JPH05175813A - プル・ダウン回路 - Google Patents
プル・ダウン回路Info
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- JPH05175813A JPH05175813A JP4125237A JP12523792A JPH05175813A JP H05175813 A JPH05175813 A JP H05175813A JP 4125237 A JP4125237 A JP 4125237A JP 12523792 A JP12523792 A JP 12523792A JP H05175813 A JPH05175813 A JP H05175813A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/01—Modifications for accelerating switching
- H03K19/013—Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits
- H03K19/0136—Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits by means of a pull-up or down element
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
- H03K19/0944—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
- H03K19/09448—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロード・キャパシタンスのダウンサイド・ス
イッチング性能を改善したBiCMOSゲート・プル・
ダウン回路を提供する。 【構成】 2つのPFETが、npn型バイポーラ・ト
ランジスタQ1 のベースBに入力として直列に接続され
る。バイポーラ・トランジスタQ1 のコレクタC及びエ
ミッタEは、それぞれ回路出力と大地に接続されてい
る。直列に接続されたPFETの一方T11は、予め設定
された入力信号によって仕切られ、PFETの他方T10
は、バイポーラ・トランジスタQ1 のコレクタCに結合
された否定回路30の出力によって制御される。バイポ
ーラ・トランジスタQ1 の飽和時に、否定回路は、トラ
ンジスタのベースBへの電荷の流し込みを中断させ、及
びベースB及び大地間に接続されたNFET T12が、
電荷をベースから大地へ逃がし始める。
イッチング性能を改善したBiCMOSゲート・プル・
ダウン回路を提供する。 【構成】 2つのPFETが、npn型バイポーラ・ト
ランジスタQ1 のベースBに入力として直列に接続され
る。バイポーラ・トランジスタQ1 のコレクタC及びエ
ミッタEは、それぞれ回路出力と大地に接続されてい
る。直列に接続されたPFETの一方T11は、予め設定
された入力信号によって仕切られ、PFETの他方T10
は、バイポーラ・トランジスタQ1 のコレクタCに結合
された否定回路30の出力によって制御される。バイポ
ーラ・トランジスタQ1 の飽和時に、否定回路は、トラ
ンジスタのベースBへの電荷の流し込みを中断させ、及
びベースB及び大地間に接続されたNFET T12が、
電荷をベースから大地へ逃がし始める。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にゲート回路に関
し、特に、大量の負荷を高速スイッチングするためのM
OS電界効果トランジスタとバイポーラ・トランジスタ
との組合せで形成されたゲート回路(ここではBiCM
OSゲート回路)に関する。
し、特に、大量の負荷を高速スイッチングするためのM
OS電界効果トランジスタとバイポーラ・トランジスタ
との組合せで形成されたゲート回路(ここではBiCM
OSゲート回路)に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】様々なBiCMOSゲート
回路が市販で入手できる。これらの回路は、低消費電力
で高速オペレーションを一般に行う。これらの回路に関
しては、米国特許第4829201号で開示された題名
"電界効果とバイポーラ・トランジスタの組み合わせの
ゲート回路"(Gate Circuit of Combined Field-Effect
and BipolarTransistors)、及びIEEEインターナ
ショナル固体回路会議での記事での題名"高速デジタル
BiCMOS ICS"(High-Speed Digital BiCMOS IC
s)を参照されたい。このような回路の高速オペレーシ
ョン化及び/又は電力消費特性の改善は、BiCMOS
ゲート回路技術において現在、重要なことである。
回路が市販で入手できる。これらの回路は、低消費電力
で高速オペレーションを一般に行う。これらの回路に関
しては、米国特許第4829201号で開示された題名
"電界効果とバイポーラ・トランジスタの組み合わせの
ゲート回路"(Gate Circuit of Combined Field-Effect
and BipolarTransistors)、及びIEEEインターナ
ショナル固体回路会議での記事での題名"高速デジタル
BiCMOS ICS"(High-Speed Digital BiCMOS IC
s)を参照されたい。このような回路の高速オペレーシ
ョン化及び/又は電力消費特性の改善は、BiCMOS
ゲート回路技術において現在、重要なことである。
【0003】従来技術の典型的な例であるプル・アップ
/プル・ダウン・ゲート回路のBiCMOS NAND
回路11が、図1で示されている。図示されるように、
BiCMOS NAND 回路11は、プル・ダウン回
路10及びプル・アップ回路12で構成されている。プ
ル・アップ回路12が1度作動すると、負荷に対して急
激な引き出し移動をもたらし、逆に、プル・アップ回路
12が1度作動停止になるとプル・ダウン回路10は急
激な引き込み移動をもたらす。プル・ダウン回路10及
びプル・アップ回路12の両方は、様々な種類の回路で
市販されている。本発明は、プル・ダウン回路の機能に
関してなので、従来技術のBiCMOSゲート回路構成
のプル・ダウンの部分だけを詳細に説明する。
/プル・ダウン・ゲート回路のBiCMOS NAND
回路11が、図1で示されている。図示されるように、
BiCMOS NAND 回路11は、プル・ダウン回
路10及びプル・アップ回路12で構成されている。プ
ル・アップ回路12が1度作動すると、負荷に対して急
激な引き出し移動をもたらし、逆に、プル・アップ回路
12が1度作動停止になるとプル・ダウン回路10は急
激な引き込み移動をもたらす。プル・ダウン回路10及
びプル・アップ回路12の両方は、様々な種類の回路で
市販されている。本発明は、プル・ダウン回路の機能に
関してなので、従来技術のBiCMOSゲート回路構成
のプル・ダウンの部分だけを詳細に説明する。
【0004】回路10は、BiCMOS NAND回路
11の出力に接続されているコレクタ"C"を有するバイ
ポーラ・トランジスタQ1と、このトランジスタQ1のコ
レクタ"C"とベース"B"との間にn個、直列に接続され
たnチャネルMOS電界効果トランジスタ(以後はNF
ETと称する)T0...Tnとで構成されている。回路
入力A0...Anは、NFET T0...Tnの各ゲー
ト"G"にそれぞれ送られる。NFET T0...T
nは、次のように直列に接続されている。第1番目のN
FET T0のドレイン"D"がトランジスタQ1のコレク
タ"C"に接続され、n番目のNFET Tnのソース"
S"がトランジスタQ1のベース"B"に接続されている。
トランジスタQ1は、エミッタ"E"接地のnpn型トラ
ンジスタである。ブリーダ抵抗器"R"は、トランジスタ
Q1 のベース"B"と大地間に接続され、トランジスタQ
1 がオン状態からオフ状態に切り変わった時にベース"
B"からの電荷を放電する。図に示されるNANDゲー
ト回路構成において、入力A0...An が"高"の場
合、NFETは全てオン状態の入力となり、ベース電流
(ロード・キャパシタンスから)が流れ始める。トラン
ジスタQ1 は、このベース電流を増幅するので出力キャ
パシタンスが、コレクタ"C"を通ってエミッタ"E"、す
なわち、大地に急速に放電される。
11の出力に接続されているコレクタ"C"を有するバイ
ポーラ・トランジスタQ1と、このトランジスタQ1のコ
レクタ"C"とベース"B"との間にn個、直列に接続され
たnチャネルMOS電界効果トランジスタ(以後はNF
ETと称する)T0...Tnとで構成されている。回路
入力A0...Anは、NFET T0...Tnの各ゲー
ト"G"にそれぞれ送られる。NFET T0...T
nは、次のように直列に接続されている。第1番目のN
FET T0のドレイン"D"がトランジスタQ1のコレク
タ"C"に接続され、n番目のNFET Tnのソース"
S"がトランジスタQ1のベース"B"に接続されている。
トランジスタQ1は、エミッタ"E"接地のnpn型トラ
ンジスタである。ブリーダ抵抗器"R"は、トランジスタ
Q1 のベース"B"と大地間に接続され、トランジスタQ
1 がオン状態からオフ状態に切り変わった時にベース"
B"からの電荷を放電する。図に示されるNANDゲー
ト回路構成において、入力A0...An が"高"の場
合、NFETは全てオン状態の入力となり、ベース電流
(ロード・キャパシタンスから)が流れ始める。トラン
ジスタQ1 は、このベース電流を増幅するので出力キャ
パシタンスが、コレクタ"C"を通ってエミッタ"E"、す
なわち、大地に急速に放電される。
【0005】理論的には、ベース"B"の電圧は、ダイオ
ード順電圧まで、すなわち0.7ボルトまで昇圧するの
で、それによって強くトランジスタQ1 をオンに切り替
える。NFET T0...Tnは、コレクタ"C"が0.
7ボルトに低下するまで導通状態である。コレクタ"C"
が0.7ボルトに低下すると、NFET T0...Tn
全体のドレインとソース間の電圧VDS はゼロであるの
で回路に電流は流れない。従って、トランジスタQ1 の
飽和は、コレクタ"C"電圧が、ベース"B"電圧より低く
ならない設計によって避けられる。
ード順電圧まで、すなわち0.7ボルトまで昇圧するの
で、それによって強くトランジスタQ1 をオンに切り替
える。NFET T0...Tnは、コレクタ"C"が0.
7ボルトに低下するまで導通状態である。コレクタ"C"
が0.7ボルトに低下すると、NFET T0...Tn
全体のドレインとソース間の電圧VDS はゼロであるの
で回路に電流は流れない。従って、トランジスタQ1 の
飽和は、コレクタ"C"電圧が、ベース"B"電圧より低く
ならない設計によって避けられる。
【0006】しかしながら、実際問題として、ベース"
B"のピーク電圧は、0.7ボルトの理論値とは違い、
1.4ボルトまで上がる。ベース電圧を増加させる要因
には多数の原因が考えられる。例えば、BiCMOSゲ
ート素子の電流密度は非常に高い。このことは、実際の
接合開始電圧がわずかに0.7ボルトより大きいことを
意味する。さらに、エミッタ及びベースでの直列の内部
寄生抵抗が、回路性能をなお一層制限する。寄生抵抗
は、トランジスタQ1 の開始電圧を最大0.5ボルトま
で高める。
B"のピーク電圧は、0.7ボルトの理論値とは違い、
1.4ボルトまで上がる。ベース電圧を増加させる要因
には多数の原因が考えられる。例えば、BiCMOSゲ
ート素子の電流密度は非常に高い。このことは、実際の
接合開始電圧がわずかに0.7ボルトより大きいことを
意味する。さらに、エミッタ及びベースでの直列の内部
寄生抵抗が、回路性能をなお一層制限する。寄生抵抗
は、トランジスタQ1 の開始電圧を最大0.5ボルトま
で高める。
【0007】高ベース"B"電圧は、NFET
T0...Tnのゲートとソース間の電圧VGS を直接に減
じるのでNFETスタックのコンダクタンスを減じるこ
とになる。この低コンダクタンスは、ベース"B"の立上
り時間を減じるので、より遅いプル・ダウン回路を作り
出す。NFETスタックのコンダクタンスの損失は、B
iCMOSゲート回路に印加された電圧Vcc(図示な
し)が減少すると重大な影響を与える。NFETスタッ
クのゲートでの入力A0...Anの電圧は、前のロジッ
ク段階からの電圧であり、この電圧が高いと必然的にV
cc、つまり、回路全体の電源回路をたどることによっ
て、NFET T0...Tn全体のゲートとソース間の
電圧VGSに順次に影響を及ぼす。さらに、回路の性能
は、スタックのFETの数の増加によって影響を受け
る。直列に接続される素子(例えばAND又はNAND
ゲート)の数が多くなるほど、電界効果トランジスタの
スタックのコンダクタンスが低下し、従って、プル・ダ
ウン回路の特性が悪くなる。
T0...Tnのゲートとソース間の電圧VGS を直接に減
じるのでNFETスタックのコンダクタンスを減じるこ
とになる。この低コンダクタンスは、ベース"B"の立上
り時間を減じるので、より遅いプル・ダウン回路を作り
出す。NFETスタックのコンダクタンスの損失は、B
iCMOSゲート回路に印加された電圧Vcc(図示な
し)が減少すると重大な影響を与える。NFETスタッ
クのゲートでの入力A0...Anの電圧は、前のロジッ
ク段階からの電圧であり、この電圧が高いと必然的にV
cc、つまり、回路全体の電源回路をたどることによっ
て、NFET T0...Tn全体のゲートとソース間の
電圧VGSに順次に影響を及ぼす。さらに、回路の性能
は、スタックのFETの数の増加によって影響を受け
る。直列に接続される素子(例えばAND又はNAND
ゲート)の数が多くなるほど、電界効果トランジスタの
スタックのコンダクタンスが低下し、従って、プル・ダ
ウン回路の特性が悪くなる。
【0008】以上のことから、現在入手できるBiCM
OSゲート回路よりも低電力消費で高速オペレーション
の高性能のBiCMOSゲート・プル・ダウン回路は、
産業界にとって好ましい重要な回路である。
OSゲート回路よりも低電力消費で高速オペレーション
の高性能のBiCMOSゲート・プル・ダウン回路は、
産業界にとって好ましい重要な回路である。
【0009】
【課題を解決するための手段】簡単に要約すると、ゲー
ト回路の出力ラインの信号を引き込むための新しいバイ
ポーラ・トランジスタの電界効果トランジスタ・ゲート
・プル・ダウン回路を提供する。基本的な実施例では、
プル・ダウン回路は、出力ラインに接続された第1導電
型のコレクタと、第1電位に接続された第1導電型のエ
ミッタと、及び第2導電型のベースから成るバイポーラ
・トランジスタを有する。バイポーラ・トランジスタを
駆動する入力回路は、バイポーラ・トランジスタのベー
スと第2電位間に接続された第2導電型の少くとも1つ
の電界効果トランジスタを有する。第2電位は、第1電
位とは別である。入力回路は、予め設定された入力に応
答し、バイポーラ・トランジスタをオン又はオフ状態に
するためにバイポーラ・トランジスタのベースに信号を
出力する。入力回路は、バイポーラ・トランジスタがオ
ン状態の間、バイポーラ・トランジスタのベースに対し
て電荷を供給し続ける。検知手段が、バイポーラ・トラ
ンジスタの飽和を検知するために備えられている。トラ
ンジスタ飽和検出後において、バイポーラ・トランジス
タのベースへの電荷のソースを断つために割込み回路手
段が、検知手段と入力回路に接続されている。最後に、
放電手段が備えられており、検知手段でトランジスタ飽
和を検知後に、バイポーラ・トランジスタのベースから
電荷を取り去る。
ト回路の出力ラインの信号を引き込むための新しいバイ
ポーラ・トランジスタの電界効果トランジスタ・ゲート
・プル・ダウン回路を提供する。基本的な実施例では、
プル・ダウン回路は、出力ラインに接続された第1導電
型のコレクタと、第1電位に接続された第1導電型のエ
ミッタと、及び第2導電型のベースから成るバイポーラ
・トランジスタを有する。バイポーラ・トランジスタを
駆動する入力回路は、バイポーラ・トランジスタのベー
スと第2電位間に接続された第2導電型の少くとも1つ
の電界効果トランジスタを有する。第2電位は、第1電
位とは別である。入力回路は、予め設定された入力に応
答し、バイポーラ・トランジスタをオン又はオフ状態に
するためにバイポーラ・トランジスタのベースに信号を
出力する。入力回路は、バイポーラ・トランジスタがオ
ン状態の間、バイポーラ・トランジスタのベースに対し
て電荷を供給し続ける。検知手段が、バイポーラ・トラ
ンジスタの飽和を検知するために備えられている。トラ
ンジスタ飽和検出後において、バイポーラ・トランジス
タのベースへの電荷のソースを断つために割込み回路手
段が、検知手段と入力回路に接続されている。最後に、
放電手段が備えられており、検知手段でトランジスタ飽
和を検知後に、バイポーラ・トランジスタのベースから
電荷を取り去る。
【0010】本発明のさらに特定の実施例では、入力回
路は、直列に接続された第2導電型の2つの電界効果ト
ランジスタを有する。2つの電界効果トランジスタの
内、一方の直列に接続されたトランジスタは、第2電位
に接続され、他方のトランジスタは、バイポーラ・トラ
ンジスタのベースに接続されている。さらに、バイポー
ラ・トランジスタは、npn型トランジスタで構成で
き、及び第2導電型の電界効果トランジスタは、pチャ
ネルMOS電界効果トランジスタ(以後はPFETと呼
ぶ)で構成できる。このようなケースは、第1電位は大
地であり、第2電位はゲート回路電源電圧である。検知
手段、割込み回路手段及び放電手段の特定の回路と共
に、他の回路改善手段も、ここで説明される。
路は、直列に接続された第2導電型の2つの電界効果ト
ランジスタを有する。2つの電界効果トランジスタの
内、一方の直列に接続されたトランジスタは、第2電位
に接続され、他方のトランジスタは、バイポーラ・トラ
ンジスタのベースに接続されている。さらに、バイポー
ラ・トランジスタは、npn型トランジスタで構成で
き、及び第2導電型の電界効果トランジスタは、pチャ
ネルMOS電界効果トランジスタ(以後はPFETと呼
ぶ)で構成できる。このようなケースは、第1電位は大
地であり、第2電位はゲート回路電源電圧である。検知
手段、割込み回路手段及び放電手段の特定の回路と共
に、他の回路改善手段も、ここで説明される。
【0011】前述で要約されたように、改善されたBi
CMOSゲート・プル・ダウン回路が、本発明によって
提供される。プル・ダウン回路は、ダウンサイド・スイ
ッチング性能を良くするために、例えば、従来のAN
D、NAND、OR、NOR又は否定CMOS論理に接
続できる。さらに、回路の低電力消費にも係わらず、こ
のプル・ダウン回路の高性能が有利に保たれる。最後
に、ここで述べたBiCMOSプル・ダウン回路は、こ
の回路と同機能を実行するように設計された従来のBi
CMOSデジタル・スイッチング回路では特有のある種
の既知の不利な特性を取り除く。
CMOSゲート・プル・ダウン回路が、本発明によって
提供される。プル・ダウン回路は、ダウンサイド・スイ
ッチング性能を良くするために、例えば、従来のAN
D、NAND、OR、NOR又は否定CMOS論理に接
続できる。さらに、回路の低電力消費にも係わらず、こ
のプル・ダウン回路の高性能が有利に保たれる。最後
に、ここで述べたBiCMOSプル・ダウン回路は、こ
の回路と同機能を実行するように設計された従来のBi
CMOSデジタル・スイッチング回路では特有のある種
の既知の不利な特性を取り除く。
【0012】
【実施例】概念的に説明すると、本発明の回路は、バイ
ポーラ・トランジスタのノード "B" の電圧変化とは無
関係の回路の電界効果トランジスタ(FET)のゲート
とソース間の電圧により、従来技術のBiCMOSゲー
ト回路スイッチングの既知の問題を取り除くことができ
る。(同じ参照文字が、同一又は類似する構成部品を指
定するのに複数の図面で使用されている。)例えば、共
通のCMOS NANDゲート20が、本発明の出力プ
ル・ダウン回路22と共に図2で示されている。プル・
ダウン回路22は、すべてが従来技術で周知のAND、
NAND、OR及びNOR CMOSゲートを始めとす
る多数の異なる入力論理機能に共通である。当業者は、
また、NANDゲート20がプル・ダウン回路22と共
にプル・アップ回路24を駆動させるように構成できる
ことが分かる。又、プル・アップ回路24は、市販で入
手できる多数のこのような回路で構成できる。(例え
ば、エミッタ・フォロワ・トランジスタは、エミッタを
回路の出力に、コレクタを回路電源Vccに、及びベース
を駆動入力(ノード"N")に結合して使用される。)
ポーラ・トランジスタのノード "B" の電圧変化とは無
関係の回路の電界効果トランジスタ(FET)のゲート
とソース間の電圧により、従来技術のBiCMOSゲー
ト回路スイッチングの既知の問題を取り除くことができ
る。(同じ参照文字が、同一又は類似する構成部品を指
定するのに複数の図面で使用されている。)例えば、共
通のCMOS NANDゲート20が、本発明の出力プ
ル・ダウン回路22と共に図2で示されている。プル・
ダウン回路22は、すべてが従来技術で周知のAND、
NAND、OR及びNOR CMOSゲートを始めとす
る多数の異なる入力論理機能に共通である。当業者は、
また、NANDゲート20がプル・ダウン回路22と共
にプル・アップ回路24を駆動させるように構成できる
ことが分かる。又、プル・アップ回路24は、市販で入
手できる多数のこのような回路で構成できる。(例え
ば、エミッタ・フォロワ・トランジスタは、エミッタを
回路の出力に、コレクタを回路電源Vccに、及びベース
を駆動入力(ノード"N")に結合して使用される。)
【0013】従来のNANDゲート20の駆動回路で
は、各々が独立したゲート回路入力A0...Anを有す
る複数のpチャネルMOS電界効果トランジスタ(PF
ET)26は、並列に連結される。PFET26のソー
スは、回路電源Vccに接続され、ドレインは、共通の出
力ノード"N"に接続される。また、受信ゲート入力
A0...Anは、NFET28に接続されたn個直列の
ゲート・コンタクトである。NFET28のスタック
は、ノード"N"と大地間に接続されている。ノード"N"
は、図示されているようにプル・アップ回路24とプル
・ダウン回路22の両方に接続されている。
は、各々が独立したゲート回路入力A0...Anを有す
る複数のpチャネルMOS電界効果トランジスタ(PF
ET)26は、並列に連結される。PFET26のソー
スは、回路電源Vccに接続され、ドレインは、共通の出
力ノード"N"に接続される。また、受信ゲート入力
A0...Anは、NFET28に接続されたn個直列の
ゲート・コンタクトである。NFET28のスタック
は、ノード"N"と大地間に接続されている。ノード"N"
は、図示されているようにプル・アップ回路24とプル
・ダウン回路22の両方に接続されている。
【0014】プル・ダウン回路22は、コレクタ"C"、
ベース"B"及びエミッタ"E"を有する従来のバイポーラ
・トランジスタQ1を含む。この例では、トランジスタ
Q1は、エミッタ"E"接地のnpn型トランジスタで構
成する。従来技術と同様に、コレクタ"C"は、出力負荷
に結合される。ベース"B"は、共通ソース・モードのP
FETスタックによって駆動される。スタックは、第1
PFET T10及び第2PFET T11を含む。トラン
ジスタT10のソース"S"は、回路電源Vccに接続され、
ゲート"G"は、否定回路30を通してトランジスタQ1
のコレクタ"C"に接続されている。PFET T10のド
レイン"D"は、PFET T11のソース "S" に結合さ
れている。トランジスタT11のゲート"G"は、CMOS
NAND回路20からの制御信号出力のような予め設
定された入力信号を受信するためにノード"N"で結合さ
れている。PFET T11のドレイン"D"は、バイポー
ラ・トランジスタQ1 のベース"B"に接続されている。
否定回路30の出力、すなわちノード"H"の値もまた、
2つのNFETのT12及びT13のゲート制御として送ら
れる。NFET T12のソース"S"は接地され、一方ド
レイン"D"は、後で説明するように電荷を除去するため
にベース"B"に結合している。同様に、NFET T13
のドレインは、トランジスタQ1 のコレクタ"C"及びそ
のソースはベース"B"に接続されている。
ベース"B"及びエミッタ"E"を有する従来のバイポーラ
・トランジスタQ1を含む。この例では、トランジスタ
Q1は、エミッタ"E"接地のnpn型トランジスタで構
成する。従来技術と同様に、コレクタ"C"は、出力負荷
に結合される。ベース"B"は、共通ソース・モードのP
FETスタックによって駆動される。スタックは、第1
PFET T10及び第2PFET T11を含む。トラン
ジスタT10のソース"S"は、回路電源Vccに接続され、
ゲート"G"は、否定回路30を通してトランジスタQ1
のコレクタ"C"に接続されている。PFET T10のド
レイン"D"は、PFET T11のソース "S" に結合さ
れている。トランジスタT11のゲート"G"は、CMOS
NAND回路20からの制御信号出力のような予め設
定された入力信号を受信するためにノード"N"で結合さ
れている。PFET T11のドレイン"D"は、バイポー
ラ・トランジスタQ1 のベース"B"に接続されている。
否定回路30の出力、すなわちノード"H"の値もまた、
2つのNFETのT12及びT13のゲート制御として送ら
れる。NFET T12のソース"S"は接地され、一方ド
レイン"D"は、後で説明するように電荷を除去するため
にベース"B"に結合している。同様に、NFET T13
のドレインは、トランジスタQ1 のコレクタ"C"及びそ
のソースはベース"B"に接続されている。
【0015】例示されたNANDゲートにおいて、入力
A0...Anが高レベルに切り変わる(すなわち引き込
みモード)と、ノード"N"の電圧が急速に低下する。ノ
ード"N"の電圧が低下するので、PFET T11は、ト
ランジスタQ1 のベース"B"へ電流を流し始める。ここ
でのシナリオは、トランジスタQ1 のコレクタ"C"にお
ける電圧が初期では高く、否定回路30の出力は低レベ
ルであるので、それによってPFET T10及びT11を
通してベース"B"にVccが印加される。この構成ではP
FET T11のゲートとソース間の電圧VGSは、ノー
ド"B"における何れの電圧変化から都合よく独立してい
ることがわかる。ベース"B"の電圧が上昇しても、トラ
ンジスタT11のVGSは、不変のままである。従って、ノ
ード"B"へのPFET電流は、ベース電圧が上昇しても
極端には低下しない。
A0...Anが高レベルに切り変わる(すなわち引き込
みモード)と、ノード"N"の電圧が急速に低下する。ノ
ード"N"の電圧が低下するので、PFET T11は、ト
ランジスタQ1 のベース"B"へ電流を流し始める。ここ
でのシナリオは、トランジスタQ1 のコレクタ"C"にお
ける電圧が初期では高く、否定回路30の出力は低レベ
ルであるので、それによってPFET T10及びT11を
通してベース"B"にVccが印加される。この構成ではP
FET T11のゲートとソース間の電圧VGSは、ノー
ド"B"における何れの電圧変化から都合よく独立してい
ることがわかる。ベース"B"の電圧が上昇しても、トラ
ンジスタT11のVGSは、不変のままである。従って、ノ
ード"B"へのPFET電流は、ベース電圧が上昇しても
極端には低下しない。
【0016】1度、バイポーラ・トランジスタQ1が作
動すると、コレクタ"C"の電圧Vcは低下し、Vcがベー
ス"B"の電圧V8^に到達しても低下し続け、トランジス
タQ1が飽和状態になる。PFET T10とT11は、コ
レクタ電圧Vcがベース電圧V8^以下になってもベース"
B"に電荷を供給し続ける。本発明では、間接的にトラ
ンジスタ飽和を認識する検知回路が備わっている。この
回路は、PFETT10とNFET T12及びT13のゲー
ト・コンタクトと結合している否定回路30を有する。
コレクタ"C"の電圧が予め設定された低レベルに低下す
ると、高信号が否定回路30から出力され、PFET
T10とNFET T12及びT13のゲート"G" に印加さ
れる。PFET T10のゲート"G"の高信号は、Vccか
らベース"B" への電荷の流れを中断する。それに加え
て、NFET T12のゲートにおける高信号によって、
ベース"B"からの電荷を大地に逃がし始める。コレク
タ"C"での過剰電荷は、再び、ゲートで高信号を受けて
作動させられるNFETT13^を通してベース"B"に移
され、大地に逃がされる。(代替の実施例として、NF
ET T13のソース"S"を直接接地することができ、N
FET T13^ の作動のコレクタ"C"から大地に直接に
電荷を逃がすことができる。)
動すると、コレクタ"C"の電圧Vcは低下し、Vcがベー
ス"B"の電圧V8^に到達しても低下し続け、トランジス
タQ1が飽和状態になる。PFET T10とT11は、コ
レクタ電圧Vcがベース電圧V8^以下になってもベース"
B"に電荷を供給し続ける。本発明では、間接的にトラ
ンジスタ飽和を認識する検知回路が備わっている。この
回路は、PFETT10とNFET T12及びT13のゲー
ト・コンタクトと結合している否定回路30を有する。
コレクタ"C"の電圧が予め設定された低レベルに低下す
ると、高信号が否定回路30から出力され、PFET
T10とNFET T12及びT13のゲート"G" に印加さ
れる。PFET T10のゲート"G"の高信号は、Vccか
らベース"B" への電荷の流れを中断する。それに加え
て、NFET T12のゲートにおける高信号によって、
ベース"B"からの電荷を大地に逃がし始める。コレク
タ"C"での過剰電荷は、再び、ゲートで高信号を受けて
作動させられるNFETT13^を通してベース"B"に移
され、大地に逃がされる。(代替の実施例として、NF
ET T13のソース"S"を直接接地することができ、N
FET T13^ の作動のコレクタ"C"から大地に直接に
電荷を逃がすことができる。)
【0017】図2に関して述べたように、NFET28
は、バイポーラ・トランジスタQ1から独立しているゲ
ートとソース間の電圧VGSを有する。これは、図1の従
来技術の実施例とは逆である。さらに、NFET28
は、npn型トランジスタQ1のベース"B"ではなく、
PFET T11^ のゲート制御"G"だけを駆動する(実
質的な電流が明らかに必要である)。さらに、1度、導
通するとトランジスタQ1 特有の寄生抵抗は、PFET
T10及びT11のコンダクタンスに大きな影響を与えな
い。前述の回路実施例において、ベース"B"における電
圧は、1.4ボルトを越える場合があり、トランジスタ
Q1 は、コレクタ"C"の電圧を引き下げるために導通を
続ける。実施例のCMOS否定回路のNFET(大き
い)及びPFET(小さい)は、コレクタ"C"における
電圧が、後続する回路(図示なし)のスイッチング・ス
レッショルド値とクロスした時にノード"H"の電圧が上
昇するように調整されている。ノード"H"における電圧
が上昇すると、トランジスタQ1のベース電流は、もは
や必要とされず、トランジスタQ1をできるだけ早く飽
和から逃がすのが最優先となる。この"回復時間"の限度
は、PFET T10をオフにすると同時に、NFET
T12を通して電荷を除去してベース"B"の電圧を引き下
げ始めることで決まる。NFET T13は、ノード"B"
及び"C"の電圧を等しくさせる。実際例では、トランジ
スタQ1^の飽和の期待持続時間は、実施されたシミュレ
ーションで0.4ナノ秒以下である。
は、バイポーラ・トランジスタQ1から独立しているゲ
ートとソース間の電圧VGSを有する。これは、図1の従
来技術の実施例とは逆である。さらに、NFET28
は、npn型トランジスタQ1のベース"B"ではなく、
PFET T11^ のゲート制御"G"だけを駆動する(実
質的な電流が明らかに必要である)。さらに、1度、導
通するとトランジスタQ1 特有の寄生抵抗は、PFET
T10及びT11のコンダクタンスに大きな影響を与えな
い。前述の回路実施例において、ベース"B"における電
圧は、1.4ボルトを越える場合があり、トランジスタ
Q1 は、コレクタ"C"の電圧を引き下げるために導通を
続ける。実施例のCMOS否定回路のNFET(大き
い)及びPFET(小さい)は、コレクタ"C"における
電圧が、後続する回路(図示なし)のスイッチング・ス
レッショルド値とクロスした時にノード"H"の電圧が上
昇するように調整されている。ノード"H"における電圧
が上昇すると、トランジスタQ1のベース電流は、もは
や必要とされず、トランジスタQ1をできるだけ早く飽
和から逃がすのが最優先となる。この"回復時間"の限度
は、PFET T10をオフにすると同時に、NFET
T12を通して電荷を除去してベース"B"の電圧を引き下
げ始めることで決まる。NFET T13は、ノード"B"
及び"C"の電圧を等しくさせる。実際例では、トランジ
スタQ1^の飽和の期待持続時間は、実施されたシミュレ
ーションで0.4ナノ秒以下である。
【0018】図3は、"出力降下遅延"時間と動作電圧V
ccを比較した図である。Xは従来の4つのNAND B
iCMOSゲート、Yは従来の2つのNAND BiC
MOSゲートである。X’は本発明で組み立てられた4
つのNAND BiCMOSゲート、Y^ は本発明で組
み立てられた2つのNAND BiCMOSゲートであ
る。図示されるように、従来のNAND BiCMOS
ゲートの両方は、回路供給電圧Vcc降下としてロード・
キャパシタンスを引き込むのに(例えば、4ボルトから
3ボルトへ)所要する時間は、本発明によって組み立て
られたNANDBiCMOSゲートよりも相当に長いス
イッチング時間を必要とする。
ccを比較した図である。Xは従来の4つのNAND B
iCMOSゲート、Yは従来の2つのNAND BiC
MOSゲートである。X’は本発明で組み立てられた4
つのNAND BiCMOSゲート、Y^ は本発明で組
み立てられた2つのNAND BiCMOSゲートであ
る。図示されるように、従来のNAND BiCMOS
ゲートの両方は、回路供給電圧Vcc降下としてロード・
キャパシタンスを引き込むのに(例えば、4ボルトから
3ボルトへ)所要する時間は、本発明によって組み立て
られたNANDBiCMOSゲートよりも相当に長いス
イッチング時間を必要とする。
【0019】上述から改善されたBiCMOSゲート・
プル・ダウン回路が提供されることがわかる。プル・ダ
ウン回路は、ダウンサイド・スイッチング性能を向上さ
せるために、様々な種類の従来のCMOS論理回路の何
れにも接続できる。さらに、回路消費エネルギの低減に
も関わらず、この高性能を維持することができる。それ
に加えて、ここで述べたBiCMOSプル・ダウン回路
は、従来のデジタル・スイッチング回路性能特有のある
種の既知の欠点を排除する。
プル・ダウン回路が提供されることがわかる。プル・ダ
ウン回路は、ダウンサイド・スイッチング性能を向上さ
せるために、様々な種類の従来のCMOS論理回路の何
れにも接続できる。さらに、回路消費エネルギの低減に
も関わらず、この高性能を維持することができる。それ
に加えて、ここで述べたBiCMOSプル・ダウン回路
は、従来のデジタル・スイッチング回路性能特有のある
種の既知の欠点を排除する。
【0020】本発明の特定の実施例が、図と詳細な記述
で説明されたが、本発明はここで述べた特定の実施例に
制限されず、本発明の範囲内で多くの調整、修正及び置
換ができることに注意されたい。例えば、ここで述べた
回路への相補形回路は、本発明によって組み立てること
ができる。
で説明されたが、本発明はここで述べた特定の実施例に
制限されず、本発明の範囲内で多くの調整、修正及び置
換ができることに注意されたい。例えば、ここで述べた
回路への相補形回路は、本発明によって組み立てること
ができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によるプル・ダウン回路は、ダウ
ンサイド・スイッチング性能を向上させ、従来のデジタ
ル・スイッチング回路性能特有のある種の既知の欠点を
排除する。
ンサイド・スイッチング性能を向上させ、従来のデジタ
ル・スイッチング回路性能特有のある種の既知の欠点を
排除する。
【図1】従来技術のBiCMOS NANDゲート回路
の系統図である。
の系統図である。
【図2】本発明によるBiCMOS NANDゲート回
路の系統図である。
路の系統図である。
【図3】従来の4つのNAND BiCMOSゲートと
2つのNAND BiCMOSゲート、及び本発明によ
って組み立てられた4つのNAND BiCMOSゲー
トと2つのNAND BiCMOSゲートとを出力降下
遅延時間で比較した図である。
2つのNAND BiCMOSゲート、及び本発明によ
って組み立てられた4つのNAND BiCMOSゲー
トと2つのNAND BiCMOSゲートとを出力降下
遅延時間で比較した図である。
フロントページの続き (72)発明者 テランス・ジョン・ジィトリック アメリカ合衆国バーモント州、コルチェス ター、チェスナット・レーン 3番地
Claims (8)
- 【請求項1】ゲート回路の出力ラインの信号を引き込む
ためのバイポーラ・トランジスタと電界効果トランジス
タとのゲート・プル・ダウン回路であって、 上記出力ラインに接続された第1導電型のコレクタと第
1電位に接続された第1導電型のエミッタ及び第2導電
型のベースを有するバイポーラ・トランジスタと、 上記バイポーラ・トランジスタのベースと上記第1電位
とは異なる第2電位との間に接続された、第2導電型の
少くとも1つの電界効果トランジスタとを有し、上記バ
イポーラ・トランジスタをオン又はオフ状態にさせるよ
うに、上記バイポーラ・トランジスタのベースに信号を
出力するために予め設定された入力に応答し、上記バイ
ポーラ・トランジスタをオン状態に維持させるために上
記バイポーラ・トランジスタのベースに電荷を供給し続
ける入力回路と、 上記バイポーラ・トランジスタのオン状態時にその飽和
を検知するための検知手段と、 上記検知手段によってトランジスタ飽和を検知後、上記
バイポーラ・トランジスタのベースへの電荷供給源を排
除するために、上記検知手段と上記入力回路に接続され
た割込み回路手段と、 上記検知手段によってトランジスタ飽和の検知後、上記
バイポーラ・トランジスタのベースから電荷を除去する
ための放電手段とを有するプル・ダウン回路。 - 【請求項2】上記入力回路が、2つの直列に接続された
第2導電型の電界効果トランジスタを有し、上記電界効
果トランジスタの内、一方が、上記第2電位に接続さ
れ、他方が、上記バイポーラ・トランジスタのベースに
接続されることを特徴とする請求項1記載のプル・ダウ
ン回路。 - 【請求項3】上記バイポーラ・トランジスタが、npn
型トランジスタで構成し、及び第2導電型の上記電界効
果トランジスタがPFETで構成されることを特徴とす
る請求項2記載のプル・ダウン回路。 - 【請求項4】2つの直列に接続された第2導電型の電界
効果トランジスタの内、上記バイポーラ・トランジスタ
のベースに接続された一方のトランジスタが、上記入力
回路への上記設定された入力によって仕切られ、及び上
記割込み回路手段が、上記第2電位に接続された他方の
トランジスタのゲートへの電気的接続を有することを特
徴とする請求項2記載のプル・ダウン回路。 - 【請求項5】上記検知手段が、上記バイポーラ・トラン
ジスタのコレクタに接続された入力を有し、上記バイポ
ーラ・トランジスタの飽和によって出力が変化するよう
に構成された否定回路を、有することを特徴とする請求
項1記載のプル・ダウン回路。 - 【請求項6】上記放電手段が、上記バイポーラ・トラン
ジスタのベースと上記第1電位との間に接続された第1
導電型の電界効果トランジスタを有することを特徴とす
る請求項5記載のプル・ダウン回路。 - 【請求項7】上記少くとも1つのゲート回路入力信号に
応答し、上記バイポーラ・トランジスタ入力回路への上
記設定された入力を生成する手段をさらに有することを
特徴とする請求項1記載のプル・ダウン回路。 - 【請求項8】上記生成手段が、AND、NAND、O
R、NOR又は否定論理回路を作動させることを特徴と
する請求項7記載のプル・ダウン回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/714,481 US5118972A (en) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | BiCMOS gate pull-down circuit |
US714481 | 1991-06-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05175813A true JPH05175813A (ja) | 1993-07-13 |
JP2710518B2 JP2710518B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=24870221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4125237A Expired - Lifetime JP2710518B2 (ja) | 1991-06-13 | 1992-05-19 | プル・ダウン回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5118972A (ja) |
JP (1) | JP2710518B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5604417A (en) * | 1991-12-19 | 1997-02-18 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
JP2757651B2 (ja) * | 1992-01-09 | 1998-05-25 | 日本電気株式会社 | Ttl論理回路 |
US5187394A (en) * | 1992-01-13 | 1993-02-16 | Motorola, Inc. | Configurable row decoder driver circuit |
SG48335A1 (en) * | 1993-04-19 | 1998-04-17 | Koninkl Philips Electronics Nv | Bicmos output driver circuit |
JP2647014B2 (ja) * | 1994-09-08 | 1997-08-27 | 日本電気株式会社 | BiCMOS論理回路 |
EP2201084B1 (en) * | 2007-10-04 | 2013-03-27 | Petr Dejmek | Method for the conservation of a plant material |
CN111223459B (zh) | 2018-11-27 | 2022-03-08 | 元太科技工业股份有限公司 | 移位寄存器以及栅极驱动电路 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6382122A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Toshiba Corp | 論理回路 |
JPH03253115A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Hitachi Ltd | ゲート回路 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0783252B2 (ja) * | 1982-07-12 | 1995-09-06 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路装置 |
US4616146A (en) * | 1984-09-04 | 1986-10-07 | Motorola, Inc. | BI-CMOS driver circuit |
JP2544343B2 (ja) * | 1985-02-07 | 1996-10-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路装置 |
EP0304035B1 (en) * | 1987-08-17 | 1993-02-10 | Nec Corporation | Bi-mos circuit capable of high speed operation with low power consumption |
US4910416A (en) * | 1988-03-04 | 1990-03-20 | Modicon, Inc. | Power switch monitor to improve switching time |
JP2550138B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1996-11-06 | 株式会社日立製作所 | バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置 |
JPH06103839B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1994-12-14 | 株式会社東芝 | 半導体論理回路 |
US4970414A (en) * | 1989-07-07 | 1990-11-13 | Silicon Connections Corporation | TTL-level-output interface circuit |
-
1991
- 1991-06-13 US US07/714,481 patent/US5118972A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-19 JP JP4125237A patent/JP2710518B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6382122A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Toshiba Corp | 論理回路 |
JPH03253115A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Hitachi Ltd | ゲート回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2710518B2 (ja) | 1998-02-10 |
US5118972A (en) | 1992-06-02 |
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