JPH0482319A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPH0482319A
JPH0482319A JP2194983A JP19498390A JPH0482319A JP H0482319 A JPH0482319 A JP H0482319A JP 2194983 A JP2194983 A JP 2194983A JP 19498390 A JP19498390 A JP 19498390A JP H0482319 A JPH0482319 A JP H0482319A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はバイポーラトランジスタとMOSトランジスタ
を用いた論理回路に関し、特にバイポーラトランジスタ
とCMOS素子を同一半導体基板上に形成したB、CM
OS論理回路に使用される。
(従来の技術) 従来のバイポーラトランジスタを用いたECL論理回路
の基本的な構成を第2図に示す。ここでNPNバイポー
ラトランジスタQ+ 、Qzで構成したエミッタ結合差
動回路により、相補入力ININのうち、高電位側の枝
回路の方に定電流源IIの全電流が流れ、流れた方の枝
回路の抵抗負荷R1またはRz  (R+ =Rz =
R)のIRドロップ(Iは電流)で低電位rVcc  
I+Rjとなり、流れない方の枝回路の出力端が、充電
されて電源電圧VCCとなる。上記差動回路の出力がエ
ミッタフォロアのQy 、Qaにより1段しヘルシフト
され、出力OUT、OUTの高電位はrVcc■、」、
低電位はrVcc  I+ RVt Jとなる。
■、は、バイポーラトランジスタのベース、エミッタ間
順方向電圧である。
上記ECL論理回路は、バイポーラトランジスタが非飽
和動作をし、またレベルシフト回路のトランジスタQよ
、Q4のおかげで、I、RPV。
ならば、上記非飽和動作が完全に保証されるという点で
、バイポーラ論理回路でも最も高速、高動作マージンの
論理回路方式である。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来例は、動作スピードの点でメリットの大きいE
CL論理回路であるが、出力OUT、 OUTの容量性
負荷が大きい場合に問題を生じる。
即ち、例えば出力OUTが低電位から高電位にプルアッ
プ動作する場合は、バイポーラトランジスタQ4によっ
て負荷が充電されるため、これは充分に高速である。し
かし出力0[JTが高電位から低電位にプルダウン動作
する場合は、バイポーラトランジスタQ4はカントオフ
し、定電流源■2だけで放電が行なわれることになる。
従って、一般に負荷の大きい場合、プルアップ動作より
プルダウン動作が遅くなり、スピードが悪化する欠点が
ある。
この欠点を補うため、レベルシフト回路の定電流源I2
  (及び13)の値を大きくすれば、スピードの悪化
は免れるが、今度は単位ゲートあたりの消費電流が大と
なってしまう。一般にECL論理回路は、CMOS素子
や他のバイポーラ論理回路と比べて消費電力が大きいた
め、定電流源の値を大きくする対策は取りにくい。
そこで本発明の目的は、ECL論理回路と同等の動作ス
ピードをもち、かつ負荷容量依存性が少なく、低消費電
力化が可能な論理回路を提供することにある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段と作用) 本発明は、 (1)相補関係にある第1、第2の出力を得るバイポー
ラ差動論理回路と、該回路の定電流源と電源間に、第1
の出力を制御人力とする第1のバイポーラトランジスタ
、第2の出力を制御入力とする第1のMOSトランジス
タが直列に設けられこれらトランジスタ間から第1の出
力を得る第1の出力回路と、前記定電流源と電源間に、
第2の出力を制御入力とする第2のバイポーラトランジ
スタ、第1の出力を制御入力とする第2のMOSトラン
ジスタが直列に設けられこれらトランジスタ間から前記
第1の出力とは相補関係にある第2の出力を得る第2の
出力回路とを具備したことを特徴とする。
即ち本発明は、従来の出力回路(エミッタフォロア)の
プルダウン電流を、gm大のMO3I−ランジスタ、電
流値の大きな定電流源を介して放電することで、プルダ
ウン動作を高速化し、また従来の出力回路の定電流源を
省略しかつMOSトランジスタを必要時(プルダウン時
)だけ動作させて、余分な電流を削減することにより、
低消費電力化を実現したものである。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第1
図は同実施例の回路図であるが、第2図と対応する個所
には同一符号を用いる。エミッタ結合差動回路1は、N
PNバイポーラトランジスタQ+ 、Qz 、負荷抵抗
R,,R,、定電流源I4で構成されている。トランジ
スタQ1のベース入力はIN、l−ランジスタQ2のベ
ース入力は反転入力INである。第1の出力ハッファ2
はNPN l−ランジスタQ3、NMOSトランジスタ
T、の直列回路、第2の出カバソファ3はNPNトラン
ジスタQ4、NMOSトランジスタI2の直列回路、共
通定電流#I4で構成される。トランジスタQ、のベー
ス、トランジスタT2のゲートには、差動出力0.が供
給され、トランジスタT、のゲート、トランジスタQ4
のベースには差動出力0□が供給される。出カバソファ
2.3の出力として、相補関係にあるOUT (INと
同相)。
OUT (INと同相)が得られる。定電流源■4の値
は、第1図と比較すれば、I 4= I 、+1.(=
13)近辺に設定可能である。また第1図の回路は、出
力振幅がIR=VfとなるようにR(=R+=Rz)ま
たはI  (Rを流れる電流)を調節している。電源電
圧の一例としては、Vcc=O(V) 、VEE=5 
〔■〕と考えてよい。
第1図では、差動回路1の相補入力IN、INのうち、
高電位側(ここではINとする)の方の枝回路に全電流
が流れ、抵抗R,のIR(R+ =R,=R)  ドロ
ップで、出力端0.が低電位rVcc  l4RJとな
り、電流が流れない方の枝回路の出力端02は高電位V
CCに充電される。入力INが高電位になった時は出力
OUTは低電位出力、出力OUTが高電位出力となるの
で、OUTがプルダウン動作、OUTがプルアップ動作
をする。
即ちプルダウン動作においては、トランジスタQ3がオ
フ、T+がオンするので、OUTはトランジスタTI、
定電流源I4を介して放電される。
またプルアンプ動作においては、トランジスタQ4がオ
ン、トランジスタT2がオフするので、OUTはトラン
ジスタQ4を介して充電される。
従って第1図の回路では、プルアンプ側は、トランジス
タT2がオフするため、非飽和のトランジスタT4を介
して高速に充電が行なわれる。
方プルダウン側は、NMO5トランジスタ(ここではT
、)のg+wを大きくとり、かつ大定電流源I4を通す
ことで、高速なプルダウン動作が可能となる。また第2
図の出力ハッファの定電流源を省略しかつ必要時のみM
OSトランジスタ(T1またはI2)をオンするため、
無駄な電流が少くなり、低消費電力化が可能である。
なお本発明は上記実施例に限られず種々の応用が可能で
ある。例えばバイポーラ差動論理回路の一例としてエミ
ッタ結合の差動回路1を用い、その入力をIN、INの
相補入力としたが、これら入力の一方を基準人力V I
EF等としてもよいし、また差動回路1の代りにOR及
びNOR出力の論理回路、AND及びNAND出力の論
理回路等を用い、該回路で出力回路(出カバソファ)の
バイポーラトランジスタ及びMO3I−ランジスタを駆
動してもよい。また実施例では、論理振幅が■f(ベー
ス、エミッタ間順方向電圧)の場合を説明したが、■、
以外の論理振幅の場合に適用してもよ(、例えば出力振
幅が更に大となるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、出力の大電流放電が
可能であり、しかも無駄電流を流さずに非飽和充電が可
能であるため、高速動作が可能であり、また定電流源数
を少としかつ必要のみ電流を流すようにしたため、低消
費電流化が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は従来のE
CLバイポーラ論理回路図である。 1・−・エミッタ結合差動回路、2.3・・・出力回路
、Q1〜Q4・・・バイポーラトランジスタ、T、、 
1g〜M OS F E T、 R、Rz・・・抵抗、
I4・・・定電流源、 VCC・ Vo・・・電源。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相補関係にある第1,第2の出力を得るバイポー
    ラ差動論理回路と、該回路の定電流源と電源間に、第1
    の出力を制御入力とする第1のバイポーラトランジスタ
    、第2の出力を制御入力とする第1のMOSトランジス
    タが直列に設けられこれらトランジスタ間から第1の出
    力を得る第1の出力回路と、前記定電流源と電源間に、
    第2の出力を制御入力とする第2のバイポーラトランジ
    スタ、第1の出力を制御入力とする第2のMOSトラン
    ジスタが直列に設けられこれらトランジスタ間から前記
    第1の出力とは相補関係にある第2の出力を得る第2の
    出力回路とを具備したことを特徴とする論理回路。
  2. (2)ベースを第1の入力とした第1極性の第1のバイ
    ポーラトランジスタと、ベースを第1の入力の反転入力
    または基準入力である第2の入力とし、エミッタを第1
    のバイポーラトランジスタのエミッタと共通接続した第
    1極性の第2のバイポーラトランジスタと、一端を第1
    の電位電源、他端を第1のバイポーラトランジスタのコ
    レクタに接続した第1の抵抗素子と、一端を第1の電位
    電源、他端を第2のバイポーラトランジスタのコレクタ
    に接続した第2の抵抗素子と、コレクタを第1の電位電
    源、ベースを第1のバイポーラトランジスタのコレクタ
    、エミッタを第1の出力とする第1極性の第3のバイポ
    ーラトランジスタと、コレクタを第1の電位電源、ベー
    スを第2のバイポーラトランジスタのコレクタ、エミッ
    タを第1の出力と反転関係にある第2の出力とする第1
    極性の第4のバイポーラトランジスタと、ゲートを第2
    のバイポーラトランジスタのコレクタ、ドレインを第1
    の出力、ソースを第1のバイポーラトランジスタのエミ
    ッタに接続した第1導電型の第1のMOSFETと、ゲ
    ートを第1のバイポーラトランジスタのコレクタ、ドレ
    インを第2の出力、ソースを第2のバイポーラトランジ
    スタのエミッタに接続した第1導電型の第2のMOSF
    ETと、第1、第2のバイポーラトランジスタのエミッ
    タと第2の電位電源との間に設けられた定電流源とを具
    備したことを特徴とする論理回路。
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