JPH04356813A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JPH04356813A
JPH04356813A JP3240886A JP24088691A JPH04356813A JP H04356813 A JPH04356813 A JP H04356813A JP 3240886 A JP3240886 A JP 3240886A JP 24088691 A JP24088691 A JP 24088691A JP H04356813 A JPH04356813 A JP H04356813A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
semiconductor integrated
integrated circuit
circuit device
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3240886A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2671660B2 (en
Inventor
Masahiro Iwamura
将弘 岩村
Hideo Maejima
前島 英雄
Takashi Hotta
多加志 堀田
Ikuo Masuda
増田 郁郎
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3240886A priority Critical patent/JP2671660B2/en
Publication of JPH04356813A publication Critical patent/JPH04356813A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2671660B2 publication Critical patent/JP2671660B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To avoid the saturation of a bipolar transistor by connecting an FET, which can impart a prescribed bias to a gate, between the collector electrode of the bipolar transistor and the base electrode. CONSTITUTION:An FET 42 connected between the collector electrode of a bipolar transistor 50 and the base electrode so as to apply the prescribed bias to the gate forms a current path so that the collector potential of the transistor 50 can not be lower than the base potential. Thus, the saturation of the transistor 50 can be avoided without fail. Further, it is preferable for the FET 42 to connect the gate electrode to a constant voltage source, for the FET to be an n-channel type transistor and for the bipolar transistor to be an npn type transistor.

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、デジタル計算機などの
演算処理に使用される半導体集積回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device used for arithmetic processing in digital computers and the like.

【0002】0002

【従来の技術】デジタル計算機などの演算処理の高速化
にはキャリー伝播回路の高速化が決め手の一つになる。 従来、この種の回路には図2に示したようなMOSスイ
ッチを利用したキャリー伝播回路が多用されている。
2. Description of the Related Art One of the decisive factors for increasing the speed of arithmetic processing in digital computers and the like is increasing the speed of carry propagation circuits. Conventionally, in this type of circuit, a carry propagation circuit using a MOS switch as shown in FIG. 2 has been frequently used.

【0003】図において、1は下位ビットで発生したキ
ャリーを上位ビットに伝播するMOSスイッチ、2はキ
ャリー発生用のMOSスイッチであり、3はキャリー抑
止用のMOSスイッチである。この原理によるキャリー
発生の論理式は、
In the figure, 1 is a MOS switch that propagates a carry generated in a lower bit to an upper bit, 2 is a MOS switch for generating carry, and 3 is a MOS switch for suppressing carry. The logical formula for carry generation based on this principle is:

【0004】0004

【数1】[Math 1]

【0005】すなわち、[0005] That is,

【0006】[0006]

【数2】[Math 2]

【0007】のとき、When [0007],

【0008】[0008]

【数3】[Math 3]

【0009】になり、下位ビットからのキャリーが上位
ビットに伝播される。
The carry from the lower bit is propagated to the upper bit.

【0010】また、[0010] Also,

【0011】[0011]

【数4】[Math 4]

【0012】のとき、0012

【0013】[0013]

【数5】[Math 5]

【0014】になり、下位ビットのキャリーに無関係に
キャリー“1”が出力される。同様に
##EQU1## A carry "1" is output regardless of the carry of the lower bit. similarly

【0015】[0015]

【数6】[Math 6]

【0016】のときWhen 0016

【0017】[0017]

【数7】[Math 7]

【0018】になり、下位ビットのキャリーに無関係に
キャリー“0”が出力される。
##EQU1## A carry "0" is output regardless of the carry of the lower bit.

【0019】この原理を応用した従来例が特開昭59−
10032号と特開昭59−75343号公報に示され
ている。
[0019] A conventional example applying this principle is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-
No. 10032 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-75343.

【0020】また、従来のデジタル回路技術でバイポー
ラトランジスタを使用する場合、高速スイッチング過程
の為にはバイポーラトランジスタの飽和状態を回避する
必要性があった。そこで従来は、所謂ショットキートラ
ンジスタで飽和状態の軽減を実現していた。
Furthermore, when using bipolar transistors in conventional digital circuit technology, there is a need to avoid saturation of the bipolar transistors for high-speed switching processes. Conventionally, so-called Schottky transistors have been used to reduce the saturation state.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】前記ショットキートラ
ンジスタを用いる従来例は、半導体集積回路装置の製造
プロセスを増加させ、また集積度を向上させるうえでの
妨げとなるという欠点を有する。
The conventional method using the Schottky transistor has the disadvantage that it increases the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device and hinders the improvement of the degree of integration.

【0022】本発明の目的はこのような欠点を除去し、
かつ確実にバイポーラトランジスタの飽和が避けられる
半導体集積回路装置を提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate such drawbacks and
Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device in which saturation of bipolar transistors can be reliably avoided.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的は、論理回路の
出力にベースが接続されるバイポーラトランジスタを有
し、このバイポーラトランジスタのエミッタを基準電位
に、コレクタを出力端子に接続して成る半導体集積回路
装置において、前記トランジスタのコレクタ電極とベー
ス電極との間に、ゲートに所定のバイアスを与えられる
電界効果トランジスタを接続したことにより達成される
[Means for Solving the Problems] The above object is to provide a semiconductor integrated circuit comprising a bipolar transistor whose base is connected to the output of a logic circuit, whose emitter is connected to a reference potential, and whose collector is connected to an output terminal. This is achieved in the circuit device by connecting a field effect transistor whose gate is given a predetermined bias between the collector electrode and base electrode of the transistor.

【0024】[0024]

【作用】前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極と
ベース電極との間に、ゲートに所定のバイアスを与えら
れる電界効果トランジスタを接続したことにより、この
電界効果トランジスタによってバイポーラトランジスタ
のコレクタ電位がベース電位よりも低くならないように
電流路が形成され、バイポーラトランジスタの飽和が回
避される。
[Operation] By connecting a field effect transistor whose gate is given a predetermined bias between the collector electrode and base electrode of the bipolar transistor, the collector potential of the bipolar transistor becomes lower than the base potential due to this field effect transistor. A current path is formed to avoid saturation of the bipolar transistor.

【0025】[0025]

【実施例】図1は本発明のキャリー伝播回路の実施例で
ある。図において11〜14はNMOSであり、11と
12のドレインとソースがノードN1 で、12と13
のドレインとソースがノードN2 で、13と14のド
レインとソースがノードN3 で共通接続され、NMO
S11のソースは、ノードN0 でNMOS20のドレ
インと共通接続される。また、NMOS14のドレイン
はノードN4 でNPNトランジスタ50のベースに接
続される。 NMOS11〜14のゲートは対応する一組の入力信号
A,Bの排他的論理和出力に接続される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of a carry propagation circuit according to the present invention. In the figure, 11 to 14 are NMOS, the drain and source of 11 and 12 are node N1, and 12 and 13 are NMOS.
The drain and source of NMO are connected to node N2, and the drains and sources of 13 and 14 are commonly connected to node N3.
The source of S11 is commonly connected to the drain of NMOS20 at node N0. Further, the drain of NMOS 14 is connected to the base of NPN transistor 50 at node N4. The gates of NMOS11-14 are connected to the exclusive OR output of a corresponding set of input signals A and B.

【0026】ノードN0 と基準電位間にはNMOS2
0と30の直列接続、ノードN1 と基準電位間にはN
MOS21と31の直列接続、ノードN2 と基準電位
間にはNMOS22と32の直列接続、ノードN3 と
基準電位間にはNMOS23と33の直列接続、ノード
N4 と基準電位間にはNMOS24と34の直列接続
がある。そして、NMOS20のゲートにはキャリー入
力信号CINが接続され、NMOS21〜24のそれぞ
れのゲートには対応する一組の入力信号A,Bの論理積
出力に接続される。また、NMOS30〜34のゲート
にはクロック信号
[0026] NMOS2 is connected between the node N0 and the reference potential.
0 and 30 are connected in series, and there is N between the node N1 and the reference potential.
MOS21 and 31 are connected in series, NMOS22 and 32 are connected in series between node N2 and reference potential, NMOS23 and 33 are connected in series between node N3 and reference potential, and NMOS24 and 34 are connected in series between node N4 and reference potential. There is a connection. The carry input signal CIN is connected to the gate of the NMOS 20, and the AND output of the corresponding pair of input signals A and B is connected to the gates of each of the NMOS 21 to 24. In addition, a clock signal is applied to the gates of NMOS30 to 34.

【0027】[0027]

【数8】[Math. 8]

【0028】が共通に接続される。NPNトランジスタ
50のコレクタは、抵抗43の一端に、ベースはノード
N4 に、エミッタは基準電位に接続される。抵抗43
の他端はNMOS41,42とPMOS40のドレイン
に共通接続される。NMOS41,42のソースはNP
Nトランジスタ50のベースに接続され、NMOS41
のゲートはクロック
are commonly connected. The collector of the NPN transistor 50 is connected to one end of the resistor 43, the base to the node N4, and the emitter to a reference potential. resistance 43
The other end is commonly connected to the drains of NMOS 41, 42 and PMOS 40. The sources of NMOS41 and 42 are NP
Connected to the base of the N transistor 50, the NMOS 41
The gate of the clock

【0029】[0029]

【数9】[Math. 9]

【0030】に、NMOS42のゲートは電源VCCに
接続される。PMOS40のソースは電源VCCに接続
される。また、PMOS40のゲートはモード信号
[0030] The gate of NMOS 42 is connected to power supply VCC. The source of PMOS 40 is connected to power supply VCC. In addition, the gate of PMOS40 is a mode signal

【0
031】
0
031]

【数10】[Math. 10]

【0032】に接続される。以上のような構成で4ビッ
トのキャリー出力COUT はNPNトランジスタ50
のコレクタから取り出される。次に、この回路の動作を
代表的な二つのケースについて説明する。
It is connected to [0032]. With the above configuration, the 4-bit carry output COUT is an NPN transistor 50
from the collector. Next, the operation of this circuit will be explained using two typical cases.

【0033】(1)(1)

【0034】[0034]

【数11】[Math. 11]

【0035】このとき、NMOS11〜14,NMOS
21〜24はすべてオフである。従って、このとき入力
キャリーCINの如何にかかわらず、ノードN4 から
基準電位への電流バスは存在しない。このため、PMO
S40,NMOS42を通ってNPNトランジスタ50
にベース電流が流れ、NPNトランジスタ50はオンに
なる。従って、このとき、キャリー出力COUT は“
0”である。
[0035] At this time, NMOS11 to NMOS14, NMOS
21 to 24 are all off. Therefore, at this time, regardless of the input carry CIN, there is no current bus from node N4 to the reference potential. For this reason, PMO
NPN transistor 50 through S40 and NMOS42
A base current flows through the NPN transistor 50, and the NPN transistor 50 is turned on. Therefore, at this time, the carry output COUT is “
0".

【0036】(2)(2)

【0037】[0037]

【数12】[Math. 12]

【0038】このとき、NMOS、11〜14はすべて
オン、NMOS21〜24はすべてオフである。この状
態でキャリー入力CINが“0”であれば前述のケース
同様にノードN4 から基準電位への電流バスは存在し
ないのでNPNトランジスタ50はオンであり、キャリ
ー出力COUT は“0”である。一方、CINが“1
”であればノードN4 ,N3 ,N2 ,N1 ,N
0 を通って基準電位への電流バスが形成されるのでN
PNトランジスタ50へのベース電流が基準電位へバイ
パスされ、NPNトランジスタ50はオフになる。この
結果、PMOS40、抵抗43を通して負荷(図示され
ない)が充電され、キャリー出力COUT が“1”に
なる。
At this time, all NMOSs 11 to 14 are on, and all NMOSs 21 to 24 are off. In this state, if the carry input CIN is "0", there is no current bus from the node N4 to the reference potential, as in the case described above, so the NPN transistor 50 is on, and the carry output COUT is "0". On the other hand, CIN is “1”
”, then nodes N4, N3, N2, N1, N
Since a current bus is formed through 0 to the reference potential, N
The base current to PN transistor 50 is bypassed to the reference potential and NPN transistor 50 is turned off. As a result, a load (not shown) is charged through the PMOS 40 and the resistor 43, and the carry output COUT becomes "1".

【0039】なお、NMOS41はクロック信号Note that the NMOS 41 is a clock signal

【00
40】
00
40]

【数13】[Math. 13]

【0041】が“1”のときNPNトランジスタ50へ
のベース電流を増加してターンオンを速めるための付加
手段であり、抵抗43はキャリー出力COUT のレベ
ルを合わせるためのレベルシフト手段である。また、P
MOS40のゲートはモード信号
When COUT is "1", the resistor 43 is an additional means for increasing the base current to the NPN transistor 50 to speed up turn-on, and the resistor 43 is a level shifting means for adjusting the level of the carry output COUT. Also, P
The gate of MOS40 is the mode signal

【0042】[0042]

【数14】[Math. 14]

【0043】に接続されていて、通常動作時は[0043] During normal operation, it is connected to

【004
4】
004
4]

【数15】[Math. 15]

【0045】が“0”レベルでオンになっているが、非
動作時は
[0045] is turned on at “0” level, but when not operating

【0046】[0046]

【数16】[Math. 16]

【0047】が“1”レベルでオフになって回路全体の
電力を遮断するようになっている。
[0047] is turned off at the "1" level, cutting off power to the entire circuit.

【0048】注目すべきことは、以上の(1),(2)
の説明の動作過程でキャリー信号が伝播するノードN0
 〜N4 の電圧はNPNトランジスタ50のベース・
エミッタ間接合電圧(約0.9V )に抑えられ、従来
のキャリー伝播回路に比べて1/5以下の低振幅で動作
していることである。このため、キャリーの伝播パスに
存在する寄生容量の充放電時間が短くなり、高速のキャ
リー伝播が達成できる。また、レベル再生手段としてM
OSに比べて伝達コンダクタンスの大きいバイポーラト
ランジスタを組み合わせたため、ノードN4 の低振幅
信号を効果的に大振幅の論理レベル信号として取り出す
ことができる。
[0048] What should be noted is the above (1) and (2).
The node N0 through which the carry signal propagates during the operation process explained in
The voltage at ~N4 is the voltage at the base of the NPN transistor 50.
The emitter-to-emitter junction voltage (approximately 0.9V) is suppressed, and the circuit operates at a low amplitude of less than 1/5 of that of conventional carry propagation circuits. Therefore, the charging and discharging time of the parasitic capacitance existing in the carry propagation path is shortened, and high-speed carry propagation can be achieved. Also, as a means of level reproduction, M
Since a bipolar transistor having a larger transfer conductance than the OS is combined, a low amplitude signal at node N4 can be effectively extracted as a large amplitude logic level signal.

【0049】また、バイポーラトランジスタ50のコレ
クタ電極とベース電極との間に、ゲートに所定のバイア
スを与えられる電界効果トランジスタ42を接続したた
め、バイポーラトランジスタのコレクタ電位がベース電
位よりも低くならないように電流路が形成され、バイポ
ーラトランジスタの飽和が回避される。
Furthermore, since the field effect transistor 42 whose gate is given a predetermined bias is connected between the collector electrode and the base electrode of the bipolar transistor 50, the current is controlled so that the collector potential of the bipolar transistor does not become lower than the base potential. A path is formed to avoid saturation of the bipolar transistor.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、バイポーラトランジス
タの飽和が確実に避けられ、高速なスイッチングが可能
となる。
According to the present invention, saturation of bipolar transistors can be reliably avoided and high-speed switching can be achieved.

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

【図1】本発明の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】従来のMOSスイッチを用いたキャリー伝播回
路図である。
FIG. 2 is a diagram of a carry propagation circuit using a conventional MOS switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11〜14,20〜24,30〜34…NMOSトラン
ジスタ、41〜42…NMOSトランジスタ、40…P
MOSトランジスタ、50…NPNトランジスタ。
11-14, 20-24, 30-34...NMOS transistor, 41-42...NMOS transistor, 40...P
MOS transistor, 50...NPN transistor.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】論理回路の出力にベースが接続されるバイ
ポーラトランジスタを有し、このバイポーラトランジス
タのエミッタを基準電位に、コレクタを出力端子に接続
して成る半導体集積回路装置において、前記トランジス
タのコレクタ電極とベース電極との間に、ゲートに所定
のバイアスを与えられる電界効果トランジスタを接続し
たことを特徴とする半導体集積回路装置。
1. A semiconductor integrated circuit device comprising a bipolar transistor having a base connected to an output of a logic circuit, an emitter of the bipolar transistor connected to a reference potential, and a collector connected to an output terminal, wherein the collector of the transistor is connected to an output terminal. A semiconductor integrated circuit device characterized in that a field effect transistor whose gate is given a predetermined bias is connected between an electrode and a base electrode.
【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回
路装置において、前記電界効果トランジスタは、そのゲ
ート電極が定電圧源に接続されていることを特徴とする
半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the field effect transistor has a gate electrode connected to a constant voltage source.
【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回
路装置において、前記電界効果トランジスタはnチャネ
ル型トランジスタであり、前記バイポーラトランジスタ
はnpn型トランジスタであることを特徴とする半導体
集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the field effect transistor is an n-channel transistor, and the bipolar transistor is an npn transistor. .
【請求項4】特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回
路装置において、前記電界効果トランジスタは、コレク
タ電位がベース電位に比べて高電位を保つように電流路
を形成することを特徴とする半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the field effect transistor has a current path formed such that a collector potential is maintained at a higher potential than a base potential. Semiconductor integrated circuit device.
JP3240886A 1991-09-20 1991-09-20 Semiconductor integrated circuit device Expired - Lifetime JP2671660B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3240886A JP2671660B2 (en) 1991-09-20 1991-09-20 Semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3240886A JP2671660B2 (en) 1991-09-20 1991-09-20 Semiconductor integrated circuit device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60032691A Division JP2568996B2 (en) 1985-02-22 1985-02-22 Semiconductor integrated circuit device and carrier propagation circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04356813A true JPH04356813A (en) 1992-12-10
JP2671660B2 JP2671660B2 (en) 1997-10-29

Family

ID=17066161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3240886A Expired - Lifetime JP2671660B2 (en) 1991-09-20 1991-09-20 Semiconductor integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2671660B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56115037A (en) * 1980-02-16 1981-09-10 Sony Corp Interface circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56115037A (en) * 1980-02-16 1981-09-10 Sony Corp Interface circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2671660B2 (en) 1997-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11355123A (en) Buffer using dynamic threshold value mos transistor
US4922140A (en) CMOS/NMOS integrated circuit with supply voltage delay variation compensation
EP0346898B1 (en) Power supply switching circuit
JPS61118023A (en) Input gate circuit of mos semiconductor integrated circuit
US5469097A (en) Translator circuit with symmetrical switching delays
KR20000028857A (en) Delay circuit
JPH0556048B2 (en)
JPH0252460B2 (en)
JP3256283B2 (en) Pulse generator circuit for generating simultaneous complementary output pulses
JPS5928723A (en) Analog switch circuit
JP2568996B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and carrier propagation circuit
JPH04356813A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2570492B2 (en) Semiconductor circuit
JPS5842659B2 (en) transistor warmer
JPH0666656B2 (en) Schmitt trigger circuit
JP3073064B2 (en) Multi-input logic circuit and semiconductor memory
JPS58161535A (en) Logical circuit
JPS6182532A (en) Inverter circuit
JP2001223563A (en) Flip flop circuit
US20030122585A1 (en) FET/bipolar integrated logic circuits
JPH05268032A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0434332B2 (en)
JPH03255523A (en) Signal propagating circuit
JPS6125257B2 (en)
JPH03162127A (en) Voltage level converter