JPH04229718A - BiCMOSの第三状態出力回路 - Google Patents

BiCMOSの第三状態出力回路

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JPH04229718A
JPH04229718A JP3094202A JP9420291A JPH04229718A JP H04229718 A JPH04229718 A JP H04229718A JP 3094202 A JP3094202 A JP 3094202A JP 9420291 A JP9420291 A JP 9420291A JP H04229718 A JPH04229718 A JP H04229718A
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transistor
drain
nmos
source
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JP3094202A
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Young M Kim
金 榮 民
Won C Song
宋 元 哲
Jin I Hyun
玄 鎭 一
Hah Y Yoo
柳 河 榮
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KOREA TELECOMMUN AUTHORITY
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Original Assignee
KOREA TELECOMMUN AUTHORITY
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
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    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
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    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]
    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は第三状態論理回路に関し
、特に消費電力が少なく、雑音が強く、駆動能力とスイ
ッチング特性が優れたBiCMOS(Bipolar 
Complementary Metal Oxide
 Semiconductor )の第三状態出力回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、BiCMOSインバーター回路
を図1に示すように構成して、NPNバイポーラトラン
ジスターQ9のエミッター、即ち、出力ノード(OUT
)が高いロジック状態であるとき、入力ノード(IN)
に高いロジック状態の入力が入力されると、PMOSト
ランジスターM4は不導電(OFF)状態、NMOSト
ランジスターM42,M43は導電(ON)状態になる
ため、PMOSトランジスターM41のソース及びNP
NバイポーラトランジスターQ9のベースがゲートに連
結されたNMOSトランジスターM44とNPNバイポ
ーラトランジスターQ9も不導電状態になって印加電源
VDDがNPNバイポーラトランジスターQ9のコレク
ターエミッターに印加されなく、NMOSトランジスタ
ーM43が導電状態であるため、コンデンサーC4に充
電されていた電荷がNPNバイポーラトランジスターQ
10のコレクターエミッターを通じて放電されるように
なり、このときにはNMOSトランジスターM44が不
導電状態であるため、NPNバイポーラトランジスター
Q10のコレクターエミッターへ大きな電流が流れなが
ら出力ノード(OUT)を低いロジック状態に変えてや
り、コンデンサーC4の蓄積電荷がある程度放電される
と、NPNバイポーラトランジスターQ10も不導電状
態になる。
【0003】そして、逆に出力ノード(OUT)が高い
ロジック状態にあるとき、入力ノード(IN)へ低いロ
ジック状態の入力が入力されると、PMOSトランジス
ターM41は導電状態、NMOSトランジスタM42,
M43は不導電状態になるため、PMOSトランジスタ
ーM41のドレイン−ソースを通じて印加電源VDDが
流れながら、NPNバイポーラトランジスターQ9とN
MOSトランジスターM44を導電状態になるようにし
、NMOSトランジスターM43が不導電状態であり、
NMOSトランジスターM44が導電状態であるため、
NPNバイポーラトランジスターQ10のベースが低い
ロジック状態になって不導電状態になる。
【0004】故に、印加電源VDDがNPNバイポーラ
トランジスターQ9のコレクターエミッターを通じて出
力ノードOUTとコンデンサーC4にのみ流れながら出
力ノードOUTを高いロジック状態になるようにし、コ
ンデンサーC4が充電されてNPNバイポーラトランジ
スターQ9のコレクターとエミッターの電位差が殆どな
くなるようになれば、出力ノードOUTは更に低いロジ
ック状態を保持するようにしていた。
【0005】故に、少ない消費電力でNPNバイポーラ
トランジスターQ9,Q10を通じて大きな電流が流れ
るようにして、駆動能力が優れている。
【0006】そして、図2はバイポーラトランジスター
をバッファとして使用するBiCMOSロジック回路を
利用した第三状態ロジック回路を示しており、入力ノー
ド(データ  イン)とインバーターI1を経たり直接
両NORゲートN1,N2の一側に印加されるようにし
、第三状態制御信号が他側に印加される両NORゲート
N1,N2の出力端では両NPNバイポーラトランジス
ターQ11,Q12のベースに連結し、印加電源VDD
がコレクターに印加されるNPNバイポーラトランジス
ターQ11のエミッターは出力ノード(データ  アウ
ト)とコンデンサーC5に連結すると共に、エミッター
が接地されたNPNバイポーラトランジスターQ12の
コレクターと連結した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の第三状態ロジック回路によってはNPNバイポー
ラトランジスターの駆動能力を充分に活用した点は印加
されるが、全体的な回路の構成が複雑であり、スイッチ
ングされる動作時間以外にも前端のCMOSを構成する
ロジック回路の状態によって両NPNバイポーラトラン
ジスターQ11,Q12のうち、一つは継続動作するた
め、電力消耗が多くなる問題点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】よって、本発明は低消費
電力と高い駆動能力を有するBiCMOS第三状態出力
回路を提供することをその目的とする。
【0009】
【実施例】本発明を添付図面により詳細に記述すれば次
の通りである。
【0010】図3は第三状態出力回路を示しており、第
三状態制御信号が入力されるとき、出力ノードが高い抵
抗状態になるようにしたのである。
【0011】入力ノード(データ  イン)はPMOS
トランジスターM1及びNMOSトランジスタM2,M
3のゲートと連結し、第三状態制御信号はPMOSトラ
ンジスターM5及びNOSトランジスターM6,M8,
M9のゲートに印加されるようにし、駆動電源VDDが
ドレインに供給されるPMOSトランジスターM5のソ
ースはNMOSトランジスターM6とPMOSトランジ
スターM1のドレインと連結し、ソースが接地されたN
MOSトランジスターM2のドレインと連結されたPM
OSトランジスターM1のソースはNPNバイポーラト
ランジスターQ1のベースと連結しながらソースが接地
された両NMOSトランジスターM4,M8のゲートと
ドレインに連結し、コレクターは駆動電源VDDが供給
されるNPNトランジスターQ1のエミッターは出力ノ
ード(データ  アウト)とコンデンサーC及びNPN
バイポーラトランジスターQ2のコレクターと連結しな
がらNMOSトランジスターM3のドレインと連結し、
NMOSトランジスターM3のソースとドレインが連結
されたNMOSトランジスターM7のソースはソースが
接地されたNMOSトランジスターM4,M9のドレイ
ン及びエミッターが接地されたNPNバイポーラトラン
ジスターQ2のベースと連結した。
【0012】故に、第三状態制御信号が入力されない場
合、即ち、第三状態回路に利用しない場合はPMOSト
ランジスターM5は導電状態、NMOSトランジスター
M6,M8,M9は不導電状態になり、PMOSトラン
ジスターM5のドレイン−ソースを通じた駆動電源VD
Dが高いロジックでNMOSトランジスターM1のドレ
インに供給されながらNMOSトランジスターM7のゲ
ートに印加されて導電状態になるようにする。
【0013】よって、入力ノード(データ  イン)の
入力が高いロジック又は低いロジックに変化されるに従
って、出力ノード(データ  アウト)から高いロジッ
ク又は低いロジックが出力されるBiCMOSインバー
ター回路として動作する。
【0014】ここで、PMOSトランジスターM5とN
MOSトランジスターM7の値を大きくすると、他のロ
ジックの特性に及ぼす影響を無視することができる。
【0015】逆に、第三状態制御信号が高いロジックに
印加されるとPMOSトランジスターM6,M8,M9
は導電状態になり、これに従ってNMOSトランジスタ
ーM7も不導電状態になるため、両NPNバイポーラト
ランジスターQ1,Q2のベースに電源が供給されない
ようにしながら、ベースにあった電荷を両NMOSトラ
ンジスターM8,M9を通じて放電させて、全て不導電
状態になるようにして、出力ノード(データ  アウト
)が高い抵抗状態になるようにする。
【0016】ここで、PMOSトランジスターM5は本
発明の回路が第三状態の回路でない正常的なインバータ
ーに使用するときには、導電状態になりながら駆動電源
VDDの高いロジック状態をNMOSトランジスターM
1のドレインに供給しなければならない。
【0017】しかし、NMOSトランジスターに代替し
て使用すれば、閾電圧Vt程の電圧降下がNMOSトラ
ンジスターで生じながらNMOSトランジスターM1の
ドレインにVDD−Vtの低いロジックが供給されるた
め使用することができない。
【0018】更に、NMOSトランジスターM7は正常
的なインバーターに使用するとき、導電状態になりなが
らNPNバイポーラトランジスターQ2のベースの低い
電位をそのままNMOSトランジスターM3に伝達しな
ければならないが、PMOSトランジスターに使用すれ
ば、NMOSトランジスターに比べて導電されるときの
抵抗が大きくなるため、使用することができない。
【0019】図4は従来のBiCMOSインバーター回
路の別の実施例を示したもので、入力ノードINにはP
MOSトランジスターM11と両NMOSトランジスタ
ーM12,M13のゲートを連結し、駆動電源VDDが
ドレインに供給されるPMOSトランジスターM11の
ソースはNMOSトランジスターM12のドレインとN
PNバイポーラトランジスターQ3のベースに連結して
、駆動電源VDDがコレクターに印加されるNPNバイ
ポーラトランジスターQ3のエミッターはNMOSトラ
ンジスターM13のドレインとNPNバイポーラトラン
ジスターQ4のコレクターとコンデンサーC1及び出力
ノードOUTと連結し、NMOSトランジスターM13
のソースは抵抗R1を通じて接地されるようにしながら
NPNトランジスターQ4のベースと連結したのである
【0020】この構成は、図1の一般的なBiCMOS
インバーター回路のNMOSトランジスターM44を抵
抗R1に代替したものであって動作は同一である。
【0021】図5は図4のBiCMOSインバーター回
路を利用した第三状態出力回路を示したもので、入力ノ
ード(データ  イン)ではPMOSトランジスターM
21と両NMOSトランジスターM22,M23のゲー
トと連結し、第三状態制御信号はPMOSトランジスタ
ーM25とNMOSトランジスターM26,M28のゲ
ートと連結し、駆動電源VDDがドレインに供給される
PMOSトランジスターM25のソースではPMOSト
ランジスターM21及びNMOSトランジスターM16
のドレインと連結しながらNMOSトランジスターM2
7のゲートに連結し、PMOSトランジスターM21の
ソースではソースが接地されたNMOSトランジスター
M22,M28のドレインとNPNバイポーラトランジ
スターQ5のベースに連結し、コレクターに駆動電源V
DDが印加されるNPNバイポーラトランジスターQ5
のエミッターではNMOSトランジスターM23のドレ
インとNPNバイポーラトランジスターQ6のコレクタ
ーに連結しながらコンデンサーC2及び出力ノード(デ
ータ  アウト)に連結し、NMOSトランジスターM
25のソースとドレインが連結されたNMOSトランジ
スターM27のソースでは抵抗R2を通じて接地しなが
らエミッターが接地されたNPNバイポーラトランジス
ターQ6のベースと連結した。
【0022】故に、第三状態制御信号が入力されなけれ
ば、即ち、第三状態出力回路に利用しない場合には、P
MOSトランジスターM25は導電状態、NMOSトラ
ンジスターM26,M28は不導電状態になり、これに
従って、NMOSトランジスターM27が導電状態にな
るようにして、入力ノード(データ  イン)を通じて
高いロジックや低いロジックの入力が印加されるに従っ
て出力ノード(データアウト)で低いロジックや高いロ
ジックが出力されるBiCMOSインバーター回路に動
作する。
【0023】逆に、第三状態制御信号が高いロジックに
印加されると、即ち、第三状態出力回路に利用する場合
には、PMOSトランジスターM25は不導電状態、N
MOSトランジスターM26,M28は導電状態になり
、これに従ってNMOSトランジスターM27も不導電
状態になるため、両NPNバイポーラトランジスターQ
5,Q6のベースに駆動電源VDDが印加されないよう
にしながら、ベースにあった電荷が夫々NMOSトラン
ジスターM28と抵抗R2を通じて放電されるようにし
ながら、全て不導電状態になるようにして、出力ノード
(データ  アウト)が高い抵抗状態になる。
【0024】図6は本発明の又別の実施例による第三状
態出力回路を示したもので、入力ノード(データ  イ
ン)はPMOSトランジスターM31とNMOSトラン
ジスターM32,M33のゲートと連結し、駆動電源V
DDがドレインに印加されるPMOSトランジスターM
31のソースはNMOSトランジスターM32のドレイ
ンとNMOSトランジスターM34のゲート及びPMO
SトランジスターM37のドレインに連結し、駆動電源
VDDがコレクターに印加されるNPNバイポーラトラ
ンジスターQ7のエミッターはNMOSトランジスター
M33のドレインとNPNバイポーラトランジスターQ
8のコレクターに連結しながらコンデンサーC3及び出
力ノード(データ  アウト)に連結し、第三状態制御
信号はPMOSトランジスターM35とNMOSトラン
ジスターM36,M37,M38,M40のゲートに印
加されるようにし、ソースが接地されたNMOSトラン
ジスターM38のドレインはNMOSトランジスターM
37のソースとNPNバイポーラトランジスターQ7の
ベースに連結し、駆動電源VDDがドレインに印加され
るPMOSトランジスターM35のソースはNMOSト
ランジスターM36のドレインとNMOSトランジスタ
ーM39のゲートに連結し、NMOSトランジスターM
33のソースと連結されたNMOSトランジスターM3
4のドレインはNMOSトランジスターM39のドレイ
ンに連結し、NMOSトランジスターM39のソースは
NPNバイポーラトランジスターQ8のベースとソース
が接地されたNMOSトランジスタM40のドレインと
連結した。
【0025】故に、第三状態出力回路に利用しない場合
、即ち、第三状態制御信号が低いロジックに印加される
と、PMOSトランジスターM35,M37は導電状態
、NMOSトランジスターM36,M38,M40は不
導電状態になり、PMOSトランジスターM35の導電
に従ってNMOSトランジスターM39が導電状態にな
る。
【0026】よって、入力ノード(データ  イン)に
高いロジックや低いロジックが印加されるに従って出力
ノード(データ  アウト)に低いロジックや高いロジ
ックが出力されるBiCMOSインバーター回路に動作
する。
【0027】そして、第三状態出力回路に利用するため
に、第三状態制御信号を高いロジックに印加すると、P
MOSトランジスターM35,M37は不導電状態、N
MOSトランジスターM36,M38,M40は導電状
態になり、これに従ってPMOSトランジスターM37
を通じて駆動電源VDDがNPNバイポーラトランジス
ターQ7のベースに印加されないながらもベースにあっ
た電荷はNMOSトランジスターM38を通じて放電さ
れて不導電状態になり、PMOSトランジスターM35
の不導電状態に従ってNMOSトランジスターM39も
不導電状態になって、NPNバイポーラトランジスター
Q8のベースに電荷が印加されないようにしながら、ベ
ースにあった電荷はNMOSトランジスターM48を通
じて放電されて不導電状態になるため、出力ノード(デ
ータ  アウト)は高い抵抗状態を維持するようになる
【0028】
【発明の効果】上述の如く、本発明の第三状態出力回路
は第三状態出力回路に利用しない場合には、第三状態制
御信号が低いロジックの状態に印加されるようにしなが
ら、BiCMOSインバーター回路に利用し、第三状態
制御信号を高いロジックに印加して第三状態出力回路に
利用するときには、両NPNバイポーラトランジスター
を不導電状態になるようにしながら、出力ノード(デー
タ  アウト)が高い抵抗状態になることにより、低消
費電力で高い駆動能力を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のBiCMOSインバーター回路の回路図
である。
【図2】従来の論理回路を利用したBiCMOS第三状
態出力回路の回路図である。
【図3】本発明の回路図である。
【図4】本発明のBiCMOSインバーター回路の回路
図である。
【図5】図4のインバーター回路を利用した本発明の別
の実施例の回路図である。
【図6】本発明の又別の実施例の回路図である。
【符号の説明】
C,C1,C2,C3  コンデンサーM1,M5,M
11,M21,M25,M31,M35,M37  P
MOSトランジスターM2,M3,M4,M6,M7,
M8,M9,M12,M13,M16,M2 2,M23,M26,M27,M28,M32,M33
,M34,M36,M3 7,M38,M39,M40,M48  NMOSトラ
ンジスター Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8  
NPNバイポーラトランジスター R1,R2  抵抗 VDD  駆動電源 Vt  閾電圧

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  BiCMOSインバーター回路を利用
    した第三状態出力回路において、入力ノード(データ 
     イン)はPMOSトランジスター(M1)及びNMO
    Sトランジスター(M2),(M3)のゲートと連結し
    、第三状態制御信号はPMOSトランジスター(M5)
    及びNMOSトランジスター(M6),(M8)のゲー
    トに印加されるようにし、駆動電源(VDD)がドレイ
    ンに供給される上記PMOSトランジスター(M5)の
    ソースは上記NMOSトランジスター(M6)と上記P
    MOSトランジスター(M1)のドレインと連結し、ソ
    ースが接地された上記NMOSトランジスター(M2)
    のドレインと連結された上記PMOSトランジスター(
    M1)のソースはNPNバイポーラトランジスター(Q
    1)のベースと連結しながらソースが接地された上記N
    MOSトランジスター(M8)のゲートとドレインに連
    結し、コレクターに駆動電源(VDD)が供給される上
    記NPNトランジスター(Q1)のエミッターは出力ノ
    ード(データ  アウト)とコンデンサー(C)及びN
    PNバイポーラトランジスター(Q2)のコレクターと
    連結しながら上記NMOSトランジスター(M3)のド
    レインと連結し、上記NMOSトランジスター(M3)
    のソースとドレインが連結されたNMOSトランジスタ
    ー(M7)のソースはエミッターが接地された上記NP
    Nバイポーラトランジスター(Q2)のベースと連結し
    て構成されることを特徴とするBiCMOSの第三状態
    出力回路。
  2. 【請求項2】  上記NPNバイポーラトランジスター
    (Q2)のベースに連結された二つのNMOSトランジ
    スター(M4),(M9)を更に含んでいることを特徴
    とする請求項1記載のBiCMOS第三状態出力回路。
  3. 【請求項3】  上記NPNバイポーラトランジスター
    (Q2)のベースに抵抗(R2)を付加して連結したこ
    とを特徴とする請求項1記載のBiCMOS第三状態出
    力回路。
  4. 【請求項4】  入力ノード(データ  イン)はPM
    OSトランジスター(M31)とNMOSトランジスタ
    ー(M32),(M33)のゲートと連結し、駆動電源
    (VDD)がドレインに印加されるPMOSトランジス
    ター(M31)のソースは上記NMOSトランジスター
    (32)のドレインとNMOSトランジスター(M34
    )のゲート及びPMOSトランジスター(M37)のド
    レインに連結し、駆動電源(VDD)がコレクターに印
    加されるNPNバイポーラトランジスター(Q7)のエ
    ミッターは上記NMOSトランジスター(33)のドレ
    インとNPNバイポーラトランジスター(Q8)のコレ
    クターに連結しながらコンデンサー(C3)及び出力ノ
    ード(データ  アウト)に連結し、第三状態制御信号
    はPMOSトランジスター(M35)とNMOSトラン
    ジスター(M36),(M37),(M38),(M4
    0)のゲートに印加されるようにし、ソースが接地され
    た上記NMOSトランジスター(M38)のドレインは
    、上記NMOSトランジスター(M37)のソースとN
    PNバイポーラトランジスター(Q7)のベースに連結
    し、駆動電源(VDD)がドレインに印加される上記P
    MOSトランジスター(Q35)のソースは上記NMO
    Sトランジスター(M36)のドレインとNMOSトラ
    ンジスター(M39)のゲートに連結し、上記NMOS
    トランジスター(M33)のソースと連結された上記N
    MOSトランジスター(M34)のドレインは上記NM
    OSトランジスター(M39)のドレインに連結し、上
    記NMOSトランジスター(M39)のソースは上記N
    PNバイポーラトランジスター(Q8)のベースとソー
    スが接地された上記NMOSトランジスター(M40)
    のドレインと連結しながら構成されることを特徴とする
    BiCMOSの第三状態出力回路。
JP3094202A 1990-04-26 1991-04-24 BiCMOSの第三状態出力回路 Pending JPH04229718A (ja)

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KR5888/1990 1990-04-26
KR1019900005888A KR930004353B1 (ko) 1990-04-26 1990-04-26 BiCMOS의 제삼상태 출력회로

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