JPH0449714A - Ttl論理ic - Google Patents
Ttl論理icInfo
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- JPH0449714A JPH0449714A JP2159473A JP15947390A JPH0449714A JP H0449714 A JPH0449714 A JP H0449714A JP 2159473 A JP2159473 A JP 2159473A JP 15947390 A JP15947390 A JP 15947390A JP H0449714 A JPH0449714 A JP H0449714A
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Links
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Dram (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野]
本発明は電子計算機、ワークステーション、通信機等に
用いる高速CMO5−TTL論理ICに関する。
用いる高速CMO5−TTL論理ICに関する。
[発明の概要)
IC内部に5Vの外部電源より低い電圧を発生する降圧
回路を設け、高速処理を必要とする入力回路と論理処理
回路をcMosトランジスタで構成し、かつ前記降圧回
路の出力電圧で動作さセ、高いドライバビリティを必要
とする出力バッファ回路を5■の外部電源にて直接動作
させることにより、高速を可能としたTTL論理IC。
回路を設け、高速処理を必要とする入力回路と論理処理
回路をcMosトランジスタで構成し、かつ前記降圧回
路の出力電圧で動作さセ、高いドライバビリティを必要
とする出力バッファ回路を5■の外部電源にて直接動作
させることにより、高速を可能としたTTL論理IC。
[従来の技術]
TTL (Trans i s 1、n r−T r
a n s is t、 o r 1.、 o g
i c )は汎用の高速論理ICとして広く使われてい
る。特に最近では、より高速動作でかつ低消費電力とい
う要求から、従来のバイボー−0)1−ランジスタ構成
からCMO5I−ランジスタ構成、さらには、パイCM
OS構成へと発展してきた。第2図は従来のTTL論
理ICの基本構成を示す図である。lは外部電諒端子V
ce。
a n s is t、 o r 1.、 o g
i c )は汎用の高速論理ICとして広く使われてい
る。特に最近では、より高速動作でかつ低消費電力とい
う要求から、従来のバイボー−0)1−ランジスタ構成
からCMO5I−ランジスタ構成、さらには、パイCM
OS構成へと発展してきた。第2図は従来のTTL論
理ICの基本構成を示す図である。lは外部電諒端子V
ce。
2は同じ(V !; s、3はT T L入力端子、5
は出力バッファ端子、11j3.J:び12は、T T
I−人力の初段インバータを構成するI) M OS
TおよびNMO3Tであり、20は内部論理回路、3
1および32は出力バッファを構成する、P M OS
TおよびICを構成する入力回路、内部論理回路、出
力バッファ回路等はNMO5Tである。全て外部11源
に直接接続されていた。
は出力バッファ端子、11j3.J:び12は、T T
I−人力の初段インバータを構成するI) M OS
TおよびNMO3Tであり、20は内部論理回路、3
1および32は出力バッファを構成する、P M OS
TおよびICを構成する入力回路、内部論理回路、出
力バッファ回路等はNMO5Tである。全て外部11源
に直接接続されていた。
一方、シブミクロンプロセスを用いた高集積度のメ士り
においては、内部定電圧回路により外部5V電源より3
V程度に降圧しt−出力を発q−シ、この電圧にて、メ
モリアL〆イを駆動しているものがある。これは、メ千
リアレイを構成するサブミクロンルールのMO5I−ラ
ンジスタのホットエレクトロン劣化を防ぐためのもので
ル)す、周辺回路は直接5Vにて駆動さり、−rいる。
においては、内部定電圧回路により外部5V電源より3
V程度に降圧しt−出力を発q−シ、この電圧にて、メ
モリアL〆イを駆動しているものがある。これは、メ千
リアレイを構成するサブミクロンルールのMO5I−ラ
ンジスタのホットエレクトロン劣化を防ぐためのもので
ル)す、周辺回路は直接5Vにて駆動さり、−rいる。
〔発明が解決しようとする課題1
TTLレベルの入力規格は、ハイレベルの最低型IJI
I (Vl、) =2. OV、ローレヘル+LIi’
rR圧(VIL)=0.8Vである。したがって、初段
のCMO3(ンバータの反転電圧は、V +iiとvl
Lの中間の電圧である1、4V程度に設定される。これ
は外部電源5V(実際には45〜5.5V)に対してか
なり低い値である。CMOSインバータで前述の入力規
格を満t:すためには、Nチャネル〜1OSトランジス
タ(N M OS 1− )のドライバビリティをI〕
ヂヘ・ネルMO5I−ラニノジスタ(1)MO5T)の
ドライバビリティに対して6−8侶程度大きく設定しな
ければならない、このアンバランスな初段のインバータ
は、立上がり/立上がり速度もアンバランスである。ま
た高速動作をさせようとすると、初段インバータのサー
イズを大きくしなければならず、このインバータを流れ
る貫通電流も大きくなるという欠点があった。
I (Vl、) =2. OV、ローレヘル+LIi’
rR圧(VIL)=0.8Vである。したがって、初段
のCMO3(ンバータの反転電圧は、V +iiとvl
Lの中間の電圧である1、4V程度に設定される。これ
は外部電源5V(実際には45〜5.5V)に対してか
なり低い値である。CMOSインバータで前述の入力規
格を満t:すためには、Nチャネル〜1OSトランジス
タ(N M OS 1− )のドライバビリティをI〕
ヂヘ・ネルMO5I−ラニノジスタ(1)MO5T)の
ドライバビリティに対して6−8侶程度大きく設定しな
ければならない、このアンバランスな初段のインバータ
は、立上がり/立上がり速度もアンバランスである。ま
た高速動作をさせようとすると、初段インバータのサー
イズを大きくしなければならず、このインバータを流れ
る貫通電流も大きくなるという欠点があった。
さらに、内部のCMO3論理回路も、外部5V電源で駆
動する場合、ホットエレクトロン劣化の問題あるだけで
なく、信号伝達時間が遅(なったり、スイッチング時の
消費電力が小さくできないなどの問題があった7 一方、出力バッファには、数→−mAの高い負荷駆動能
力が要求されるので、単純に電源電圧を低くして使うこ
とは得策ではなかった。
動する場合、ホットエレクトロン劣化の問題あるだけで
なく、信号伝達時間が遅(なったり、スイッチング時の
消費電力が小さくできないなどの問題があった7 一方、出力バッファには、数→−mAの高い負荷駆動能
力が要求されるので、単純に電源電圧を低くして使うこ
とは得策ではなかった。
1課題を解決するための手段1
外部5V1[源から、3V程度の電圧を発生する降圧回
路をIC内部に設け、この出力電圧で、゛rT+、入力
回路および内部論理回路を駆動する。出力バッファは5
V電源にて直接駆動する。
路をIC内部に設け、この出力電圧で、゛rT+、入力
回路および内部論理回路を駆動する。出力バッファは5
V電源にて直接駆動する。
r作用]
CMO5回路は消費電力が小さいので、外部5V電源か
ら発生した3V程度の内部電源で動作させることは比較
的容易である。TT’Lレベルの初段インバータの反転
電圧の1■い値1.4Vは、内部降圧1M、源の約騒と
なるので、PMO5とNMO8のドライバビリティなほ
ぼ等しく設定できる。
ら発生した3V程度の内部電源で動作させることは比較
的容易である。TT’Lレベルの初段インバータの反転
電圧の1■い値1.4Vは、内部降圧1M、源の約騒と
なるので、PMO5とNMO8のドライバビリティなほ
ぼ等しく設定できる。
これにより初段インバータの立上り/立下りスピー ド
がほぼ等しくなり、次段以後のロジックと組合わせてイ
ンバータの→Jイズを最適化できるので2高速化しやす
く、貫通W 1fliも抑えることができる。内部論理
回路も、3V程度の電源電圧で6M03回路を動作させ
た場合と、5■電源で直接動作させた場合のスピード差
はほとんど無く、ボッi・工し/クトロン劣仕が抑えら
れる分だけ微細化できるので結局高速化できる。そし2
て出力バッフi・は、外部5V[源で直接駆動させるの
で、ここでのスピード低下はない1以上の諸効果により
、従来よりきわめて高速で動作するT T L論理IC
を1坦できる。
がほぼ等しくなり、次段以後のロジックと組合わせてイ
ンバータの→Jイズを最適化できるので2高速化しやす
く、貫通W 1fliも抑えることができる。内部論理
回路も、3V程度の電源電圧で6M03回路を動作させ
た場合と、5■電源で直接動作させた場合のスピード差
はほとんど無く、ボッi・工し/クトロン劣仕が抑えら
れる分だけ微細化できるので結局高速化できる。そし2
て出力バッフi・は、外部5V[源で直接駆動させるの
で、ここでのスピード低下はない1以上の諸効果により
、従来よりきわめて高速で動作するT T L論理IC
を1坦できる。
[実施例1
第1図に本発明のT T 1.=論理ICの実施図を示
す7外部T4.源端子1および端子2間に設けられt−
3V程度の電圧を発生する降圧回路40の出力1.7よ
り、入力回路の初段インバータ10及び内部論理回路2
0等が動作する。降圧回路40の出力電圧は、T T
Lレベルの電圧スウィングが主に0〜3 Vであること
と、微細化M OS Tのホラ1−エレクi−ロンの抑
制のために3V程度が適当である。
す7外部T4.源端子1および端子2間に設けられt−
3V程度の電圧を発生する降圧回路40の出力1.7よ
り、入力回路の初段インバータ10及び内部論理回路2
0等が動作する。降圧回路40の出力電圧は、T T
Lレベルの電圧スウィングが主に0〜3 Vであること
と、微細化M OS Tのホラ1−エレクi−ロンの抑
制のために3V程度が適当である。
内部論理回路20の電源電圧Vccが5Vから3V程度
に下った場合でも、CMOSロジ・ロンの動作速度はほ
とんど変化しない、かえって前述のホラ]・エレク!・
ロン劣化が抑大られる分だけ微細化ルールを使うことが
できるので、全体の動作速度を速くすることが可能であ
る。内部降圧回路の出力は安定化させた方が良いか、特
に精度の高い出力電圧の制御は必要ない。
に下った場合でも、CMOSロジ・ロンの動作速度はほ
とんど変化しない、かえって前述のホラ]・エレク!・
ロン劣化が抑大られる分だけ微細化ルールを使うことが
できるので、全体の動作速度を速くすることが可能であ
る。内部降圧回路の出力は安定化させた方が良いか、特
に精度の高い出力電圧の制御は必要ない。
第3図はPMO5TIIおよびいNMO5TI2から成
るTTLレベルの初段インバータ10の入出力特性であ
り、曲線aは本発明によるもの、曲線1〕は貨来のもの
である。CMOSインパークの反転電圧■。6は次の簡
略式で表わされる。
るTTLレベルの初段インバータ10の入出力特性であ
り、曲線aは本発明によるもの、曲線1〕は貨来のもの
である。CMOSインパークの反転電圧■。6は次の簡
略式で表わされる。
ここで、111)、gnはPMO5T、NMO5Tの表
面移動度、W p 、 W Nは実効ゲー[・幅、1゜
p、1.−nは実効ゲート長である。TTLレベルのv
IH≦2.0V、V、、?0.8Vを実現t 6 f、
= メにはV、、は144v稈度に設定するが、 V
cc= 5Vのときにはβ=0.39程度となる、1.
、、、 ri = 1−11、μn=2UPとすると、
W、/WP〜3.3程度どなり、かなりアンバランスと
なる。この場合、V、、=1.4Vであるが、入出力特
性は第二3図1曲線すで示さ才lるような特性どなる。
面移動度、W p 、 W Nは実効ゲー[・幅、1゜
p、1.−nは実効ゲート長である。TTLレベルのv
IH≦2.0V、V、、?0.8Vを実現t 6 f、
= メにはV、、は144v稈度に設定するが、 V
cc= 5Vのときにはβ=0.39程度となる、1.
、、、 ri = 1−11、μn=2UPとすると、
W、/WP〜3.3程度どなり、かなりアンバランスと
なる。この場合、V、、=1.4Vであるが、入出力特
性は第二3図1曲線すで示さ才lるような特性どなる。
このような特性は2′g、速動作時には反転電圧が1)
C動作時より高くなる傾向があるので、V、、l=1.
4Vより低め1こ反転電圧を:9定12でおかなければ
■≦2.0Vの規格を満たさなくなる場合がル)る。
C動作時より高くなる傾向があるので、V、、l=1.
4Vより低め1こ反転電圧を:9定12でおかなければ
■≦2.0Vの規格を満たさなくなる場合がル)る。
そしてこのP M OS TとNMO5Tのドライバビ
リフィのアンバラン2、は立上り/立1り特性において
もアンバランスとなる。第4図は、入カバルス波形V
i mと初段、インバータ10の出力電圧v、および次
段インバータl 3の出力電圧vz4示した図である。
リフィのアンバラン2、は立上り/立1り特性において
もアンバランスとなる。第4図は、入カバルス波形V
i mと初段、インバータ10の出力電圧v、および次
段インバータl 3の出力電圧vz4示した図である。
なお、実線は第1図のインバタの特性であり、破線は第
2図のインバータの特性である。初段、インバータ10
の立下りは速いが]α下りは非常に遅い、立下り速度を
速くするには、PMO5IIのW、を大きくすれば良い
がV amが変化するので、同じβ比のままNMO5I
2のWNも大きくしなけtlばならない。従って、入力
端子が、Vs S、VCC(7)中間テ(7) P M
OS゛F11からNMO5T12を通る貫通電流が大
きくなり好ましくない。
2図のインバータの特性である。初段、インバータ10
の立下りは速いが]α下りは非常に遅い、立下り速度を
速くするには、PMO5IIのW、を大きくすれば良い
がV amが変化するので、同じβ比のままNMO5I
2のWNも大きくしなけtlばならない。従って、入力
端子が、Vs S、VCC(7)中間テ(7) P M
OS゛F11からNMO5T12を通る貫通電流が大
きくなり好ましくない。
1−れに対して、内部降圧回路により3vで動作させる
場合には、W p / W n 二2となり、初段イン
バータ100人出力特性は第3図、曲線8となり、立上
り/立下り特性も第4図の実線で示(ようほぼ同じ動作
速度となる、初段インバータ10とン欠段のインバータ
13のづイズによって動イ乍速度を決定できるので、初
段のインバータ10のサイズを小さくし2て1貫通′@
流ヲ小さく(゛ることかできる。
場合には、W p / W n 二2となり、初段イン
バータ100人出力特性は第3図、曲線8となり、立上
り/立下り特性も第4図の実線で示(ようほぼ同じ動作
速度となる、初段インバータ10とン欠段のインバータ
13のづイズによって動イ乍速度を決定できるので、初
段のインバータ10のサイズを小さくし2て1貫通′@
流ヲ小さく(゛ることかできる。
内部論理回路20はCM OS構成では消費電力が小さ
いので降圧回路40の出力電圧で動作可能である。 T
T Lレベルの出力電流は数+111A必要とさtす
るので、出力バッファ回路30と構成(−るブルア・ツ
ブトランジスタ:31およびプルダウントランジスタ:
32などは、5■電源にで直接駆動し5たJ]がよい。
いので降圧回路40の出力電圧で動作可能である。 T
T Lレベルの出力電流は数+111A必要とさtす
るので、出力バッファ回路30と構成(−るブルア・ツ
ブトランジスタ:31およびプルダウントランジスタ:
32などは、5■電源にで直接駆動し5たJ]がよい。
[発明の効果1
本発明1こより、より高速を力作で、かつ低消電力のI
’ T L、論理I Cを実現することができる。
’ T L、論理I Cを実現することができる。
第1図は本弁明によるT T L論理ICの基本構成図
、第2図は従来のT TL、論理ICの基本構成図、第
3図は、本発明と従来の]゛T1−レベルの初段インバ
ータの入出力特性図、第4図は本発明と6V来のT T
L入力回路のタイ−ミニ/クチャ(・であ る。 :32 40 ・ V e c電源端子 ■1、r;電KA端子 i’ i” l L/ベル入入力端 側制御端 子段インバ ・・初段インバ 内部論理回路 出力バッファF” M OST 出力バッフr N M OS T 降圧回路 りのP M OS T” りのN M OS T’ 以 1
、第2図は従来のT TL、論理ICの基本構成図、第
3図は、本発明と従来の]゛T1−レベルの初段インバ
ータの入出力特性図、第4図は本発明と6V来のT T
L入力回路のタイ−ミニ/クチャ(・であ る。 :32 40 ・ V e c電源端子 ■1、r;電KA端子 i’ i” l L/ベル入入力端 側制御端 子段インバ ・・初段インバ 内部論理回路 出力バッファF” M OST 出力バッフr N M OS T 降圧回路 りのP M OS T” りのN M OS T’ 以 1
Claims (1)
- 5Vの外部電源より低い電圧を出力する降圧回路と、
前記降圧回路の出力電圧で動作するCMOS構成のTT
Lレベル入力回路および内部論理回路と、前記外部電源
にて動作する出力バッファ回路とから成るTTL論理I
C。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2159473A JPH0449714A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Ttl論理ic |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2159473A JPH0449714A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Ttl論理ic |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0449714A true JPH0449714A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15694540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2159473A Pending JPH0449714A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Ttl論理ic |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0449714A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0575124A2 (en) * | 1992-06-15 | 1993-12-22 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP2159473A patent/JPH0449714A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6720804B2 (en) | 1992-05-15 | 2004-04-13 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
EP0575124A2 (en) * | 1992-06-15 | 1993-12-22 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
EP0575124A3 (en) * | 1992-06-15 | 1996-07-24 | Fujitsu Ltd | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
US5557221A (en) * | 1992-06-15 | 1996-09-17 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
US6034555A (en) * | 1992-06-15 | 2000-03-07 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
US6492846B1 (en) | 1992-06-15 | 2002-12-10 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
US6707325B2 (en) | 1992-06-15 | 2004-03-16 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
US6737893B2 (en) | 1992-06-15 | 2004-05-18 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
US6744300B2 (en) | 1992-06-15 | 2004-06-01 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit with input/output interface adapted for small-amplitude operation |
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