JPH05211435A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPH05211435A
JPH05211435A JP4015517A JP1551792A JPH05211435A JP H05211435 A JPH05211435 A JP H05211435A JP 4015517 A JP4015517 A JP 4015517A JP 1551792 A JP1551792 A JP 1551792A JP H05211435 A JPH05211435 A JP H05211435A
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JP
Japan
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level
voltage
field effect
effect transistor
power supply
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Withdrawn
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JP4015517A
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English (en)
Inventor
Seiji Notomi
成司 納冨
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】MES FETやHEMT等、ショットキーゲ
ートFETにより構成される論理回路に関し、入力電圧
がHレベルからLレベルに反転する場合、出力電圧を短
時間でLレベルから動作上、Hレベルとみなせるレベル
に上昇させ、高速化を図ることができるようにすると共
に、次段回路に流れ込む電流を小さくし、消費電力の低
減化を図ることができるようにする。 【構成】ノード9とVSS電源線2との間にダイオード1
1を順方向に接続すると共に、D・FET15をE・F
ET10に並列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
(field effect transistor.以下、FETという)の
うち、MES FET(metal semiconductor FET)
や、HEMT(high electron mobility transistor)
等、ショットキーゲートFETにより構成される論理回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の論理回路として、図8に
その回路図を示すようなものが知られている。この論理
回路は、一般に、直結型FET論理回路(Direct Coupl
ed FETLogic:DCFL)と称されるものであり、図
中、1は高電圧側の電源電圧VDD、例えば、0[V]を
供給するVDD電源線、2は低電圧側の電源電圧VSS、例
えば、−1.25[V]を供給するVSS電源線である。
【0003】また、3はデプリーション型のショットキ
ーゲートFET(以下、D・FETという)、4はエン
ハンスメント型のショットキーゲートFET(以下、E
・FETという)、5は入力電圧VINが入力される入力
端子、6は出力電圧VOUTが出力される出力端子であ
る。
【0004】この論理回路は、D・FET3を電流源と
し、入力電圧VINがL(ロウ)レベルの場合は、E・F
ET4をOFFとして、出力電圧VOUTをH(ハイ)レ
ベルとし、入力電圧VINがHレベルの場合は、E・FE
T4をONとして、出力電圧VOUTをLレベルとするも
のである。
【0005】この論理回路においては、D・FET3に
流せる電流がE・FET4に流せる電流よりも小さいた
め、出力電圧VOUTをLレベルからHレベルに反転させ
る時間がHレベルからLレベルに反転させる時間よりも
長くなってしまい、高速化を図ることができないという
問題点があった。
【0006】そこで、また、従来、図9にその回路図を
示すような論理回路が提案されている。この論理回路
は、一般に、エンハンスメント/デプリーション型スー
パーバッファ(E/D型スーパーバッファ)と称される
ものであり、図8に示す論理回路の後段にD・FET7
及びE・FET8からなる出力回路を接続したものであ
る。
【0007】この論理回路においては、入力電圧VIN
HレベルからLレベルに反転する場合、E・FET4及
びE・FET8がOFFとなるが、E・FET4がOF
Fとなることにより、ノード9の電圧、即ち、D・FE
T7のゲート電圧が瞬間的に高くなるので、D・FET
7に流れる電流を瞬間的に大きくすることができる。
【0008】したがって、この論理回路によれば、図8
に示す論理回路に比較して、出力電圧VOUTをLレベル
からHレベルに反転させる場合の時間を短くし、高速化
を図ることができる。
【0009】しかし、この論理回路においては、D・F
ET7が定常的にON状態となっているので、入力電圧
INがHレベルの場合、D・FET7及びE・FET8
を貫通して定常的に電流が流れてしまい、消費電力が増
大してしまうという問題点があった。
【0010】この場合、D・FET7のサイズを小さく
して、D・FET7に流れる電流を少なくすることによ
り、消費電力の低減化を図ることができるが、このよう
にする場合には、図8に示す論理回路と同様に、出力電
圧VOUTをLレベルからHレベルに反転させる場合の時
間が長くなってしまい、高速化を図ることができなくな
る。
【0011】そこで、また、従来、図10にその回路図
を示すような論理回路が提案されている。この論理回路
は、一般に、エンハンスメント/エンハンスメント型ス
ーパーバッファ(E/E型スーパーバッファ)と称され
るものであり、図8に示す論理回路の後段に出力回路と
してE・FET8、10からなるプッシュプル回路を接
続したものである。
【0012】この論理回路においては、入力信号VIN
Hレベルの場合、ノード9はLレベルとなり、E・FE
T10はOFFとなるので、E・FET10及びE・F
ET8を貫通する定常的な電流は流れず、図9に示す論
理回路に比較して、消費電力を小さくすることができ
る。
【0013】また、この論理回路によれば、E・FET
10には図9に示す論理回路のD・FET7よりも瞬間
的に多くの電流を流すことができるので、出力電圧V
OUTをLレベルからHレベルに反転させる場合の時間を
図9に示す論理回路よりも短くし、高速化を図ることが
できるという利点もある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この論理回路
においては、入力電圧VINがLレベルの場合、ノード9
の電圧、即ち、E・FET10のゲート電圧は高電圧側
の電源電圧0[V]にまで上昇してしまうが、この場合
において、ノード9の電圧が、−1.25[V](VSS
電源線2の電圧)+0.8[V](出力端子6が接続さ
れる次段回路の入力トランジスタが有しているゲート・
ソース間のショットキーダイオードの順方向電圧)=−
0.45[V]以上になると、VDD電源線1からE・F
ET10を介して次段回路に大きな電流が流れ続けてし
まうという問題点があった。
【0015】本発明は、かかる点に鑑み、入力電圧VIN
がHレベルからLレベルに反転する場合、出力電圧V
OUTを短時間でLレベルから動作上、Hレベルとみなせ
るレべルに上昇させ、高速化を図ることができるように
すると共に、次段回路に流れ込む電流を小さくし、消費
電力の低減化を図ることができるようにした論理回路を
提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図であり、本発明の論理回路は、原理的には、図10に
示す論理回路にダイオード11及び電流供給能力の小さ
いプルアップ手段12を付加し、その他については、図
10に示す論理回路と同様に構成したものである。
【0017】即ち、本発明の論理回路は、D・FET3
及びE・FET4からなる反転回路13の後段に、反転
回路13の出力をゲート入力とするE・FET10と、
入力電圧VINをゲート入力とするE・FET8からなる
プッシュプル回路14を接続し、反転回路13の出力
端、即ち、ノード9とVSS電源線2との間にダイオード
11を順方向に接続すると共に、VDD電源線1と出力端
子6との間に電流供給能力の小さいプルアップ手段12
を接続したものである。
【0018】
【作用】本発明において、入力電圧VINがHレベルから
Lレベルに反転すると、ノード9のレベルは、ダイオー
ド11によって、VSS電源線2の電圧+ダイオード11
の順方向電圧、即ち、論理振幅のHレベルにクランプさ
れる。
【0019】この間、VDD電源線1からE・FET10
及びプルアップ手段12を介して次段回路に電流が流
れ、出力電圧VOUTは、プルアップされて次段回路のH
レベル側のスレッショルド電圧以上となる。
【0020】そして、出力電圧VOUTが、論理振幅のH
レベル値−E・FET10のスレッショルド電圧に達す
ると、E・FET10はOFF状態となり、その後は、
プルアップ手段12を介した電流のみが次段回路に流れ
込み、出力電圧VOUTは、次段回路の入力トランジスタ
のショットキーダイオードによって論理振幅のHレベル
にクランプされる。
【0021】このように、本発明においては、入力電圧
INがHレベルからLレベルに反転する場合、出力電圧
OUTが、論理振幅のHレベル値−E・FET10のス
レッショルド電圧に達するまでは、電流供給能力の大き
いE・FET10及び電流供給能力の小さいプルアップ
手段12によってプルアップ電流を次段回路に供給する
ようにしているので、出力電圧VOUTを短時間でLレベ
ルから動作上、Hレベルとみなせるレべルにすることが
できる。
【0022】また、本発明においては、出力電圧VOUT
が、論理振幅のHレベル値−E・FET10のスレッシ
ョルド電圧に達した以降は、E・FET10をOFF状
態とし、電流供給能力の小さいD・FET15のみによ
って出力電圧VOUTが論理振幅のHレベルに上昇するよ
うにしているので、次段回路に流れ込む電流を小さくす
ることができる。
【0023】
【実施例】以下、図2〜図7を参照して、本発明の第1
実施例〜第4実施例について説明する。
【0024】第1実施例・・図2〜図4 図2は、本発明の第1実施例を示す回路図であり、この
第1実施例の論理回路は、図1に示すプルアップ手段1
2として図9に示すD・FET7よりも電流供給能力の
小さいD・FET15をE・FET10に並列接続して
構成したものである。
【0025】ここに、図3は、この第1実施例の動作を
説明するための図であり、入力電圧VINとE・FET8
に流れる電流IE8との関係、入力電圧VINとD・FE
T15に流れる電流ID15との関係、入力電圧VINと次
段回路の入力トランジスタが有しているゲート・ソース
間のショットキーダイオードに流れる電流との関係及び
入力電圧VINとE・FET10に流れる電流IE10との
関係を示している。
【0026】即ち、この第1実施例は、論理振幅のHレ
ベルを−0.45[V]、Lレベルを約−1.25[V]
とし、論理振幅値を約8.0[V]として動作するよう
に構成されたものである。
【0027】この第1実施例においては、入力電圧VIN
がHレベル(−0.45[V])にある場合、E・FE
T4、8はONとなるので、ノード9のレベル及び出力
電圧VOUTはLレベル(約−1.25[V])となる。
【0028】この状態から入力電圧VINがLレベル(約
−1.25[V])に反転すると、E・FET4、8が
OFFとなるが、E・FET4がOFFとなることによ
ってノード9のレベルはLレベル(約−1.25
[V])からVDD電源線1の電圧である0[V]に向か
って上昇する。
【0029】この場合、ノード9とVSS電源線2との間
にはダイオード11が順方向に接続されているので、こ
のダイオード11によって、ノード9の電圧は、−1.
25[V](VSS電源線2の電圧)+0.8[V](ダ
イオード11の順方向電圧)=−0.45[V]、即
ち、論理振幅のHレベルにクランプされる。
【0030】この間、VDD電源線1からE・FET10
及びD・FET15を介して次段回路側に電流が流れ、
出力電圧VOUTは、プルアップされ、−0.45[V]
(E・FET10のゲート電圧)−0.2[V](E・
FET10のスレッショルド電圧)=−0.65[V]
に達する。即ち、出力電圧VOUTは、次段回路のHレベ
ル側のスレッショルド電圧以上となる。
【0031】ここに、E・FET10のゲート・ソース
間の電圧は0.2[V](E・FET10のスレッショ
ルド電圧)となるので、E・FET10はOFFし、そ
の後は、D・FET15を介した電流のみが次段回路側
に流れ込み、出力電圧VOUTは、次段回路の入力トラン
ジスタのショットキーダイオードにより、−0.45
[V]、即ち、論理振幅のHレベルにクランプされる。
【0032】この状態から入力電圧VINがHレベル(−
0.45[V])に反転すると、E・FET4、8がO
Nとなり、ノード9のレベル及び出力電圧VOUTはLレ
ベル(約−1.25[V])となる。なお、この第1実
施例における入力電圧VINと出力電流IOUTとの関係は
図4に示すようになる。
【0033】このように、この第1実施例では、入力電
圧VINがHレベルからLレベルに反転する場合、ノード
9のレベルを−0.45[V]にクランプし、出力電圧
OUTが次段回路のHレベル側のスレッショルド電圧以
上である−0.65[V]に達するまでは、電流供給能
力の大きいE・FET10及び電流供給能力の小さいD
・FET15によってプルアップ電流を次段回路に供給
するようにしているので、出力電圧VOUTを短時間でL
レベルから動作上、Hレベルとみなせるレベルに上昇さ
せることができる。
【0034】また、出力電圧VOUTが−0.65[V]に
達した以降は、E・FET10をOFF状態とし、電流
供給能力の小さいD・FET15のみにより出力電圧V
OUTを論理振幅のHレベルである−0.45[V]に上昇
させるようにしているので、次段回路に流れ込む電流を
小さくすることができる。
【0035】したがって、この第1実施例によれば、出
力電圧VOUTを短時間でLレベルから動作上、Hレベル
とみなせるレベルに上昇させ、高速化を図ることができ
ると共に、次段回路に流れ込む電流を小さくし、消費電
力の低減化をも図ることができる。
【0036】第2実施例・・図5 図5は、本発明の第2実施例を示す回路図であり、この
第2実施例の論理回路は、D・FET15のゲートをD
・FET15自身のソースに接続し、D・FET15を
電流源として使用するようにしたものである。この第2
実施例においても、第1実施例と同様の効果を得ること
ができる。
【0037】第3実施例・・図6 図6は、本発明の第3実施例を示す回路図であり、この
第3実施例は、図1に示すプルアップ手段12として、
DD電源線1と出力端子6との間に高抵抗16を接続
し、その他については、図2に示す第1実施例と同様に
構成したものである。この第3実施例においても、第1
実施例と同様の効果を得ることができる。
【0038】第4実施例・・図7 図7は、本発明の第4実施例を示す回路図であり、この
第4実施例は、本発明を3入力のNOR回路に適用した
ものである。
【0039】即ち、この第4実施例は、図2に示す論理
回路のノード9とVSS電源線2との間にE・FET1
7、18を付加すると共に、出力端子6とVSS電源線2
との間にE・FET19、20を付加してNOR回路を
構成したものである。なお、A、B、Cは入力信号、X
は出力信号である。
【0040】この第4実施例によれば、3入力のNOR
回路において、出力電圧をLレベルから動作上、Hレベ
ルとみなせるレベルに上昇させる時間を短くし、高速化
を図ることができると共に、次段回路に流れ込む電流を
小さくし、消費電力の低減化をも図ることができる。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、入力電
圧VINがHレベルからLレベルに反転する場合、出力電
圧VOUTが論理振幅のHレベル値−E・FET10のス
レッショルド電圧に達するまでは、電流供給能力の大き
いE・FET10及び電流供給能力の小さいプルアップ
手段12によってプルアップ電流を次段回路に供給する
ようにしているので、出力電圧VOUTを短時間でLレベ
ルから動作上、Hレベルとみなせるレべルに上昇させる
ことができ、高速化を図ることができると共に、出力電
圧VOUTが論理振幅のHレベル値−E・FET10のス
レッショルド電圧に達した後は、E・FET10をOF
F状態とし、D・FET15のみによって出力電圧V
OUTを論理振幅のHレベルに上昇させるようにしている
ので、次段回路に流れ込む電流を小さくし、消費電力の
低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す回路図である。
【図3】本発明の第1実施例の動作を説明するための図
である。
【図4】本発明の第1実施例の動作を説明するための図
である。
【図5】本発明の第2実施例を示す回路図である。
【図6】本発明の第3実施例を示す回路図である。
【図7】本発明の第4実施例を示す回路図である。
【図8】従来の論理回路の一例(直結型FET論理回
路)を示す回路図である。
【図9】従来の論理回路の他の例(E/D型スーパーバ
ッファ)を示す回路図である。
【図10】従来の論理回路の更に他の例(E/E型スー
パーバッファ)を示す回路図である。
【符号の説明】
12 プルアップ手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】そのドレインを高電圧側の電源電圧
    (VDD)を供給する第1の電源線(1)に接続され、そ
    のゲートをそのソースに接続されたデプリーション型の
    第1のショットキーゲート電界効果トランジスタ(3)
    及びそのドレインを前記第1のショットキーゲート電界
    効果トランジスタ(3)のソースに接続され、そのゲー
    トを入力端子(5)に接続され、そのソースを低電圧側
    の電源電圧(VSS)を供給する第2の電源線(2)に接
    続されたエンハンスメント型の第2のショットキーゲー
    ト電界効果トランジスタ(4)からなり、前記第1のシ
    ョットキーゲート電界効果トランジスタ(3)と前記第
    2のショットキーゲート電界効果トランジスタ(4)と
    の接続点(9)に反転出力を出力する反転回路(13)
    と、 そのドレインを前記第1の電源線(1)に接続され、そ
    のゲートを前記第1のショットキーゲート電界効果トラ
    ンジスタ(3)と前記第2のショットキーゲート電界効
    果トランジスタ(4)との接続点(9)に接続されたエ
    ンハンスメント型の第3のショットキーゲート電界効果
    トランジスタ(10)及びそのドレインを前記第3のシ
    ョットキーゲート電界効果トランジスタ(10)のソー
    スに接続され、そのゲートを前記入力端子(5)に接続
    され、そのソースを前記第2の電源線(2)に接続され
    たエンハンスメント型の第4のショットキーゲート電界
    効果トランジスタ(8)からなり、前記第3のショット
    キーゲート電界効果トランジスタ(10)と前記第4の
    ショットキーゲート電界効果トランジスタ(8)との接
    続点を出力端子(6)に接続してなるプッシュプル回路
    (14)と、 前記入力端子(5)に入力される入力電圧(VIN)がハ
    イレベルからロウレベルに反転する場合、前記反転回路
    (13)の出力をハイレベル値にクランプするダイオー
    ド(11)と前記入力端子(5)に入力される入力電圧
    (VIN)がハイレベルからロウレベルに反転する場合、
    前記出力端子(6)に得られる出力電圧(VOUT)をハ
    イレベル値にプルアップする電流供給能力の小さいプル
    アップ手段(12)とを備えて構成されていることを特
    徴とする論理回路。
  2. 【請求項2】前記プルアップ手段(12)は、前記第3
    のショットキーゲート電界効果トランジスタ(10)と
    並列に接続されたデプリーション型の第5のショットキ
    ーゲート電界効果トランジスタ(15)で構成されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の論理回路。
  3. 【請求項3】前記プルアップ手段(12)は、そのドレ
    インを前記第1の電源線(1)に接続され、そのゲート
    及びそのソースを前記出力端子(6)に接続されたデプ
    リーション型の第5のショットキーゲート電界効果トラ
    ンジスタ(15)で構成されていることを特徴とする請
    求項1記載の論理回路。
  4. 【請求項4】前記プルアップ手段(12)は、前記第1
    の電源線(1)と前記出力端子(6)との間に接続され
    た高抵抗(16)で構成されていることを特徴とする請
    求項1記載の論理回路。
JP4015517A 1992-01-30 1992-01-30 論理回路 Withdrawn JPH05211435A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109802671A (zh) * 2019-01-31 2019-05-24 康希通信科技(上海)有限公司 逻辑门电路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109802671A (zh) * 2019-01-31 2019-05-24 康希通信科技(上海)有限公司 逻辑门电路

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Effective date: 19990408