JPH05167429A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPH05167429A
JPH05167429A JP3328545A JP32854591A JPH05167429A JP H05167429 A JPH05167429 A JP H05167429A JP 3328545 A JP3328545 A JP 3328545A JP 32854591 A JP32854591 A JP 32854591A JP H05167429 A JPH05167429 A JP H05167429A
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JP
Japan
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circuit
voltage
output
level shift
base
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3328545A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Yamada
哲也 山田
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP3328545A priority Critical patent/JPH05167429A/en
Publication of JPH05167429A publication Critical patent/JPH05167429A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an output signal changed at a high speed corresponding to a change in the output signal at the side of a CMOS logic circuit by setting a level shift voltage in a range in which NPN and PNP transistors(TRs) are not turned on in steady-state. CONSTITUTION:A level shift circuit comprising a transistor(TR) T3 whose base and emitter are provided with a resistor R1 and whose base and collector are provided with a resistor R2 is inserted between a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET, that is, between bases of output TRs T1, T2, The level shift circuit generates a level shift voltage resulting from increasing a base-emitter voltage VBE of the TR T3 according to the resistance of the resistors R1, R2. Then the level shift voltage is set to a prescribed voltage to quicken the operation while preventing the production of a DC current between the TRs T1, T2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路装置
に関するもので、例えば、コンプリメンタリプッシュプ
ル出力回路と、それを駆動するCMOS論理回路からな
るバイポーラCMOS(以下、BiCMOSと略す)回
路を含むものに利用して特に有効な技術に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device including, for example, a complementary push-pull output circuit and a bipolar CMOS (hereinafter abbreviated as BiCMOS) circuit including a CMOS logic circuit for driving the complementary push-pull output circuit. It relates to a technology that is particularly effective for use in.

【0002】[0002]

【従来の技術】NPNトランジスタとPNPトランジス
タからなるコンプリメンタリプッシュプル出力回路をC
MOS論理回路で駆動する、図4に示すようなBiCM
OS回路がある。このようなBiCMOS回路に関して
は、例えば米国特許第3,541,353号明細書があ
る。
2. Description of the Related Art A complementary push-pull output circuit composed of an NPN transistor and a PNP transistor is used as a C
BiCM driven by MOS logic circuit as shown in FIG.
There is an OS circuit. Regarding such a BiCMOS circuit, for example, there is US Pat. No. 3,541,353.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図4の回路では、図5
の動作波形図に示すように、入力信号B(又はA)がハ
イレベルのときに、入力信号Aをロウレベルからハイレ
ベルに変化させると、入力信号AのレベルがNチャンネ
ル型MOSFETQ3のしきい値電圧Vthn 以上になる
とMOSFETQ3がオン状態を開始し、MOSFET
Q3,Q4の合成コンダクタンスと、MOSFETQ2
のコンダクタンスの比に対応して出力電圧V1が変化す
る。この出力電圧V1がNPNトランジスタT1のベー
ス,エミッタ間電圧VBE1以下になると、このトラン
ジスタT1がオン状態になり、入力信号V1の変化に対
応した出力信号Xを形成する。このため、出力信号の変
化が遅くなるという問題がある。この発明の目的は、動
作の高速化を図ったBiCMOS回路を備えた半導体集
積回路装置を提供することにある。この発明の前記なら
びにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述お
よび添付図面から明らかになるであろう。
In the circuit of FIG. 4, the circuit of FIG.
As shown in the operation waveform diagram of, when the input signal A is changed from the low level to the high level while the input signal B (or A) is at the high level, the level of the input signal A is the threshold of the N-channel MOSFET Q3. When the voltage becomes equal to or higher than Vthn, the MOSFET Q3 starts to turn on,
Combined conductance of Q3 and Q4 and MOSFET Q2
The output voltage V1 changes in accordance with the ratio of the conductances. When the output voltage V1 becomes equal to or lower than the base-emitter voltage VBE1 of the NPN transistor T1, the transistor T1 is turned on and the output signal X corresponding to the change of the input signal V1 is formed. Therefore, there is a problem that the change of the output signal becomes slow. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device equipped with a BiCMOS circuit which has a high speed operation. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0004】[0004]

【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簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、コンプリメンタリプッシュプ
ル出力回路を構成するNPNトランジスタとPNPトラ
ンジスタのベース間に、ベースとエミッタ間及びベース
とコレクタ間にそれぞれ抵抗が設けられたレベルシフト
回路を設けて、両トランジスタが定常的にオン状態にな
ることがならない範囲でレベルシフト電圧を設定する。
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, by providing a level shift circuit in which resistors are provided between the base and the emitter and between the base and the collector between the bases of the NPN transistor and the PNP transistor that form the complementary push-pull output circuit, both transistors are constantly turned on. Set the level shift voltage within the range that does not cause the state.

【0005】[0005]

【作用】上記手段によれば、両出力トランジスタに浅く
バイアス電圧が与えられているから定常状態で出力トラ
ンジスタに直流電流を発生させることなく、CMOS論
理回路側の出力信号の変化に対応して高速に変化する出
力信号を得ることができる。
According to the above-mentioned means, since the bias voltage is applied to both the output transistors shallowly, a high speed is achieved in response to the change of the output signal on the side of the CMOS logic circuit without generating a direct current in the output transistors in the steady state. It is possible to obtain an output signal that changes to.

【0006】[0006]

【実施例】図1には、この発明に係るBiCMOS回路
の一実施例の回路図が示されている。同図の各回路素子
は、一定の回路機能を実現する他の回路素子とともに公
知のBiCMOS技術により、単結晶シリコンのような
1個の半導体基板上に形成される。回路図において、そ
のチャンネル(バックゲート)部に矢印が付されるMO
SFETはPチャンネル型であって、矢印の付されない
NチャンネルMOSFETと区別される。
1 is a circuit diagram of an embodiment of a BiCMOS circuit according to the present invention. Each circuit element shown in the same drawing is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known BiCMOS technique together with other circuit elements which realize a certain circuit function. In the circuit diagram, an MO with an arrow on its channel (back gate) part
The SFET is a P-channel type and is distinguished from an N-channel MOSFET without an arrow.

【0007】この実施例では、2入力のNAND(ナン
ド)機能を持つBiCMOS回路に向けられている。P
チャンネル型MOSFETQ1とQ2は、並列形態に接
続されて、それぞれのゲートには入力信号BとAが供給
される。また、Nチャンネル型MOSFETQ3とQ4
は、直列形態にされて、それぞれのゲートには入力信号
AとBが供給される。すなわち、一方のPチャンネル型
MOSFETQ2とNチャンネル型MOSFETQ3の
ゲートには、入力信号Aが共通に供給され、他方のPチ
ャンネル型MOSFETQ1とNチャンネル型MOSF
ETQ4のゲートには、入力信号Bが共通に供給され
る。
This embodiment is directed to a BiCMOS circuit having a 2-input NAND (nand) function. P
The channel type MOSFETs Q1 and Q2 are connected in parallel, and the input signals B and A are supplied to their respective gates. In addition, N-channel type MOSFETs Q3 and Q4
Are arranged in series, and the input signals A and B are supplied to their respective gates. That is, the input signal A is commonly supplied to the gates of the P-channel type MOSFET Q2 and the N-channel type MOSFET Q3, and the P-channel type MOSFET Q1 and the N-channel type MOSF of the other side are supplied.
An input signal B is commonly supplied to the gates of ETQ4.

【0008】この実施例において、上記のようなCMO
S論理ゲート回路の出力信号により、エミッタが共通化
されたコンプリメンタリプッシュプル形態のNPN出力
トランジスタT1とPNP出力トランジスタを高速に駆
動するために次のレベルシフト回路が設けられる。上記
CMOS論理回路を構成するPチャンネル型MOSFE
T側とNチャンネル型MOSFET側の間、言い換える
ならば、出力トランジスタT1とT2とのベース間に、
ベースとエミッタ間に抵抗R1が設けられ、ベースとコ
レクタ間に抵抗R2が設けられたトランジスタT3によ
るレベルシフト回路が挿入される。このレベルシフト回
路は、トランジスタT3のベース,エミッタ間電圧VB
Eを抵抗R1とR2の抵抗比に従って増大させたレベル
シフト電圧を形成する。
In this embodiment, the CMO as described above is used.
The following level shift circuit is provided to drive the complementary push-pull type NPN output transistor T1 and PNP output transistor in which the emitters are shared by the output signal of the S logic gate circuit at high speed. P-channel type MOSFE constituting the CMOS logic circuit
Between the T side and the N-channel MOSFET side, in other words, between the bases of the output transistors T1 and T2,
A resistor R1 is provided between the base and the emitter, and a level shift circuit including a transistor T3 having a resistor R2 between the base and the collector is inserted. This level shift circuit has a base-emitter voltage VB of the transistor T3.
Forming a level shift voltage in which E is increased according to the resistance ratio of the resistors R1 and R2.

【0009】抵抗R1には、VBE/R1のような定電
流Iが流れる。この定電流Iは抵抗R2にも流れるか
ら、抵抗R2の両端の電圧ΔVは、次式(1)により求
められる。 ΔV=R2×I=VBE×R2/R1 ・・・・・・・・・(1) したがって、トランジスタT3のエミッタとコレクタ間
のレベルシフト電圧は、VBE+ΔV=VBE(1+R
2/R1)になる。ここで、R1<R2にすれば、レベ
ルシスト電圧は2VBEより小さくVBEより大きな電
圧になる。レベルシフト電圧を2VBE以上に設定する
と、トランジスタT1とT2間に定常的に直流電流が流
れて消費電力を増大させてしまう。レベルシフト電圧
は、このような直流電流の発生を防止しつつ、動作の高
速化を図るため2VBE以下でそれに近い電圧に設定さ
れる。
A constant current I such as VBE / R1 flows through the resistor R1. Since this constant current I also flows through the resistor R2, the voltage ΔV across the resistor R2 is obtained by the following equation (1). ΔV = R2 × I = VBE × R2 / R1 (1) Therefore, the level shift voltage between the emitter and collector of the transistor T3 is VBE + ΔV = VBE (1 + R)
2 / R1). Here, if R1 <R2, the level shift voltage becomes a voltage lower than 2VBE and higher than VBE. When the level shift voltage is set to 2 VBE or higher, a direct current constantly flows between the transistors T1 and T2, which increases power consumption. The level shift voltage is set at a voltage close to 2VBE or less in order to speed up the operation while preventing the generation of such a DC current.

【0010】図2には、この発明に係るBiCMOS回
路の動作を説明するための波形図が示されている。例え
ば、入力信号Bがハイレベルのときに、入力信号Aがロ
ウレベルからハイレベルに変化し、Nチャンネル型MO
SFETQ3のしきい値電圧Vthn 以上になると、Nチ
ャンネル型MOSFETQ3,Q4の合成コンダクタン
スと、Pチャンネル型MOSFETQ1とQ2の合成コ
ンダクタンスの比に従ってCMOS論理回路の出力信号
が変化を開始する。このとき、Pチャンネル型MOSF
ET側とNチャンネル型MOSFET側との間には、レ
ベルシフト回路が設けられているから、Nチャンネル型
MOSFET側の出力信号V2はPチャンネル型MOS
FET側の出力信号Aに対してレベルシフト電圧VB分
だけ低下した電圧になる。それ故、レベルシフト電圧V
Bの低下の開始とともにPNPトランジスタT2が動作
を開始し、出力信号Xをハイレベルからロウレベルにデ
ィスチャージさせる動作を開始する。これにより、論理
回路側の出力信号V1とV2の変化にほぼ対応して出力
信号Xをハイレベルからロウレベルに高速に立ち下げる
ことができる。このことは、入力信号Aがハイレベル
で、入力信号Bがロウレベルからハイレベルに変化する
場合にも同様である。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the BiCMOS circuit according to the present invention. For example, when the input signal B is at the high level, the input signal A changes from the low level to the high level, and the N-channel MO
When the voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage Vthn of the SFET Q3, the output signal of the CMOS logic circuit starts to change according to the ratio of the combined conductance of the N-channel MOSFETs Q3 and Q4 and the combined conductance of the P-channel MOSFETs Q1 and Q2. At this time, P-channel type MOSF
Since the level shift circuit is provided between the ET side and the N-channel type MOSFET side, the output signal V2 on the N-channel type MOSFET side is the P-channel type MOS.
The output signal A on the FET side has a voltage reduced by the level shift voltage VB. Therefore, the level shift voltage V
The PNP transistor T2 starts its operation with the start of the decrease of B, and starts the operation of discharging the output signal X from the high level to the low level. As a result, the output signal X can be dropped from the high level to the low level at a high speed almost corresponding to the change of the output signals V1 and V2 on the logic circuit side. This is the same when the input signal A is at high level and the input signal B changes from low level to high level.

【0011】入力信号Bがハイレベルのときに、入力信
号Aが再びハイレベルからロウレベルに変化し、Pチャ
ンネル型MOSFETQ2のしきい値電圧Vthp 以下に
なると、Pチャンネル型MOSFETQ1,Q2の合成
コンダクタンスと、Nチャンネル型MOSFETQ3と
Q4の合成コンダクタンスの比に従ってCMOS論理回
路の出力信号V1が変化を開始する。このとき、上記レ
ベルシフト回路によって、Pチャンネル型MOSFET
側の出力信号V1はNチャンネル型MOSFET側の出
力信号V2に対してレベルシフト電圧VB分だけ上昇し
た電圧になる。それ故、レベルシフト電圧V2の上昇の
開始とともにNPNトランジスタT1が動作を開始し、
出力信号Xをロウレベルからハイレベルにするチャージ
アップさせる動作を開始する。これにより、論理回路側
の出力信号V1とV2の変化にほぼ対応して出力信号X
をロウレベルからハイレベルに高速に立ち上げることが
できる。このことは、入力信号Aがハイレベルで、入力
信号Bがハイレベルからロウレベルに変化する場合にも
同様である。
When the input signal B is at the high level and the input signal A changes from the high level to the low level again and becomes equal to or lower than the threshold voltage Vthp of the P-channel MOSFET Q2, the combined conductance of the P-channel MOSFETs Q1 and Q2 is obtained. , The output signal V1 of the CMOS logic circuit starts to change according to the ratio of the combined conductances of the N-channel MOSFETs Q3 and Q4. At this time, the level shift circuit causes the P-channel MOSFET
The output signal V1 on the side becomes a voltage increased by the level shift voltage VB with respect to the output signal V2 on the side of the N-channel MOSFET. Therefore, as the level shift voltage V2 starts rising, the NPN transistor T1 starts operating,
The operation of charging up the output signal X from low level to high level is started. As a result, the output signal X is almost corresponding to the change of the output signals V1 and V2 on the logic circuit side.
Can be quickly started from low level to high level. This is the same when the input signal A is at high level and the input signal B changes from high level to low level.

【0012】図3には、この発明が適用されるBiCM
OS構成のスタティック型RAMのにおけるメモリアレ
イ部とその周辺回路の一実施例の回路図が示されてい
る。同図には、1本のワード線W、1つのワード線選択
回路、1つのメモリセルMC、一対の相補データ線D
T,DB、及びその負荷回路、ライトリカバリ回路、セ
ンスアンプ及びカラムスイッチ回路が例示的に示されて
いる。また、上記センスアンプに対応した出力回路と、
データ入力回路IBも合わせて描かれている。
FIG. 3 shows a BiCM to which the present invention is applied.
A circuit diagram of an embodiment of a memory array section and its peripheral circuits in a static RAM having an OS structure is shown. In the figure, one word line W, one word line selection circuit, one memory cell MC, and a pair of complementary data lines D.
T, DB, and their load circuits, write recovery circuits, sense amplifiers, and column switch circuits are exemplarily shown. Also, an output circuit corresponding to the sense amplifier,
The data input circuit IB is also drawn.

【0013】メモリセルMCは、Pチャンネル型MOS
FETとNチャンネル型MOSFETからなるCMOS
インバータ回路の入力と出力とが交差接続されたCMO
Sラッチ回路と、その入出力ノードと相補データ線D
T,DBとの間に設けられたアドレス選択用の伝送ゲー
トMOSFETから構成される。メモリセルのハイレベ
ル側の動作電圧は回路の接地電位とされ、ロウレベル側
の動作電圧は、電圧発生回路により形成された定電圧V
EMが用いられる。この実施例のメモリセルは、完全C
MOS構成のメモリセルを用いるものであるが、Pチャ
ンネル型MOSFETに代えて、ポリシリコン層等から
なる高抵抗負荷を用いるものであってもよい。この高抵
抗負荷は、Nチャンネル型MOSFETのゲートに蓄積
された記憶レベルが、ドレインリーク電流によって失わ
れない程度の微小な電流を流すような高抵抗値にされ
る。それ故、高抵抗負荷は、通常のレシオ型インバータ
回路における負荷とは随分意味が異なる。このような高
抵抗負荷を用いた場合には、メモリセルのサイズ(専有
面積)を大幅に低減できる。しかしながら、メモリセル
のロウレベル側の動作電圧が−3.2V〜−3.3Vの
ような値にされると、メモリセルの動作が不安定となる
場合があるため、完全CMOS型のメモリセルの利用が
好ましい。
The memory cell MC is a P channel type MOS.
CMOS consisting of FET and N-channel MOSFET
CMO in which the input and output of the inverter circuit are cross-connected
S latch circuit, its input / output node and complementary data line D
It is composed of a transmission gate MOSFET for address selection provided between T and DB. The operating voltage on the high level side of the memory cell is the ground potential of the circuit, and the operating voltage on the low level side is the constant voltage V formed by the voltage generating circuit.
EM is used. The memory cell of this embodiment is a complete C
Although a memory cell having a MOS structure is used, a high resistance load made of a polysilicon layer or the like may be used instead of the P-channel MOSFET. This high resistance load is set to a high resistance value such that the memory level accumulated in the gate of the N-channel MOSFET passes a minute current that is not lost by the drain leak current. Therefore, the high resistance load has a significantly different meaning from the load in the normal ratio type inverter circuit. When such a high resistance load is used, the size (occupied area) of the memory cell can be significantly reduced. However, when the operating voltage on the low level side of the memory cell is set to a value such as -3.2V to -3.3V, the operation of the memory cell may become unstable. Use is preferable.

【0014】メモリセルの伝送ゲートMOSFETのゲ
ートは、対応するワード線に接続される。このワード線
Wは、前記図1等により構成されたBiCMOS回路に
より構成されたワード線駆動回路NOR1により選択さ
れる。なお、前記実施例ではNAND構成にされている
ので、この実施例のようなNOR(ノア)ゲート構成に
するためには、Pチャンネル型MOSFETを直列形態
にし、Nチャンネル型MOSFETを並列形態にすれば
よい。また、電源電圧は、ハイレベル側を回路の接地電
位とし、ロウレベル側をVEE又はVEMに設定すれば
よい。例えば、このノアゲート回路NOR1を3入力と
し、合成で7ビットのアドレス信号に対応した3つのプ
リデコード回路の出力信号を供給すれば、128本のワ
ード線の中から1つのワード線を選択するような回路構
成が実現でき、上記の3種類のプリデコード信号が全て
ロウレベルにされた1つのワード線選択回路からワード
線選択信号が形成される。
The gate of the transmission gate MOSFET of the memory cell is connected to the corresponding word line. The word line W is selected by the word line drive circuit NOR1 formed of the BiCMOS circuit shown in FIG. Since the above-mentioned embodiment has the NAND structure, in order to obtain the NOR (nor) gate structure as in this embodiment, the P-channel type MOSFET may be arranged in series and the N-channel type MOSFET may be arranged in parallel. Good. The power supply voltage may be set to VEE or VEM on the low level side and the ground potential of the circuit on the high level side. For example, if the NOR gate circuit NOR1 is used as three inputs and the output signals of three predecode circuits corresponding to a 7-bit address signal are supplied by synthesis, one word line is selected from 128 word lines. Such a circuit configuration can be realized, and a word line selection signal is formed from one word line selection circuit in which the above three types of predecode signals are all set to the low level.

【0015】相補データ線DT,DBには、Pチャンネ
ル型MOSFETMP1,MP2からなるデータ線負荷
手段が設けられる。これらのMOSFETMP1,MP
2は、そのコンダクタンスが書き込み特性を考慮して比
較的小さく形成され、そのゲートには定電圧VEMが定
常的に供給される。これらのMOSFETMP1,MP
2のソース,ドレインパスには、比較的大きなコンダク
タンスを持つようにされたPチャンネル型MOSFET
MP3,MP4のソース,ドレインパスが並列形態に設
けられる。これらのMOSFETMP3,MP4のゲー
トには、書き込み制御信号WE1が供給されることによ
り、書き込み動作以外のときにオン状態にされる。言い
換えるならぱ、上記MOSFETMP3,MP4は、M
OSFETMP1,MP2とともに読み出し動作のとき
のデータ線負荷を構成する。すなわち、読み出し動作の
ときには、相補データ線の信号振幅を制限して高速読み
出しを実現する。これに対して、書き込み動作のときに
は、制御信号WE1により上記比較的大きなコンダクタ
ンスを持つMOSFETMP3,MP4がオフ状態にさ
れ、相補データ線DT,DBに対する負荷が小さなコン
ダクタンスしか持たないMOSFETMP1,MP2で
構成されるようにすることにより相補データ線に伝えら
れる書き込みデータの信号振幅を大きくして高速書き込
みを行うようにするものである。
The complementary data lines DT and DB are provided with data line load means composed of P-channel MOSFETs MP1 and MP2. These MOSFET MP1, MP
2 has its conductance formed relatively small in consideration of the write characteristic, and the constant voltage VEM is constantly supplied to its gate. These MOSFET MP1, MP
P channel type MOSFET with a relatively large conductance in the source and drain paths of 2.
Source and drain paths of MP3 and MP4 are provided in parallel. By supplying the write control signal WE1 to the gates of these MOSFETs MP3 and MP4, the MOSFETs MP3 and MP4 are turned on at times other than the write operation. In other words, the MOSFETs MP3 and MP4 are M
Together with the OSFETs MP1 and MP2, they constitute a data line load during a read operation. That is, at the time of read operation, the signal amplitude of the complementary data line is limited to realize high speed read. On the other hand, in the write operation, the control signal WE1 turns off the MOSFETs MP3 and MP4 having the relatively large conductance, and the loads on the complementary data lines DT and DB are composed of the MOSFETs MP1 and MP2 having only a small conductance. By doing so, the signal amplitude of the write data transmitted to the complementary data line is increased and high speed writing is performed.

【0016】上記負荷回路には、ダイオード接続された
トランジスタQ3,Q4によりレベルシフトされたバイ
アス電圧が与えられる。すなわち、相補データ線DT,
DBの信号振幅のハイレベルは、−2VBEのような低い
電位にされる。これにより、書き込み動作のときの相補
データ線DT,DBの信号振幅が小さく制限されるか
ら、高速書き込みが可能になる。メモリセルの書き込み
は、相補データ線DT又はDBに伝えられるロウレベル
により支配的に行われるから、この実施例のようにハイ
レベルを−2VBEのように低くしても問題ない。すなわ
ち、メモリセルのオン状態にされた記憶MOSFETの
ゲート電位は、伝送ゲートMOSFETを介してロウレ
ベルにされた相補データ線の電位によって引き抜かれて
オフ状態に切り換えられ、その結果としてオフ状態にあ
った記憶MOSFETがオン状態なって情報の反転書き
込みが行われるからである。
A bias voltage level-shifted by diode-connected transistors Q3 and Q4 is applied to the load circuit. That is, the complementary data lines DT,
The high level of the signal amplitude of DB is set to a low potential such as -2VBE. As a result, the signal amplitudes of the complementary data lines DT and DB at the time of the write operation are limited to a small value, which enables high-speed writing. Since writing to the memory cell is predominantly performed by the low level transmitted to the complementary data line DT or DB, there is no problem even if the high level is lowered to -2VBE as in this embodiment. That is, the gate potential of the storage MOSFET in the ON state of the memory cell is pulled out by the potential of the complementary data line set to the low level via the transmission gate MOSFET and switched to the OFF state, and as a result, it is in the OFF state. This is because the storage MOSFET is turned on and information is inverted and written.

【0017】相補データ線DT,DBは、カラムスイッ
チ用のNチャンネル型MOSFETMN3,MN4を介
して一対の共通相補データ線CDT,CDBに接続され
る。この共通相補データ線CDT,CDBには、書き込
みデータを伝えるデータ入力バッファIBの出力端子が
接続される。上記カラムスイッチのMOSFETMN
3,MN4のゲートには、前記同様なレベル変換回路に
より構成されたノアゲート回路NOR2により形成され
たカラム選択信号Yが供給される。これらのノアゲート
回路NOR2においても、前記同様なプリデコーダ回路
により形成されたプリデコード信号が供給されて、カラ
ム選択信号が形成される。
The complementary data lines DT and DB are connected to a pair of common complementary data lines CDT and CDB through N-channel type MOSFETs MN3 and MN4 for column switches. Output terminals of a data input buffer IB for transmitting write data are connected to the common complementary data lines CDT and CDB. MOSFET MN of the above column switch
A column selection signal Y formed by a NOR gate circuit NOR2 composed of the same level conversion circuit as described above is supplied to the gates of 3 and MN4. Also in these NOR gate circuits NOR2, the predecode signal formed by the same predecoder circuit is supplied to form the column selection signal.

【0018】相補データ線DT,DBには、センスアン
プを構成する差動トランジスタQ5,Q6のベースに接
続される。すなわち、このメモリはカラムセンス方式と
される。これらの差動トランジスタQ5,Q6の共通エ
ミッタには、カラム選択信号Yを受けるスイッチMOS
FETMN1を介して定電流MOSFETMN2に接続
される。この定電流MOSFETMN2のゲートには、
前記定電圧VIEが供給されて定電流を形成する。
The complementary data lines DT and DB are connected to the bases of differential transistors Q5 and Q6 which form a sense amplifier. That is, this memory is of the column sense type. The common emitter of these differential transistors Q5 and Q6 has a switch MOS that receives the column selection signal Y.
It is connected to the constant current MOSFET MN2 via the FET MN1. At the gate of this constant current MOSFET MN2,
The constant voltage VIE is supplied to form a constant current.

【0019】上記差動トランジスタQ5,Q6のコレク
タは、電流/電圧変換回路に入力される。すなわち、上
記トランジスタQ5,Q6のコレクタは、定電圧VIE
を受けるMOSFETにより形成された定電流が流れる
ところの抵抗R2で形成されたバイアス電圧をそのベー
スに受けるトランジスタQ7,Q8のエミッタに接続さ
れる。これらのトランジスタQ7,Q8のエミッタに
は、定電圧VIEを受ける定電流MOSFETMN5,
MN7が設けられ、電流/電圧変換用の抵抗R1,R3
が設けられる。相補データ線DT,DBには、選択され
たメモリセルの記憶情報に対応したハイレベル/ロウレ
ベルが出力される。このハイレベル/ロウレベルを受け
てセンスアンプを構成する差動トランジスタQ5,Q6
がオン/オフ状態にされる。そして、カラム選択信号Y
によりオン状態にされたMOSFETMN1等を介して
定電流が上記差動トランジスタのオン/オフ状態に対応
して上記抵抗R1又はR3に流れる。これら抵抗R1と
R3により電圧信号に変換された読み出し信号は、トラ
ンジスタQ9,Q10及びエミッタ抵抗R4,R5から
なるエミッタフォロワ回路を介して出力バッファOBに
入力される。この出力バッファOBは、ECL回路から
構成され上記電圧変換された読み出し信号にしたがった
ECLレベルの出力信号Doを出力する。
The collectors of the differential transistors Q5 and Q6 are input to the current / voltage conversion circuit. That is, the collectors of the transistors Q5 and Q6 have a constant voltage VIE.
It is connected to the emitters of transistors Q7 and Q8 whose base receives a bias voltage formed by a resistor R2 in which a constant current formed by a MOSFET receiving the current flows. The emitters of these transistors Q7 and Q8 have constant current MOSFETs MN5 and MN5 that receive a constant voltage VIE.
MN7 is provided, and resistors R1 and R3 for current / voltage conversion are provided.
Is provided. A high level / low level corresponding to the storage information of the selected memory cell is output to the complementary data lines DT and DB. The differential transistors Q5 and Q6 which form the sense amplifier upon receiving the high level / low level
Is turned on / off. Then, the column selection signal Y
A constant current flows through the resistor R1 or R3 corresponding to the on / off state of the differential transistor via the MOSFET MN1 and the like that are turned on by. The read signal converted into the voltage signal by the resistors R1 and R3 is input to the output buffer OB through the emitter follower circuit including the transistors Q9 and Q10 and the emitter resistors R4 and R5. The output buffer OB is composed of an ECL circuit and outputs an ECL level output signal Do according to the voltage-converted read signal.

【0020】トランジスタQ1とQ2は、ライトリカバ
リ回路を構成し、書き込み終了後に発生されるリカバリ
信号WRCによりオン状態にされ、書き込み信号が伝え
られることにより、比較的大きなレベル差を持つように
された相補データ線DT,DBのリセットを高速に行
う。上記リカバリ信号WRCは、エミッタフォロワ出力
トランジスタを介して出力される。それ故、相補データ
線DT,DBは、トランジスタQ1,Q2が、上記リカ
バリ信号WRCを形成する出力トランジスタとダーリン
トン形態に接続されるため、前記バイアス回路(トラン
ジスタQ3,Q4)回路に対応したバイアスレベル−2
VBEと等しいレベルにされる。
The transistors Q1 and Q2 constitute a write recovery circuit, which is turned on by a recovery signal WRC generated after the writing is completed and the write signal is transmitted so that the transistors Q1 and Q2 have a relatively large level difference. The complementary data lines DT and DB are reset at high speed. The recovery signal WRC is output via the emitter follower output transistor. Therefore, in the complementary data lines DT and DB, the transistors Q1 and Q2 are connected to the output transistor that forms the recovery signal WRC in the Darlington form, so that the bias level corresponding to the bias circuit (transistors Q3 and Q4) is obtained. -2
Brought to a level equal to VBE.

【0021】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、コンプリメンタリプッシュ
プル出力回路を構成するNPNトランジスタとPNPト
ランジスタのベース間に、ベースとエミッタ間及びベー
スとコレクタ間にそれぞれ抵抗が設けられたレベルシフ
ト回路を設けて、両トランジスタが定常的にオン状態に
なることがならない範囲でレベルシフト電圧を設定す
る。この構成では、両出力トランジスタに浅くバイアス
電圧が与えられているから定常状態で出力トランジスタ
に直流電流を発生させることなく、CMOS論理回路側
の出力信号の変化に対応して高速に変化する出力信号を
得ることができるという効果が得られる。
The effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, by providing a level shift circuit in which resistors are provided between the base and the emitter and between the base and the collector between the bases of the NPN transistor and the PNP transistor that form the complementary push-pull output circuit, both transistors are constantly turned on. Set the level shift voltage within the range that does not cause the state. In this configuration, since a bias voltage is applied to both output transistors shallowly, an output signal that rapidly changes in response to a change in the output signal on the CMOS logic circuit side without generating a direct current in the output transistors in a steady state. The effect that can be obtained is obtained.

【0022】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、この発明は上記実施例
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、
レベルシフト回路を構成する抵抗手段は、半導体集積回
路に形成される拡散層を利用したもの、配線層を利用し
たもの、あるいはMOSFETにより構成してもよい。
CMOS論理回路は、2入力の他、1入力であってもよ
いし、3入力以上であってもよい。これらの入力数に応
じてPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MO
SFETがそれぞれ設けられるものである。出力回路
は、スタティック型RAMを構成するワード線等のよう
に容量性負荷の大きい内部回路として用いるものの他、
半導体集積回路装置の外部に送出する出力信号を形成す
るものであってもよい。スタティック型RAMは、入出
力を図3の実施例のようにECLコンパチブルの他TT
LやCMOSコンパチブルにするものであってもよい。
この発明に係るBiCMOS回路は、前記のようなBi
CMOS構成のスタティック型RAMの他、BiCMO
S構成のゲートアレイ等のディジタル回路等のような各
種半導体集積回路装置に利用できる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example,
The resistance means forming the level shift circuit may be formed of a diffusion layer formed in the semiconductor integrated circuit, a wiring layer, or a MOSFET.
The CMOS logic circuit may have two inputs, one input, or three or more inputs. Depending on the number of these inputs, P-channel MOSFET and N-channel MO
SFETs are provided respectively. The output circuit is used as an internal circuit having a large capacitive load, such as a word line forming a static RAM,
It may form an output signal to be sent to the outside of the semiconductor integrated circuit device. The static RAM has an ECL compatible TT for input and output as in the embodiment of FIG.
It may be L or CMOS compatible.
The BiCMOS circuit according to the present invention has the above Bi structure.
In addition to CMOS static RAM, BiCMO
It can be used for various semiconductor integrated circuit devices such as digital circuits such as S-configured gate arrays.

【0023】[0023]

【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
記の通りである。すなわち、コンプリメンタリプッシュ
プル出力回路を構成するNPNトランジスタとPNPト
ランジスタのベース間に、ベースとエミッタ間及びベー
スとコレクタ間にそれぞれ抵抗が設けられたレベルシフ
ト回路を設けて、両トランジスタが定常的にオン状態に
なることがならない範囲でレベルシフト電圧を設定す
る。この構成では、両出力トランジスタに浅くバイアス
電圧が与えられているから定常状態で出力トランジスタ
に直流電流を発生させることなく、CMOS論理回路側
の出力信号の変化に対応して高速に変化する出力信号を
得ることができる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, by providing a level shift circuit in which resistors are provided between the base and the emitter and between the base and the collector between the bases of the NPN transistor and the PNP transistor that form the complementary push-pull output circuit, both transistors are constantly turned on. Set the level shift voltage within the range that does not cause the state. In this configuration, since a bias voltage is applied to both output transistors shallowly, an output signal that rapidly changes in response to a change in the output signal on the CMOS logic circuit side without generating a direct current in the output transistors in a steady state. Can be obtained.

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

【図1】この発明に係るBiCMOS回路の一実施例を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a BiCMOS circuit according to the present invention.

【図2】図1の動作の一例を説明するための波形図であ
る。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining an example of the operation of FIG.

【図3】この発明が適用されるBiCMOS構成のスタ
ティック型RAMのにおけるメモリアレイ部とその周辺
回路の一実施例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of a memory array section and its peripheral circuits in a static RAM having a BiCMOS structure to which the present invention is applied.

【図4】従来技術の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional technique.

【図5】図4の回路の動作の一例を説明するための波形
図である。
5 is a waveform diagram for explaining an example of the operation of the circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MC…メモリセル、OB…出力バッファ、IB…入力バ
ッファ。
MC ... Memory cell, OB ... Output buffer, IB ... Input buffer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/06 7342−4M H01L 27/06 321 J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 27/06 7342-4M H01L 27/06 321 J

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号を受けるCMOS論理回路と、
このCMOS論理回路を構成するPチャンネル型MOS
FET側とNチャンネル型MOSFET側との間に設け
られ、ベースとエミッタ及びベースとコレクタ間にそれ
ぞれ抵抗手段が設けられたレベルシフト回路と、上記P
チャンネル型MOSFET側の出力信号を受けるNPN
トランジスタと上記Nチャンネル型MOSFET側の出
力信号を受けるPNPトランジスタとからなるコンプリ
メンタリプッシュプル出力回路とを備え、上記レベルシ
フト回路は出力PNPトランジスタとNPNトランジス
タのベース,エミッタ間電圧を加算した電圧より小さな
電圧に設定されることを特徴とする半導体集積回路装
置。
1. A CMOS logic circuit for receiving an input signal,
P-channel type MOS which constitutes this CMOS logic circuit
A level shift circuit provided between the FET side and the N-channel MOSFET side and provided with resistance means between the base and the emitter and between the base and the collector;
NPN that receives output signal from channel type MOSFET
A complementary push-pull output circuit comprising a transistor and a PNP transistor for receiving an output signal on the N-channel MOSFET side, and the level shift circuit is smaller than the sum of the output PNP transistor and the base-emitter voltage of the NPN transistor. A semiconductor integrated circuit device characterized by being set to a voltage.
【請求項2】 コンンプリメンタリプッシュプル出力回
路を構成するNPNトランジスタのベースとPNPトラ
ンジスタのベース間に、ベースとエミッタ間及びベース
とコレクタ間にそれぞれ抵抗手段が設けられてなるレベ
ルシフト回路を設けて両出力トランジスタが定常的にオ
ン状態にならない範囲のバイアス電圧を与えるととも
に、このレベルシフト回路を挟んでPチャンネル型MO
SFETとNチャンネル型MOSFETからなるCMO
S論理ゲート回路を構成することを特徴とする半導体集
積回路装置。
2. A level shift circuit comprising resistance means provided between the base of the NPN transistor and the base of the PNP transistor which form the complementary push-pull output circuit, between the base and the emitter, and between the base and the collector. The output voltage of both transistors is applied to the bias voltage in the range that does not turn on constantly, and the P-channel type MO
CMO consisting of SFET and N-channel MOSFET
A semiconductor integrated circuit device comprising an S logic gate circuit.
JP3328545A 1991-12-12 1991-12-12 Semiconductor integrated circuit device Withdrawn JPH05167429A (en)

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