JPH04352515A - Logic circuit - Google Patents

Logic circuit

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Publication number
JPH04352515A
JPH04352515A JP3127198A JP12719891A JPH04352515A JP H04352515 A JPH04352515 A JP H04352515A JP 3127198 A JP3127198 A JP 3127198A JP 12719891 A JP12719891 A JP 12719891A JP H04352515 A JPH04352515 A JP H04352515A
Authority
JP
Japan
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circuit
turned
pull
transistor
down transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3127198A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Shiozawa
塩沢 昇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04352515A publication Critical patent/JPH04352515A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the number of circuit elements, to enable acceleration and to reduce energy consumption by controlling a pull-down transistor respectively through a current mirror type diode and the resistor of a negative feedback circuit when an input signal is L and an output signal H or in the reverse case. CONSTITUTION:When an input signal Si is turned to the prescribed L, an input transistor(Tr) T1 is almost turned off, and the non-inverted output signal of the emitter, namely, of an inside node n1 or a current switch part is turned to the L like a power supply voltage VEE. At such a time, the inverted output signal from the collector of a T2, namely, from an inside node n2 or a switch part is turned to H, and an output signal So is turned from the H of the n2 to H lower only by the VBE component of the Tr T2. As the result, a Tr T3 has a first stable operating point. When the signal Si is turned from L to H, the T1 is turned to H and the n1 is turned to H lower than the Si only by the VBE component of the T1. The n2 is turned to L lower than a circuit ground potential only by a prescribed level VSO and the signal So is turned to L. After a large base current flows to the Tr T3, the base current is limited according to a negative feedback amount.

Description

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

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は論理回路に関し、例え
ば、高速論理集積回路装置等に搭載されるバイポーラ論
理ゲートに利用して特に有効な技術に関するものである
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to logic circuits, and relates to a technique particularly effective for use in bipolar logic gates mounted on high-speed logic integrated circuit devices, for example.

【0002】0002

【従来の技術】入力信号を受けるカレントスイッチ部と
、このカレントスイッチ部の反転出力信号を伝達する出
力エミッタフォロア回路とを含むNTL(NonThr
eshold  Logc)回路等のバイポーラ論理ゲ
ートがある。また、このようなバイポーラ論理ゲートを
搭載する高速論理集積回路装置があり、高速論理集積回
路装置を含むディジタルシステムがある。
2. Description of the Related Art An NTL (NonThr)
There are bipolar logic gates such as eshold Logc) circuits. There are also high-speed logic integrated circuit devices equipped with such bipolar logic gates, and there are digital systems that include high-speed logic integrated circuit devices.

【0003】NTL回路は、例えば図4に示されるよう
に、そのベースに入力信号を受ける入力トランジスタT
1ならびにこの入力トランジスタT1のコレクタ負荷及
びエミッタ負荷となる抵抗R1及びR2からなるカレン
トスイッチ部と、出力トランジスタT2及び抵抗R7か
らなりカレントスイッチ部の反転出力信号を伝達する出
力エミッタフォロア回路とを含む。
As shown in FIG. 4, for example, an NTL circuit has an input transistor T that receives an input signal at its base.
1 and a current switch section consisting of resistors R1 and R2 that serve as the collector load and emitter load of the input transistor T1, and an output emitter follower circuit consisting of an output transistor T2 and a resistor R7 and transmitting an inverted output signal of the current switch section. .

【0004】NTL回路については、例えば、特開昭6
3−124615号公報等に記載されている。
Regarding NTL circuits, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6
It is described in Publication No. 3-124615 and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】NTL回路等を搭載す
る高速論理集積回路装置等の高集積化及び大容量化は著
しく、その一方でこれらの高速論理集積回路装置等に対
する高速化の要求も高まる一途である。これらのことは
、高速論理集積回路装置等の消費電力の増大をともない
、高速論理集積回路装置等を含むディジタルシステムの
コスト上昇を招く一因となっている。これに対処するた
め、図5に例示されるように、NTL回路の出力エミッ
タフォロア回路を構成する抵抗R7をプルダウントラン
ジスタT5を含むアクティブプルダウン回路に置き換え
たいわゆるSPL(Super  Push−pull
  Logic)回路が提案されている。ところが、S
PL回路は、カレントスイッチ部の非反転出力信号をプ
ルダウントランジスタT5のベースに伝達するための微
分回路を構成するキャパシタC2及び抵抗R10や、プ
ルダウントランジスタT5に所定のバイアス電圧を与え
るためのバイアス回路を構成するトランジスタT4及び
ダイオードD2〜D4ならびに抵抗R9等を必要とする
。 このため、SPL回路の回路素子数が増大し、高速論理
集積回路装置等の高集積化が阻害されるという問題が生
じる。
[Problems to be Solved by the Invention] The integration and capacity of high-speed logic integrated circuit devices equipped with NTL circuits, etc. are increasing significantly, and at the same time, the demand for higher speeds for these high-speed logic integrated circuit devices is also increasing. Dedicated. These factors increase the power consumption of high-speed logic integrated circuit devices, etc., and are one of the causes of an increase in the cost of digital systems including high-speed logic integrated circuit devices. In order to deal with this, as illustrated in FIG.
Logic) circuit has been proposed. However, S
The PL circuit includes a capacitor C2 and a resistor R10 forming a differentiating circuit for transmitting the non-inverted output signal of the current switch section to the base of the pull-down transistor T5, and a bias circuit for applying a predetermined bias voltage to the pull-down transistor T5. A transistor T4, diodes D2 to D4, a resistor R9, and the like are required. As a result, the number of circuit elements in the SPL circuit increases, resulting in a problem that high integration of high-speed logic integrated circuit devices and the like is hindered.

【0006】この発明の目的は、その回路素子数を削減
しつつ高速化及び低消費電力化を図ったバイポーラ論理
ゲートを提供することにある。この発明の他の目的は、
バイポーラ論理ゲートを搭載する高速論理集積回路装置
等の高集積化を図り、あわせてその高速化及び低消費電
力化を推進することにある。
An object of the present invention is to provide a bipolar logic gate that achieves higher speed and lower power consumption while reducing the number of circuit elements. Other objects of this invention are:
The objective is to increase the integration of high-speed logic integrated circuit devices equipped with bipolar logic gates, and to promote higher speed and lower power consumption.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、NTL回路の出力エミッタフ
ォロア回路を構成するエミッタ抵抗をプルダウントラン
ジスタに置き換え、このプルダウントランジスタの前段
に、例えば回路の接地電位とプルダウントランジスタの
ベースとの間に設けられる第1の抵抗手段と、プルダウ
ントランジスタのベースとカレントスイッチ部の非反転
出力ノードとの間に設けられるダイオードと、プルダウ
ントランジスタのベースと回路の出力端子との間に設け
られる第2の抵抗手段とからなる負帰還型のバイアス回
路を設ける。
[Means for Solving the Problems] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows. That is, the emitter resistor constituting the output emitter follower circuit of the NTL circuit is replaced with a pull-down transistor, and a first resistance means is provided before the pull-down transistor, for example, between the ground potential of the circuit and the base of the pull-down transistor. A negative feedback bias consisting of a diode provided between the base of the pull-down transistor and the non-inverting output node of the current switch section, and a second resistance means provided between the base of the pull-down transistor and the output terminal of the circuit. Set up a circuit.

【0008】[0008]

【作用】上記手段によれば、プルダウントランジスタを
、回路の入力信号がロウレベルとされ出力信号がハイレ
ベルとされるときは、実質的に電流ミラー形態とされる
ダイオードを介して制御し、回路の入力信号がハイレベ
ルとされ出力信号がロウレベルとされるときには、負帰
還経路となる第2の抵抗手段を介して制御することがで
きるため、多くの回路素子を追加することなく、動作マ
ージンの拡大と高速化及び低消費電力化を図ったバイポ
ーラ論理ゲートを実現できる。その結果、バイポーラ論
理ゲートを搭載する高速論理集積回路装置等の高集積化
を図り、あわせてその高速化及び低消費電力化を推進す
ることができる。
[Operation] According to the above means, when the input signal of the circuit is at a low level and the output signal is at a high level, the pull-down transistor is controlled via the diode which is substantially in the form of a current mirror. When the input signal is at high level and the output signal is at low level, it can be controlled via the second resistance means that serves as a negative feedback path, so the operating margin can be expanded without adding many circuit elements. This makes it possible to realize bipolar logic gates with higher speed and lower power consumption. As a result, high-speed logic integrated circuit devices equipped with bipolar logic gates can be highly integrated, and at the same time, it is possible to promote higher speed and lower power consumption.

【0009】[0009]

【実施例】図1には、この発明が適用されたバイポーラ
論理ゲートの一実施例の回路図が示されている。また、
図2には、図1のバイポーラ論理ゲートの一実施例の信
号波形図が示されている。これらの図をもとに、この実
施例のバイポーラ論理ゲートの構成と動作の概要ならび
にその特徴について説明する。なお、この実施例のバイ
ポーラ論理ゲートは、同様な多数のバイポーラ論理ゲー
トとともに、ディジタルシステムを構成する高速論理集
積回路装置に搭載される。図1の各回路素子は、高速論
理集積回路装置に搭載される他の回路素子とともに、単
結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成される
。以下の回路図において、図示されるバイポーラトラン
ジスタは、すべてNPN型トランジスタである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of a bipolar logic gate to which the present invention is applied. Also,
FIG. 2 shows a signal waveform diagram of one embodiment of the bipolar logic gate of FIG. Based on these figures, an overview of the configuration and operation of the bipolar logic gate of this embodiment as well as its characteristics will be explained. The bipolar logic gate of this embodiment is installed in a high-speed logic integrated circuit device constituting a digital system together with a large number of similar bipolar logic gates. Each circuit element in FIG. 1 is formed on a single semiconductor substrate, such as single crystal silicon, along with other circuit elements mounted on a high-speed logic integrated circuit device. In the following circuit diagrams, all illustrated bipolar transistors are NPN type transistors.

【0010】図1において、この実施例のバイポーラ論
理ゲートは、そのベースに入力信号Siを受ける入力ト
ランジスタT1を含む。この入力トランジスタT1のコ
レクタは、内部ノードn2とされ、コレクタ抵抗R1を
介して回路の接地電位(第1の電源電圧)に結合される
とともに、出力トランジスタT2のベースに結合される
。また、入力トランジスタT1のエミッタは、内部ノー
ドn1とされ、エミッタ抵抗R2を介して電源電圧VE
E(第2の電源電圧)に結合される。これにより、入力
トランジスタT1ならびに抵抗R1及びR2は、このバ
イポーラ論理ゲートのカレントスイッチ部を構成する。 入力トランジスタT1のエミッタすなわち内部ノードn
1は、カレントスイッチ部の非反転出力ノードとされ、
入力トランジスタT1のコレクタすなわち内部ノードn
2は、カレントスイッチ部の反転出力ノードとされる。 なお、電源電圧VEEは、−2.0Vのような負の電源
電圧とされ、入力信号Siは、図2に示されるように、
その信号振幅VSiを0.6V程度とする小振幅のディ
ジタル信号とされる。
In FIG. 1, the bipolar logic gate of this embodiment includes an input transistor T1 receiving an input signal Si at its base. The collector of this input transistor T1 is an internal node n2, and is coupled to the ground potential (first power supply voltage) of the circuit via a collector resistor R1, and also coupled to the base of the output transistor T2. Further, the emitter of the input transistor T1 is connected to the internal node n1, and is connected to the power supply voltage VE via the emitter resistor R2.
E (second power supply voltage). Thereby, input transistor T1 and resistors R1 and R2 constitute a current switch section of this bipolar logic gate. Emitter of input transistor T1, i.e. internal node n
1 is a non-inverting output node of the current switch section,
Collector of input transistor T1, ie internal node n
2 is an inverted output node of the current switch section. Note that the power supply voltage VEE is a negative power supply voltage such as -2.0V, and the input signal Si is as shown in FIG.
The signal amplitude VSi is a small amplitude digital signal of about 0.6V.

【0011】この実施例において、出力トランジスタT
2のコレクタは回路の接地電位に結合され、そのエミッ
タは、回路の出力端子Soに結合されるとともに、プル
ダウントランジスタT3を介して電源電圧VEEに結合
される。トランジスタT3のベースは、抵抗R3(第1
の抵抗手段)を介して回路の接地電位に結合されるとと
もに、抵抗R4(第2の抵抗手段)を介して回路の出力
端子Soに結合され、さらにダイオードD1を介して入
力トランジスタT1のエミッタすなわち内部ノードn1
に結合される。これにより、抵抗R3及びR4ならびに
ダイオードD1は、プルダウントランジスタT3に対し
て所定のバイアス電圧を与えるバイアス回路として作用
し、プルダウントランジスタT3の動作を制御する。
In this embodiment, the output transistor T
The collector of No. 2 is coupled to the ground potential of the circuit, and the emitter thereof is coupled to the output terminal So of the circuit and to the power supply voltage VEE via a pull-down transistor T3. The base of the transistor T3 is connected to the resistor R3 (the first
is coupled to the ground potential of the circuit via a resistor R4 (second resistor means), and is coupled to the output terminal So of the circuit via a resistor R4 (second resistor means), and is further coupled to the emitter of the input transistor T1, i.e., via a diode D1. internal node n1
is combined with Thereby, the resistors R3 and R4 and the diode D1 act as a bias circuit that applies a predetermined bias voltage to the pull-down transistor T3, thereby controlling the operation of the pull-down transistor T3.

【0012】すなわち、入力信号Siが所定のロウレベ
ルとされるとき、入力トランジスタT1はほぼオフ状態
となり、そのエミッタすなわち内部ノードn1つまりは
カレントスイッチ部の非反転出力信号は、図2に示され
るように、電源電圧VEEのようなロウレベルとされる
。このとき、入力トランジスタT1のコレクタすなわち
内部ノードn2つまりはカレントスイッチ部の反転出力
信号は、回路の接地電位のようなハイレベルとなり、こ
れによって出力信号Soが上記内部ノードn2のハイレ
ベルより出力トランジスタT2のベース・エミッタ電圧
VBE分だけ低いハイレベルとされる。これらのことか
ら、バイアス回路では、ダイオードD1がオン状態とな
り、ダイオードD1とプルダウントランジスタT3とが
実質的な電流ミラー形態とされる。その結果、プルダウ
ントランジスタT3は、抵抗R3及びR4を介してダイ
オードD1に流れ込む順方向電流に従った充分に小さな
コレクタ電流を流し、かつ安定した第1の動作点を持つ
ものとなる。
That is, when the input signal Si is set to a predetermined low level, the input transistor T1 is almost in an OFF state, and the non-inverted output signal of its emitter, that is, the internal node n1, that is, the current switch section, becomes as shown in FIG. In this case, it is set to a low level like the power supply voltage VEE. At this time, the collector of the input transistor T1, that is, the inverted output signal of the internal node n2, that is, the current switch section, becomes a high level similar to the ground potential of the circuit, so that the output signal So becomes higher than the high level of the internal node n2 of the output transistor. It is set to a high level that is lower by the base-emitter voltage VBE of T2. For these reasons, in the bias circuit, the diode D1 is turned on, and the diode D1 and the pull-down transistor T3 form a substantial current mirror configuration. As a result, the pull-down transistor T3 allows a sufficiently small collector current to flow in accordance with the forward current flowing into the diode D1 via the resistors R3 and R4, and has a stable first operating point.

【0013】次に、入力信号Siがロウレベルからハイ
レベルに変化されると、入力トランジスタT1がオン状
態となり、内部ノードn1は、上記入力信号Siのハイ
レベルより入力トランジスタT1のベース・エミッタ電
圧VBE分だけ低いハイレベルとされる。このとき、内
部ノードn2は、回路の接地電位から入力トランジスタ
T1のコレクタ電流と抵抗R1の抵抗値とによって決ま
る所定のレベルVSoだけ低いロウレベルとなり、これ
によって回路の出力信号Soが上記内部ノードn2のロ
ウレベルより出力トランジスタT2のベース・エミッタ
電圧VBE分だけ低いロウレベルとなる。これらのこと
から、バイアス回路では、ダイオードD1がオフ状態と
なり、プルダウントランジスタT3には、まず出力信号
Soがロウレベルとされるまでの間、抵抗R3及びR4
を介して比較的大きなベース電流が与えられ、回路の出
力信号Soがロウレベルとなった後は、抵抗R4を介す
る負帰還量に従ってそのベース電流が制限される。この
ため、プルダウントランジスタT3は、出力信号Soが
ロウレベルとされるまでの間は、アクティブに動作して
回路の出力端子Soに結合される負荷容量を急速にディ
スチャージするが、出力信号Soがロウレベルとなった
後は、そのコレクタ電流が制限され、かつ安定した第2
の動作点を持つものとなる。なお、上記内部ノードn2
のハイレベル及びロウレベルのレベル差VSoは、約0
.6V程度とされる。このレベル差VSoが、出力信号
Soの振幅となることは言うまでもない。
Next, when the input signal Si is changed from the low level to the high level, the input transistor T1 is turned on, and the internal node n1 becomes the base-emitter voltage VBE of the input transistor T1 due to the high level of the input signal Si. The high level is considered to be lower by that amount. At this time, the internal node n2 becomes low level by a predetermined level VSo determined by the collector current of the input transistor T1 and the resistance value of the resistor R1 from the ground potential of the circuit. The low level is lower than the low level by the base-emitter voltage VBE of the output transistor T2. For these reasons, in the bias circuit, the diode D1 is turned off, and the pull-down transistor T3 is connected to the resistors R3 and R4 until the output signal So is set to a low level.
After a relatively large base current is applied through the circuit and the output signal So of the circuit becomes low level, the base current is limited according to the amount of negative feedback through the resistor R4. Therefore, the pull-down transistor T3 operates actively and rapidly discharges the load capacitance coupled to the output terminal So of the circuit until the output signal So becomes low level. After that, the collector current is limited and the stable second
It has an operating point of . Note that the internal node n2
The level difference VSo between the high level and low level of is approximately 0.
.. It is said to be about 6V. Needless to say, this level difference VSo becomes the amplitude of the output signal So.

【0014】一方、入力信号Siがハイレベルからロウ
レベルに戻されると、再度入力トランジスタT1がオフ
状態となり、内部ノードn1は、電源電圧VEEのよう
なロウレベルに戻される。また、内部ノードn2が回路
の接地電位のようなハイレベルとされ、これによって出
力信号Soが上記内部ノードn2のハイレベルより出力
トランジスタT2のベース・エミッタ電圧分だけ低いハ
イレベルとされる。そして、バイアス回路では、内部ノ
ードn1がロウレベルとされることでダイオードD1が
オン状態となるが、このダイオードD1には、回路の出
力信号Soがハイレベルに立ち上がりまでの間は、抵抗
R3のみを介して順方向電流が流され、出力信号Soが
ハイレベルに達した後は、抵抗R3及びR4を介して順
方向電流が流される。しかし、これらの順方向電流は、
抵抗R3及びR4の抵抗値が比較的大きくされることか
ら充分に小さな値とされ、これによってプルダウントラ
ンジスタT3のコレクタ電流も制限される。
On the other hand, when the input signal Si is returned from a high level to a low level, the input transistor T1 is turned off again, and the internal node n1 is returned to a low level such as the power supply voltage VEE. Further, the internal node n2 is set to a high level similar to the ground potential of the circuit, and thereby the output signal So is set to a high level that is lower than the high level of the internal node n2 by the base-emitter voltage of the output transistor T2. In the bias circuit, when the internal node n1 is set to a low level, the diode D1 is turned on, but only the resistor R3 is connected to the diode D1 until the output signal So of the circuit rises to a high level. After the output signal So reaches a high level, a forward current is caused to flow through the resistors R3 and R4. However, these forward currents are
Since the resistance values of the resistors R3 and R4 are made relatively large, they are set to sufficiently small values, thereby also limiting the collector current of the pull-down transistor T3.

【0015】以上のように、この実施例のバイポーラ論
理ゲートでは、言うなればNTL回路の出力エミッタフ
ォロア回路を構成するエミッタ抵抗がプルダウントラン
ジスタT3に置き換えられ、このプルダウントランジス
タT3の動作が、実質的に電流ミラー回路を構成するダ
イオードD1及び抵抗R3と負帰還経路を構成する抵抗
R4とからなる負帰還型のバイアス回路によって制御さ
れるため、回路の出力端子Soに結合される負荷容量の
ディスチャージが高速化されるとともに、プルダウント
ランジスタT3を介して流される動作電流の値が制限さ
れる。そして、プルダウントランジスタT3は、電流ミ
ラー形態とされるダイオードD1の順方向電流と抵抗R
4を介する負帰還量とに従って、安定した二つの動作点
を持つものとされる。これらの結果、多くの回路素子を
追加することなく、バイポーラ論理ゲートの動作マージ
ンを拡大しつつ高速化しその消費電力を削減できるため
、バイポーラ論理ゲートを搭載する高速論理集積回路装
置の高集積化を図り、あわせてその高速化及び低消費電
力化を推進できるものである。
As described above, in the bipolar logic gate of this embodiment, the emitter resistor constituting the output emitter follower circuit of the NTL circuit is replaced with the pull-down transistor T3, and the operation of the pull-down transistor T3 is substantially The discharge of the load capacitance coupled to the output terminal So of the circuit is controlled by a negative feedback bias circuit consisting of a diode D1 and a resistor R3 which constitute a current mirror circuit, and a resistor R4 which constitutes a negative feedback path. The speed is increased, and the value of the operating current flowing through the pull-down transistor T3 is limited. Then, the pull-down transistor T3 combines the forward current of the diode D1 and the resistor R, which is in a current mirror configuration.
It has two stable operating points according to the amount of negative feedback via 4. As a result, it is possible to increase the operating margin of bipolar logic gates, increase their speed, and reduce their power consumption without adding many circuit elements, making it possible to increase the integration density of high-speed logic integrated circuit devices equipped with bipolar logic gates. At the same time, it is possible to promote higher speed and lower power consumption.

【0016】以上の本実施例に示されるように、この発
明を高速論理集積回路装置に搭載されるバイポーラ論理
ゲート等の論理回路に適用することで、次のような作用
効果が得られる。すなわち、 (1)NTL回路の出力エミッタフォロア回路を構成す
るエミッタ抵抗をプルダウントランジスタに置き換え、
このプルダウントランジスタの前段に、例えば回路の接
地電位とプルダウントランジスタのベースとの間に設け
られる第1の抵抗手段と、プルダウントランジスタのベ
ースとカレントスイッチ部の非反転出力ノードとの間に
設けられるダイオードと、プルダウントランジスタのベ
ースと回路の出力端子との間に設けられる第2の抵抗手
段とからなる負帰還型のバイアス回路を設けることで、
プルダウントランジスタを、回路の入力信号がロウレベ
ルとされ出力信号がハイレベルとされるときは、実質的
に電流ミラー形態とされるダイオードを介して制御し、
回路の入力信号がハイレベルとされ出力信号がロウレベ
ルとされるときには、負帰還経路となる第2の抵抗手段
を介して制御して、そのコレクタ電流を制限できるとと
もに、プルダウントランジスタに対して安定した二つの
動作点を持たせることができるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、多くの回路素子を追加する
ことなく、バイポーラ論理ゲートの動作マージンを拡大
しつつ、その動作の高速化ならびに消費電力の削減を図
ることができるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、バイポーラ論
理ゲートを搭載する高速論理集積回路装置等の高集積化
を図り、あわせてその高速化及び低消費電力化を推進す
ることができるという効果が得られる。
As shown in the above embodiment, by applying the present invention to a logic circuit such as a bipolar logic gate mounted on a high-speed logic integrated circuit device, the following effects can be obtained. That is, (1) replacing the emitter resistor that constitutes the output emitter follower circuit of the NTL circuit with a pull-down transistor,
In the preceding stage of this pull-down transistor, for example, a first resistance means provided between the ground potential of the circuit and the base of the pull-down transistor, and a diode provided between the base of the pull-down transistor and the non-inverting output node of the current switch section. By providing a negative feedback bias circuit consisting of a second resistance means provided between the base of the pull-down transistor and the output terminal of the circuit,
The pull-down transistor is controlled via a diode that is substantially in a current mirror configuration when the input signal of the circuit is at a low level and the output signal is at a high level;
When the input signal of the circuit is at a high level and the output signal is at a low level, the collector current can be limited by controlling it through the second resistor means which becomes a negative feedback path, and the collector current can be controlled to be stable with respect to the pull-down transistor. This provides the advantage of having two operating points. (2) Item (1) above has the effect of increasing the operating margin of bipolar logic gates, speeding up their operation, and reducing power consumption without adding many circuit elements. It will be done. (3) Items (1) and (2) above enable higher integration of high-speed logic integrated circuit devices equipped with bipolar logic gates, and at the same time, promote higher speed and lower power consumption. This effect can be obtained.

【0017】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、入力トランジスタT1は、並列形態
とされる複数の入力トランジスタに置き換えることがで
きる。また、図3に例示されるように、入力トランジス
タT1のエミッタ抵抗を直列形態とされる2個の抵抗R
5及びR6に置き換えることで、プルダウントランジス
タT3の動作をさらにきめ細かく制御できるし、これら
のエミッタ抵抗と並列形態にエミッタピーキング用のキ
ャパシタC1を追加することで、バイポーラ論理ゲート
の周波数特性を制御できる。さらに、図1及び図3に示
されるバイポーラ論理ゲートの具体的な構成や各信号の
論理レベルならびに電源電圧の極性及びトランジスタの
導電型等、種々の実施形態を採りうる。
[0017] Above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on examples, but this invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. It goes without saying that there is. For example, in FIG. 1, input transistor T1 can be replaced by a plurality of input transistors in parallel configuration. Further, as illustrated in FIG. 3, the emitter resistance of the input transistor T1 is connected to two resistors R in series.
5 and R6, the operation of the pull-down transistor T3 can be controlled more precisely, and by adding an emitter peaking capacitor C1 in parallel with these emitter resistors, the frequency characteristics of the bipolar logic gate can be controlled. Furthermore, various embodiments may be adopted, such as the specific configuration of the bipolar logic gate shown in FIGS. 1 and 3, the logic level of each signal, the polarity of the power supply voltage, and the conductivity type of the transistor.

【0018】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である高速
論理集積回路装置に搭載されるバイポーラ論理ゲートに
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、例えば、汎用のゲートアレイ集積回路装置
や他の各種論理集積回路装置に搭載される同様なバイポ
ーラ論理ゲートにも適用できる。この発明は、少なくと
もカレントスイッチ部とプルダウントランジスタとを含
む論理回路ならびにこのような論理回路を搭載するディ
ジタル集積回路装置に広く適用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to bipolar logic gates installed in high-speed logic integrated circuit devices, which is the field of application in which the invention was made, but the invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to similar bipolar logic gates mounted on general-purpose gate array integrated circuit devices and other various logic integrated circuit devices. The present invention can be widely applied to logic circuits including at least a current switch section and a pull-down transistor, and to digital integrated circuit devices equipped with such logic circuits.

【0019】[0019]

【発明の効果】NTL回路の出力エミッタフォロア回路
を構成するエミッタ抵抗をプルダウントランジスタに置
き換え、このプルダウントランジスタの前段に、例えば
回路の接地電位とプルダウントランジスタのベースとの
間に設けられる第1の抵抗手段と、プルダウントランジ
スタのベースとカレントスイッチ部の非反転出力ノード
との間に設けられるダイオードと、プルダウントランジ
スタのベースと回路の出力端子との間に設けられる第2
の抵抗手段とからなる負帰還型のバイアス回路を設ける
ことで、プルダウントランジスタを、回路の入力信号が
ロウレベルとされ出力信号がハイレベルとされるときは
、実質的に電流ミラー形態とされるダイオードを介して
制御し、回路の入力信号がハイレベルとされ出力信号が
ロウレベルとされるときには、負帰還経路となる第2の
抵抗手段を介して制御することができるため、多くの回
路素子を追加することなく、動作マージンの拡大と高速
化及び低消費電力化を図ったバイポーラ論理ゲートを実
現できる。その結果、バイポーラ論理ゲートを搭載する
高速論理集積回路装置等の高集積化を図り、あわせてそ
の高速化及び低消費電力化を推進することができる。
Effects of the Invention: The emitter resistor constituting the output emitter follower circuit of the NTL circuit is replaced with a pull-down transistor, and a first resistor is provided at the stage before the pull-down transistor, for example, between the ground potential of the circuit and the base of the pull-down transistor. a diode provided between the base of the pull-down transistor and the non-inverting output node of the current switch section; and a second diode provided between the base of the pull-down transistor and the output terminal of the circuit.
By providing a negative feedback bias circuit consisting of a resistor means, the pull-down transistor is connected to a diode which is essentially a current mirror when the input signal of the circuit is at a low level and the output signal is at a high level. When the input signal of the circuit is high level and the output signal is low level, it can be controlled through the second resistor means which becomes a negative feedback path, so many circuit elements are added. It is possible to realize a bipolar logic gate with an expanded operating margin, higher speed, and lower power consumption without having to do so. As a result, high-speed logic integrated circuit devices equipped with bipolar logic gates can be highly integrated, and at the same time, it is possible to promote higher speed and lower power consumption.

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

【図1】この発明が適用されたバイポーラ論理ゲートの
第1の実施例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a bipolar logic gate to which the present invention is applied.

【図2】図1のバイポーラ論理ゲートの一実施例を示す
信号波形図である。
FIG. 2 is a signal waveform diagram showing one embodiment of the bipolar logic gate of FIG. 1;

【図3】この発明が適用されたバイポーラ論理ゲートの
第2の実施例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of a bipolar logic gate to which the present invention is applied.

【図4】従来のNTL回路の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional NTL circuit.

【図5】従来のSPL回路の一例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional SPL circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

T1〜T5・・・NPN型バイポーラトランジスタ、D
1〜D4・・・ダイオード、R1〜R10・・・抵抗、
C1〜C3・・・キャパシタ。
T1 to T5...NPN type bipolar transistor, D
1~D4...Diode, R1~R10...Resistor,
C1 to C3... Capacitors.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  そのベースに入力信号を受ける入力ト
ランジスタを含むカレントスイッチ部と、第1の電源電
圧と回路の出力端子との間に設けられそのベースに上記
カレントスイッチ部の反転出力信号を受ける出力トラン
ジスタと、回路の出力端子と第2の電源電圧との間に設
けられるプルダウントランジスタと、上記カレントスイ
ッチ部の非反転出力信号ならびに回路の出力信号を受け
て所定のバイアス電圧を形成し上記プルダウントランジ
スタのベースに供給するバイアス回路とを含むことを特
徴とする論理回路。
1. A current switch section including an input transistor that receives an input signal at its base, and a current switch section that is provided between a first power supply voltage and an output terminal of the circuit and receives an inverted output signal of the current switch section at its base. an output transistor; a pull-down transistor provided between the output terminal of the circuit and a second power supply voltage; A logic circuit comprising: a bias circuit for supplying a voltage to a base of a transistor.
【請求項2】  上記バイアス回路は、第1の電源電圧
と上記プルダウントランジスタのベースとの間に設けら
れる第1の抵抗手段と、プルダウントランジスタのベー
スとカレントスイッチ部の非反転出力ノードとの間に設
けられるダイオードと、プルダウントランジスタのベー
スと回路の出力端子との間に設けられる第2の抵抗手段
とを含むものであることを特徴とする請求項1の論理回
路。
2. The bias circuit includes a first resistance means provided between a first power supply voltage and the base of the pull-down transistor, and a non-inverting output node of the current switch section and the base of the pull-down transistor. 2. The logic circuit according to claim 1, further comprising a diode provided between the pull-down transistor and the output terminal of the circuit.
【請求項3】  上記論理回路は、ディジタルシステム
を構成する高速論理集積回路装置に搭載されるものであ
ることを特徴とする請求項1又は請求項2の論理回路。
3. The logic circuit according to claim 1, wherein the logic circuit is mounted on a high-speed logic integrated circuit device constituting a digital system.
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