JPH05199104A - 半導体論理回路 - Google Patents

半導体論理回路

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JPH05199104A
JPH05199104A JP4009861A JP986192A JPH05199104A JP H05199104 A JPH05199104 A JP H05199104A JP 4009861 A JP4009861 A JP 4009861A JP 986192 A JP986192 A JP 986192A JP H05199104 A JPH05199104 A JP H05199104A
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transistors
transistor
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光宏 出口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力ピンによる応答特性の違いを減少させ、
出力ピンから見た回路のインピーダンスを減少させる。 【構成】 同一導電型のトランジスタ11、12の直列
回路13及びこれと異なる導電型のトランジスタ14、
15の並列回路16を電源5と接地6の間に接続したゲ
ート回路10と、同様にトランジスタ21、22の直列
回路23とトランジスタ24、25の並列回路26が電
源5と接地の間に接続されているゲート回路20とを、
共通の出力ピン6に接続し、入力ピン1はトランジスタ
11、14、22、24の各制御電極に接続し、入力ピ
ン2はトランジスタ12、15、21、25の各制御電
極に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、第1の導電型のトラ
ンジスタ列と第2の導電型のトランジスタ列とが交互に
配置されているゲートアレイ型集積回路上に形成された
論理回路にかゝり、特にそれぞれが相異なる入力ピンに
接続されたゲート電極を有する同一導電型の複数のトラ
ンジスタを直列に接続した部分を含む多入力ゲート回路
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】特開昭59−23924号公報第2図
(a)には、図7に示すように、第1の導電型のトラン
ジスタ11、12の直列回路13と、第2の導電型のト
ランジスタ14、15の並列回路16とが、電源5と接
地との間に直列に介在し、トランジスタ11と14のゲ
ート電極は入力ピン1に、トランジスタ12と15のゲ
ート電極は入力ピン2に、回路13と16の接続点は出
力ピン6に接続されている2入力ゲート回路が示されて
いる。
【0003】また、上記公開公報の第5図には、図9に
示すように、図7に示されているゲート回路中の直列回
路13に並列に、トランジスタ17、18の直列回路1
9を接続し、トランジスタ17のゲート電極を入力ピン
2に、トランジスタ18のゲート電極を入力ピン1に接
続した2入力ゲート回路が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】第7図示の回路におい
て、電源電圧は+5Vであり、トランジスタ11及び1
2はゲート電圧が0のとき非導通で、ゲート電圧が+5
Vのときに導通し、トランジスタ14及び15は逆にゲ
ート電圧が0のとき導通し、+5Vのときに非導通にな
るものとする。
【0005】先づ、最初に入力ピン1の電圧が0V、入
力ピン2の電圧が+5Vであったとすると、トランジス
タ11及び15が非導通で、トランジスタ12及び14
が導通する。その結果、トランジスタ11の両端間に電
源電圧に等しい電圧が現われ、出力ピン6の電圧は+5
Vになる。
【0006】ここで、入力ピン2の電圧+5Vはそのま
ゝにし、入力ピン1の電圧を+5Vに変化させると、ト
ランジスタ11は導通に、トランジスタ14は非導通に
転換する。その結果、トランジスタ14及び15の両端
間に電源電圧に等しい電圧が現われるようになって、出
力ピン6の電圧は0Vに変わる。
【0007】次に、上記とは逆に、入力ピン1の電圧が
+5V、入力ピン2の電圧が+5Vであったとすると、
トランジスタ11及び15が導通し、トランジスタ12
及び14が非導通状態に置かれ、出力ピン6には電圧5
Vが現われている。
【0008】ここで、入力ピン2の電圧だけを+5Vに
変化させると、トランジスタ12は導通に、トランジス
タ15は非導通に転換するので、トランジスタ14及び
15の両端間に電源電圧に等しい電圧が現われるように
なり、出力ピン6の電圧は0Vに変わる。
【0009】上述のように、入力ピン1または2の電圧
が0Vから+5Vに変わることによって、出力ピン6の
電圧が+5Vから0Vへ変化するわけであるが、入力ピ
ン1の電圧が変わった場合と入力ピン2の電圧が変わっ
た場合とでは、次のように出力ピン6の電圧が応答する
に要する時間が違ってくる。
【0010】入力ピン1が0Vで入力ピン2が+5Vの
ときは、接地電位0Vはトランジスタ11のきわまで達
しているので、入力ピン1が+5Vになったときは、接
地電位はトランジスタ11を乗越えるだけで出力ピン6
に到達することができる。しかし、反対に入力ピン1が
+5Vで入力ピン2が0Vのときは、電源電圧がトラン
ジスタ12のきわまでしか達していないので、入力ピン
2が+5Vに変ったときに、接地電位はトランジスタ1
2及び11の双方を乗越えないと出力ピン6に到達する
ことができず、出力ピン6の応答がその分だけ遅れるこ
とになる。
【0011】上述のような入力ピンの違いによる出力応
答時間の違いを揃えるよう考慮したのが、前記公開公報
第5図に示されている回路である。これを図9によって
説明すると、トランジスタ11、12と同じ特性のトラ
ンジスタ17及び18よりなる直列回路19を、直列回
路13に並列に接続し、トランジスタ17のゲート電極
を入力ピン2に、トランジスタ18のゲート電極を入力
ピン1に接続したものである。
【0012】その結果、入力ピン1が0Vで入力ピン2
が+5Vのときは、接地点から遠いトランジスタ11と
接地点に近いトランジスタ18とが遮断状態になり、逆
に入力ピン1が+5Vで入力ピン2が0Vのときは、接
地点に近いトランジスタ12と接地点から遠いトランジ
スタ17とが遮断状態になるから、何れの場合にも動作
条件が同じになるため、応答時間の違いを除くことがで
きる。
【0013】しかしその反面に、図9に示す回路をゲー
トアレイ型集積回路で実現しようとした場合、トランジ
スタの使用効率が悪くなる問題がある。
【0014】図7に示す回路は、基板上でのトランジス
タの配列が第8図のようになる。すなわち、100、1
01、102、103はトランジスタの列を示し、交互
に導電形式が異っている。図7における4個のトランジ
スタは列101及び102に跨る長方形の区画105内
に納められ、トランジスタ11及び12は列101上
に、トランジスタ14及び15は列102上に位置す
る。
【0015】ところが、第9図示の回路の基板上でのト
ランジスタの配列は、ゲートアレイ型集積回路では図1
0のように、列101においては4個がトランジスタ1
1、12、17、18として使用され、列102におい
ては2個がトランジスタ14、15として使用される。
その結果、長方形の区画106内で、トランジスタ17
及び18にそれぞれ隣接するトランジスタ24及び25
は、他に利用することができなくなって無駄になる。
【0016】このほか、図7及び図9の両回路とも、入
力ピン1及び2の一方が0Vであるときの出力ピン6の
側から見た内部インピーダンスは、トランジスタ14、
15の一方の内部抵抗によって決まるために比較的に高
く、従って電流容量が大きな負荷を駆動する上で不利で
ある。
【0017】以上の問題点に鑑み、この発明は、入力ピ
ン間に生ずる応答特性の違いを除き、出力ピン側から見
た内部インピーダンスを引下げ、かつ基板上におけるト
ランジスタの使用効率を高めようとするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明は、n個(nは
複数)の同一導電型のトランジスタを直列に接続した直
列回路及びこの直列回路の外に接続されているn個の上
記と異なる導電型のトランジスタを含むn個のn入力ゲ
ート回路と、各々が上記各直列回路ごとにその中の何れ
かの制御電極に接続されているn個の入力ピンと、上記
n入力ゲート回路のすべてに共通に接続された出力ピン
とを有する。そして、特徴として、上記各入力ピンは、
上記直列回路ごとに、電源側から見て異なる順番の位置
にあるトランジスタの制御電極に接続されている。
【0019】本発明の典型的な実施例では、直列回路の
外に存在するトランジスタn個は、並列に接続された上
で、電源と接地の間に上記直列回路に対して直列に接続
される。また、n個の入力ピンの各々は、上記並列回路
ごとに異なる順番位置にあるトランジスタの制御電極に
接続される。
【0020】本発明の特殊な応用形態として、電源側か
ら見て第1、第2、第3の3個のトランジスタの直列回
路を含む3入力ゲート回路を2個と、第1、第2、第3
の3個の入力ピンとを含む回路が存在する。この場合
は、第1の入力ピンは第1のゲート回路の第1のトラン
ジスタと第2のゲート回路の第2のトランジスタの各制
御電極に接続し、第2の入力ピンは第1及び第2のゲー
ト回路の各第2のトランジスタの制御電極に接続し、第
3の入力ピンは第1のゲート回路の第3のトランジスタ
と第2のゲート回路の第1のトランジスタの各制御電極
に接続する。
【0021】
【作用】先づ、n=2の場合を考えると、2個の直列回
路と入力ピンとの関係は図9に示した従来例と同じであ
るが、直列回路と同数のトランジスタを並列回路に使用
することができるために、出力ピンから見た内部インピ
ーダンスを引下げ、かつ基板上におけるトランジスタの
使用効率を高めることができる。
【0022】n=3の場合は、第1の入力ピンは第1の
直列回路の第1のトランジスタ、第2の直列回路の第2
のトランジスタ、第3の直列回路の第3のトランジスタ
の各制御電極に、第2の入力ピンは第1の直列回路の第
2のトランジスタ、第2の直列回路の第3のトランジス
タ、第3の直列回路の第1のトランジスタの各制御電極
に、第3の入力ピンは第1の直列回路の第3のトランジ
スタ、第2の直列回路の第1のトランジスタ、第3の直
列回路の第2のトランジスタの各制御電極にそれぞれ接
続される。
【0023】従って、各入力ピンは、3個の直列回路中
で何れか1個のトランジスタの制御電極に接続されてお
り、かつ接続されたトランジスタの順番は直列回路ごと
に違っている。従って、どの入力ピンも、何れかの直列
回路で1番目と2番目と3番目のトランジスタに接続さ
れることになるために、回路条件が同一になり、同じ応
答特性を持つことになる。
【0024】このような入力ピンと直列回路を構成して
いるトランジスタとの接続関係は、nが4以上の場合に
も適用することができ、各入力ピンの応答特性を揃える
ことができる。そして、nの値の如何に拘らず、直列回
路を構成しているトランジスタの数と並列回路を構成し
ているトランジスタの数とは相等しいので、出力ピンか
ら見た回路の内部インピーダンスが低く、基板上でのト
ランジスタの使用効率が高くなる。
【0025】前述した3個のトランジスタの直列回路を
含む3入力ゲート回路2個を使用する回路の場合は、各
ゲート回路における入力に対する応答特性の違いは、第
1のトランジスタと第3のトランジスタの間で顕著に起
り、これに較べると、第1のトランジスタと第2のトラ
ンジスタの間及び第2のトランジスタと第3のトランジ
スタの間の入力に対する応答特性の違いは、かなり小さ
い。
【0026】従って、第1及び第3の入力ピン間では入
力応答特性は上述のn=2の場合と同じ理由によって揃
えられることに加えて、第2の入力ピンの入力応答特性
もこれらと左程大きくは違わないため、結果的には3個
の入力ピン間での入力応答特性の違いを小さくすること
ができる。
【0027】
【実施例】図1において、同じ導電型のトランジスタ1
1、12及び21、22はそれぞれ直列回路13、23
を形成し、これらと逆の導電型のトランジスタ14、1
5及び24、25はそれぞれ並列回路16及び26を形
成している。その上で、回路13と16及び23と26
とは電源5と接地との間にそれぞれ直列に接続されて、
2入力ゲート回路10及び20を形成している。これら
のゲート回路10及び20の構成及び動作は、図7に示
した回路と同じである。
【0028】図1に示す実施例では、トランジスタ1
1、14、22、24のゲート電極が入力ピン1に結合
され、トランジスタ12、15、21、25のゲート電
極が入力ピン2に結合されており、回路13と16の結
合点及び回路23と26の結合点が共に出力ピン6に結
合されている。
【0029】図2は、図1に示されている各トランジス
タのゲートアレイ型集積回路基板上での配置を示し、ト
ランジスタ11、12、21、22は列101上に、ト
ランジスタ14、15、24、25は列102上に位置
する。101内のトランジスタはすべて同じ導電型であ
り、列102内のトランジスタはすべて列101とは異
なる導電型である。従って、四辺形106で囲まれた範
囲内の全トランジスタが有効に利用されている。
【0030】図1に示されている回路を細かく検討する
と、ゲート回路10では直列回路13中の電源5に近い
側のトランジスタ11が入力ピン1に接続され、電源5
から遠い側のトランジスタ12が入力ピン2に接続され
ているのに対し、ゲート回路20では、反対に、直列回
路23中の電源5から遠い側のトランジスタ22が入力
ピン1に接続され、電源5に近い側のトランジスタ21
が入力ピン2に接続されている。
【0031】その結果、入力ピン1に入力信号が加わっ
たときの直列回路13及び23の動作条件と、入力ピン
2に入力信号が加わったときの直列回路13及び23の
動作条件とを等しくすることができる。更に、出力ピン
6と電源5との間に並列回路16及び26が更に並列に
介在しているので、並列回路が1個しかない場合に較べ
て、出力ピン6から見た回路のインピーダンスは半減す
る。
【0032】図3に示す実施例は、図1に示した実施例
と殆ど同じであるが、並列回路16中の入力ピン1から
遠いトランジスタ15と、並列回路26中の入力ピン1
に近いトランジスタ24とが、入力ピン1に接続され、
逆に並列回路16中の入力ピン2に近いトランジスタ1
4と、並列回路26中の入力ピンから遠いトランジスタ
25とが、入力ピン2に接続されている点が、図1に示
した実施例と異っている。
【0033】その結果、図1の説明で述べた入力ピン
1、2と直列回路13、23内のトランジスタとの間の
接続態様の違いによる入力ピン1と2の動作条件の違い
に対する補償のほかに、入力ピン1、2から並列回路1
6、26内のトランジスタに至る距離の違いに基因する
入力インピーダンスの違いも補償して、入力ピン1と2
の動作条件をより高度に揃えることができる。
【0034】図4に示す実施例は、ゲート回路30及び
32よりなり、各ゲート回路では、電源5側に直列回路
13、23が接続され、接地側に並列回路16、26が
接続されているほかは、図1と全く同じ構成である。こ
の実施例も、図1に示した実施例と同様に、入力ピン
1、2に接続される直列回路13、23中のトランジス
タの違いによって起こる、入力ピン1と2の動作条件の
違いを補償することができる。
【0035】この実施例でも、並列回路16と26のう
ちの一方の中の、トランジスタと入力ピン1及び2との
接続関係を入替えることによって、図3と同じ効果を得
ることができる。
【0036】図5に示す実施例は、トランジスタ41、
42、43よりなる直列回路44が電源5と出力ピン6
との間に介在し、トランジスタ45、46、47よりな
る並列回路48が出力ピン6と接地との間に介在してい
る3入力ゲート回路40、及び、トランジスタ51、5
2、53よりなる直列回路54が電源5と出力ピン6と
の間に介在し、トランジスタ55、56、57よりなる
並列回路58が出力ピン6と接地との間に介在している
3入力ゲート回路50とからなっている。
【0037】入力ピン1は、トランジスタ41、45、
53、55の各ゲート電極に、入力ピン2はトランジス
タ42、46、52、56の各ゲート電極に、入力ピン
3はトランジスタ43、47、51、57の各ゲート電
極に、それぞれ接続されている。
【0038】この回路は、入力ピン2とトランジスタ4
2、46、52、56を取去ると、図4と全く同じにな
る。図示のように直列回路44及び54がそれぞれ3個
のトランジスタからなる場合は、接続されているトラン
ジスタの位置の違いによって起こる入力ピン間の動作条
件の違いは、隣接するトランジスタ41−42間、42
−43間、51−52間及び52−53間では比較的少
なく、上下端のトランジスタ41−43間及び51−5
3間で顕著に現われる。従って、直列回路44及び54
の上下端のトランジスタ41−43間及び51−53間
の位置の違いに起因する入力ピン1−3間の動作条件の
違いを、図4に示した手法によって補償すれば、すべて
の入力ピン1、2及び3間の動作条件の違いを軽微なも
のに抑えることができる。
【0039】図6に示す実施例は、3個の3入力ゲート
回路40、50、60を有する。ゲート回路40は、電
源5と出力ピン6の間にトランジスタ41、42、43
よりなる直列回路44を有し、出力ピン6と接地の間に
トランジスタ45、46、47よりなる並列回路48を
有する。ゲート回路50も、電源5と出力ピン6の間に
トランジスタ51、52、53よりなる直列回路54を
有し、出力ピン6と接地の間にトランジスタ55、5
6、57よりなる並列回路58を有する。ゲート回路6
0もまた、電源5と出力ピン6の間にトランジスタ6
1、62、63よりなる直列回路を有し、出力ピン6と
接地の間にトランジスタ65、66、67よりなる並列
回路を有する。
【0040】入力ピン1は、ゲート回路40では直列回
路44及び並列回路48の一番目のトランジスタ41及
び45のゲート電極に、ゲート回路50では直列回路5
4及び並列回路58の二番目のトランジスタ52及び5
6のゲート電極に、ゲート回路60では直列回路64及
び並列回路68の三番目のトランジスタ63及び67の
ゲート電極に、それぞれ接続されている。
【0041】入力ピン2は、ゲート回路40では直列回
路44及び並列回路48の二番目のトランジスタ42及
び46のゲート電極に、ゲート回路50では直列回路5
4及び並列回路58の三番目のトランジスタ53及び5
7のゲート電極に、ゲート回路60では直列回路64及
び並列回路68の一番目のトランジスタ61及び65の
ゲート電極に、それぞれ接続されている。
【0042】また、入力ピン3は、ゲート回路40では
直列回路44及び並列回路48の三番目のトランジスタ
43及び47のゲート電極に、ゲート回路50では直列
回路54及び並列回路58の一番目のトランジスタ51
及び55のゲート電極に、ゲート回路60では直列回路
64及び並列回路68の第二番目のトランジスタ62及
び66のゲート電極に、それぞれ接続されている。
【0043】このように、図6に示す実施例では、どの
入力ピンを取ってみても、ゲート回路40、50、60
中の直列回路44、54、64の中の第一番目と第二番
目と第三番目のトランジスタに接続されているので、入
力ピンによる動作条件の違いを殆ど無くすることができ
る。更に、この実施例では、各ゲート回路中の並列回路
48、58、68についても、同様な考慮が払われてい
るので、入力ピンによる動作条件の違いを一層少くする
ことができる。
【0044】
【発明の効果】以上のように、この発明によるときは、
同一特性の直列接続されたトランジスタを含む多入力ゲ
ート回路の入力ピン間の応答特性の違いを減少させ、出
力ピンから見た回路の内部インピーダンスを引下げ、ゲ
ートアレイ型半導体集積回路内でのトランジスタの使用
効率を損なわない効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施した半導体論理回路の回路図で
ある。
【図2】図1に示す実施例における各トランジスタのゲ
ートアレイ型集積回路基板上での配置を示す図である。
【図3】この発明の他の実施例の回路図である。
【図4】この発明の他の実施例の回路図である。
【図5】この発明の他の実施例の回路図である。
【図6】この発明の更に別の実施例の回路図である。
【図7】従来の2入力ゲート回路の回路図である。
【図8】図7に示されている各トランジスタの基板上で
の配置を示す図である。
【図9】従来の別の2入力ゲート回路の回路図である。
【図10】図7に示されている各トランジスタのゲート
アレイ型集積回路基板上での配置を示す図である。
【符号の説明】
1 入力ピン 2 入力ピン 3 入力ピン 5 電源 6 出力ピン 10 2入力ゲート回路 13 直列回路 16 並列回路 19 直列回路 20 2入力ゲート回路 23 直列回路 26 並列回路 40 3入力ゲート回路 44 直列回路 48 並列回路 50 3入力ゲート回路 54 直列回路 58 並列回路 60 3入力ゲート回路 64 直列回路 68 並列回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】このほか、図7及び図9の両回路とも、入
力ピン1及び2の一方が0Vであるときの出力ピン6の
側から見た内部インピーダンスは、トランジスタ14、
15の一方の内部抵抗によって決まるために比較的に高
く、従って大きな負荷を高速で駆動する上で不利であ
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】本発明の特殊な応用形態として、電源側か
ら見て第1、第2、第3の3個のトランジスタの直列回
路を含む3入力ゲート回路を2個と、第1、第2、第3
の3個の入力ピンとを含む回路が存在する。この場合
は、第1の入力ピンは第1のゲート回路の第1のトラン
ジスタと第2のゲート回路の第3のトランジスタの各制
御電極に接続し、第2の入力ピンは第1及び第2のゲー
ト回路の各第2のトランジスタの制御電極に接続し、第
3の入力ピンは第1のゲート回路の第3のトランジスタ
と第2のゲート回路の第1のトランジスタの各制御電極
に接続する。
───────────────────────────────────────────────────── 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 H03K 19/173 7827−5J 9169−4M H01L 21/82 D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の同一導電型のトランジスタを直列
    に接続した直列回路及びこの直列回路の外に接続されて
    いる上記と異なる導電型で上記と同数のトランジスタよ
    りなる上記と同数の多入力ゲート回路と、各々が上記各
    直列回路ごとにその直列回路内の上記トランジスタの何
    れかの制御電極に接続されている複数の入力ピンと、上
    記多入力ゲート回路のすべてに共通に接続された出力ピ
    ンとを有し、上記各入力ピンは、上記直列回路ごとに電
    源側から見て異なる順番の位置にある上記トランジスタ
    の制御電極に接続されていることを特徴とする半導体論
    理回路。
  2. 【請求項2】 電源側から順に第1、第2及び第3の同
    一導電型のトランジスタを直列に接続した直列回路及び
    この直列回路の外に接続されている上記とは異なる導電
    型の3個のトランジスタよりなる第1及び第2の多入力
    ゲート回路と、各々が上記多入力ゲート回路ごとに第
    1、第2、第3のトランジスタの何れかの制御電極に接
    続されている第1、第2及び第3の入力ピンと、上記多
    入力ゲート回路のすべてに共通に接続された出力ピンと
    を有し、第1の入力ピンは第1の多入力ゲート回路の第
    1のトランジスタと第2の多入力ゲート回路の第3のト
    ランジスタの各制御電極に接続され、第2の入力ピンは
    第1の多入力ゲート回路の第2のトランジスタと第2の
    多入力ゲート回路の第2のトランジスタの各制御電極に
    接続され、第3の入力ピンは第1の多入力ゲート回路の
    第3のトランジスタと第3の多入力ゲート回路の第1の
    トランジスタの各制御電極に接続されていることを特徴
    とする半導体論理回路。
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