JPH04287517A - Output buffer in semiconductor device - Google Patents

Output buffer in semiconductor device

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JPH04287517A
JPH04287517A JP3052499A JP5249991A JPH04287517A JP H04287517 A JPH04287517 A JP H04287517A JP 3052499 A JP3052499 A JP 3052499A JP 5249991 A JP5249991 A JP 5249991A JP H04287517 A JPH04287517 A JP H04287517A
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JP
Japan
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circuit
channel transistor
output
gate
output buffer
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JP3052499A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Kudo
工藤 秀喜
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption of the buffer by relatively decreasing a current flowing to the buffer. CONSTITUTION:A gate 16 provided especially is conductive every time when a high impedance state is detected in both P-channel and N-channel transistors(TRs) 2,3 of an inverter circuit 1. Then the charging of part of electric charges charged in an external additional capacitor 13 to an additional capacitor 17 provided newly and discharging of all or part of the electric charges charged in the capacitor 17 via a TR 3 of the circuit 1 are repeated alternately. Thus, the current consumption is decreased by transferring part of the charge charged in the external load capacitor once and storing it therein for a precharge period of an output buffer and discharging the charge charged up in the additional capacitor before a succeeding precharge period to an output of the inverter circuit in this way.

Description

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

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に於ける出力
バッファに関するものであり、特に詳しくは入力信号の
反転時に於ける貫通電流の発生を防止する低消費電流型
の出力バッファに関するものである。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to an output buffer in a semiconductor device, and in particular, it relates to a low current consumption type output buffer that prevents the generation of through current when an input signal is inverted. .

【0002】0002

【従来の技術】近年、CMOS等の半導体素子からなる
各種の回路を搭載したチップの小型化に伴い、当該半導
体装置に供給する電源をバッテリーで行う必要性が高ま
っている。その為、CMOS等の半導体素子からなるデ
バイスのそれぞれが所定の駆動状態にある場合に必要と
される消費電力を出来るだけ少なくする必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of chips equipped with various circuits made of semiconductor elements such as CMOS, there has been an increasing need to use batteries to supply power to the semiconductor devices. Therefore, it is necessary to reduce the power consumption as much as possible when each device made of semiconductor elements such as CMOS is in a predetermined driving state.

【0003】特に、各デバイスの出力段に近い部分にあ
るクロックバッファとか、出力バッファ回路等に於いて
は、当該回路が駆動する付加容量に応じて、その回路に
使用されるトランジスタの駆動能力が設計されるが、一
般的には、かなり大きい駆動能力の持ったトランジスタ
を使用する事になる。その為、例えば、該出力バッファ
ーに使用されるインバータ回路に於いて該インバータ回
路を構成するPチャネル型MOSFETトランジスタと
Nチャネル型MOSFETトランジスタとが同時にアク
ティブ状態となると、当該インバータ回路を貫通電流が
流れてしまい不要な電力を消費してしまうと言う問題が
ある。
In particular, in the case of clock buffers, output buffer circuits, etc. located near the output stage of each device, the driving ability of the transistor used in the circuit varies depending on the additional capacitance driven by the circuit. However, in general, a transistor with a considerably large driving capacity is used. Therefore, for example, if a P-channel MOSFET transistor and an N-channel MOSFET transistor constituting the inverter circuit become active at the same time in an inverter circuit used for the output buffer, a through current flows through the inverter circuit. There is a problem in that it consumes unnecessary power.

【0004】然も、上記した様に、出力段に近いインバ
ータ回路ほど、当該インバータ回路に使用されるトラン
ジスタの駆動能力は大きくしてあるので、上記貫通電流
そのものも大きくなってしまい、より大きい電力を消費
してしまうと言う危険が有った。従って、係る貫通電流
を出来るだけ少なくする該CMOS半導体デバイスに於
ける低消費電力化が要求されている。
However, as mentioned above, the closer the inverter circuit is to the output stage, the greater the drive capacity of the transistors used in the inverter circuit, so the through current itself also increases, resulting in a higher power consumption. There was a danger of consuming the Therefore, there is a demand for lower power consumption in the CMOS semiconductor device by reducing the through current as much as possible.

【0005】つまり、近年におけるLSI等の高集積度
化された半導体装置に於いては、低消費電力化と高速化
と言う相反する要求を満足させる為、チップ内部に於け
る特に大駆動バッファとか、入力/出力ポート(I/O
ポート)等の入出力バッファの消費電力を抑える必要が
高まって来ている。係る問題に対処する為、従来に於い
ては、例えば図4に示す様な回路を用いてインバータ回
路の貫通電流の発生を防止している。
In other words, in recent years, in highly integrated semiconductor devices such as LSIs, in order to satisfy the contradictory demands of lower power consumption and higher speed, especially large drive buffers are required inside the chip. , input/output port (I/O
There is an increasing need to reduce the power consumption of input/output buffers such as ports). To deal with this problem, conventionally, a circuit as shown in FIG. 4, for example, has been used to prevent the generation of through current in the inverter circuit.

【0006】即ち、Pチャネル型MOSFETトランジ
スタ2とNチャネル型MOSFETトランジスタ3が直
列に接続されたインバータ回路から構成されたバッファ
1に於いて、入力端子5からの入力信号INは、インバ
ータ20、21とNANDゲート8で構成された適宜の
遅延回路6とを介して該Pチャネル型トランジスタ2の
ゲート10に入力され、一方同じ入力信号INはインバ
ータ30、31とNANDゲート9で構成された適宜の
遅延回路7とNORゲート回路9を介して該Nチャネル
型トランジスタ3のゲート11に入力されている。
That is, in the buffer 1 constituted by an inverter circuit in which a P-channel type MOSFET transistor 2 and an N-channel type MOSFET transistor 3 are connected in series, an input signal IN from an input terminal 5 is transmitted to the inverters 20 and 21. The same input signal IN is inputted to the gate 10 of the P-channel transistor 2 via an appropriate delay circuit 6 consisting of an inverter 30, 31 and a NAND gate 9. The signal is input to the gate 11 of the N-channel transistor 3 via the delay circuit 7 and the NOR gate circuit 9.

【0007】一方、該バッファ1の出力部12には後段
で使用される回路群等からなる外部負荷容量13に接続
されている。つまり、係る従来のバッファに於いては、
図5に示すタイミングチャートから明らかな様に、入力
信号INの波形に対し、該インバータ回路1に於けるP
チャネル型トランジスタ2のゲートに入力される該遅延
回路6の出力波形aに遅延時間d1を付与し、又該イン
バータ回路1に於けるNチャネル型トランジスタ3のゲ
ートに入力される該遅延回路7の出力波形bに遅延時間
d2を付与する事によって、該Pチャネル型トランジス
タ2とNチャネル型トランジスタ3とが同時にアクティ
ブ状態となる事態を回避させ当該バッファに貫通電流が
流れる事を防止している。
On the other hand, the output section 12 of the buffer 1 is connected to an external load capacitor 13 consisting of a circuit group used in a subsequent stage. In other words, in such a conventional buffer,
As is clear from the timing chart shown in FIG.
A delay time d1 is given to the output waveform a of the delay circuit 6 inputted to the gate of the channel type transistor 2, and a delay time d1 is given to the output waveform a of the delay circuit 7 inputted to the gate of the N channel type transistor 3 in the inverter circuit 1. By adding a delay time d2 to the output waveform b, it is possible to avoid a situation where the P-channel transistor 2 and the N-channel transistor 3 become active at the same time, and prevent a through current from flowing through the buffer.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】つまり、上記の従来方
法に於いては、Nチャネル型トランジスタがオンしてい
る時期とPチャネル型トランジスタはオンしている時期
とが重ならない様に設計されているものであるが、係る
貫通電流発生防止回路に於いては、何れかの波形が何ら
かの原因で鈍ってしまった場合には、該Nチャネル型ト
ランジスタとPチャネル型トランジスタとが同時にアク
ティブとなり貫通電流が流れてしまう危険性は依然とし
て残っている。
[Problem to be Solved by the Invention] In other words, in the above conventional method, the time when the N-channel transistor is on does not overlap with the time when the P-channel transistor is on. However, in such a through-current generation prevention circuit, if either waveform becomes dull for some reason, the N-channel transistor and the P-channel transistor become active at the same time, preventing the through-current. There is still a risk that it will be leaked.

【0009】更に、上記した貫通電流発生防止回路に於
いては、遅延回路を多く使用すればそれだけ両トランジ
スタが同時にオンする危険性が少なくなるが、その為に
、当該回路を構成するトランジスタの数がかなり必要で
あり、従って製造コストが大幅に向上せざるを得ず、更
には、回路全体のレイアウト面積も大きくなるので、半
導体装置の小型化、高集積度化を妨げている。
Furthermore, in the above-mentioned through-current generation prevention circuit, the more delay circuits are used, the less the risk that both transistors will turn on at the same time. Therefore, the manufacturing cost must increase significantly, and the layout area of the entire circuit also increases, which hinders the miniaturization and high integration of semiconductor devices.

【0010】又、係るバッファにおいては、バッファの
出力が一旦外部容量13にプリチャージされた後、その
電荷をそのまま該バッファを構成するインバータ回路の
Nチャネル型トランジスタ3を介して放電させるもので
あるので、それが該バッファを流れる消費電流分となる
ので、消費電流は該バッファの動作周期×電源電圧×負
荷容量で決定される事から、該負荷容量が大きければそ
れだけ消費電力も多くなると言う問題が存在していた。
Furthermore, in such a buffer, the output of the buffer is once precharged into the external capacitor 13, and then the charge is directly discharged through the N-channel type transistor 3 of the inverter circuit constituting the buffer. Therefore, this is the current consumption flowing through the buffer, and since the current consumption is determined by the operating cycle of the buffer x power supply voltage x load capacity, the problem is that the larger the load capacity, the more power consumption will occur. existed.

【0011】本発明の目的は、係る従来技術の欠点を改
良し、外部負荷容量を分散させて低い低消費電力型のバ
ッファを提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the drawbacks of the prior art and provide a buffer with low power consumption by distributing external load capacitance.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
する為に以下に示す様な技術構成を採用するものである
。即ち、入力部、適宜の外部負荷容量に接続された出力
部、及びPチャネル型トランジスタとNチャネル型トラ
ンジスタとで構成されたインバータ回路とからなる出力
バッファに於いて、該入力部と接続される両トランジス
タのゲートの電圧から、該両トランジスタが共にハイイ
ンピーダンスとなる時期を検出するハイインピーダンス
回路、該ハイインピーダンス検出回路の出力に応じてパ
ルスを出力するワンショットパルス発生回路、一端部が
該インバータ回路の出力部に接続され他端部が付加的容
量を介して接地されており、且つ該ワンショットパルス
発生回路のパルスにより導通されるゲート回路とが設け
られている半導体装置の出力バッファである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical configuration. That is, in an output buffer consisting of an input section, an output section connected to an appropriate external load capacitance, and an inverter circuit composed of a P-channel transistor and an N-channel transistor, the output buffer is connected to the input section. A high impedance circuit that detects when both transistors become high impedance based on the voltage at the gates of both transistors, a one-shot pulse generation circuit that outputs a pulse in accordance with the output of the high impedance detection circuit, and one end connected to the inverter. An output buffer of a semiconductor device, which is connected to an output part of the circuit, the other end of which is grounded via an additional capacitor, and is provided with a gate circuit which is made conductive by a pulse of the one-shot pulse generation circuit. .

【0013】[0013]

【作用】本発明に於いては、上記の様な構成を採用して
いるので、バッファのプリチャージ期間に一旦外部負荷
容量に充電された電荷の一部を該バッファのディスチャ
ージ期間以前に、本発明に於いて新たに付加された付加
的な容量に移し、外部容量に於ける充電電荷を低減させ
るものであるので、該バッファにおけるディスチャージ
時には該バッファを流れる電流の量を相対的に減少させ
、従って該バッファに於ける消費電力を低減化する事が
可能となる。
[Operation] Since the present invention employs the above-mentioned configuration, a part of the electric charge once charged to the external load capacitance during the precharge period of the buffer is transferred to the main source before the discharge period of the buffer. In the invention, since the charge in the external capacitor is reduced by transferring it to a newly added additional capacitor, the amount of current flowing through the buffer is relatively reduced when discharging the buffer, Therefore, it is possible to reduce power consumption in the buffer.

【0014】[0014]

【実施例】以下に、本発明に係る出力バッファの具体例
を図面に従って詳細に説明する。図1は、本発明に係る
出力バッファの原理を説明する図であり、又本発明にか
かつ出力バッファの一具体例を示す図である。図1に於
ける出力バッファは、入力部5、適宜の外部負荷容量1
3に接続された出力部12、及びPチャネル型トランジ
スタ2とNチャネル型トランジスタ3とで構成されたイ
ンバータ回路とからなる出力バッファ1に於いて、該入
力部5と接続される両トランジスタのゲート10、11
の電圧から、該両トランジスタが共にハイインピーダン
スとなる時期を検出するハイインピーダンス回路14、
該ハイインピーダンス検出回路14の出力に応じてパル
スを出力するワンショットパルス発生回路15、一端部
が該インバータ回路の出力部12に接続され他端部が付
加的容量17を介して接地されており、且つ該ワンショ
ットパルス発生回路のパルスにより導通されるゲート回
路16とが設けられているものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific example of the output buffer according to the present invention will be explained below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram explaining the principle of an output buffer according to the present invention, and also a diagram showing a specific example of the output buffer according to the present invention. The output buffer in FIG. 1 includes an input section 5 and an appropriate external load capacitor 1.
In the output buffer 1, which consists of an output section 12 connected to the input section 3, and an inverter circuit composed of a P-channel transistor 2 and an N-channel transistor 3, the gates of both transistors connected to the input section 5 10, 11
a high impedance circuit 14 that detects a time when both transistors become high impedance based on the voltage of the
A one-shot pulse generation circuit 15 outputs pulses in response to the output of the high-impedance detection circuit 14, one end of which is connected to the output section 12 of the inverter circuit, and the other end of which is grounded via an additional capacitor 17. , and a gate circuit 16 which is rendered conductive by a pulse from the one-shot pulse generating circuit.

【0015】即ち、本発明に係るバッファの基本的構成
に於いては、入力信号INの信号レベルが変化する、例
えば“H”レベルから“L”レベルに、或いは“L”レ
ベルから“H”レベルに変化する際に該インバータ回路
に設けられているPチャネル型トランジスタ2とNチャ
ネル型トランジスタ3とが同時にオン状態となる同時ア
クティブ状態の発生を防止して貫通電流の発生を避ける
と共に、該インバータ回路のディスチャージ時に該イン
バータ回路を流れる電流をも少なくして低消費電力化を
計るバッファを得る様に構成されたものであり、その原
理は、該インバータ回路のPチャネル型トランジスタ2
とNチャネル型トランジスタ3の両トランジスタが共に
ハイインピーダンスの状態を検出して当該ハイインピー
ダンスの状態が発生する毎に、特別に設けたゲート17
を導通させ、該外部負荷容量13に充電されている電荷
の一部を新たに設けた付加的容量17に充電する動作と
該付加的容量17に充電された電荷の一部若しくは全部
を該インバータ回路のNチャネル型トランジスタ3を介
して放電する動作とを交互に繰り返す事によって、該イ
ンバータ回路のディスチャージ時に於ける放電電流の量
を少なくしようとするものである。
That is, in the basic configuration of the buffer according to the present invention, the signal level of the input signal IN changes, for example, from "H" level to "L" level, or from "L" level to "H" level. This prevents the occurrence of a simultaneous active state in which the P-channel transistor 2 and the N-channel transistor 3 provided in the inverter circuit turn on at the same time when the level changes, thereby avoiding the generation of through current. It is configured to obtain a buffer that reduces the current flowing through the inverter circuit when discharging the inverter circuit to reduce power consumption.The principle is that the P-channel transistor 2 of the inverter circuit
and N-channel transistor 3 both detect a high impedance state, and each time the high impedance state occurs, a specially provided gate 17 is activated.
conducts and charges a part of the electric charge charged in the external load capacitor 13 to the newly provided additional capacitor 17, and a part or all of the electric charge charged in the additional capacitor 17 is transferred to the inverter. By alternately repeating the operation of discharging through the N-channel transistor 3 of the circuit, the amount of discharge current during discharging of the inverter circuit is attempted to be reduced.

【0016】その為、本発明に於いては、Pチャネル型
トランジスタ2のゲート10とNチャネル型トランジス
タ3のゲート11のそれぞれに接続され、各トランジス
タの当該ゲートに於ける電圧を検出し、それぞれのトラ
ンジスタが同時にオフ状態、つまりハイインピーダンス
となる時期を検出するハイインピーダンス検出手段14
が設けられている。
Therefore, in the present invention, the gate 10 of the P-channel transistor 2 and the gate 11 of the N-channel transistor 3 are connected to each other, and the voltage at the gate of each transistor is detected. high impedance detection means 14 for detecting when the transistors are simultaneously in an off state, that is, in a high impedance state;
is provided.

【0017】該ハイインピーダンス検出回路14はその
一例として図2に示される様なENOR回路18とイン
バータ19とで構成されるもので有っても良い。又、本
発明に係るバッファに於いては、図2に示す様に、イン
バータ回路の各トランジスタのゲート10、11と入力
部5との間に従来のインバータ回路で使用されている適
宜の遅延回路6、7を設け、両トランジスタ2、3が同
時にオンとならない様にする事が好ましい。
The high impedance detection circuit 14 may be composed of an ENOR circuit 18 and an inverter 19 as shown in FIG. 2, for example. Further, in the buffer according to the present invention, as shown in FIG. 2, an appropriate delay circuit used in a conventional inverter circuit is provided between the gates 10 and 11 of each transistor of the inverter circuit and the input section 5. It is preferable to provide transistors 6 and 7 to prevent both transistors 2 and 3 from being turned on at the same time.

【0018】次に、本発明に於いては、該ハイインピー
ダンス検出回路14で、該Pチャネル型トランジスタ2
のゲート電圧が、該Pチャネル型トランジスタ2のしき
い値以上となった時で且つ該Nチャネル型トランジスタ
3のゲート電圧が、該Nチャネル型トランジスタ3のし
きい値以下となった時に出力信号を発生するものである
Next, in the present invention, in the high impedance detection circuit 14, the P-channel transistor 2
When the gate voltage of the P-channel transistor 2 becomes equal to or higher than the threshold voltage of the N-channel transistor 3, and the gate voltage of the N-channel transistor 3 becomes equal to or less than the threshold value of the N-channel transistor 3, an output signal is generated. is generated.

【0019】本発明に於いては、係るハイインピーダン
ス検出回路14からの出力信号を入力とするワンショッ
トパルス発生回路15が設けられており、該ワンショッ
トパルス発生回路15は、該ハイインピーダンス検出回
路14の出力を受けてワンショットパルスcを発生する
。該ワンショットパルス発生回路15の構成は特に限定
されるものではないが、例えば図2に示す様な複数段の
インバータ回路群22とNANDゲート回路23とから
構成されたもので有っても良い。
In the present invention, a one-shot pulse generation circuit 15 is provided which receives the output signal from the high-impedance detection circuit 14, and the one-shot pulse generation circuit 15 is connected to the high-impedance detection circuit. 14 and generates a one-shot pulse c. Although the configuration of the one-shot pulse generation circuit 15 is not particularly limited, it may be configured, for example, from a multi-stage inverter circuit group 22 and a NAND gate circuit 23 as shown in FIG. .

【0020】一方、本発明に於いては、該インバータ回
路の出力部12に該外部負荷容量13とは別に新たに付
加的容量17を並列に配置するものであり、然も該付加
的容量17は、該ワンショットパルス発生回路15によ
るワンショットパルスcにより駆動されるゲート回路1
6を介して当該出力部12と接続されている。即ち、該
付加的容量17は該ゲート回路16が導通した場合に該
外部負荷容量13と接続され、該外部負荷容量に充電さ
れている電荷の少なくとも一部が当該付加的容量17に
流れ込み充電される様に構成されており又該ゲート回路
16の次の導通時に該充電された電荷が該インバータ回
路を介して放電される様に構成されている。
On the other hand, in the present invention, an additional capacitor 17 is newly arranged in parallel to the output section 12 of the inverter circuit in addition to the external load capacitor 13, and the additional capacitor 17 is the gate circuit 1 driven by the one-shot pulse c generated by the one-shot pulse generation circuit 15.
It is connected to the output section 12 via 6. That is, the additional capacitor 17 is connected to the external load capacitor 13 when the gate circuit 16 becomes conductive, and at least a part of the charge charged in the external load capacitor flows into the additional capacitor 17 and is charged. The inverter circuit is configured so that the charged charges are discharged via the inverter circuit when the gate circuit 16 is next turned on.

【0021】本発明に於ける該ゲート回路16は、上記
の様に該ワンショットパルス発生回路15のワンショッ
トパルスcによって駆動制御されるものであれば如何な
るゲート回路であっても良いが、その一例として図2に
示す様なトランスファーゲートを用いる事が出来る。該
トランスファーゲートはPチャネル型トランジスタ24
とNチャネル型トランジスタ25とが対向して接続され
たもので有ってその共通端子部26が該インバータ回路
の出力部12と接続され又他方の端子部27が、該付加
的容量17と接続されている。
The gate circuit 16 in the present invention may be any gate circuit as long as it is driven and controlled by the one-shot pulse c of the one-shot pulse generating circuit 15 as described above. As an example, a transfer gate as shown in FIG. 2 can be used. The transfer gate is a P-channel transistor 24
and an N-channel type transistor 25 are connected facing each other, the common terminal part 26 of which is connected to the output part 12 of the inverter circuit, and the other terminal part 27 is connected to the additional capacitor 17. has been done.

【0022】そして、該トランスファーゲートはPチャ
ネル型トランジスタ24のゲート28はインバータ回路
32を介して該ワンショットパルス発生回路15と接続
され又Nチャネル型トランジスタ25ゲート29は直接
該ワンショットパルス発生回路15と接続されている。 従って、該トランスファーゲートは、ワンショットパル
スcの発生時に導通されるものである。
In the transfer gate, the gate 28 of the P-channel transistor 24 is connected to the one-shot pulse generation circuit 15 via an inverter circuit 32, and the gate 29 of the N-channel transistor 25 is directly connected to the one-shot pulse generation circuit 15. It is connected to 15. Therefore, the transfer gate is turned on when the one-shot pulse c is generated.

【0023】ここで、本発明に係る図2に示す出力バッ
ファの動作について図3を参照しながら説明する。今時
刻t1で、当該出力バッファ1の入力部に入力されてい
る入力信号INの信号レベルが“L”レベルから“H”
レベルに変化したとすると、Nチャネル型トランジスタ
3のゲート電圧bは直ちに“H”レベルから“L”レベ
ルに変化するが、Pチャネル型トランジスタ2のゲート
電圧aは遅延回路6の影響を受けで遅延時間d1だけ遅
れた時刻t2において“H”レベルから“L”レベルに
変化する。
The operation of the output buffer shown in FIG. 2 according to the present invention will now be explained with reference to FIG. 3. At current time t1, the signal level of the input signal IN input to the input section of the output buffer 1 changes from "L" level to "H" level.
However, the gate voltage a of the P-channel transistor 2 is not affected by the delay circuit 6. At time t2 delayed by delay time d1, the level changes from "H" to "L".

【0024】その為、Nチャネル型トランジスタ3は時
刻t1後のいずれかの時点で該ゲート電圧bが該Nチャ
ネル型トランジスタ3のしきい値電圧以下となった時点
でオフすることになり、一方Pチャネル型トランジスタ
2は時刻t2以後の何れかの時点で該ゲート電圧aが、
該Pチャネル型トランジスタ2のしきい値電圧以下とな
った時点でオンとなる。
Therefore, the N-channel transistor 3 is turned off at some point after time t1 when the gate voltage b becomes equal to or lower than the threshold voltage of the N-channel transistor 3. At some point after time t2, the gate voltage a of the P-channel transistor 2 becomes
It turns on when the voltage becomes equal to or lower than the threshold voltage of the P-channel transistor 2.

【0025】その為、時刻t1とt2との間に於いて、
Pチャネル型トランジスタ2とNチャネル型トランジス
タ3とが同時にオフ状態となるハイインピーダンスの状
態が発生する。本発明に於いては、該ハイインピーダン
ス検出回路14が、ゲート電圧aが該Pチャネル型トラ
ンジスタ2のしきい値電圧以上にある状態で且つゲート
電圧bが該Nチャネル型トランジスタ3のしきい値以下
となった状態即ちハイインピーダンスの状態が発生した
事を検出して該ワンショットパルス発生回路15に出力
する。
Therefore, between time t1 and t2,
A high impedance state occurs in which P-channel transistor 2 and N-channel transistor 3 are simultaneously turned off. In the present invention, the high impedance detection circuit 14 is configured to operate when the gate voltage a is equal to or higher than the threshold voltage of the P-channel transistor 2 and the gate voltage b is equal to or higher than the threshold voltage of the N-channel transistor 3. The occurrence of the following state, ie, a high impedance state, is detected and output to the one-shot pulse generation circuit 15.

【0026】該ワンショットパルス発生回路15が該ハ
イインピーダンス検出回路14の出力に応答してワンシ
ョットパルスc1を発生すると、該トランスファーゲー
ト回路16が導通し、該付加的容量17が該出力部12
と接続され、この時、該ワンショットパルスの発生時期
を調整して、該Nチャネル型トランジスタ3が完全にカ
ットオフされる以前に該ワンショットパルスc1が発生
される様に構成しておけば該付加的容量17に充電され
ている電荷の一部或いは全部が該外部負荷容量に充電さ
れている電荷と共に該Nチャネル型トランジスタ3を介
して放電することができる。
When the one-shot pulse generation circuit 15 generates the one-shot pulse c1 in response to the output of the high-impedance detection circuit 14, the transfer gate circuit 16 becomes conductive, and the additional capacitance 17 connects to the output section 12.
At this time, the generation timing of the one-shot pulse is adjusted so that the one-shot pulse c1 is generated before the N-channel transistor 3 is completely cut off. A part or all of the charge charged in the additional capacitor 17 can be discharged through the N-channel transistor 3 together with the charge charged in the external load capacitor.

【0027】尚、本発明に於ける該ワンショットパルス
発生回路のパルス発生時間d3は適宜に設定しえるが、
該ワンショットパルスが消滅した後は、該トランスファ
ーゲート回路16はカットオフされる事は言うまでもな
い。次に、時刻t2から入力信号INの信号レベルが“
H”レベルから“L”レベルに変化する時刻t3迄は、
該Pチャネル型トランジスタ2がオンとなり、又Nチャ
ネル型トランジスタ3はオフとなるので、該外部負荷容
量13に電源から電荷が充電されるプリチャージ期間と
なる。
It should be noted that the pulse generation time d3 of the one-shot pulse generation circuit in the present invention can be set as appropriate;
Needless to say, after the one-shot pulse disappears, the transfer gate circuit 16 is cut off. Next, from time t2, the signal level of the input signal IN becomes “
Until time t3 when the level changes from "H" level to "L" level,
Since the P-channel transistor 2 is turned on and the N-channel transistor 3 is turned off, there is a precharge period in which the external load capacitor 13 is charged with electric charge from the power supply.

【0028】従って、バッファの出力部の出力信号のレ
ベルは“H”レベルとなっている。次に、時刻t3で入
力信号INの信号レベルが“H”レベルから“L”レベ
ルに変化したとすると、ゲート電圧aの信号レベルは直
ちに“L”レベルから“H”レベルへと変化するが、一
方ゲート電圧bは遅延回路7の影響を受けで遅延時間d
2だけ遅れた時刻t4において“L”レベルから“H”
レベルに変化する。
Therefore, the level of the output signal from the output section of the buffer is at the "H" level. Next, if the signal level of the input signal IN changes from the "H" level to the "L" level at time t3, the signal level of the gate voltage a immediately changes from the "L" level to the "H" level. , on the other hand, the gate voltage b is affected by the delay circuit 7 and has a delay time d
At time t4 delayed by 2, the level changes from “L” to “H”
Change in level.

【0029】その為、Pチャネル型トランジスタ2は時
刻t3後のいずれかの時点で該ゲート電圧aが該Pチャ
ネル型トランジスタ2のしきい値電圧以上となった時点
でオフすることになり、一方Nチャネル型トランジスタ
3は時刻t4以後の何れかの時点で該ゲート電圧bが、
該Nチャネル型トランジスタ3のしきい値電圧以上とな
った時点でオンとなる。
Therefore, the P-channel transistor 2 is turned off at some point after time t3 when the gate voltage a becomes equal to or higher than the threshold voltage of the P-channel transistor 2. At some point after time t4, the gate voltage b of the N-channel transistor 3 becomes
It turns on when the voltage exceeds the threshold voltage of the N-channel transistor 3.

【0030】その為、時刻t3とt4との間に於いて、
Pチャネル型トランジスタ2とNチャネル型トランジス
タ3とが同時にオフ状態となるハイインピーダンスの状
態が発生する。係る状態を上記と同様に該ハイインピー
ダンス検出回路14が検出してその結果を該ワンショッ
トパルス発生回路15に出力し該ワンショットパルス発
生回路15がそれに応答してワンショットパルスc2を
発生すると、該トランスファーゲート回路16が再度導
通し、該付加的容量17が再び該出力部12と接続され
る。
Therefore, between time t3 and t4,
A high impedance state occurs in which P-channel transistor 2 and N-channel transistor 3 are simultaneously turned off. When the high-impedance detection circuit 14 detects such a state in the same manner as above and outputs the result to the one-shot pulse generation circuit 15, and the one-shot pulse generation circuit 15 generates the one-shot pulse c2 in response, The transfer gate circuit 16 becomes conductive again and the additional capacitor 17 is connected to the output 12 again.

【0031】この時、該Nチャネル型トランジスタ3は
完全にカットオフされているので、該外部負荷容量13
に充電されている電荷の一部若しくは全部が該付加的容
量17に一時的に充電されてその結果、該外部負荷容量
13に充電されている電荷の量が減少する。本発明に於
いては、該外部負荷容量13の容量Caと該付加的容量
17と容量Cbとを適宜調整する事によって、該外部負
荷容量13に残留する電荷の量を調整する事が可能であ
る。
At this time, since the N-channel transistor 3 is completely cut off, the external load capacitance 13
A part or all of the charge charged in the external load capacitor 13 is temporarily charged in the additional capacitor 17, and as a result, the amount of charge charged in the external load capacitor 13 is reduced. In the present invention, the amount of charge remaining in the external load capacitor 13 can be adjusted by appropriately adjusting the capacitance Ca of the external load capacitor 13, the additional capacitor 17, and the capacitor Cb. be.

【0032】次に、時刻t4から入力信号INの信号レ
ベルが再び“L”レベルから“H”レベルに変化する時
刻t5迄は、該Pチャネル型トランジスタ2がオフとな
り、又Nチャネル型トランジスタ3はオンとなるので、
該外部負荷容量13に前記プリチャージ期間に充電され
た電荷が該Nチャネル型トランジスタ3を介して放電さ
れるプリチャージ期間となる。
Next, from time t4 until time t5 when the signal level of the input signal IN changes from the "L" level to the "H" level again, the P-channel type transistor 2 is turned off, and the N-channel type transistor 3 is turned off. is on, so
This becomes a precharge period in which the charge charged in the external load capacitor 13 during the precharge period is discharged via the N-channel transistor 3.

【0033】従って、バッファの出力部の出力信号のレ
ベルは“L”レベルとなっている。以下、時刻t5以降
の波形は時刻t1以降の波形の繰り返しとなる。
Therefore, the level of the output signal at the output section of the buffer is at the "L" level. Hereinafter, the waveform after time t5 is a repetition of the waveform after time t1.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明に於いては、上記した様な構成を
採用しているので、出力バッファのプリチャージ期間に
一旦外部負荷容量に充電された電荷の一部を該出力バッ
ファのディスチャージ期間前に、付加された付加的な容
量に移して蓄積させ、次のプリチャージ期間の前に該付
加的容量にチャージアップした電荷をインバータ回路の
出力側に逃がす事によって消費電流を減少させる事が可
能である。
[Effects of the Invention] Since the present invention employs the above-described configuration, a part of the electric charge once charged to the external load capacitor during the precharge period of the output buffer is transferred during the discharge period of the output buffer. The current consumption can be reduced by transferring the charge to an additional capacitor added before the precharge period and accumulating it, and then releasing the charge that has been charged up to the additional capacitor to the output side of the inverter circuit before the next precharge period. It is possible.

【0035】尚、本発明に於いて、係る構成を採用する
ことにより、電源電圧をV、外部負荷容量をCa、付加
的容量をCb、又出力バッファに於ける出力の“L”レ
ベルと“H”レベルとの繰り返し回数(即ち動作周波数
)をfとすると、消費電流は、前記の式から、原理的に
In the present invention, by adopting such a configuration, the power supply voltage is V, the external load capacitance is Ca, the additional capacitance is Cb, and the "L" level of the output of the output buffer and " If the number of repetitions (i.e., operating frequency) with the H" level is f, the current consumption is theoretically calculated from the above equation.

【0036】[0036]

【数1】 だけ減少するものと考えられる。[Math 1] It is thought that this will decrease.

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

【図1】図1は、本発明に係る出力バッファの原理説明
図であり、又本発明に係る出力バッファの一具体例を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram explaining the principle of an output buffer according to the present invention, and is a diagram showing a specific example of the output buffer according to the present invention.

【図2】図2は、本発明に係る出力バッファの他の具体
例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another specific example of the output buffer according to the present invention.

【図3】図3は図2に示す本発明に係る出力バッファに
於けるタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart of the output buffer according to the present invention shown in FIG. 2;

【図4】図4は、従来に於ける出力バッファの一例を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional output buffer.

【図5】図5は、図4に示す出力バッファに於けるタイ
ミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart in the output buffer shown in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…出力バッファ、インバータ回路 2…Pチャネル型トランジスタ 3…Nチャネル型トランジスタ 5…入力端部 6、7…遅延回路 10、11…ゲート端子 12…出力端部 13…外部負荷容量 14…ハイインピーダンス検出回路 15…ワンショットパルス発生回路 16…ゲート回路、トランスファゲート回路17…付加
的容量
1... Output buffer, inverter circuit 2... P-channel transistor 3... N-channel transistor 5... Input terminal 6, 7... Delay circuit 10, 11... Gate terminal 12... Output terminal 13... External load capacitor 14... High impedance Detection circuit 15...One-shot pulse generation circuit 16...Gate circuit, transfer gate circuit 17...Additional capacitance

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  入力部、適宜の外部負荷容量に接続さ
れた出力部、及びPチャネル型トランジスタとNチャネ
ル型トランジスタとで構成されたインバータ回路とから
なる出力バッファに於いて、該入力部と接続される両ト
ランジスタのゲートの電圧から、該両トランジスタが共
にハイインピーダンスとなる時期を検出するハイインピ
ーダンス回路、該ハイインピーダンス検出回路の出力に
応じてパルスを出力するワンショットパルス発生回路、
一端部が該インバータ回路の出力部に接続され他端部が
付加的容量を介して接地されており、且つ該ワンショッ
トパルス発生回路のパルスにより導通されるゲート回路
とが設けられている事を特徴とする半導体装置における
出力バッファ。
Claim 1: In an output buffer consisting of an input section, an output section connected to an appropriate external load capacitor, and an inverter circuit composed of a P-channel transistor and an N-channel transistor, the input section and a high-impedance circuit that detects a time when both connected transistors become high-impedance based on voltages at the gates of both transistors; a one-shot pulse generation circuit that outputs a pulse in accordance with the output of the high-impedance detection circuit;
A gate circuit is provided, one end of which is connected to the output of the inverter circuit, the other end of which is grounded via an additional capacitor, and which is rendered conductive by the pulse of the one-shot pulse generation circuit. An output buffer in a featured semiconductor device.
【請求項2】  該インバータ回路のPチャネル型トラ
ンジスタとNチャネル型トランジスタの両トランジスタ
が共にハイインピーダンスの状態となる毎に、該ワンシ
ョットパスル発生回路からのワンショットパルスに応じ
て該ゲート回路が導通され、該付加的容量は該外部負荷
容量に充電されている電荷の一部を充電する動作と該充
電された電荷の一部を放電する動作とを交互に繰り返す
ものである事を特徴とする請求項1記載の出力バッファ
2. Each time both a P-channel transistor and an N-channel transistor of the inverter circuit are in a high impedance state, the gate circuit is activated in response to a one-shot pulse from the one-shot pulse generating circuit. conductive, and the additional capacitor alternately repeats an operation of charging a part of the electric charge stored in the external load capacitor and an operation of discharging a part of the charged electric charge. The output buffer according to claim 1.
【請求項3】  該インバータ回路を構成する、Pチャ
ネル型トランジスタとNチャネル型トランジスタの各ゲ
ート部には、適宜の遅延回路が付加されている事を特徴
とする請求項1記載の出力バッファ。
3. The output buffer according to claim 1, wherein a suitable delay circuit is added to each gate portion of the P-channel transistor and the N-channel transistor constituting the inverter circuit.
JP3052499A 1991-03-18 1991-03-18 Output buffer in semiconductor device Withdrawn JPH04287517A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003518865A (en) * 1999-12-28 2003-06-10 ハネウェル・インコーポレーテッド Circuits and methods for reducing glitches in digital circuits

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003518865A (en) * 1999-12-28 2003-06-10 ハネウェル・インコーポレーテッド Circuits and methods for reducing glitches in digital circuits

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