-
- 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
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
- H03K3/356104—Bistable circuits using complementary field-effect transistors
- H03K3/356113—Bistable circuits using complementary field-effect transistors using additional transistors in the input circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K3/356017—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クロック動作される再
生ラッチ回路に関するものであって、更に詳細には、B
iCMOS集積回路における入力バッファとして有用な
高速ラッチ回路に関するものである。
生ラッチ回路に関するものであって、更に詳細には、B
iCMOS集積回路における入力バッファとして有用な
高速ラッチ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】BiCMOS集積回路は、バイポーラ技
術が相補的金属酸化物半導体(CMOS)技術と結合さ
れた半導体装置である。このようなBiCMOS集積回
路において、より高速でより大きな電力消費のバイポー
ラトランジスタ回路は、バイポーラトランジスタにおい
て本質的な速度及び駆動能力を使用するために、半導体
装置において適宜の位置に位置される。CMOS回路は
、CMOS回路の一層高い集積度及びより低い電力消費
が妥当する場所において使用される。
術が相補的金属酸化物半導体(CMOS)技術と結合さ
れた半導体装置である。このようなBiCMOS集積回
路において、より高速でより大きな電力消費のバイポー
ラトランジスタ回路は、バイポーラトランジスタにおい
て本質的な速度及び駆動能力を使用するために、半導体
装置において適宜の位置に位置される。CMOS回路は
、CMOS回路の一層高い集積度及びより低い電力消費
が妥当する場所において使用される。
【0003】あるBiCMOS集積回路は、バイポーラ
論理回路に対して適した信号レベルで外部の世界と通信
を行なう。CMOSレベル信号は、半導体装置内におい
て使用される。BiCMOS装置において使用される一
般的なバイポーラ論理はエミッタ結合論理(ECL)で
あり、それは−0.9乃至−1.7Vの範囲の信号を有
している。一方、CMOS信号は、5Vの範囲でスイン
グ、即ち振れる。
論理回路に対して適した信号レベルで外部の世界と通信
を行なう。CMOSレベル信号は、半導体装置内におい
て使用される。BiCMOS装置において使用される一
般的なバイポーラ論理はエミッタ結合論理(ECL)で
あり、それは−0.9乃至−1.7Vの範囲の信号を有
している。一方、CMOS信号は、5Vの範囲でスイン
グ、即ち振れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
とするところは、ECL信号をBiCMOS集積回路内
に導入し且つ可及的に迅速にCMOSレベルへ変換させ
ることである。より一般的な目的は、CMOS論理回路
によって使用するためにECL信号をバッファし且つ変
換させることである。本発明は、このような目的を達す
る上でかなりの前進をしている。
とするところは、ECL信号をBiCMOS集積回路内
に導入し且つ可及的に迅速にCMOSレベルへ変換させ
ることである。より一般的な目的は、CMOS論理回路
によって使用するためにECL信号をバッファし且つ変
換させることである。本発明は、このような目的を達す
る上でかなりの前進をしている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号を受
取るための入力端子を持ったBiCMOS入力バッファ
回路を提供している。該バッファ回路は、第一及び第二
入出力ノードを具備するMOSラッチ回路を有している
。該ラッチ回路は、制御信号による活性化によって二つ
の双安定状態の内の一方に再生的にラッチする。
取るための入力端子を持ったBiCMOS入力バッファ
回路を提供している。該バッファ回路は、第一及び第二
入出力ノードを具備するMOSラッチ回路を有している
。該ラッチ回路は、制御信号による活性化によって二つ
の双安定状態の内の一方に再生的にラッチする。
【0006】第一バイポーラトランジスタは、そのエミ
ッタ電極を第一入出力ノードへ接続しており、一方第二
バイポーラトランジスタはそのエミッタ電極を第二入出
力ノードへ接続している。第一バイポーラトランジスタ
のコレクタ電極は、第一供給電圧(電源)へ接続されて
おり、且つそのベース電極は入力端子へ接続されている
。同様に、第二バイポーラトランジスタのコレクタ電極
は第一供給電圧へ接続されており、且つ該トランジスタ
のベース電極は、入力端子において予定される信号の範
囲においてほぼ中間のレベルである第一基準電圧へ接続
されている。
ッタ電極を第一入出力ノードへ接続しており、一方第二
バイポーラトランジスタはそのエミッタ電極を第二入出
力ノードへ接続している。第一バイポーラトランジスタ
のコレクタ電極は、第一供給電圧(電源)へ接続されて
おり、且つそのベース電極は入力端子へ接続されている
。同様に、第二バイポーラトランジスタのコレクタ電極
は第一供給電圧へ接続されており、且つ該トランジスタ
のベース電極は、入力端子において予定される信号の範
囲においてほぼ中間のレベルである第一基準電圧へ接続
されている。
【0007】第一及び第二バイポーラトランジスタのエ
ミッタ電極と夫々の第一及び第二入出力ノードとの間に
接続されているMOSトランジスタは、該MOS回路が
活性化される場合に、該入出力ノードを第一及び第二バ
イポーラトランジスタエミッタ電極から離脱させ、且つ
該入力信号は高速でMOS回路内にラッチされる。
ミッタ電極と夫々の第一及び第二入出力ノードとの間に
接続されているMOSトランジスタは、該MOS回路が
活性化される場合に、該入出力ノードを第一及び第二バ
イポーラトランジスタエミッタ電極から離脱させ、且つ
該入力信号は高速でMOS回路内にラッチされる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に基づいて構成さ
れた回路の概略図である。本回路は、入力端子31を有
しており、それは入力パッド(不図示)からECL信号
を受取る。このECL信号は、再生的にMOSラッチ回
路40によってラッチされ、該ラッチ回路40は、端子
35上における例えばクロック信号等のような制御信号
によって活性化される。ラッチ40は、二つの相補的ト
ランジスタ対21及び23,22及び24を有しており
、それらは交差結合されている。PMOSトランジスタ
22及びNMOSトランジスタ24のゲート電極は、P
MOSトランジスタ21及びNMOSトランジスタ23
のドレイン電極へ接続されている共通ノード41へ、ノ
ード44によって結合されている。同様に、PMOSト
ランジスタ21及びNMOSトランジスタ23のゲート
電極は、PMOSトランジスタ22及びNMOSトラン
ジスタ24のドレイン電極へ接続されている共通ノード
42へ、ノード43によって結合されている。ノード4
1,42は、ラッチ40の入出力ノードである。
れた回路の概略図である。本回路は、入力端子31を有
しており、それは入力パッド(不図示)からECL信号
を受取る。このECL信号は、再生的にMOSラッチ回
路40によってラッチされ、該ラッチ回路40は、端子
35上における例えばクロック信号等のような制御信号
によって活性化される。ラッチ40は、二つの相補的ト
ランジスタ対21及び23,22及び24を有しており
、それらは交差結合されている。PMOSトランジスタ
22及びNMOSトランジスタ24のゲート電極は、P
MOSトランジスタ21及びNMOSトランジスタ23
のドレイン電極へ接続されている共通ノード41へ、ノ
ード44によって結合されている。同様に、PMOSト
ランジスタ21及びNMOSトランジスタ23のゲート
電極は、PMOSトランジスタ22及びNMOSトラン
ジスタ24のドレイン電極へ接続されている共通ノード
42へ、ノード43によって結合されている。ノード4
1,42は、ラッチ40の入出力ノードである。
【0009】入力端子31は、NPNバイポーラトラン
ジスタ11のベース電極へ接続されており、該トランジ
スタのコレクタ電極は、ここでは0Vである第一供給電
圧Vccへ接続されており、且つそのエミッタ電極はP
MOSトランジスタ15のソース電極へ接続されている
。PMOSトランジスタ15のドレイン電極は、ラッチ
40の入出力ノード41へ接続されている。トランジス
タ15のゲート電極は、−5.2Vにある第二供給電圧
VEEへ接続されている。
ジスタ11のベース電極へ接続されており、該トランジ
スタのコレクタ電極は、ここでは0Vである第一供給電
圧Vccへ接続されており、且つそのエミッタ電極はP
MOSトランジスタ15のソース電極へ接続されている
。PMOSトランジスタ15のドレイン電極は、ラッチ
40の入出力ノード41へ接続されている。トランジス
タ15のゲート電極は、−5.2Vにある第二供給電圧
VEEへ接続されている。
【0010】入出力ノード42は、ノード41と同様に
接続されている。ノード42は、PMOSトランジスタ
16のドレイン電極へ接続されている。トランジスタ1
6は、そのゲート電極をVEEへ接続しており、且つそ
のソース電極をNPNバイポーラトランジスタ12のエ
ミッタ電極へ接続している。トランジスタ12は、その
コレクタ電極を第一供給電圧VCCへ接続しており、且
つそのベース電極を端子42へ接続しており、端子42
は、入力端子31における−0.9V乃至−1.7Vの
ECL範囲におけるほぼ中間である−1.32Vにある
基準電圧VBBに保持されている。
接続されている。ノード42は、PMOSトランジスタ
16のドレイン電極へ接続されている。トランジスタ1
6は、そのゲート電極をVEEへ接続しており、且つそ
のソース電極をNPNバイポーラトランジスタ12のエ
ミッタ電極へ接続している。トランジスタ12は、その
コレクタ電極を第一供給電圧VCCへ接続しており、且
つそのベース電極を端子42へ接続しており、端子42
は、入力端子31における−0.9V乃至−1.7Vの
ECL範囲におけるほぼ中間である−1.32Vにある
基準電圧VBBに保持されている。
【0011】バイポーラトランジスタ11及び12はマ
ッチングしており、且つ両方のエミッタ電極は、夫々、
電流源13,14(実際には、電流シンク)へ接続され
ている。これらの電流源13,14は、トランジスタ1
1及び12を介して電流を引出し、従ってそれらは本動
作の場合にはオン状態を維持する。各電流源13,14
は、ソース電極をその夫々のバイポーラトランジスタ1
1,12のエミッタ電極へ接続したPMOSトランジス
タとして実現されている。該トランジスタのドレイン及
びゲート電極は、VEEへ接続されており、従って該ト
ランジスタはダイオードとして動作する。該トランジス
タは、PMOSトランジスタ15,16と比較して小さ
く、従ってバイポーラトランジスタ11,12を丁度タ
ーンオンさせるのに充分な電流を引出すように構成され
ている。
ッチングしており、且つ両方のエミッタ電極は、夫々、
電流源13,14(実際には、電流シンク)へ接続され
ている。これらの電流源13,14は、トランジスタ1
1及び12を介して電流を引出し、従ってそれらは本動
作の場合にはオン状態を維持する。各電流源13,14
は、ソース電極をその夫々のバイポーラトランジスタ1
1,12のエミッタ電極へ接続したPMOSトランジス
タとして実現されている。該トランジスタのドレイン及
びゲート電極は、VEEへ接続されており、従って該ト
ランジスタはダイオードとして動作する。該トランジス
タは、PMOSトランジスタ15,16と比較して小さ
く、従ってバイポーラトランジスタ11,12を丁度タ
ーンオンさせるのに充分な電流を引出すように構成され
ている。
【0012】端子35における制御信号が、NMOSト
ランジスタ26及びインバータ36の作用の下にあるP
MOSトランジスタ25をターンオンさせると、回路4
0のラッチングが発生する。これら二つのトランジスタ
は、夫々、PMOSトランジスタ21,22の共通ソー
ス電極によって形成される一方のラッチ電源ノードをV
CCへ接続し且つNMOSトランジスタ23,24の共
通ソース電極によって形成される他方の電源ノードをV
EEへ接続させる。制御信号が高であると、これら二つ
の電源への電気的接続が形成される。
ランジスタ26及びインバータ36の作用の下にあるP
MOSトランジスタ25をターンオンさせると、回路4
0のラッチングが発生する。これら二つのトランジスタ
は、夫々、PMOSトランジスタ21,22の共通ソー
ス電極によって形成される一方のラッチ電源ノードをV
CCへ接続し且つNMOSトランジスタ23,24の共
通ソース電極によって形成される他方の電源ノードをV
EEへ接続させる。制御信号が高であると、これら二つ
の電源への電気的接続が形成される。
【0013】マッチングPMOSトランジスタ15及び
16は、夫々、ラッチ40が活性化された場合に、トラ
ンジスタ11及び12のエミッタ電極を入出力ノード4
1,42から離脱即ち分離させる。トランジスタ15,
16は、実効的に、トランジスタ11,12のエミッタ
電極にある電圧を、ラッチング動作の初期段階において
ノード41,42へ通過させる。回路40が交差結合さ
れたトランジスタの作用によって再生的にラッチすると
、ノード41,42における電圧が、PMOSトランジ
スタ15,16によって、夫々のトランジスタ11,1
2のエミッタ電極から幾分分離される。
16は、夫々、ラッチ40が活性化された場合に、トラ
ンジスタ11及び12のエミッタ電極を入出力ノード4
1,42から離脱即ち分離させる。トランジスタ15,
16は、実効的に、トランジスタ11,12のエミッタ
電極にある電圧を、ラッチング動作の初期段階において
ノード41,42へ通過させる。回路40が交差結合さ
れたトランジスタの作用によって再生的にラッチすると
、ノード41,42における電圧が、PMOSトランジ
スタ15,16によって、夫々のトランジスタ11,1
2のエミッタ電極から幾分分離される。
【0014】図2は、図1の回路の動作を示している。
ラッチング動作の開始前に、両方の入出力ノード41,
42は、夫々、入力端子31及びVBBにある基準端子
32におけるレベルよりも約1VBEだけ低いレベルに
ある。
42は、夫々、入力端子31及びVBBにある基準端子
32におけるレベルよりも約1VBEだけ低いレベルに
ある。
【0015】ラッチング動作を開始させるために、EC
L入力信号が入力端子において受取られ且つノード41
,42が解放されねばならない。この初期化動作は、点
線で示されており、説明の便宜上、入力信号は高である
と仮定する。
L入力信号が入力端子において受取られ且つノード41
,42が解放されねばならない。この初期化動作は、点
線で示されており、説明の便宜上、入力信号は高である
と仮定する。
【0016】入力端子にECL入力信号が存在してから
すぐ後にラッチ40は端子35における高制御信号によ
って活性化される。一方、両方のトランジスタ11,1
2のエミッタ電極からの電圧が夫々のノード41,42
に表われる。約−1.9Vの電圧がノード41に表われ
る。なぜならば、トランジスタ11は、エミッタホロワ
形態であり、そのベース電極における高ECL信号(例
えば、−1.1Vにある)を1VBE(−0.8V)降
下させるからである。ノード42は、トランジスタ12
のベース端子上の−1.32VであるVBB及び−0.
8Vの1VBE降下に起因して、−2.1Vへ降下する
。
すぐ後にラッチ40は端子35における高制御信号によ
って活性化される。一方、両方のトランジスタ11,1
2のエミッタ電極からの電圧が夫々のノード41,42
に表われる。約−1.9Vの電圧がノード41に表われ
る。なぜならば、トランジスタ11は、エミッタホロワ
形態であり、そのベース電極における高ECL信号(例
えば、−1.1Vにある)を1VBE(−0.8V)降
下させるからである。ノード42は、トランジスタ12
のベース端子上の−1.32VであるVBB及び−0.
8Vの1VBE降下に起因して、−2.1Vへ降下する
。
【0017】端子35上の制御信号が継続して上昇する
と、ラッチ40が活性化され、且つ交差結合されたトラ
ンジスタ21−24の再生作用が、ノード41,42を
して完全なCMOS電圧レベルへラッチさせる。このよ
うにして、入力信号は今やラッチ40内にセットされ、
且つ出力端子33,34においてCMOS差動信号とし
て信号が与えられる。
と、ラッチ40が活性化され、且つ交差結合されたトラ
ンジスタ21−24の再生作用が、ノード41,42を
して完全なCMOS電圧レベルへラッチさせる。このよ
うにして、入力信号は今やラッチ40内にセットされ、
且つ出力端子33,34においてCMOS差動信号とし
て信号が与えられる。
【0018】一方、入力端子31上の低ECL信号は、
ラッチ40を反対の状態にセットさせる。例えば、−1
.6Vの低ECL信号は、ノード41において−2.4
Vの信号を形成する。ノード42は、上述した如く、−
2.1Vの電圧を受取る。端子35上の制御信号がラッ
チ40を活性化させると、ノード41はVEEへ降下し
、一方ノード42はVCCへ上昇する。ECL入力信号
がどのようなものであろうとも、このラッチング動作は
高速である。なぜならば、エミッタホロワトランジスタ
11,12からの電圧がノード41,42に表われるか
らである。
ラッチ40を反対の状態にセットさせる。例えば、−1
.6Vの低ECL信号は、ノード41において−2.4
Vの信号を形成する。ノード42は、上述した如く、−
2.1Vの電圧を受取る。端子35上の制御信号がラッ
チ40を活性化させると、ノード41はVEEへ降下し
、一方ノード42はVCCへ上昇する。ECL入力信号
がどのようなものであろうとも、このラッチング動作は
高速である。なぜならば、エミッタホロワトランジスタ
11,12からの電圧がノード41,42に表われるか
らである。
【0019】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論である
。例えば、上述した実施例においてはMOS再生ラッチ
ング回路についてのみ説明したが、その他の再生式MO
Sラッチ回路を修正することにより本発明を実現するこ
とも可能である。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論である
。例えば、上述した実施例においてはMOS再生ラッチ
ング回路についてのみ説明したが、その他の再生式MO
Sラッチ回路を修正することにより本発明を実現するこ
とも可能である。
【図1】 本発明の一実施例に基づいて構成した回路
の概略図。
の概略図。
【図2】 図1に示した回路の動作を示したタイミン
グ線図。
グ線図。
11,12 バイポーラトランジスタ15,16
MOSトランジスタ 31 入力端子 33,34 出力端子 35 制御端子 40 ラッチ回路 41,42 ノード
MOSトランジスタ 31 入力端子 33,34 出力端子 35 制御端子 40 ラッチ回路 41,42 ノード
Claims (11)
- 【請求項1】 入力信号を受取るための入力端子を持
ったBiCMOSバッファ回路において、制御信号によ
る活性化によって二つの双安定状態の一方へ再生的にラ
ッチするMOS回路が設けられており、前記MOS回路
は第一及び第二入出力ノードを有しており、第一供給電
圧へ接続されたコレクタ電極と前記入力端子へ接続され
たベース電極と前記第一入出力ノードへ結合されたエミ
ッタ電極とを具備する第一バイポーラトランジスタが設
けられており、前記第一供給電圧へ接続されたコレクタ
電極と第一基準電圧へ接続されたベース電極と前記第二
入出力ノードへ結合されたエミッタ電極とを具備する第
二バイポーラトランジスタが設けられており、前記第一
及び第二バイポーラトランジスタのエミッタ電極と前記
夫々の第一及び第二入出力ノードとの間に接続されてお
り前記MOS回路が活性化された場合に前記第一及び第
二入出力ノードを前記第一及び第二バイポーラトランジ
スタエミッタ電極から離脱させるためのMOSトランジ
スタ手段が設けられており、その場合に、前記入力信号
が前記MOS回路内にラッチされることを特徴とするバ
ッファ回路。 - 【請求項2】 請求項1において、前記第一及び第二
バイポーラトランジスタがマッチングしていることを特
徴とするバッファ回路。 - 【請求項3】 請求項1において、前記トランジスタ
手段が、前記第一バイポーラトランジスタのエミッタ電
極へ接続された第一ソース/ドレイン電極と前記第一入
出力ノードへ接続された第二ソース/ドレイン電極と第
二基準電圧へ結合したゲート電極とを具備する第一MO
Sトランジスタ、及び前記第二バイポーラトランジスタ
のエミッタ電極へ接続された第一ソース/ドレイン電極
と前記第二入出力ノードへ接続された第二ソース/ドレ
イン電極と前記第二基準電圧へ結合されたゲート電極と
を具備する第二MOSトランジスタ、を有することを特
徴とするバッファ回路。 - 【請求項4】 請求項3において、前記第一及び第二
MOSトランジスタがマッチングしていることを特徴と
するバッファ回路。 - 【請求項5】 請求項4において、前記第一及び第二
MOSトランジスタがPMOSトランジスタであること
を特徴とするバッファ回路。 - 【請求項6】 請求項5において、前記第一及び第二
MOSトランジスタのゲート電極が前記第二供給電圧へ
接続されていることを特徴とするバッファ回路。 - 【請求項7】 請求項1において、更に、前記第一及
び第二バイポーラトランジスタのエミッタ電極へ接続さ
れており前記トランジスタをオン状態に維持するための
電流源手段が設けられていることを特徴とするバッファ
回路。 - 【請求項8】 請求項1において、前記第一基準電圧
が、前記入力端子上の信号電圧の範囲においてほぼ中間
の電圧レベルであることを特徴とするバッファ回路。 - 【請求項9】 請求項1において、前記制御信号がク
ロック信号であることを特徴とするバッファ回路。 - 【請求項10】 請求項1において、前記MOS回路
が、第一及び第二電源ノードを有しており、前記MOS
回路が、前記第一電源ノードを第一電源へ結合させ且つ
前記第二電源ノードを第二電源へ結合させることによっ
て活性化されることを特徴とするバッファ回路。 - 【請求項11】 請求項10において、前記MOS回
路が交差結合した対の相補的トランジスタを有すること
を特徴とするバッファ回路。
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US07/502,260 US5103121A (en) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Input buffer regenerative latch for ecl levels |
US502260 | 1990-04-02 |
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- 1991-03-26 EP EP91104702A patent/EP0450454B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1991-04-01 KR KR1019910005221A patent/KR100220440B1/ko not_active IP Right Cessation
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