JPH05110419A - Cmosインバータ回路 - Google Patents

Cmosインバータ回路

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JPH05110419A
JPH05110419A JP3265816A JP26581691A JPH05110419A JP H05110419 A JPH05110419 A JP H05110419A JP 3265816 A JP3265816 A JP 3265816A JP 26581691 A JP26581691 A JP 26581691A JP H05110419 A JPH05110419 A JP H05110419A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
channel
potential
mos transistor
channel type
Prior art date
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Pending
Application number
JP3265816A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Matsue
賢二 松江
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.)
NEC Kyushu Ltd
Original Assignee
NEC Kyushu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Kyushu Ltd filed Critical NEC Kyushu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】CMOSインバータ回路のスイッチング時の貫
通電流を小さくすることにより、消費電流を減少させ、
かつ電源及び接地電位の変動を押える。 【構成】しきい値電圧がたがいに異なるPチャネル型M
OSトランジスタT1,T3,T5を並列に接続し、か
つしきい値電圧がたがいに異なるNチャネル型MOSト
ランジスタを並列に接続したものを電源電位と接地電位
との間に直列に接続する。 【効果】スイッチング時において流れる貫通電流をおの
おののMOSトランジスMのしきい値電圧,チャネル
長,チャネル幅を最適化する事により、CMOSインバ
ータの電流駆動能力をそこなう事なく小さくし、電源電
位及び接地電位の変動、及び消費電流を小さくする事が
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入力信号を反転させて出
力信号とするCMOSインバータ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のCMOSインバータ回路は、図3
に示すように、電源VDDとグランドGNDとの間にP
チャネル型MOSトランジスタT13とNチャネル型M
OSトランジスタT14とを直列に接続し、Pチャネル
型MOSトランジスタT13とNチャネル型MOSトラ
ジスタT14のゲートを接続して入力とし、ドレインを
接続して出力としていた。インバータ回路のスイッチン
グ時において入力Iが立上り、出力Oが立下がる場合を
考えると、入力信号がNチャネル型MOSトランジスタ
T14のしきい値電圧を越えるとNチャネル型MOSト
ランジスタ14は導通し始め、出力Oの電位は立下り始
める。さらに入力信号の電位が大きくなると出力Oの電
位は急峻に変化し、その電位変化はPチャネル型MOS
トランジスタT13とNチャネル型MOSトランジスタ
T14との電流駆動能力(以下gm と記す)比で決定さ
れる。入力信号がPチャネル型MOSトランジスタT1
3をオフさせる様な電位になると出力Oの電位はすみや
かにOボルトに近づいていく。 次に、入力Iが立下
り、出力Oが立上る場合においては、上記説明とまった
く逆に考えれば良い。つまり、入力信号IがPチャネル
型MOSトランジスタT13をオンさせる電位になると
出力Oは立上り始め、さらに入力信号の電位が低下して
くると出力Oの電位は急峻に変化し、その電位入力信号
がNチャネル型MOSトランジスタT14をオフさせる
様な電位になると出力Oの電位はすみやかに電源電位V
DDに近づいていく。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のCMO
Sインバータ回路は入力Iが立上り、出力Oが立下る、
又は入力Iが立下り、出力Oが立上るスイッチング時に
おいて、Pチャネル型MOSトランジスタT13、Nチ
ャネル型MOSトランジスタT14が同時に導通する期
間が存在し、その時電源電位VDDからグランドGND
へ貫通電流が流れる。この貫通電流はLSIの動作電流
を増加させ、又電源及びグランド電位の変動をもたら
す。この現象はMOSトランジスタのgm が大きくなれ
ばなる程顕著に現われ、さらに出力PINの数が多くな
ればなる程大きくなり、入力レベル、出力レベルを悪化
させるという問題があった。
【0004】上述した従来のインバータ回路に対し、本
発明は電源電位VDDとグランドGNDとの間に接続さ
れるPチャネル型及びNチャネル型MOSトランジスタ
のしきい値電圧が異なるPチャネル型及びNチャネル型
MOSトラジスタをそれぞれに並列に接続し、スイッチ
ング時に電源電位VDDからグランドGNDに流れる貫
通電流を小さくするという相違点を有する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のCMOSインバ
ータ回路は電源と出力との間にしきい値電圧の異なるP
チャネル型MOSトランジスタを並列に接続し、出力と
グランドとの間にしきい値電圧の異なるNチャネル型M
OSトランジスタを並列に接続し電源とグランドとの間
を前記並列接続したPチャネル型MOSトランジスタと
Nチャネル型MOSトランジスタを直列に接続した構成
となっている。
【0006】尚、本明細書において使用されている用語
「MOSトランジスタ」は「絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタ」全般を意味している。
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例の回路図であり、3つ
のPチャネル型MOSトランジスタT1,T3,T5
と、3つのNチャネル型MOSトランジスタT2,T
4,T5とで構成されている。Pチャネル型MOSトラ
ンジスタT1,T3,T5のしきい値電圧はたがいに異
なっており、かつNチャネル型MOSトランジスタのT
2,T4,T6のしきい値電圧もまたたがいに異なって
いる。
【0008】まず入力IがLowからHighへ変化す
る場合を考えてみる。入力がLowの時Pチャネル型M
OSトランジスタT1,T3,T5は導通、Nチャネル
型MOSトランジスタT2,T4,T6は非導通であ
り、出力OはHighとなっている。入力Iが徐々にL
owからHighへ変化し始め、Nチャネル型MOSト
ランジスタT2のしきい値電圧(以下VTN2と記す)
を越えるとNチャネル型MOSトランジスタT2は導通
し始める。Nチャネル型MOSトランジスタT4,T6
のしきい値電圧をそれぞれVTN4,VTN6としVT
N2より大きく設定しておくと、この状態ではNチャネ
ル型MOSトランジスタT4,T6はまだ非導通となっ
ており、Pチャネル型MOSトランジスタT1,T3,
T5は導通しているため電源VDDからグランドGND
1へ流れる貫通電流はPチャネル型MOSトランジスタ
T1,T3,T5を介しNチャネル型MOSトランジス
タT2のみを通って流れる。この場合の貫通電流Itは
Nチャネル型MOSトランジスタT2を流れる電流IT
2により規定され以下の様になる。
【0009】
【0010】入力Iの電位がさらに上がりVTN4を越
えるとNチャネル型MOSトランジスタT4も導通し、
貫通電流はPチャネル型MOSトランジスタT1,T
3,T5を介し、Nチャネル型MOSトランジスタT
2,T4を通って流れる。この場合、VTN4はVTN
6より小さなしきい値電圧とする。この時の貫通電流I
tはNチャネル型MOSトランジスタT2,T4を流れ
る電流IT2,IT4の和として観測され以下の様にな
る。
【0011】
【0012】入力Iの電位がさらに上がりVTN6を越
えるとNチャネル型MOSトランジスタT6も導通し貫
通電流はPチャネル型MOSトランジスタT1,T3,
T5を介し、Nチャネル型MOSトランジスタT2,T
4,T6を通って流れる。この時の貫通電流ItはNチ
ャネル型MOSトランジスタT2,T4,T6を流れる
電流IT2,IT4,IT6の和として観測され、以下
の様になる。
【0013】
【0014】入力電圧Iがからに上がり貫通電流Itが
Pチャネル型MOSトランジスタT1,T3,T5て規
定される様になると貫通電流Itは以下の式で示され
る。
【0015】
【0016】入力電圧IがPチャネル型MOSトランジ
スタT5を非導通とする様な電位になると貫通電流It
はPチャネル型MOSトランジスタT1,T3に流れる
電流IT1,IT3の和として観測され以下の様にな
る。
【0017】
【0018】入力Iの電源が電源電圧VDDに近づきP
チャネル型MOSトランジスタT3を非導通とする様な
電位になると貫通電流はPチャネル型MOSトランジス
タT1を流れる電流IT1のみにより規定され以下の様
になる。
【0019】
【0020】入力Iの電位がPチャネル型MOSトラン
ジスタT1を非導通とする様な電位になるとPチャネル
型MOSトランジスタT1,T3は非導通となり、Nチ
ャネル型MOSトランジスタは導通しているが貫通電流
は流れない。
【0021】上記に説明した入力電圧VINと貫通電流
Itとの関係を図2に示す。Itは本発明の実施例の場
合の貫通電流である。同図に従来例の場合の貫通電流を
ItOとして示す。
【0022】入力IがHighからLowへ変化する場
合は前述の説明と同様に考えれば良い。
【0023】本発明の場合Nチャネル型MOSトランジ
スタT6のしきい値電圧を貫通電流ItがPチャネル型
MOSトランジスタで規定される入力電圧VINより大
きくし、かつ従来例の場合のNチャネル型MOSトラン
ジスタT14の電流駆動能力により大きくなる様チャネ
ル型MOSトランジスタT6の電流駆動能力をチャネル
長、チャネル幅で調整しておけば従来例の場合の電流駆
動能力により本発明の電流駆動能力を大きくし、かつ貫
通電流を小さくする事が可能となる。この場合Nチャネ
ル型MOSトランジスタT2とT4の電流駆動能力の和
は従来例の場合のNチャネル型MOSトランジスタT6
の電流駆動能力より小さいものとする。
【0024】上記の場合は出力OをHighからLow
へ変化させる場合であるが、逆に出力OをLowからH
ighへ変化させる場合はPチャネル型MOSトランジ
スタT5のしきい値電圧を貫通電流ItがNチャネル型
MOSトランジスタで規定される入力電圧より絶対値と
して大きくし、かつ従来例の場合のPチャネル型MOS
トランジスタT13の電流駆動能力より大きくなる様P
チャネル型MOSトランジスタT5の電流駆動能力をチ
ャネル長、チャネル幅で調整しておけば従来例の場合の
電流駆動能力より本発明の電流駆動能力を大きくしかつ
貫通電流を小さくする事が可能となる。この場合Pチャ
ネル型MOSトランジスタT1とT3の電流駆動能力の
和は従来例の場合のPチャネル型MOSトランジスタT
5の電流駆動能力より小さいものとする。
【0025】図2におけるItO−Itの部分である横
線の領域は従来例と比較した時の本発明の貫通電流の減
少を表わす領域である。
【0026】以上説明した様に本発明はCMOSインバ
ータの電流駆動能力を小さくする事なく貫通電流を押さ
える事で、貫通電流によって生じる電源電位及び接地電
位の変動を小さくでき、かつ消費電流をも少なくできる
という効果を有する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明はしきい値電
圧の異なるMOSトランジスタをPチャネル型、Nチャ
ネル型共に並列接続しCMOSインバータ回路を構成
し、CMOSインバータの電流駆動能力をそこなう事な
く貫通電流を小さくしたのでLSIの消費電流を小さく
し、かつ電源およびグランド電位の変動を小さくすると
いう効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のCMOSインバータを示す
回路図。
【図2】本発明のCMOSインバータ回路の入力電圧と
貫通電流を従来例と比較した場合の関係を示す図。
【図3】従来例のCMOSインバータを示す回路図。
【符号の説明】
T1,T3,T5,T13 Pチャネル型MOSトラ
ンジスタ T2,T4,T6,T14 Nチャネル型MOSトラ
ンジスタ I 入力 O 出力 VDD 電源電圧 GND 接地電位 It,ItO 貫通電流

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電位と第2の電位との間に並列に
    接続した複数個のしきい値電圧の異なるPチャネル型M
    OSトランジスタと、並列に接続した複数個のしきい値
    電圧の異なるNチャネル型MOSトランジスタとを直列
    に接続してなることを特徴とするCMOSインバータ回
    路。
JP3265816A 1991-10-15 1991-10-15 Cmosインバータ回路 Pending JPH05110419A (ja)

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JP3265816A JPH05110419A (ja) 1991-10-15 1991-10-15 Cmosインバータ回路

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JP3265816A JPH05110419A (ja) 1991-10-15 1991-10-15 Cmosインバータ回路

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JPH05110419A true JPH05110419A (ja) 1993-04-30

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ID=17422457

Family Applications (1)

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JP3265816A Pending JPH05110419A (ja) 1991-10-15 1991-10-15 Cmosインバータ回路

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0739094A2 (en) * 1995-04-17 1996-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High voltage withstanding circuit and voltage level shifter
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KR100396831B1 (ko) * 1996-02-26 2003-11-17 주식회사 하이닉스반도체 절전형인버터회로
JP2009506612A (ja) * 2005-08-24 2009-02-12 エヌエックスピー ビー ヴィ 集積化スイッチモード電源に好適な高い周波数安定性の集積化rc発振器
JP2010114937A (ja) * 1993-11-17 2010-05-20 Renesas Technology Corp 出力回路

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