JPH05206796A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH05206796A
JPH05206796A JP4014911A JP1491192A JPH05206796A JP H05206796 A JPH05206796 A JP H05206796A JP 4014911 A JP4014911 A JP 4014911A JP 1491192 A JP1491192 A JP 1491192A JP H05206796 A JPH05206796 A JP H05206796A
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JP
Japan
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input
potential
signal
waveform
input terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP4014911A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Nakazato
浩 中里
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd filed Critical NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Priority to JP4014911A priority Critical patent/JPH05206796A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】伝送線路を経由してディジタル信号を入力する
入力端子に発生するリンギングや波形のなまり等を小さ
くすること。 【構成】入力端子INに入力バッファ10とPMOSト
ランジスタQ1,NMOSトランジスタQ2のそれぞれ
のドレインとを接続する。それぞれのゲートは、入力バ
ッファ10の出力をインバータ20を通した信号CNT
に接続する。さらに、それぞれのソースは電源線と接地
線とにそれぞれ接続する。この構成により、入力信号が
低電位から高電位への変化の時はNMOSトランジスタ
Q2の導通抵抗によりリンギング現象が抑えられ、高電
位から低電位への変化の時はPMOSトランジスタQ1
の導通抵抗によりリンギンク現象が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置に関
し、特にディジタル信号を入力する時に発生するリンギ
ング等の不正信号を軽減することが可能な半導体集積回
路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路装置は、図8に示
すように、チップ60と呼ばれる半導体基板上に形成さ
れた回路に、外部からの信号線L1,L2,L3,L
4,…を入力する入力バッファ11を有しており、これ
ら信号線L1,L2,L3,L4,…は別のチップ50
内の出力バッファ30と各々接続されている。信号線L
1,L2,L3,L4,…は、一般にプリント基板上に
パターニングされた配線または導線で、一般に伝送線路
と呼ばれており、図9に示すような等価回路40で表わ
すことができる。
【0003】図9において、導体の抵抗成分R,インダ
クタンス成分L,およびキャパシタンス成分Cがある。
これらの各成分にはチップ50,60を搭載するための
容器(またはパッケージ)の構成部分に寄生的に存在す
る各成分も含まれている。なお、チップ60の入力バッ
ファ11内にあるダイオードD1,D2はゲート10が
静電気によって破壊されることを防止するために挿入さ
れたものである。
【0004】図9のゲート101を相補型MOSトラン
ジスタ(以下CMOSトランジスタと略す)で構成した
具体例を、図10に示す。図10において、トランジス
タQ3,Q5は、PチャネルMOSトランジスタ(以下
PMOSトランジスタ)、トランジスタQ4,Q6はN
チャネルMOSトランジスタ(以下NMOSトランジス
タ)である。
【0005】今、チップ50の出力バッファ30より、
図11の(A)点に示すようなディジタル信号が出力さ
れた場合、即ち図9の(A)点に印加されたディジタル
信号が、図9の(B)点ではどういう変化を示すか考え
る。伝送線路の等価回路40のインピーダンスZは、ラ
プラス演算子Sで表わせば、次の(1)式のようにな
る。
【0006】 Z=R+SL+1/SC …(1) (1)式において、Z=0とおいた時の根は、次の
(2)式となる。
【0007】
【0008】この(2)式の平方根の中が、正,零,負
のどれになるかによって、図9の(B)点の電位波形は
変ってくる。それを図11の(B)点の電位に示す。
【0009】すなわち負の時は、振動現象(リンギング
ともいう)を伴った波形W1,正の時は(A)点の波形
よりなまりの大きな波形W3,零の時は(A)点の波形
に近い波形W2が得られる。
【0010】例えば、R=100Ω,L=100nH,
C=10pFとすると、(2)式の平方根の中は、−
7.5×10の17乗となり、負のためリンギング状態
となる。リンギング現象は、次段に高電圧が印加されて
素子劣化または素子破壊に至ったり、負電圧によってC
MOSトランジスタ特有のラッチアップ現象を引き起こ
したりするので、一般に図12に示すように、入力バッ
ファ11の入力端子に抵抗Rcを挿入することによって
防止している。この時のインピーダンスZ′は次の
(3)式のようになる。
【0011】
【0012】この(3)式において、Z′=0とおいた
時の根は、次の(4)式のようになる。
【0013】
【0014】例えば、R,L,Cを前記例と同じと仮定
すると、Rc<30Ωではこの(4)式の平方根を正の
値にすることが可能である。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体集積回路装置では、伝送線路に抵抗成分,インダクタ
ンス成分,キャパシタンス成分が存在するため、ディジ
タル信号を入力バンファに印加した時、その入力端子の
電位波形はリンギングを起こしたり、なまったりすると
いう問題点があった。
【0016】また、リンギング現象を抑えるために、入
力端子に抵抗Rcを挿入すると、出力バッファ30から
定常電流I(図12)が流れ、(B)点の電位は高レベ
ル時に電源電位VDDより抵抗分割されて低下してしま
うという問題点もあった。これは、近年ますます消費電
力が抑えられることが要求されるCMOS回路では非常
に重大な問題点である。
【0017】本発明の目的は、前記問題点を解決し、入
力波形がリンギングを起こしたり、なまったりすること
のないようにした半導体集積回路装置を提供することに
ある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置の構成は、外部より信号を入力する入力バッファの
入力端子にその入力信号の電位に応じて抵抗値を変化さ
せる手段が接続されていることを特徴とする。
【0019】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例の半導体集積回
路装置を示す回路図である。
【0020】図1において、本発明の一実施例は、入力
バッファ10の入力端子にPMOSトランジスタQ1の
NMOSトランジスタQ2とのそれぞれのドレインを共
通接続し、それぞれのゲートには入力バッファ10の出
力端子OUTを入力とする反転ゲート(以下インバー
タ)20を介した出力信号CNTを接続し、それぞれの
ソースには電流(VDD)線と接地(GND)線とに接
続する。直列のダイオードD1,D2は、電源・接地間
に静電破壊防止用に挿入する。
【0021】図1の回路を、図2の動作波形を用いて説
明する。
【0022】図2において、図1の入力端子INの信号
波形,出力端子OUTの信号波形,インバータ20の出
力信号CNT波形が、期間P1,P2,P3,P4に分
けて示してある。期間P1は期間P4と同一である。図
中の点線は、従来回路の波形であり、実線は本実施例の
波形である。また、出力信号CNTは、低レベルの期間
が図1のトランジスタQ1が導通する期間で、高レベル
の期間が図1のトランジスタQ2が導通する期間となっ
ている。従来波形のピーク値と、本実施例の高レベル値
との差を電圧V1とし、同様に低レベル期間での差をV
2とする。
【0023】図2において、伝送線路を通して入力端子
INに印加された電位が、低電位と仮定する(図2の期
間P1)。インバータ20の出力信号CNTはこの反転
電位だから高電位となっている。その時のPMOSトラ
ンジスタQ1は非導通だが、NMOSトランジスタQ2
は導通している。
【0024】この状態を等価回路で表わせば、図3のよ
うになる。
【0025】図3において、入力バッファ10の入力部
分には、抵抗R,インダクタンスLが直列に介在し、容
量Cと抵抗RNがダイオードD2と並列に存在する。
【0026】図3において、抵抗RNは、NMOSトラ
ンジスタQ2の導通抵抗を表わしている。この等価回路
は、従来例の図12と同様な回路であり、リンギング現
象や波形のなまりを防止することが可能である。そし
て、この効果はNMOSトランジスタQ2が導通してい
る期間有効である。つまり入力端子INの信号が低電位
から高電位へと変化し、入力バッファ10とインバータ
20を通って信号CNTが高電位から低電位へと変化
し、NMOSトランジスタQ2をしゃ断するまでであ
る。この期間、NMOSトランジスタQ2が抵抗として
作用するので、入力信号の低電位→高電位の変化時リン
ギングを抑えることができる。
【0027】同様に、入力端子INの電位が高電位の期
間(図2の期間P2)では、PMOSトランジスタQ1
が導通,NMOSトランジスタQ2が非導通である。こ
の状態の等価回路は、図4に示す通りである。
【0028】図4において、抵抗RPがダイオードD1
と並列に接続された形となっており、その他は、図3と
同様である。
【0029】これは、入力信号の高電位から低電位への
変化時に発生するリンギング現象で抑えることが可能な
状態である。この時も、信号CNTが低電位から高電位
への変化する期間まで有効となる。
【0030】さらに、本実施例の回路は、従来例の図1
2のように外部のゲートより入力端子の抵抗へと常時流
れていた電流が、入力信号が高電位でかつCNT信号が
高電位の期間,または入力信号が低電位でかつCNT信
号が低電位の期間だけである。
【0031】図5は本発明の第2の実施例を示した回路
図である。図5において、本実施例は、図1の第1の実
施例と違い、出力信号CNTで制御されるゲートがNM
OSトランジスタQ2だけのため、入力端子INに印加
された電位変化が低レベルから高レベルへ変化する時に
発生するリンギング現象を抑制する効果を有する。
【0032】本実施例の良い点は、入力端子INの入力
信号の低電位から高電位への波形変化が速く、逆に高電
位から低電位への変化が遅い時に有効である。なぜな
ら、速い波形変化に対してはより大きなリンギング現象
を生ずるが、ゆるやかな変化に対しては問題とならない
ためである。
【0033】図6は本発明の第3の実施例を示した回路
図である。図6において、本実施例は、図5の第2の実
施例がNMOSトランジスタQ2を入力端子INに接続
しているのに対して、PMOSトランジスタQ1を接続
している点が違っている。
【0034】本実施例は、入力信号の高電位から低電位
への波形変化が速く、逆に低電位から高電位への変化が
遅い時に有効となる。
【0035】図7は本発明の第4の実施例を示した回路
図である。図7において、本実施例は、入力端子INに
接続されたPMOSトランジスタQ1,NMOSトラン
ジスタQ2の共通ゲートには、入力端子INの信号を直
列インバータ21によって反転した信号を端子ECNT
を介して、入力して制御している。本回路の特徴は、使
用者が望んだタイミングで、PMOSトランジスタQ1
とNMOSトランジスタQ2との導通/非導通を制御す
ることが可能である。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、外部よ
り信号を印加する入力バッファの入力端子に入力信号の
電位に応じて抵抗値を変化させる手段を接続しているた
め、回路の誤動作の原因となるリンギング現象や、入力
バッファの出力波形が極端になまってしまう問題点を改
善できるという効果を有する。
【0037】例えば図1の回路においてはPMOSトラ
ンジスタQ1およひNMOSトランジスタQ2のゲータ
長L/ゲート幅Wを、それぞれ1.0μm/135μ
m,0.8μm/67μmとすると、これらのトランジ
スタQ1,Q2がない時に生ずるオーバシュートと呼ば
れる凸状電圧(図2の電圧V1)とアンダシュートと呼
ばれる凹状電圧(図2の電圧V2)はそれぞれ0.7V
程度であるが、トランジスタQ1,Q2がある時は、多
くともオーバシュートが0.3V,アンダシュートが
0.2Vと大幅に改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体集積回路装置の
回路図である。
【図2】図1に示した回路図の動作を示す波形図であ
る。
【図3】図1のインバータ出力が高電位時の等価回路図
である。
【図4】図1のインバータ出力が低電位の時の等価回路
図である。
【図5】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図6】本発明の第3の実施例を示す回路図である。
【図7】本発明の第4の実施例を示す回路図である。
【図8】従来の半導体チップを模式的に示したブロック
図である。
【図9】図8の伝送線路の等価回路である。
【図10】図9の入力バッファの具体例を示す回路図で
ある。
【図11】従来例の動作を示す波形図である。
【図12】リンギング現象を抑えるために入力端子と接
地線間に抵抗を挿入した回路図である。
【符号の説明】
10 入力バッファ 20,21 インバータ 30 出力バッファ 40 伝送線路の等価回路 50,60 チップ Q1,Q3,Q5 PMOSトランジスタ Q2,Q4,Q6 NMOSトランジスタ D1,D2 ダイオード L インダクタンス C キャパシタンス(容量) R,Rc,RP,RN 抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部より信号が入力される入力バッファ
    を備えた半導体集積回路装置において、前記入力バッフ
    ァの入力端子に前記入力される信号の電位に応じて抵抗
    値が変化する手段を接続していることを特徴とする半導
    体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 手段が、P又はNチャネルトランジスタ
    を有する請求項1記載の半導体集積回路装置。
JP4014911A 1992-01-30 1992-01-30 半導体集積回路装置 Pending JPH05206796A (ja)

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JP4014911A JPH05206796A (ja) 1992-01-30 1992-01-30 半導体集積回路装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991207