JPH0431205B2 - - Google Patents

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JPH0431205B2
JPH0431205B2 JP59198811A JP19881184A JPH0431205B2 JP H0431205 B2 JPH0431205 B2 JP H0431205B2 JP 59198811 A JP59198811 A JP 59198811A JP 19881184 A JP19881184 A JP 19881184A JP H0431205 B2 JPH0431205 B2 JP H0431205B2
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transistor
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type mis
transistors
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • 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]

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、PNPトランジスタとNPNトランジ
スタとを有する回路において、両者が同時にオン
したときに流れるラツシユ電流の量を制御し、さ
らにはラツシユ電流をほとんど0にするととも
に、3ステート回路を実現し、かつハイインピー
ダンス状態において回路内を流れる電流も除去す
ることにより、低消費電力化を図れる相補型MIS
バイポーラ混在3ステートゲート回路に関する。
[Detailed Description of the Invention] (1) Technical Field of the Invention The present invention is directed to controlling the amount of rush current flowing when both are turned on simultaneously in a circuit having a PNP transistor and an NPN transistor, and furthermore, controlling the amount of rush current that flows when both are turned on at the same time. Complementary MIS that can reduce power consumption by reducing the power consumption to almost 0, realizing a 3-state circuit, and eliminating the current flowing in the circuit in a high impedance state.
This invention relates to a bipolar mixed 3-state gate circuit.

(2) 技術の背景 PMISトランジスタ(以下PMOSトランジスタ
と称す)とNMISトランジスタ(以下NMOSト
ランジスタと称す)とからなるCMIS回路(以下
CMOS回路と称す)は、消費電力が小であるの
で、半導体集積回路としての用途が拡大してい
る。また、PNPトランジスタとNPNトランジス
タとを電源VDDとVSSの間にコレクタ同志を共通
にして直列接続する回路はバイポーラトランジス
タからなるため、出力電流を大とできるから、駆
動能力大で出力バツフアに好適するものである。
(2) Technical background CMIS circuit (hereinafter referred to as PMOS transistor) consisting of PMIS transistor (hereinafter referred to as PMOS transistor) and NMIS transistor (hereinafter referred to as NMOS transistor)
CMOS circuits (CMOS circuits) have low power consumption, so their use as semiconductor integrated circuits is expanding. In addition, since the circuit that connects a PNP transistor and an NPN transistor in series between the power supplies V DD and V SS with their collectors common is made of bipolar transistors, the output current can be increased, so the drive capacity is large and the output buffer is increased. This is suitable.

また3ステート回路は、低レベル、高レベル、
ハイインピーダンスの3出力状態をとるもので、
例えば1本のバスに複数の回路素子を接続し、そ
の回路素子の内で必要なものだけにバスからアク
セスするような場合に用いられる回路である。
In addition, the 3-state circuit has low level, high level,
It has three high-impedance output states.
For example, this circuit is used when a plurality of circuit elements are connected to one bus and only the necessary circuit elements are accessed from the bus.

(3) 従来技術と問題点 しかし係るバイポーラトランジスタ回路におい
てCMOS回路との組合せで3ステート回路を実
現した場合、入力信号が高レベルから低レベルあ
るいは低レベルから高レベルへ遷移するとき、出
力段のPNPトランジスタとNPNトランジスタが
同時にオンし、ラツシユ電流が電源VDDとVSS
の間に流れるという問題があつた。さらに、この
ラツシユ電流のために、バイポーラトランジスタ
回路を出力段に設けたにもかかわらず、大きな出
力電流も流せないという欠点があつた。
(3) Prior art and problems However, when a 3-state circuit is realized by combining the bipolar transistor circuit with a CMOS circuit, when the input signal transitions from high level to low level or from low level to high level, the output stage There was a problem in that the PNP transistor and NPN transistor were turned on at the same time, causing a rush current to flow between the power supplies V DD and V SS . Furthermore, due to this rush current, even though a bipolar transistor circuit is provided in the output stage, there is a drawback that a large output current cannot be passed.

(4) 発明の目的 本発明は、ラツシユ電流を制御することによつ
て消費電力を減少させ、かつ大きな出力電流も流
せるので出力バツフアに好適すると共に、3ステ
ート回路を実現できる相補型MISバイポーラ混在
3ステートゲート回路を提供することを目的とす
る。
(4) Purpose of the Invention The present invention reduces power consumption by controlling the rush current, and allows a large output current to flow, making it suitable for an output buffer and a complementary MIS bipolar mixed circuit capable of realizing a 3-state circuit. The purpose is to provide a 3-state gate circuit.

(5) 発明の構成 上記目的は本発明によれば、高電位電源側に接
続された第1のP型MISトランジスタと、低電位
電源側に接続された第1のN型MISトランジスタ
と該両トランジスタの間に設けられた第1のイン
ピーダンス素子とを有し、該第1のP型およびN
型MISトランジスタのゲートに共通に入力信号を
うける第1の相補形MISゲート回路と、高電位電
源側に接続された第2のP型MISトランジスタ
と、低電位電源側に接続された第2のN型MISト
ランジスタと該両トランジスタの間に設けられた
第2のインピーダンス素子とを有し、該第2のP
型およびN型MISトランジスタのゲートに共通に
入力信号を受ける第2の相補形MISゲート回路
と、ベースが前記第1のP型MISトランジスタと
第1のインピーダンス素子との接続点に接続され
たプルアツプ用バイポーラトランジスタとベース
が前記第2のN型MISトランジスタと第2のイン
ピーダンス素子との接続点に接続されたプルダウ
ン用バイポーラトランジスタとを有し、該プルア
ツプ用バイポーラトランジスタと該プルダウン用
バイポーラトランジスタとは該第1のインピーダ
ンス素子と第2のインピーダンス素子とで別々に
独立して制御され、バイポーラトランジスタの接
続点を出力端とするバイポーラ回路と、高電位電
源と前記プルアツプ用バイポーラトランジスタの
ベース間に接続された第3のP型MISトランジス
タと、低電位電源と前記プルダウン用バイポーラ
トランジスタのベース間に接続された第3のN型
MISトランジスタを有し該第3のP型およびN型
MISトランジスタのゲートにはそれぞれイネーブ
ル信号とその反転信号が加えられてなることを特
徴とする相補形BiMIS3ステート回路を提供する
ことで達成される。
(5) Structure of the Invention According to the present invention, the above-mentioned object is to provide a first P-type MIS transistor connected to a high-potential power supply side, a first N-type MIS transistor connected to a low-potential power supply side, and a first P-type MIS transistor connected to a low-potential power supply side. a first impedance element provided between the transistors, the first P-type and N-type impedance elements;
A first complementary MIS gate circuit receives an input signal in common to the gates of the P-type MIS transistors, a second P-type MIS transistor connected to the high potential power supply side, and a second P-type MIS transistor connected to the low potential power supply side. an N-type MIS transistor and a second impedance element provided between the two transistors;
a second complementary MIS gate circuit that receives an input signal in common to the gates of the MIS transistors and the gates of the N-type MIS transistors; and a pull-up gate circuit whose base is connected to the connection point between the first P-type MIS transistor and the first impedance element. and a pull-down bipolar transistor whose base is connected to a connection point between the second N-type MIS transistor and the second impedance element, and the pull-up bipolar transistor and the pull-down bipolar transistor are A bipolar circuit that is controlled separately and independently by the first impedance element and the second impedance element and has a connection point of the bipolar transistor as an output terminal, and is connected between a high potential power supply and the base of the pull-up bipolar transistor. and a third N-type MIS transistor connected between a low potential power supply and the base of the pull-down bipolar transistor.
The third P type and N type with MIS transistor
This is achieved by providing a complementary BiMIS 3-state circuit characterized in that an enable signal and its inverted signal are applied to the gates of MIS transistors, respectively.

(6) 発明の実施例 次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
(6) Embodiments of the invention Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明のCMOSバイポーラ混在3ス
テートゲート回路の一実施例である。第1,第2
のPMOSトランジスタP1,P2のソースは電源VDD
に接続され、第1,第2のNMOSトランジスタ
N1,N2のソースは電源VSSに接続され、第1,第
2のPMOSトランジスタP1,P2及び第1,第2
のNMOSトランジスタN1,N2のゲートは共通に
入力端INに接続される。そして、第1のPMOS
トランジスタP1と第1のNMOSトランジスタN1
とは第1のCMOSトランジスタ回路を構成し、
第2のPMOSトランジスタP2と第2のNMOSト
ランジスタN2とは第2のCMOSトランジスタ回
路を構成する。また、PNPトランジスタT1及び
NPNトランジスタT2のエミツタはそれぞれ電源
VDD,VSSに接続され、プルアツプ用トランジス
タ、プルダウン用トランジスタを構成し、互いの
コレクタは共通に出力端OUTに接続される。さ
らに、第3のPMOSトランジスタP3と第3の
NMOSトランジスタN3のソースは、それぞれ電
源VDD,VSSに接続され、この第3のPMOSトラ
ンジスタP3のゲートには、イネーブル信号TC
加えられ、第3のNMOSトランジスタN3のゲー
トにはイネーブル信号TCがインバータIを介し
て加えられ、出力端をハイインピーダンス状態に
するための制御を行う。
FIG. 1 shows an embodiment of the CMOS bipolar mixed three-state gate circuit of the present invention. 1st, 2nd
The sources of PMOS transistors P 1 and P 2 are connected to the power supply V DD
connected to the first and second NMOS transistors.
The sources of N 1 and N 2 are connected to the power supply V SS , and the sources of the first and second PMOS transistors P 1 and P 2 and the first and second
The gates of the NMOS transistors N 1 and N 2 are commonly connected to the input terminal IN. And the first PMOS
Transistor P 1 and first NMOS transistor N 1
constitutes the first CMOS transistor circuit,
The second PMOS transistor P 2 and the second NMOS transistor N 2 constitute a second CMOS transistor circuit. Also, PNP transistor T1 and
The emitters of NPN transistor T 2 are each a power supply
They are connected to V DD and V SS , forming a pull-up transistor and a pull-down transistor, and their collectors are commonly connected to the output terminal OUT. Additionally, a third PMOS transistor P 3 and a third
The sources of the NMOS transistor N 3 are connected to the power supplies V DD and V SS respectively, and the enable signal T C is applied to the gate of the third PMOS transistor P 3 . An enable signal T C is applied via an inverter I to control the output terminal to a high impedance state.

そして、第1のインピーダンス素子として例え
ば抵抗R1を第1,第3のPMOSトランジスタP1
P3のドレインと、第1のNMOSトランジスタN1
のドレインとの間に介挿接続し、この抵抗R1
第1のPMOSトランジスタのドレインとの接続
点BはPNPトランジスタT1のベースに接続され
る。また、第2のインピーダンス素子としてたと
えば抵抗R2を第2のPMOSトランジスタのドレ
インと、第2,第3のNMOSトランジスタのド
レインとの間に介挿接続し、この抵抗R2と第2
のNMOSトランジスタN2のドレインとの接続点
CはNPNトランジスタT2のベースに接続され
る。
Then, for example, a resistor R 1 is used as a first impedance element, and a resistor R 1 is connected to the first and third PMOS transistors P 1 ,
the drain of P 3 and the first NMOS transistor N 1
The connection point B of this resistor R1 and the drain of the first PMOS transistor is connected to the base of the PNP transistor T1 . Further, as a second impedance element, for example, a resistor R 2 is inserted and connected between the drain of the second PMOS transistor and the drains of the second and third NMOS transistors, and this resistor R 2 and the second
The connection point C with the drain of the NMOS transistor N2 is connected to the base of the NPN transistor T2 .

上記のように構成された本発明にかかる相補型
CMOSバイポーラ混在の3ステートゲート回路
の実施例の動作を以下に説明する。
Complementary type according to the present invention configured as described above
The operation of the embodiment of the CMOS bipolar mixed three-state gate circuit will be described below.

まず、イネーブル信号が低レベルの場合につい
てみると、第3のPMOSトランジスタP3
NMOSトランジスタN3が共にオフとなるので、
先に出願の特願昭59−130438号に記載されバイポ
ーラCMOS回路と同一構成となり、入力信号の
高レベル、低レベルに対応して出力信号が高レベ
ル、低レベルに変化するバイポーラCMOSゲー
ト回路動作を行うものである。
First, when the enable signal is low level, the third PMOS transistor P3 and
Since both NMOS transistors N3 are turned off,
A bipolar CMOS gate circuit operation that has the same configuration as the bipolar CMOS circuit described in the previously filed Japanese Patent Application No. 130438/1983, and the output signal changes to high level or low level in response to the high level or low level of the input signal. This is what we do.

すなわち、かかる構成のバイポーラCMOSゲ
ート回路の動作を第2図、第3図の電圧伝達特性
図を用いて説明する。特に第3図は入力信号電圧
ViNとB点電位VB、C点電位VC間の電圧伝達特性
であつて、その実線で示した特性について説明す
る。まず入力端INの入力電圧ViNが低レベルの場
合を述べる。入力電圧ViNが低レベル(ほぼ0V)
のとき、PMOSトランジスタP1,P2はオン、
NMOSトランジスタN1,N2はオフであるので、
接続点B点は高レベル(ほぼVDD=5V)となり、
一方接続点C点については、抵抗R2にNPNトラ
ンジスタT2のベース電流が流れてVSS=0Vより
NPNトランジスタT2のベース・エミツタ間順方
向電圧降下VBE(0.8V)の分だけ高レベルにクラ
ンプされる。したがつて、PNPトランジスタT1
はオフ、NPNトランジスタT2はオンとなる。
That is, the operation of the bipolar CMOS gate circuit having such a configuration will be explained using the voltage transfer characteristic diagrams shown in FIGS. 2 and 3. In particular, Figure 3 shows the input signal voltage
The voltage transfer characteristics between V iN , the potential V B at point B, and the potential V C at point C , which are indicated by solid lines, will be explained. First, the case where the input voltage V iN at the input terminal IN is at a low level will be described. Input voltage V iN is low level (nearly 0V)
When , PMOS transistors P 1 and P 2 are on,
Since NMOS transistors N 1 and N 2 are off,
The connection point B becomes a high level (approximately V DD = 5V),
On the other hand, regarding the connection point C, the base current of the NPN transistor T2 flows through the resistor R2 , and V SS =0V.
It is clamped to a high level by the base-emitter forward voltage drop V BE (0.8V) of the NPN transistor T2 . Therefore, PNP transistor T 1
is off and NPN transistor T2 is on.

すなわち、入力電圧ViN=Lレベルつまりほぼ
VSS=0VのときにはB点の電位VBがほぼVDD
(5V)、C点の電位VCはVSS+VBEである。
In other words, the input voltage V iN =L level, that is, approximately
When V SS = 0V, the potential V B at point B is approximately V DD
(5V), and the potential V C at point C is V SS +V BE .

逆に、入力電圧ViNが高レベルのときには、
PMOSトランジスタP1はオフ、NMOSトランジ
スタN1はオン、PMOSトランジスタP2はオフ、
NMOSトランジスタN2はオン状態であるから、
C点は低レベル(ほぼ0V)となり、NPNトラン
ジスタT2はオフ状態である。B点はPNPトラン
ジスタT1がオンしてPNPトランジスタT1のベー
ス電流がR1、NMOSトランジスタN1を流れるの
でVDD−VBE(PNPトランジスタT1のベース・エ
ミツタ間順方向電圧降下VBEは約0.8V)にクラン
プされる。すなわち、B点の電圧VBは、入力電
圧ViN=VDDのときにはC点はVC=VDD−VBE
4.2Vになつている。
Conversely, when the input voltage V iN is at a high level,
PMOS transistor P 1 is off, NMOS transistor N 1 is on, PMOS transistor P 2 is off,
Since NMOS transistor N2 is in the on state,
Point C is at a low level (approximately 0V), and the NPN transistor T2 is in an off state. At point B, the PNP transistor T 1 is turned on and the base current of the PNP transistor T 1 flows through R 1 and the NMOS transistor N 1 , so V DD − V BE (Forward voltage drop between the base and emitter of the PNP transistor T 1 V BE is clamped to approximately 0.8V). That is, when the input voltage V iN = V DD , the voltage at point B is V C = V DD − V BE =
It is set to 4.2V.

次に、動作を容易に理解するために便宜上入力
電圧ViNが第2図に示すように低レベルから高レ
ベルへと、すなわち、,,,の順に変化
する場合についてを説明する。
Next, for the sake of easy understanding of the operation, a case where the input voltage V iN changes from a low level to a high level, ie, in the order of , , , as shown in FIG. 2, will be described.

まず、前述のように入力電圧ViNが低レベルの
とき、PMOSトランジスタP1とP2がオンで
NMOSトランジスタN1とN2がオフであるから、
B点の電位VBはほぼVDDレベル、C点の電位VC
NPNトランジスタT2がオンであるからVSS+VBE
にクランプされている。入力電圧ViNが上昇して、
第2図のに示すようにNMOSトランジスタ
N1,N2の閾値電圧Vth(N)に達すると、
NMOSトランジスタN1はオンとなるからVBは第
3図のに図示の如く徐々に降下する。しかし、
VCは、NMOSトランジスタN2はオンであるがま
だ十分に深いオンではないので、NPNトランジ
スタT2の順方向電圧VBEで決り、VSS+VBEにクラ
ンプされている。
First, as mentioned above, when the input voltage V iN is at a low level, PMOS transistors P 1 and P 2 are turned on.
Since NMOS transistors N 1 and N 2 are off,
The potential V B at point B is approximately V DD level, and the potential V C at point C is
Since NPN transistor T 2 is on, V SS +V BE
is clamped to. As the input voltage V iN increases,
NMOS transistor as shown in Figure 2
When the threshold voltage Vth (N) of N 1 and N 2 is reached,
Since the NMOS transistor N1 is turned on, VB gradually drops as shown in FIG. but,
V C is determined by the forward voltage V BE of the NPN transistor T 2 and is clamped to V SS +V BE because the NMOS transistor N 2 is on but not yet sufficiently turned on.

次に、さらに入力電圧ViNが上昇すると、
NMOSトランジスタN1が深くオンするようにな
るので、VBはさらに降下する。このときNMOS
トランジスタN2も深くオンとなるので、VC
で示す点でNMOSトランジスタN2のインピーダ
ンスの影響をNPNトランジスタT2のベース・エ
ミツタ間のインピーダンスよりも強くうけるよう
になるので、NPNトランジスタT2のベース電位
はVSS+VBEよりも低くなる。このためNPNトラ
ンジスタT2はオフとなり、VCは徐々に下降をは
じめる。の点ではPNPトランジスタT1のベー
ス電位は、オン状態のPMOSトランジスタP1
より高電源VDD側の高いレベルとなり、ベースエ
ミツタ間がVBE以上にならないのでPNPトランジ
スタT1はオフのままである。
Next, when the input voltage V iN increases further,
Since the NMOS transistor N 1 becomes deeply turned on, V B drops further. At this time, NMOS
Since the transistor N 2 is also turned on deeply, V C is influenced by the impedance of the NMOS transistor N 2 more strongly than the impedance between the base and emitter of the NPN transistor T 2 at the point shown by . The base potential of will be lower than V SS +V BE . Therefore, the NPN transistor T 2 is turned off, and V C gradually begins to fall. At this point, the base potential of the PNP transistor T 1 becomes a high level on the high power supply V DD side due to the PMOS transistor P 1 in the on state, and since the voltage between the base and emitter does not exceed V BE , the PNP transistor T 1 remains off.

そして、さらに入力電圧ViNが上昇すると、
の点で示すようにNMOSトランジスタN1が十分
に深くオンとなるので、抵抗R1を介してB点の
電位も十分低くなつて、VDD−VBE以下となり
PNPトランジスタT1をオンさせる。したがつて、
VBはVDD−VBEの電圧にクランプされてしまう。
Then, when the input voltage V iN increases further,
As shown at point , the NMOS transistor N 1 is turned on sufficiently deeply, so the potential at point B becomes sufficiently low through the resistor R 1 and becomes less than V DD −V BE .
Turn on PNP transistor T1 . Therefore,
V B will be clamped to the voltage V DD − V BE .

したがつて、ではPNPトランジスタT1がオ
ンからオフになり、ではNPNトランジスタT2
がオフからオンになるので、との間では、
PNPトランジスタT1およびNPNトランジスタ
T2ともにオフとなる。
Therefore, then PNP transistor T 1 turns from on to off, and then NPN transistor T 2
goes from off to on, so between
PNP transistor T 1 and NPN transistor
Both T and 2 are off.

そして、さらに入力電圧ViNが上昇してPMOS
トランジスタP1,P2の閾値電圧Vth(P)を越え
ると(第2図の点)PMOSトランジスタP2
完全にオフとなりNMOSトランジスタN2は十分
にオンとなつているので、VCはで示すように
VSSとなる。このとき、NMOSトランジスタN1
十分にオンとなつているので、NPNトランジス
タT1もオンであり、VBはVDD−VBEにクランプさ
れたままである。
Then, the input voltage V iN further increases and the PMOS
When the threshold voltage Vth (P) of transistors P 1 and P 2 is exceeded (point in Figure 2), PMOS transistor P 2 is completely turned off and NMOS transistor N 2 is sufficiently turned on, so V C becomes low. as shown
V SS . At this time, since the NMOS transistor N 1 is also sufficiently turned on, the NPN transistor T 1 is also turned on, and V B remains clamped to V DD −V BE .

そして入力電圧ViNがVth(P)より上昇して
VDDに達するときは(第2図の)、VBはVDD
VBEにクランプされたままであり、、VCはVSSに保
持される。
Then, the input voltage V iN rises above Vth (P) and
When V DD is reached (in Figure 2), V B is V DD
remains clamped at V BE and V C is held at V SS .

次に、入力電圧ViNが今度は逆にVDDから、,
,の順に下降する場合を説明する。入力電圧
ViNがVth(P)まで下降すると、の点でPMOS
トランジスタP2は徐々に導通を開始するので、
VCはに示すようにVSSからVSS+VBEに向かつて
上昇する。このときPNPトランジスタT1のベー
ス電位は、NMOSトランジスタN1がオンであ
り、PMOSトランジスタP1の導通はまだ十分で
はないので低レベルにある。このためPNPトラ
ンジスタT1は導通しているからVBはVDD−VBE
クランプされたままである。
Next, the input voltage V iN is now reversely changed from V DD to,
, will be explained below. input voltage
When V iN falls to Vth(P), PMOS
Transistor P 2 gradually starts conducting, so
As shown in , V C increases from V SS to V SS +V BE . At this time, the base potential of the PNP transistor T1 is at a low level because the NMOS transistor N1 is on and the PMOS transistor P1 is not yet sufficiently conductive. Therefore, since the PNP transistor T 1 is conductive, V B remains clamped to V DD −V BE .

さらに入力電圧ViNが低下すると、PMOSトラ
ンジスタP1の導通が充分深くなるのでB点の電
位が上昇しの点でPNPトランジスタT1をオフ
とする。このためVBは、図示の如く上昇を開始
する。このとき、PMOSトランジスタP2も導通
状態が深くなつていくので、VCの電位は上昇を
続ける。
When the input voltage V iN further decreases, the conduction of the PMOS transistor P 1 becomes sufficiently deep, so that the potential at point B rises and the PNP transistor T 1 is turned off at that point. Therefore, V B starts to rise as shown in the figure. At this time, the PMOS transistor P2 also becomes more conductive, so the potential of V C continues to rise.

次に、さらに入力電圧ViNが低下していきVC
NPNトランジスタT2の閾値VBEを越えると、
NPNトランジスタT2がオンとなり、で示すよ
うにVCはVSS+VBEにクランプされる。
Next, as the input voltage V iN further decreases, V C becomes
When the threshold value V BE of the NPN transistor T 2 is exceeded,
NPN transistor T 2 turns on and V C is clamped to V SS + V BE as shown.

すなわち、より入力電圧ViNが高いときは
PNPトランジスタT1がオン、より入力電圧ViN
が低いときはPNPトランジスタT2がオンとなり、
からの間では、PNPトランジスタT1とNPN
トランジスタT2がともにオフとなつている。こ
のため、両者がともにオンとなることがないから
ラツシユ電流が流れることはない。
In other words, when the input voltage V iN is higher,
PNP transistor T 1 is on, input voltage V iN
When is low, PNP transistor T2 is turned on,
Between the PNP transistor T1 and NPN
Both transistors T2 are turned off. Therefore, since both of them are not turned on, no rush current flows.

次に、さらに入力電圧ViNが低下するとNMOP
トランジスタN1,N2の閾値Vth(N)以下になろ
うとすると、の点でNMOSトランジスタN1
オフとなる。このとき、PMOSトランジスタP2
はオンであるので、VCはVSS+VBEにクランプさ
れたままである。
Next, when the input voltage V iN decreases further, NMOP
When the threshold value Vth (N) of the transistors N 1 and N 2 is about to be lowered or lower, the NMOS transistor N 1 turns off at the point. At this time, PMOS transistor P2
is on, so V C remains clamped to V SS + V BE .

第3図において、1点鎖線VB′,VC′は抵抗R1
R2が大なるときであつて、PNPトランジスタT1
が導通し、VBがVDD−VBEにクランプされるため
にはより大なる入力電圧ViNを必要とし、また、
NPNトランジスタT2が導通しVCがVSS+VBEにク
ランプされるために、より小なる入力電圧ViN
必要とする。したがつて、トランジスタT1,T2
を同時にオフとする入力電圧の範囲が大となる。
In Fig. 3, the dashed-dotted lines V B ′, V C ′ represent the resistances R 1 ,
When R 2 is large and the PNP transistor T 1
requires a larger input voltage V iN for conduction and V B to be clamped to V DD − V BE ;
A smaller input voltage V iN is required because the NPN transistor T 2 conducts and V C is clamped to V SS +V BE . Therefore, transistors T 1 , T 2
The range of input voltages that can be turned off simultaneously is large.

また、第3図において、2点鎖線VB″,VC″は
前記と反対に抵抗R1,R2が小なる場合であつて、
PNPトランジスタT1とNPNトランジスタT2
オンとなる入力電圧が接近する。抵抗R1,R2
より小のときたとえば0のとき、PNPトランジ
スタT1,NPNトランジスタT2が同時にオンする
入力電圧の範囲が生じ、従来の如く、PNPトラ
ンジスタT1、NPNトランジスタT2を通つてラツ
シユが流れてしまう。
In addition, in FIG. 3, the two-dot chain lines V B ″ and V C ″ represent the case where the resistances R 1 and R 2 are small, contrary to the above, and
The input voltages at which PNP transistor T 1 and NPN transistor T 2 are turned on become close. When the resistors R 1 and R 2 are smaller, for example 0, there is an input voltage range in which the PNP transistor T 1 and the NPN transistor T 2 are turned on simultaneously, and as in the conventional case, the PNP transistor T 1 and the NPN transistor T 2 are turned on. Ratsuyu flows through it.

以上、詳述したように、本実施例によれば、
CMOSトランジスタと、バイポーラトランジス
タと、抵抗とを組み合せることにより、バイポー
ラトランジスタがオフ、オフ状態となる入力電圧
の範囲を調整でき、バイポーラトランジスタがオ
ン、オン状態となることを完全になくすことがで
きる。
As detailed above, according to this embodiment,
By combining a CMOS transistor, a bipolar transistor, and a resistor, it is possible to adjust the input voltage range at which the bipolar transistor turns off and off, and completely eliminate the bipolar transistor from turning on and off. .

次に、イネーブル信号TCが低レベルになると、
PMOSトランジスタP3とNMOSトランジスタN3
が共にオンとなるので、PNPトランジスタT1
ベース電位は高レベルとなり、NPNトランジス
タT2のベース電位は低レベルとなる。このため、
PNPトランジスタT1及びNPNトランジスタT2
は、共に、強制的にオフとなるので、入力信号
ViNが高レベル或いは低レベルに変化出力OUTは
ハイインピーダンス状態に保持される。
Then, when the enable signal T C goes low level,
PMOS transistor P 3 and NMOS transistor N 3
Since both are turned on, the base potential of the PNP transistor T1 becomes a high level, and the base potential of the NPN transistor T2 becomes a low level. For this reason,
PNP transistor T 1 and NPN transistor T 2
are both forced off, so the input signal
When V iN changes to high or low level, the output OUT is maintained in a high impedance state.

従つて、イネーブル信号TCの高、低レベルに
応じて、第1図の実施例は3ステートゲート回路
として動作することになる。
Therefore, depending on the high or low level of the enable signal TC , the embodiment of FIG. 1 operates as a three-state gate circuit.

ところで、イネーブル信号TCが低レベルにな
つてトランジスタP3,N3が共にオンとなり、出
力がハイインピーダンスの状態になつている時、
いま仮に入力INが低レベルとするとPMOSトラ
ンジスタP1,P2が共にオンとなるため、電源VDD
−P2−R2−N3−VSSの経路で電流が流れる。しか
し抵抗R2は入力INが高レベルと低レベルの中間
レベルでトランジスタP2,N2共にオンになつた
ときのラツシユカレントを十分抑えられる適度の
インピーダンスを有しているので、上記の如き電
流はそれほど大きな電流消費とはならない。
By the way, when the enable signal T C becomes low level and transistors P 3 and N 3 are both turned on and the output is in a high impedance state,
Now, if the input IN is at a low level, both PMOS transistors P 1 and P 2 are turned on, so the power supply V DD
−P 2 −R 2 −N 3 −V Current flows in the SS path. However, the resistor R 2 has an appropriate impedance that can sufficiently suppress the rush current when both transistors P 2 and N 2 are turned on when the input IN is at an intermediate level between high and low levels. The current consumption is not that large.

一方同様にハイインピーダンス状態で入力IN
が高レベルとすると、今度は電源VDD−P3−R1
N1−VSSの電流が流れるがインピーダンス素子R1
のため電流消費は十分抑えられる。
On the other hand, similarly, the input IN is in a high impedance state.
If is at a high level, then the power supply V DD −P 3 −R 1
A current of N 1 −V SS flows through the impedance element R 1
Therefore, current consumption can be sufficiently suppressed.

このようにR1,R2の存在は、単に出力側の
PNPトランジスタT1とNPNトランジスタT2
の同時オンの状態を防止すると共に、出力がハイ
インピーダンスの場合において流れるようとする
電流消費をも抑制する働きをもつのである。
In this way, the existence of R 1 and R 2 simply means that
It has the function of preventing the PNP transistor T 1 and the NPN transistor T 2 from being turned on simultaneously, and also suppressing current consumption that would otherwise flow when the output is high impedance.

第4図に示した本発明の他の実施例は、上記出
力のハイインピーダンス時に流れる電流はほぼ完
全になくすことができる例である。
Another embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is an example in which the current flowing when the output is at high impedance can be almost completely eliminated.

この実施例は、第1図に示した実施例に加え
て、第4のPMOSトランジスタP4をPMOSトラ
ンジスタP2のドレインと抵抗R2の間に接続し、
第4のNMOSトランジスタN4を抵抗R1とNMOS
トランジスタN1のドレイン間2接続し、PMOSト
ランジスタP4のゲートには制御信号TCの反転信
号を加えNMOSトランジスタN4のゲートには制
御信号を加えるようにしたものである。
In addition to the embodiment shown in FIG. 1, this embodiment connects a fourth PMOS transistor P 4 between the drain of PMOS transistor P 2 and resistor R 2 ,
4th NMOS transistor N 4 with resistor R 1 and NMOS
Two drains of the transistor N1 are connected, and an inverted signal of the control signal T C is applied to the gate of the PMOS transistor P4 , and a control signal is applied to the gate of the NMOS transistor N4 .

本実施例において、いまイネーブル信号TC
低レベルで出力OUTがハイインピーダンス状態
にあるとする。ところが本実施例ではPMOSト
ランジスタP4とNMOSトランジスタN4とが共に
オフとなるので、入力信号INの低レベル、高レ
ベルに応じて第1図の実施例で形成された電流パ
スをいずれもなくすことができるのである。
In this embodiment, it is assumed that the enable signal TC is at a low level and the output OUT is in a high impedance state. However, in this embodiment, both the PMOS transistor P 4 and the NMOS transistor N 4 are turned off, so that the current path formed in the embodiment of FIG. 1 is eliminated depending on the low level or high level of the input signal IN. It is possible.

(7) 発明の効果 上述したように本発明によれば出力段にバイポ
ーラトランジスタを用い、、前段にCMOS回路を
用い、駆動電流の大なるバイポーラトランジスタ
はトランジエント時に同時にオンして多大なラツ
シユ電流が流れることがないようにし、低消費電
力化が図れるとともに、出力電流を大とできるの
で出力バツフアゲートに好適である。そしてさら
に3ステートゲートバツフアとしても使用するこ
とができ、かつハイインピーダンス状態において
回路内部に流れる電流を小さく抑えることがで
き、3ステートにすることによる余分な消費電力
を発生することもないのである。
(7) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a bipolar transistor is used in the output stage, a CMOS circuit is used in the previous stage, and the bipolar transistors, which have a large drive current, are simultaneously turned on during a transient and generate a large rush current. It is suitable for an output buffer gate because it prevents the current from flowing, reduces power consumption, and allows a large output current. Furthermore, it can be used as a 3-state gate buffer, and the current flowing inside the circuit can be kept small in the high-impedance state, and there is no extra power consumption due to 3-state operation. .

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

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2
図及び第3図は本発明の上記実施例の電圧伝達特
性を示す特性図、第4図は本発明の他の実施例を
示す回路図である。 P1,P2,P3,P4……PMOSトランジスタ、
N1,N2,N3,N4……NMOSトランジスタ、T1
……PNPトランジスタ、T2……NPNトランジス
タ、R1,R2……抵抗、TC……イネーブル信号、
I……インバータ。
Figure 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
3 and 3 are characteristic diagrams showing the voltage transfer characteristics of the above embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. P 1 , P 2 , P 3 , P 4 ...PMOS transistor,
N1 , N2 , N3 , N4 ...NMOS transistor, T1
...PNP transistor, T2 ...NPN transistor, R1 , R2 ...Resistor, T C ...Enable signal,
I...Inverter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高電位電源側に接続された第1のP型MISト
ランジスタと、低電位電源側に接続された第1の
N型MISトランジスタと該両トランジスタの間に
設けられた第1のインピーダンス素子とを有し、
該第1のP型およびN型MISトランジスタのゲー
トに共通に入力信号をうける第1の相補形MISゲ
ート回路と、 高電位電源側に接続された第2のP型MISトラ
ンジスタと、低電位電源側に接続された第2のN
型MISトランジスタと該両トランジスタの間に設
けられた第2のインピーダンス素子とを有し、該
第2のP型およびN型MISトランジスタのゲート
に共通に入力信号を受ける第2の相補形MISゲー
ト回路と、 ベースが前記第1のP型MISトランジスタと第
1のインピーダンス素子との接続点に接続された
プルアツプ用バイポーラトランジスタとベースが
前記第2のN型MISトランジスタと第2のインピ
ーダンス素子との接続点に接続されたプルダウン
用バイポーラトランジスタとを有し、該プルアツ
プ用バイポーラトランジスタと該プルダウン用バ
イポーラトランジスタとは該第1のインピーダン
ス素子と第2のインピーダンス素子とで別々に独
立して制御され、バイポーラトランジスタの接続
点を出力端とするバイポーラ回路と、 高電位電源と前記プルアツプ用バイポーラトラ
ンジスタのベース間に接続された第3のP型MIS
トランジスタと、低電位電源と前記プルダウン用
バイポーラトランジスタのベース間に接続された
第3のN型MISトランジスタを有し該第3のP型
およびN型MISトランジスタのゲートにはそれぞ
れイネーブル信号とその反転信号が加えられてな
ることを特徴とする相補形BiMIS3ステート回
路。 2 前記第1のインピーダンス素子と第1のN型
MISトランジスタとの間には第4のN型MISトラ
ンジスタが介挿接続され、前記第2のインピーダ
ンス素子と第2のP型MISトランジスタとの間に
は第4のP型MISトランジスタが介挿接続され該
第4のN型およびP型MISトランジスタのゲート
にはそれぞれ前記イネーブル信号とその反転信号
とが加えられてなることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の相補形BiMIS3ステート回路。
[Claims] 1. A first P-type MIS transistor connected to the high-potential power supply side, a first N-type MIS transistor connected to the low-potential power supply side, and a first transistor provided between the two transistors. 1 impedance element,
a first complementary MIS gate circuit that commonly receives an input signal to the gates of the first P-type and N-type MIS transistors; a second P-type MIS transistor connected to the high potential power supply side; and a low potential power supply. the second N connected to the side
a second complementary MIS gate, comprising a type MIS transistor and a second impedance element provided between the two transistors, and receiving an input signal in common at the gates of the second P-type and N-type MIS transistors; a pull-up bipolar transistor whose base is connected to a connection point between the first P-type MIS transistor and the first impedance element; and a pull-up bipolar transistor whose base is connected to the second N-type MIS transistor and the second impedance element. a pull-down bipolar transistor connected to the connection point, the pull-up bipolar transistor and the pull-down bipolar transistor being separately and independently controlled by the first impedance element and the second impedance element, A bipolar circuit whose output terminal is the connection point of the bipolar transistor, and a third P-type MIS connected between a high potential power supply and the base of the pull-up bipolar transistor.
transistor, and a third N-type MIS transistor connected between a low potential power source and the base of the pull-down bipolar transistor, and the gates of the third P-type and N-type MIS transistors each have an enable signal and its inversion. Complementary BiMIS 3-state circuit characterized by the addition of signals. 2 The first impedance element and the first N-type
A fourth N-type MIS transistor is interposed and connected between the MIS transistor, and a fourth P-type MIS transistor is interposed and connected between the second impedance element and the second P-type MIS transistor. 2. The complementary BiMIS three-state circuit according to claim 1, wherein said enable signal and its inverted signal are applied to the gates of said fourth N-type and P-type MIS transistors, respectively.
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