JPH0443713A - Tri-state buffer - Google Patents

Tri-state buffer

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JPH0443713A
JPH0443713A JP2151143A JP15114390A JPH0443713A JP H0443713 A JPH0443713 A JP H0443713A JP 2151143 A JP2151143 A JP 2151143A JP 15114390 A JP15114390 A JP 15114390A JP H0443713 A JPH0443713 A JP H0443713A
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JP
Japan
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output
bus
emitter
turned
level
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JP2151143A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Hatano
進 波多野
Jun Kitano
北野 純
Kenji Nishimoto
賢二 西本
Tsuratoki Ooishi
貫時 大石
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent defective breakdown voltage between the bade and emitter of an output bipolar transistor (TR) even when a level of a bus is fully changed from VSS to VCC by connecting a switching element between the base and emitter of the output bipolar TR. CONSTITUTION:When a switch MOSFETS1 connected between the base and the emitter of an output bipolar TR Q1 at pullup side is turned on, a reverse bias between the base and emitter at an output high impedance state is avoided and a pullup MOSFETS2 is turned on at the output high level state. Thus, an output level is sufficiently arisen up to a VCC level and the level drop of the output by the base-emitter voltage VBE of the output bipolar TR Q1 is prevented. Thus, the level of the bus is fully changed from VSS to VCC and defective breakdown voltage between the base and emitter of the output bipolar TR is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体集積回路技術さらにはB1−CMOS
論理回路の応用に関し、例えばLSIの内部バスの駆動
回路に利用して有効な技術に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to semiconductor integrated circuit technology and B1-CMOS
The present invention relates to the application of logic circuits, and relates to techniques that are effective for use in, for example, internal bus drive circuits of LSIs.

[従来の技術] 内部にバスを有するLSIや外部バスに接続されること
を前提としたLSIにおいては、複数のバスマスタとな
る回路またはLSIが同一バスに接続された場合におけ
る信号の競合を回避するため、バスドライバには出力ハ
イインピーダンス状態をとり得るトライステートバッフ
ァが使用される。
[Prior Art] In LSIs that have an internal bus or are intended to be connected to an external bus, it is necessary to avoid signal conflicts when multiple bus master circuits or LSIs are connected to the same bus. Therefore, a tri-state buffer that can take an output high-impedance state is used for the bus driver.

従来、この種のトライステートバッファには、一般に例
えば第4図に示すようなCMOS論理回路が使用されて
いた。このトライステートバッファTBFは、出力イネ
ーブル信号○Eがロウレベルの期間中は、出力データD
ATAに応じて出力段のMOSFET  Ql、Q2の
一方がオンされることで、バスBUS上の信号線をVc
cレベルに充電したり、Vssレベルにディスチャージ
する。そして、出力イネーブル信号○Eがハイレベルに
されると、出力段のMOSFET  QlとQ2がとも
にオフ状態にされ、出力ハイインピーダンス状態にされ
るというものである。
Conventionally, this type of tristate buffer generally uses a CMOS logic circuit as shown in FIG. 4, for example. This tri-state buffer TBF outputs the output data D while the output enable signal ○E is at low level.
By turning on one of the output stage MOSFETs Ql and Q2 in response to ATA, the signal line on the bus BUS is connected to Vc.
Charge to C level or discharge to Vss level. When the output enable signal ○E is set to a high level, both MOSFETs Ql and Q2 in the output stage are turned off, and the output stage is placed in a high impedance state.

ところで、近年LSIの大規模化に伴ってバスを構成す
る信号線の長さが長くなり、かつ、−木のバスに接続さ
れる回路の数も益々多くなってきている。その結果、バ
スの寄生容量が増加し、信号の伝達速度が遅くなってし
まう。このような寄生容量の増加に対する対策としては
、バスドライバの出力MO3のサイズを大きくして駆動
力を高くすることが考えられるが、MOSサイズを大き
くするとチップ面積が増大し、高集積化が達成できない
Incidentally, in recent years, with the increase in the scale of LSIs, the length of signal lines constituting a bus has become longer, and the number of circuits connected to a wooden bus has also been increasing. As a result, the parasitic capacitance of the bus increases and the signal transmission speed slows down. A possible countermeasure to this increase in parasitic capacitance is to increase the size of the output MO3 of the bus driver to increase the driving force, but increasing the MOS size increases the chip area and makes it difficult to achieve high integration. Can not.

一方、半導体メモリでは、一般に外部から供給されるア
ドレス信号をデコードして1本のワード線およびデータ
線を選択するための信号を形成している。このようなア
ドレスデコーダの内部もしくはデコーダとワード線駆動
回路やカラムスイッチとを接続する部分には比較的長い
信号線が配設される。このような長い信号線は、デコー
ダを構成する論理ゲートにとって大きな容量性負荷とな
る。そこで従来、メモリのデコーダをいわゆるBi−C
MOS論理ゲートで構成することにより、消費電力の増
加を抑えつつ駆動力を高める技術が開発されている(特
開昭61−133721号)、。
On the other hand, in a semiconductor memory, generally, an address signal supplied from the outside is decoded to form a signal for selecting one word line and one data line. A relatively long signal line is provided inside such an address decoder or in a portion connecting the decoder with a word line drive circuit or a column switch. Such long signal lines create a large capacitive load on the logic gates that make up the decoder. Therefore, in the past, memory decoders were converted into so-called Bi-C
A technology has been developed that increases the driving force while suppressing the increase in power consumption by configuring the device with MOS logic gates (Japanese Patent Application Laid-open No. 133721/1983).

上記のような半導体メモリにおけるBj−CMO8回路
技術をバスドライバとしてのトライステートバッファに
応用することにより、専有面積をそれほど増大させるこ
となく大きな寄生容量を持つバスを駆動し、信号伝達速
度を高めることができる。
By applying the Bj-CMO8 circuit technology in semiconductor memory as described above to a tristate buffer as a bus driver, it is possible to drive a bus with a large parasitic capacitance without significantly increasing the occupied area and increase the signal transmission speed. I can do it.

[発明が解決しようとする課題] しかながら、本発明者らが、LSIの内部バスを駆動す
るトライステートバッファをB i −CMO8論理回
路で構成することを検討したところ、以下のような問題
点が生じることが明らかになった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the present inventors investigated configuring a tristate buffer that drives an internal bus of an LSI using a Bi-CMO8 logic circuit, the following problems were found. It has become clear that this occurs.

すなわち、現在L S I 間のインタフェースはTT
 LレベルやECLレベルのような5■の未満の振幅で
あるので、呂カバッファとしてBi−CMO8回路を用
いても支承はない。これに対し、内部バスを駆動するト
ライステートバッファにあっては、その信号を受ける側
のCMO8回路(例えば第4図におけるバッファBFF
)での貫通電流を防止するため、バスを\−’ssから
Vccまでフル振幅でスイングしたいという要求がある
。しかるに、バスが5■のような振幅でスイングされる
とハイインピーダンス状態にある他のバスドライバの出
力段のプルアップ側のバイポーラトランジスタのベース
・エミッタ間に耐圧以上の電圧が印加され、ベース・エ
ミッタ接合が破壊されるおそれがあるというものである
In other words, the current interface between LSI is TT
Since the amplitude is less than 5cm, such as the L level or ECL level, there is no support even if the Bi-CMO8 circuit is used as a buffer buffer. On the other hand, in the tri-state buffer that drives the internal bus, the CMO8 circuit on the side receiving the signal (for example, the buffer BFF in FIG.
), there is a demand for the bus to swing from \-'ss to Vcc with full amplitude. However, when the bus is swung with an amplitude of 5.5 mm, a voltage higher than the withstand voltage is applied between the base and emitter of the bipolar transistor on the pull-up side of the output stage of the other bus driver that is in a high impedance state, and the base There is a risk that the emitter junction may be destroyed.

特に、バイポーラトランジスタの高性能化を図るため、
エミッタ領域およびベース領域を高濃度化したりシャロ
ー化したりすると、益々ベース・エミッタ間耐圧が下が
るため、耐圧不良が起き易くなる。
In particular, in order to improve the performance of bipolar transistors,
When the emitter region and the base region are made highly doped or shallow, the breakdown voltage between the base and emitter further decreases, making breakdown voltage failure more likely.

本発明の目的は、バスがVssからVccまでフルスイ
ングされても、ベース・エミッタ間の耐圧不良が生じな
いB1−CMOSトライステートバッファからなる内部
バスドライバを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an internal bus driver consisting of a B1-CMOS tri-state buffer that does not cause breakdown voltage failure between base and emitter even when the bus is fully swung from Vss to Vcc.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[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
を説明すれば、下記のとおりである。
[Means for Solving the Problems] Representative inventions disclosed in this application will be summarized as follows.

すなわち、2つのバイポーラトランジスタもしくはバイ
ポーラトランジスタとMOS F ETが直列接続され
てなるプッシュプル型出力段と、出力データに応じて上
記2つの出力トランジスタのうち一方をオン、他方をオ
フさせるとともに、制御信号に基づいて2つの出力トラ
ンジスタを同時にオフさせて出力ハイインピーダンス状
態にさせるための信号を形成するCMOS論理段とから
なるBi−CMO8論理回路を、内部バスの駆動回路と
して用い、上記出力段のプルアップ側のバイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ間にスイッチMOS F 
ETを接続し、出力ハイインピーダンス状態でこのスイ
ッチをオンさせるとともに、出力ノードと電源電圧端子
間にプルアップ用MOSFETを接続し、出力ハイレベ
ル状態でこのプルアップ用MOSFETをオンさせるよ
うにするものである。
That is, it has a push-pull type output stage in which two bipolar transistors or a bipolar transistor and a MOS FET are connected in series, and one of the two output transistors is turned on and the other is turned off according to output data, and a control signal is output. A Bi-CMO8 logic circuit consisting of a CMOS logic stage that forms a signal to simultaneously turn off two output transistors and put them in an output high impedance state based on the internal bus is used as an internal bus drive circuit, and A switch MOS F is connected between the base and emitter of the up-side bipolar transistor.
ET is connected, and this switch is turned on when the output is in a high-impedance state, and a pull-up MOSFET is connected between the output node and the power supply voltage terminal, and this pull-up MOSFET is turned on when the output is in a high-level state. It is.

[作用コ 上記した手段によれば、プルアップ側の出力バイポーラ
トランジスタのベース・エミッタ間に接続されたスイッ
チMOS F ETがオンされることにより、出力ハイ
インピーダンス状態でのベース・エミッタ間の逆バイア
スが回避されるとともに、出力ハイレベル状態ではプル
アップ用MOSFETがオンされることにより出力レベ
ルがVccレベルまで十分に引き上げられ、出力バイポ
ーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧VBE分だ
け出力がレベル落ちするのを防止することができる。
[Operation] According to the above-described means, the switch MOS FET connected between the base and emitter of the output bipolar transistor on the pull-up side is turned on, thereby creating a reverse bias between the base and emitter in the output high impedance state. At the same time, when the output is at high level, the pull-up MOSFET is turned on, so that the output level is sufficiently raised to the Vcc level, and the output level is lowered by the base-emitter voltage VBE of the output bipolar transistor. can be prevented.

[実施例] 第1図は、本発明に係るB1−CMOSトライステート
バッファの一実施例が示されている。
[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of a B1-CMOS tri-state buffer according to the present invention.

第1図において、1はバイポーラトランジスタQ1とn
チャネルMOSFET  Q2とが直列接続されてなる
プッシュプル型出力段、2はデータ信号DATAと出力
イネーブル信号OEとに基づいて上記トランジスタQ1
とN10SFET  Q2を相補的にオン、オフ制御し
たり、同時にオフ状態にしたりする信号を形成するC 
%10S論理回路部である。
In FIG. 1, 1 is a bipolar transistor Q1 and n
A push-pull output stage consisting of a channel MOSFET Q2 connected in series;
and N10SFET Q2 to form a signal that complementarily controls on/off or turns them off at the same time.
%10S logic circuit section.

二の実施例では、上記出力段1のバイポーラトランジス
タ Qlのベース・エミッタ端子間にスイッチMOSF
ET  Slが接続され、このスイッチMOSFET 
 Slは、トライステートバッファをハイインピーダン
ス状態にするための制御信号としての出力イネーブル信
号OEをインバータIVIで反転した信号によって、出
力ハイインピーダンス時にオンされ、それ以外のときは
オフされるようにされている。
In the second embodiment, a switch MOSFET is connected between the base and emitter terminals of the bipolar transistor Ql in the output stage 1.
ET Sl is connected and this switch MOSFET
Sl is turned on when the output is high impedance and turned off at other times by a signal obtained by inverting the output enable signal OE, which is a control signal for bringing the tristate buffer into a high impedance state, by an inverter IVI. There is.

また、スイッチMOSFET  Slがオンされる出力
ハイインピーダンス時には、出力トランジスタQ1をオ
フするためのベース電圧を形成する前段のCMOSイン
バータIVJ内のNチャネルMOSFET  M2がオ
ン(PチャネルMOSFET  Mlはオフ)される。
Furthermore, when the switch MOSFET Sl is turned on and the output is at high impedance, the N-channel MOSFET M2 in the previous stage CMOS inverter IVJ, which forms the base voltage for turning off the output transistor Q1, is turned on (the P-channel MOSFET Ml is turned off). .

そのため、せっかく呂力段のトランジスタQ1とMO’
5FET  Q2がオフされて、フローティングにされ
た出力ノードn、の電荷がインバータIVd内のMOS
FET  M2を通して抜けてしまうおそれがある。
Therefore, we took the trouble to connect the transistors Q1 and MO' of the Ryo stage.
5FET Q2 is turned off and the charge at the floating output node n is transferred to the MOS in the inverter IVd.
There is a possibility that it may pass through FET M2.

そこでこの実施例ではインバータIV4の出力ノードn
1と電源電圧端子V’ss間に、MOSFET  M2
と直列にNチャネルMOSFET  M3が接続され、
このMOSFET  M3は上記スイッチMOSFET
  Slのゲート制御信号と同一の信号によって出力ハ
イインピーダンス時にオフ、それ以外のときはオンされ
るようになっている。
Therefore, in this embodiment, the output node n of the inverter IV4
1 and the power supply voltage terminal V'ss, MOSFET M2
N-channel MOSFET M3 is connected in series with
This MOSFET M3 is the above switch MOSFET
It is turned off when the output is high impedance and turned on at other times by the same signal as the gate control signal of Sl.

さらに、この実施例では、電源電圧端子Vccと出力段
lの出力ノードn、との間にPチャネルMOSFETか
らなるプルアップ用MOS F ETS2が接続され、
出力イネーブル信号○Eとデータ信号DATAとの論理
積をとり出力トランジスタQ1のオン、オフ制御信号の
もとになる信号を形成するNANDゲートG1の出力信
号によって、出力ハイレベル時に上記プルアップMOS
FET  S2はオン、それ以外のときはオフされるよ
うになってる。
Furthermore, in this embodiment, a pull-up MOS FETS2 consisting of a P-channel MOSFET is connected between the power supply voltage terminal Vcc and the output node n of the output stage l,
When the output is at a high level, the above pull-up MOS is activated by the output signal of the NAND gate G1, which performs the logical product of the output enable signal ○E and the data signal DATA and forms a signal that becomes the source of the on/off control signal for the output transistor Q1.
FET S2 is turned on and turned off at other times.

なお、第】図の実施例では、トランジスタQ1とMOS
FET  S2のオンタイミングを調整するため、NA
NDゲートG】の出力をインバータIV6.IV7を通
してMOSFET  324m供給しているが、インバ
ータIV6.IV7は省略することも可能である。
Note that in the embodiment shown in FIG.
In order to adjust the on-timing of FET S2, NA
The output of the ND gate G] is connected to the inverter IV6. MOSFET 324m is supplied through IV7, but inverter IV6. IV7 can also be omitted.

次に、上記トライステートバッファの動作について説明
する。
Next, the operation of the tristate buffer will be explained.

出力イネーブル信号OEがロウレベルにされるとNAN
DゲートGl、G2が開かれ、そのとき内部ロジック回
路から供給されるデータ信号DATAのレベルに応じて
、NANDゲートGl、、G2のうち一方の出力信号は
ロウレベルになる。
When the output enable signal OE is set to low level, NAN
D gates Gl, G2 are opened, and the output signal of one of NAND gates Gl, G2 becomes low level depending on the level of data signal DATA supplied from the internal logic circuit.

また、出力イネーブル信号OEがロウレベルの期間中、
NANDゲーhG]の出力を反転するインバータIV4
内のMOSFET  M3はオン状態(Slはオフ状態
)にされる。従って、データ信号DATAがII I 
IIのときは、出力段のトランジスタQ1がオン、MO
SFET  G2がオフされ、出力はハイレベルに変化
する。このとき、NANDゲートG1の出力によってプ
ルアップ用M○5FET  S2かオンされるため、出
力ノードr1.はVCCレベルまで十分に上昇される。
Also, while the output enable signal OE is at low level,
Inverter IV4 that inverts the output of NAND game hG]
MOSFET M3 inside is turned on (Sl is turned off). Therefore, the data signal DATA is
When II, the output stage transistor Q1 is on and MO
SFET G2 is turned off and the output changes to high level. At this time, since the pull-up M○5FET S2 is turned on by the output of the NAND gate G1, the output node r1. is raised sufficiently to the VCC level.

一方、データ信号DATAが“0”のときは、出力段の
トランジスタQ1がオフ、MOS F ETQ2はオン
される。そのため、出力ノードn。
On the other hand, when the data signal DATA is "0", the output stage transistor Q1 is turned off and the MOS FETQ2 is turned on. Therefore, the output node n.

の電荷が引き抜かれ、出力はロウレベルに変化する。The charge is extracted and the output changes to low level.

次に、出力イネーブル信号OEがハイレベルに変化する
と、データ信号DATAの如何に拘らずNANDゲート
Gl、G2の出力はハイレベルにされるため、出力段の
トランジスタQ1とMOSFET  G2さらにプルア
ップ用MOSFETS2もすべてオフ状態にされ、出力
ノードn、は、フローティング状態になる。しかも、こ
のとき、トランジスタQlのベース・エミッタ端子間の
MOSFET  Slがオンされ、ベース電位とエミッ
タ電位が同一になるため、出力ノードn、がバスを介し
て他の回路のバッファによってハイレベルにされたとし
ても、トランジスタQ1のベース・エミッタ端子間の電
位差はゼロとなり、逆バイアスによる接合破壊が防止さ
れる。
Next, when the output enable signal OE changes to a high level, the outputs of the NAND gates Gl and G2 are set to a high level regardless of the data signal DATA. are all turned off, and the output node n becomes floating. Moreover, at this time, the MOSFET Sl between the base and emitter terminals of the transistor Ql is turned on, and the base potential and emitter potential become the same, so the output node n is brought to a high level by the buffer of another circuit via the bus. Even in this case, the potential difference between the base and emitter terminals of transistor Q1 becomes zero, and junction breakdown due to reverse bias is prevented.

第2図には本発明に係るB i−CMOSトライステー
トバッファの第2の実施例が示されている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the B i-CMOS tri-state buffer according to the present invention.

この実施例は、第1図に示されているトライステートバ
ッファ内のスイッチMOSFET  Slとして、Pチ
ャネルMOSFETの代わりにNチャネルMOSFET
を使用し、かつこのスイッチMOSFET  S1″ 
を出力ハイインピーダンス状態でオンさせるため、上記
スイッチSlの制御信号と逆相の信号を形成するために
インバータIv1の出力を反転するインバータIV8が
設けられている点のみ異なり、その他は第1図の回路と
同一構成である。
This embodiment uses an N-channel MOSFET instead of a P-channel MOSFET as switch MOSFET Sl in the tri-state buffer shown in FIG.
and this switch MOSFET S1″
The only difference is that an inverter IV8 is provided for inverting the output of the inverter Iv1 to form a signal with the opposite phase to the control signal of the switch Sl in order to turn on the output in a high-impedance state. It has the same configuration as the circuit.

なお、第2図におけるインバータTV4は、第1図の実
施例と同様、3個のN1N10SFET〜M 3が直列
接続されてなり、このうち一つ(MOSFET  M3
)は、出力イネーブル信号○Eの反転信号でオン、オフ
制御され、出力ハイインピーダンス時にオフされる二と
て、スイッチM○5FET  Sl’ がオンされたと
きの出力ノードn、の電荷の引抜きを防止する。
Note that the inverter TV4 in FIG. 2 is made up of three N1N10SFETs to M3 connected in series, as in the embodiment shown in FIG.
) is controlled on and off by the inverted signal of the output enable signal ○E, and is turned off when the output is high impedance. To prevent.

第1図におけるスイッチMOSFET  Slと第2図
におけるスイッチMOSFET  Sl’ を、出力ト
ランジスタQlのベース・エミッタ端子間に並列に接続
し、同時にオン、オフさせるようにしてもよい。このよ
うに、トランスミッションゲート形態のスイッチMOS
FETを接続しておけば、出力ノードn、が同一バス上
の他の下ライムによってVccレベルにされても、Vs
sレベルにされても、トランジスタQ1のベース電位が
出力ノードn、のレベルよりもMOS F ETのしき
い値電圧分下がったり、上がったりするのを防止し、確
実にベース・エミッタ間の電位差をゼロにして、より耐
圧の低いバイポーラトランジスタに対しても耐圧不良の
発生を防止する二とができる。
The switch MOSFET Sl in FIG. 1 and the switch MOSFET Sl' in FIG. 2 may be connected in parallel between the base and emitter terminals of the output transistor Ql and turned on and off at the same time. In this way, the transmission gate type switch MOS
If the FET is connected, even if the output node n is brought to the Vcc level by another low time on the same bus, the Vs
Even if the transistor Q1 is set to the s level, the base potential of the transistor Q1 is prevented from falling or rising by the threshold voltage of the MOS FET from the level of the output node n, and the potential difference between the base and emitter is surely zeroed. This makes it possible to prevent breakdown voltage defects even in bipolar transistors with lower breakdown voltages.

第3図には本発明に係るB1−CMOSトライステート
バッファの第3の実施例が示されている。
FIG. 3 shows a third embodiment of a B1-CMOS tri-state buffer according to the present invention.

この実施例は、出力段lのプルダウン側のトランジスタ
Q2として、MOS F E Tの代わりにバイポーラ
トランジスタを用いた例である。
This embodiment is an example in which a bipolar transistor is used instead of a MOS FET as the pull-down side transistor Q2 of the output stage l.

この実施例においても、フル振幅用のMO3とFET 
 S2が設けられ、また出力トランジスタQlのベース
・エミッタ間にスイッチMOSFET  Slが接続さ
れ、出力ハイインピーダンス時にオンされる。
In this example as well, MO3 and FET for full amplitude
A switch MOSFET S2 is provided, and a switch MOSFET Sl is connected between the base and emitter of the output transistor Ql, and is turned on when the output is high impedance.

また、トランジスタQl、Q2の駆動信号を形成するC
MOS論理回路部2は簡略化された回路形式とされてい
る。例えば出力ノードn、と電源電圧端子Vss間に直
列接続された3個のNチャネルMOSFET  M5〜
M7は、NANDゲートを構成している。インバータI
V4’ は第1図に示されているMOSFET  Ml
〜M3からなるインバータIV4のノードn とMOS
FETMlとの間にさらにNチャネルMOSFET(第
1図の実施例では、出力ハイインピーダンス状態テイン
バータIV4(7)MOSFET  MIは必ずオンさ
れるので不要)を接続したものが用いられる。出力ハイ
インピーダンス状態でデータ信号DATAが一義的に決
定されないので、バスが他のドライバによってロウレベ
ルに駆動されたとき、インバータI V4’ 内のPチ
ャネル〜105105FET(とスイッチMOSFET
  Slを通して貫通電流が流れるのを防止するためで
ある。
Also, C
The MOS logic circuit section 2 has a simplified circuit format. For example, three N-channel MOSFETs M5~ connected in series between the output node n and the power supply voltage terminal Vss.
M7 constitutes a NAND gate. Inverter I
V4' is the MOSFET Ml shown in FIG.
~Node n of inverter IV4 consisting of M3 and MOS
An N-channel MOSFET (in the embodiment shown in FIG. 1, the output high-impedance state inverter IV4 (7) MOSFET MI is not necessary because it is always turned on) is used between the FET M1 and the FET M1. Since the data signal DATA is not uniquely determined in the output high impedance state, when the bus is driven low by another driver, the P channel ~105105 FET (and switch MOSFET) in the inverter IV4'
This is to prevent a through current from flowing through Sl.

なお、第1図および第2図の実施例ではプルダウン側の
トランジスタとしてMOSFETを使用しているが、こ
れは一般にバイポーラトランジスタのコレクタは拡散層
の面積が大きく、多数のバスドライバを1つのバスに接
続した場合、コレクタの寄生容量で負荷容量が増大する
ためである。
Note that in the embodiments shown in Figures 1 and 2, a MOSFET is used as the pull-down transistor, but this is because the collector of a bipolar transistor generally has a large diffusion layer area, making it difficult to connect multiple bus drivers to one bus. This is because when connected, the load capacitance increases due to the parasitic capacitance of the collector.

従って、1つのバスに多数(10個以上)のバスドライ
バが接続されているときは、第1図や第2図の実施例の
バッファを使用するとよい。
Therefore, when a large number (10 or more) of bus drivers are connected to one bus, it is preferable to use the buffers of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2.

これに対し、1つのバスに接続されるバスドライバの数
が少ないときは、第3図のバッファを使用すると、バス
を高速化できる。
On the other hand, when the number of bus drivers connected to one bus is small, the bus speed can be increased by using the buffer shown in FIG.

第5図には、上記実施例のB 1−CMOS hライス
テートバッファをバスドライバとして使用して好適なL
 S Iの一例として、キャッシュメモリの一実施例が
示されている。
FIG. 5 shows a preferred L.
As an example of SI, an embodiment of a cache memory is shown.

第5図のキャッシュメモリ〕Oは、]チップで構成され
、一つの半導体基板上にディレクトリメモリ11とデー
タメモリ12とLRU(Least  Recentl
y  TJsed)方式のブロック置換制御回路13、
タグ比較器14、およびこれらの回路を制御するコント
ロールロジック16等が形成されている。そして、この
キャッシュメモリ1はメモリバスとMPUバスとの間に
接続される。また、特に制限されるものでないが、上記
データメモリ12と内部データバス17bとの間に、例
えば1ブロツクが16バイトで構成されているデータを
格納可能なデュアルポートのレジスタからなるブロック
バッファ18が設けられている。
The cache memory ]O in FIG. 5 is composed of a chip, and includes a directory memory 11, a data memory 12, and an LRU (Least Recent
y TJsed) type block replacement control circuit 13,
A tag comparator 14, a control logic 16 for controlling these circuits, and the like are formed. This cache memory 1 is connected between the memory bus and the MPU bus. Further, although not particularly limited, a block buffer 18 consisting of a dual-port register capable of storing data, for example, one block consisting of 16 bytes, is provided between the data memory 12 and the internal data bus 17b. It is provided.

上記ディレクトリメモリ11内には、データメモリ12
の同一カラム位置に入っているデータのメインメモリ上
でのアドレスの上位10数ビツトがタグとして格納され
ている。外部のMPUよリキャッシュメモリ10に与え
られたアドレスADのうちカラムアドレス部CLMが、
ディレクトリメモリJ】とデータメモリ12の共通のデ
コーダに供給されると、各メモリの同一カラムからアド
レスタグとデータが同時に読み出される。このうちデー
タメモリ12からは16バイトのデータが一度に読み出
されるように構成されており、読み出されたデータは一
旦プロックバッファ18に格納される。データメモリ1
2とブロックバッファ18との間のデータ転送は特に制
限されないが、16バイト単位で行なわれる。
In the directory memory 11, there is a data memory 12.
The upper ten or so bits of the address on the main memory of data stored in the same column position are stored as a tag. Of the address AD given to the recache memory 10 by the external MPU, the column address part CLM is
When fed to a common decoder in directory memory J and data memory 12, address tags and data are read simultaneously from the same column of each memory. Of these, 16 bytes of data are read out from the data memory 12 at a time, and the read data is temporarily stored in the block buffer 18. Data memory 1
Data transfer between block buffer 18 and block buffer 18 is not particularly limited, but is performed in units of 16 bytes.

一方、ディレクトリメモリ11がら読み出されたアドレ
スタグはタグ比較器14に供給される。
On the other hand, the address tag read from the directory memory 11 is supplied to the tag comparator 14.

このタグ比較器14には、MPUがら与えられたアドレ
スADのうちタグ部TAGのデータも供給されておジノ
、ディレクトリメモリ〕〕から読み出されたタグと比較
し、一致(キャツシュヒツト)または不一致(ミスヒツ
ト)を示す信号CHが出力される。
The tag comparator 14 is also supplied with the data of the tag part TAG of the address AD given by the MPU, and compares it with the tag read out from the directory memory, and determines whether there is a match or a mismatch. A signal CH indicating a mishit is output.

こ二でキャッシュがヒツトするとデータメモリ12内の
対応するカラム位置から読み出されてブロックバッファ
18に保持されている16バイトのデータのうち、アド
レスの下位2ビツトにより指定される1ワード(4バイ
ト)のデータがセレクタ(図示省略)によって選択され
、データバス17bを介してMPUへ供給される。一方
、ミスヒツトが生じると、内部アドレスバス17aおよ
び内部データバス17bを介してMPUバスとメモリバ
ス21とが接続され、MPUがメインメモリを直接アク
セスするようになっている。
When the cache hits, one word (4 bytes) of the 16 bytes of data read from the corresponding column position in the data memory 12 and held in the block buffer 18 is specified by the lower 2 bits of the address. ) is selected by a selector (not shown) and supplied to the MPU via the data bus 17b. On the other hand, when a mishit occurs, the MPU bus and memory bus 21 are connected via the internal address bus 17a and the internal data bus 17b, so that the MPU directly accesses the main memory.

上記のようなバスの切換えを行なうためデータバス17
b上にトライステートバッファTBFからなるバス切換
回路19が設けられ、コントロールロジック16からの
出力イネーブル信号OEその他の制御信号によって各バ
ッファTBFが制御されるようになっている。
The data bus 17 is used to switch buses as described above.
A bus switching circuit 19 consisting of a tri-state buffer TBF is provided on the bus switching circuit 19, and each buffer TBF is controlled by an output enable signal OE and other control signals from the control logic 16.

以上説明したように上記実施例は、2つのバイポーラト
ランジスタもしくはバイポーラトランジスタとMOSF
ETが直列接続されてなるプッシュプル型出力段と、出
力データに応じて上記2つの出力トランジスタのうち一
方をオン、他方をオフさせるとともに、制御信号に基づ
いて2つの出力トランジスタを同時にオフさせて出力ハ
イインピーダンス状態にさせるための信号を形成するC
MOS論理段とからなるBi−CMOS論理回路を、内
部バスの駆動回路として用い、上記出力段のプルアップ
側のバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間にス
イッチMOSFETを接続し、出力ハイインピーダンス
状態でこのスイッチをオンさせるとともに、出力ノード
と電源電圧端子間にプルアップ用MOSFETを接続し
、出力ハイレベル状態でこのプルアップ用MOSFET
をオンさせるようにしたので、プルアップ側の出力バイ
ポーラトランジスタのベース・エミッタ間に接続された
スイッチMOSFETがオンされることにより、出力ハ
イインピーダンス状態でのベース・エミッタ間の逆バイ
アスが回避され、耐圧不良の発生を防止できるとともに
、出力ハイレベル状態ではプルアップ用MOS F E
Tがオンされることにより出力がレベルがVccレベル
まで十分に引き上げられ、出力バイポーラトランジスタ
のベース・エミッタ間電圧VBE分たけ出力がレベル落
ちするのを防止することができるという効果がある。
As explained above, the above embodiment has two bipolar transistors or a bipolar transistor and a MOSFET.
A push-pull type output stage in which ETs are connected in series, one of the two output transistors is turned on and the other is turned off according to the output data, and the two output transistors are simultaneously turned off based on a control signal. C that forms a signal to put the output into a high impedance state
A Bi-CMOS logic circuit consisting of a MOS logic stage is used as an internal bus drive circuit, and a switch MOSFET is connected between the base and emitter of the bipolar transistor on the pull-up side of the output stage, and the switch is in a high-impedance state. is turned on, and a pull-up MOSFET is connected between the output node and the power supply voltage terminal, and when the output is at high level, this pull-up MOSFET is
By turning on the switch MOSFET connected between the base and emitter of the output bipolar transistor on the pull-up side, reverse bias between the base and emitter in the output high impedance state is avoided. In addition to preventing the occurrence of breakdown voltage defects, the pull-up MOS F E is
By turning on T, the level of the output is sufficiently raised to the Vcc level, and there is an effect that the level of the output can be prevented from dropping by the base-emitter voltage VBE of the output bipolar transistor.

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、本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
であることはいうまでもない。例えば上記実施例ではプ
ルアップ側の出力トランジスタのベース・エミッタ間に
接続されたスイッチMOSFET  Slと出力レベル
をVCCレベルに引き上げるプルアップ用MOSFET
S2の両方を設けているが、プルアップ用MOSFET
  S2を設けない回路においてもスイッチMOSFE
T  Slを設けることでトランジスタのベース・エミ
ッタ間耐圧不良を防止することができる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, in the above embodiment, there is a switch MOSFET Sl connected between the base and emitter of the output transistor on the pull-up side and a pull-up MOSFET that raises the output level to the VCC level.
Although both S2 are provided, the pull-up MOSFET
The switch MOSFE can also be used in circuits without S2.
By providing T Sl, it is possible to prevent a breakdown voltage failure between the base and emitter of the transistor.

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キャッシュメモリ内
のバスのドライバに適用した場合について説明したが、
この発明はそれに限定されるものでなく、マイクロプロ
セッサやディジタルシグナルプロセッサその池内部にバ
スを有するLSI一般に利用できる。
The above explanation has mainly been about the case where the invention made by the present inventor is applied to a bus driver in a cache memory, which is the field of application that formed the background of the invention.
The present invention is not limited thereto, but can be used in general LSIs having a bus inside a microprocessor or digital signal processor.

[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
[Effects of the Invention] The effects obtained by typical inventions disclosed in this application are briefly explained below.

すなわち、内部バスを有するLSIにおいて、バスを高
速で駆動することができ、しかもVssからVccまで
フル振幅でバスをスイングさせることができるとともに
、出力バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間耐
圧不良を防止することができる。
That is, in an LSI having an internal bus, it is possible to drive the bus at high speed, swing the bus with full amplitude from Vss to Vcc, and prevent breakdown voltage failure between the base and emitter of the output bipolar transistor. I can do it.

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

第1図は本発明に係るB i−CMOSトライステート
バッファの第1の実施例を示す回路図、第2図は本発明
に係るB1−CMOSトライステートバッファの第2の
実施例を示す回路図、第3図は本発明に係るBi−CM
OSトライステートバッファの第3の実施例を示す回路
図、第4図は従来のCMOSトライステートバッファの
一例を示す回路図、 第5図は本発明に係るB i−CMOSトライステート
バッファを使用して好適なLSIとしてのキャッシュメ
モリの一構成例を示すブロック図である。 1・・・・出力段、2・・・・CMOS論理段、Ql。 Q2・・・・出力トランジスタ、Sl・・・・スイ・ソ
チ素子、S2・・・・プルアップ用MOSFET%M3
・・・・カットオフMOSFET。 第 図 第 図 バス ■6 V7
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a B1-CMOS tri-state buffer according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of a B1-CMOS tri-state buffer according to the present invention. , FIG. 3 shows the Bi-CM according to the present invention.
A circuit diagram showing a third embodiment of the OS tri-state buffer, FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional CMOS tri-state buffer, and FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional CMOS tri-state buffer. FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a cache memory as a suitable LSI. 1...Output stage, 2...CMOS logic stage, Ql. Q2...Output transistor, Sl...Sui-Sochi element, S2...Pull-up MOSFET%M3
...Cutoff MOSFET. Figure Figure Bus ■6 V7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1と第2の電源電圧端子間に2つのトランジスタ
が直列接続されてなるプッシュプル型出力段と、上記2
つのトランジスタを相補的にオン、オフ制御させたり、
同時にオフ状態にさせる信号を形成するCMOS論理段
とを備え、上記出力段のトランジスタのうち少なくとも
プルアップ側のトランジスタはバイポーラトランジスタ
で構成され、このトランジスタのベース・エミッタ端子
間にはスイッチング素子が接続され、このスイッチング
素子は出力ハイインピーダンス時にのみオンされるよう
にされていることを特徴とするトライステートバッファ
。 2、上記出力段の出力ノードと第1の電源電圧端子との
間には、出力ハイレベル状態でオンされるプルアップ用
のMOSFETが接続されてなることを特徴とする請求
項1記載のトライステートバッファ。 3、上記CMOS論理段のうち、プルアップ側の出力ト
ランジスタのオン、オフ制御信号を形成するCMOS回
路内には、出力ハイインピーダンス時に、上記スイッチ
ング素子を介して出力ノードに電荷が流れ込む経路を遮
断するためのカットオフMOSFETが設けられている
ことを特徴とする請求項1または2記載のトライステー
トバッファ。
[Claims] 1. A push-pull type output stage in which two transistors are connected in series between a first and a second power supply voltage terminal;
Complementary on/off control of two transistors,
At least one of the transistors in the output stage on the pull-up side is a bipolar transistor, and a switching element is connected between the base and emitter terminals of this transistor. A tri-state buffer characterized in that the switching element is turned on only when the output is high impedance. 2. The trie according to claim 1, further comprising a pull-up MOSFET connected between the output node of the output stage and the first power supply voltage terminal, which is turned on when the output is at a high level. state buffer. 3. In the CMOS circuit that forms the on/off control signal for the output transistor on the pull-up side of the CMOS logic stage, there is a circuit that blocks the path for charge to flow into the output node via the switching element when the output is high impedance. 3. The tri-state buffer according to claim 1, further comprising a cut-off MOSFET for controlling the tri-state buffer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5399918A (en) * 1993-09-30 1995-03-21 Intel Corporation Large fan-in, dynamic, bicmos logic gate
EP0810735A2 (en) * 1996-05-30 1997-12-03 Nec Corporation Tristate buffer having a bipolar transistor

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