JPH05218312A - オープンドレイン型出力回路 - Google Patents

オープンドレイン型出力回路

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JPH05218312A
JPH05218312A JP1712392A JP1712392A JPH05218312A JP H05218312 A JPH05218312 A JP H05218312A JP 1712392 A JP1712392 A JP 1712392A JP 1712392 A JP1712392 A JP 1712392A JP H05218312 A JPH05218312 A JP H05218312A
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signal
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Shoji Takayama
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用電源電圧よりも高い電圧の信号が出力端
子に印加されても信頼性が劣化しないオープンドレイン
型出力回路を提供することである。 【構成】 オープンドレイン型出力回路は、第1と第2
のNMOSトランジスタ6、7から構成される。第1の
NMOSトランジスタ7のソース電極と基板電極は接地
され、ゲート電極に駆動回路5からの信号が供給され
る。第2のNMOSトランジスタ6のゲート電極は電源
端子3に接続され、基板電極は接地され、電流路の一端
が第1のNMOSトランジスタ7のドレイン電極に接続
され、他端が出力端子2に接続される。 【効果】 出力端子2に使用電源電圧よりも高い電圧の
信号が印加されても、第1と第2のNMOSトランジス
タの信頼性を劣化させることなく、信号の伝達が可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はオープンドレイン型出
力回路に関し、特に、NチャネルMOSトランジスタを
用いたオープンドレイン型出力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のNチャネルMOSトランジスタを
用いた一般的なオープンドレイン型出力回路を図5に示
す。図5に示されるオープンドレイン型出力回路は、出
力端子2に接続されたドレイン電極と接地端子4に接続
されたソース電極及び基板電極を備えるNチャネルMO
Sトランジスタ7と、このNチャネルMOSトランジス
タ7のゲートに接続された駆動用インバータ回路5から
構成されている。
【0003】図5の出力回路では、入力端子1の信号状
態がローレベルの場合は、出力端子2がローレベル状態
になり、出力端子1の信号状態がハイレベルの場合に
は、出力端子2はハイインピーダンス状態になる。
【0004】なお、図5の出力回路において、インバー
タ回路5をバッファ回路に変更すれば、入力端子1がハ
イレベルの時出力信号端子2がローレベルとなり、入力
端子1がローレベルの時出力端子2がハイインピーダン
ス状態になるという前述の動作とは逆の動作が可能であ
る。
【0005】また、出力端子2がハイインピーダンス状
態の時に、出力端子2を抵抗等で電源端子等に接続し、
ハイレベル状態にするということも行われている。
【0006】CMOSなどの半導体集積回路では、MO
Sトランジスタの微細化が進み、ホットキャリア効果や
ゲート絶縁膜の薄膜化等によりチャネル長0.6μm以
下では電源電圧を3V程度に低下させなければならない
状態になってきた。
【0007】このような1μm以下のプロセス技術で製
造されたMOS型半導体集積回路を使用した電子装置で
は、従来一般的に用いられていた5V電源の半導体集積
回路と3V電源の低電源電圧の半導体集積回路が混在
し、その間で、信号の伝達が行われる場合がある。特
に、オープンドレイン型出力回路(トライステート型出
力回路を含む)のように、ハイインピーダンス状態が設
定可能な回路では、出力端子同士をワイヤード接続して
信号を伝達させる場合があるが、この場合、3V電源を
使用した半導体集積回路の出力端子に5V電源を使用し
た半導体集積回路のハイレベル信号である5V電圧が印
加される場合も生ずる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
オープンドレイン出力回路では、負荷駆動用のNチャネ
ルMOSトランジスタのドレイン電極と出力端子が直接
接続されている。従って、MOSトランジスタの微細化
によるゲート絶縁膜の薄膜化やホットキャリア対策のた
め、回路全体の電源電圧を低電圧化しても、出力端子が
ハイインピーダンス状態の場合に使用電源電圧よりも高
い電圧の信号が印加され、信頼性が劣化する虞れがあ
る。
【0009】また、サージ電圧や静電気による、出力ト
ランジスタの破壊を防止するため、オープンドレイン型
出力トランジスタのドレインに直列に抵抗を接続した構
造も提案されてはいるが、従来の提案においては、電源
電圧の異なる回路との接続等は一切考慮されておらず、
電源電圧の異なる回路に定常的に接続して使用する場合
には、依然として信頼性が低かった。
【0010】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、外部から使用電源電圧よりも高い電圧の信
号が印加された場合でも、ホットキャリア問題やゲート
絶縁膜の劣化の問題が発生しない信頼性の高いオープン
ドレイン型出力回路を提供することである。
【0011】この発明の他の目的は、使用電源電圧より
も高い電源で動作する回路に接続される出力回路であっ
て、信頼性が高いものを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係るオープンド
レイン型出力回路は、ソース電極と基板電極が接地端子
に接続された出力負荷駆動用の第1のNチャネルMOS
トランジスタと、ゲート電極が電源端子、基板電極が接
地端子に接続され、かつ電流路の一端が前記第1のNチ
ャネルMOSトランジスタのドレイン電極に接続され、
他方が出力端子に接続された第2のNチャネルMOSト
ランジスタとを具備することを特徴とする。
【0013】また、オープンドレイン型出力回路は、前
記第1のNチャネルMOSトランジスタのゲート電極が
組み合わせゲート回路の出力端子に接続されてもよい。
【0014】前記組み合わせゲート回路は、前記第1の
NチャネルMOSトランジスタを常に遮断状態にするか
又は遮断状態と導通状態のどちらか一方に設定可能な制
御端子と、信号入力端子を具備するように構成してもよ
い。
【0015】前記第1のNチャネルMOSトランジスタ
のドレイン電極の信号を内部回路に伝達する回路を具備
してもよい。
【0016】
【作用】上記構成においては、第1及び第2のNチャネ
ルMOSトランジスタには、出力端子に供給された電圧
が直接印加されず、低減された電圧が印加される。従っ
て、前記第1及び第2のNチャネルMOSトランジスタ
のゲート絶縁膜の劣化、ホットキャリアの発生等の問題
が低減される。
【0017】
【実施例】以下、添付の図面を参照して、本発明の実施
例について説明する。
【0018】図1は本発明の第1実施例に係るオープン
ドレイン型出力回路を示す。図1のオープンドレイン型
出力回路は、ソース電極と基板電極が接地端子4に接続
された出力負荷駆動用NチャネルMOSトランジスタ7
と、ゲート電極が電源端子3に接続され、基板電極が接
地端子4に接続され、ソース電極とドレイン電極の一方
がNチャネルMOSトランジスタ7のドレイン電極に接
続され、他方が出力端子2に接続されたNチャネルMO
Sトランジスタ6から構成される。NチャネルMOSト
ランジスタ7のゲート電極はインバータ回路5により駆
動されており、信号は入力端子1より印加される。
【0019】このような構成の出力回路においては、入
力端子1にローレベルの信号が印加されるとNチャネル
MOSトランジスタ7がオンし、NチャネルMOSトラ
ンジスタ6が常時オンしているため、出力端子2は接地
端子4と同一電位、即ち、ローレベルになる。一方、入
力端子1にハイレベル信号が印加された場合、Nチャネ
ルMOSトランジスタ7がオフし、出力端子2はハイイ
ンピーダンス状態になる。
【0020】この動作は、例えば、図5に示される従来
のオープンドレイン型出力回路の動作と基本的に同一で
あるが、出力端子2に外部からの高電源電圧LSIなど
の高電圧信号が印加された場合、NチャネルMOSトラ
ンジスタ6、7の各電極に加わる電圧は、従来のオープ
ンドレイン型出力回路と異なる。
【0021】例えば、NチャネルMOSトランジスタ
6、7のしきい値電圧を0.7V、電源端子3の電圧を
3Vとし、入力端子1の信号状態がハイレベルの状態を
想定する。このとき、NチャネルMOSトランジスタ7
はオフ状態であり、出力端子2はハイインピーダンス状
態となる。ここで、出力端子2に外部の5V電源電圧の
半導体集積回路からのハイレベル信号である5V電圧が
印加された場合、NチャンネルMOSトランジスタ7の
ドレイン電極には電源電圧3VからNチャンネッルMO
Sトランジスタ6の基板バイアス効果分を含んだしきい
値電圧である約1Vを差し引いた電圧しか加わらず、た
とえ、NチャネルMOSトランジスタ7が3V電源を考
慮したプロセス技術で製造された微細MOSトランジス
タであっても、信頼性を劣化させることはない。
【0022】また、NチャンルMOSトランジスタ6に
ついても、常時オン状態であるため、出力端子2に5V
の電圧が印加されても、ゲート、基板、ソース、ドレイ
ン各電極には、高々3Vの電圧しか加わらず、信頼性を
劣化させることがない。
【0023】図2は本発明の第2実施例を示す。この第
2実施例は、第1実施例の回路に制御端子8を設けた回
路であり、NチャンネルMOSトランジスタ7はNOR
回路9により駆動される。制御端子8がローレベルの時
は第1の実施例と同様の動作をする。即ち、NOR回路
9は入力端子1の信号レベルに応じてNチャネルMOS
トランジスタ7を遮断状態と導通状態のどちらか一方に
設定可能する。一方、制御端子8がハイレベルの時はN
OR回路9は、入力端子1のレベルにかかわらず常にN
チャネルMOSトランジスタ7をオフ状態に設定し、出
力端子2はハイインピーダンス状態となる。
【0024】この実施例においても、第1実施例と同様
に、出力端子2に、例えば、5Vの高電圧が外部から印
加されても、NチャネルMOSトランジスタ6、7に
は、高々3V程度しか印加されず、出力回路の信頼性を
劣化させることがない。
【0025】図3は本発明の第3実施例を示す。この実
施例の回路は、第2実施例の回路に入力バッファ10を
追加したもので、制御端子8をハイレベル状態にして出
力端子2をハイインピーダンス状態にし、次に、外部か
ら出力端子2にハイレベル或いはローレベルの信号が印
加されるとその信号が出力端子11に伝達されるという
機能を有する。
【0026】図4は本発明を応用した回路のブロック図
である。図4では、5V電源LSI12と3V電源LS
I13とが本発明に係るオープンドレイン型出力回路を
有するインターフェース回路20と通常のインターフェ
ース回路19を介し外部のワイヤード接続部16で信号
の伝達を行っている。ワイヤード接続部16はプルアッ
プ抵抗17を介して5V電源端子18に接続されてい
る。このような接続構成をとると、インターフェース回
路20には、ワイヤード接続部16がハイレベルになっ
た時、5V電圧が印加される。
【0027】しかし、インターフェース回路20では、
図3に示すような、回路構成を取っているため、第1乃
至第3実施例同様、インターフェース回路20を構成す
る出力回路の各NチャネルMOSトランジスタ6、7に
は、3V程度しか加わらない。従って、ホットキャリア
問題やゲート絶縁膜の劣化の問題を発生させることな
く、5V電源LSI12と3V電源LSI13間で信号
の伝達が可能となる。
【0028】なお、本願発明は上記実施例に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例にお
いては、駆動回路として、インバータ回路、NOR回路
を示したが、他の論理回路を使用してもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明のオープ
ンドレイン型出力回路は、使用電源電圧よりも高電圧の
電源で動作する回路に接続された場合でも、ホットキャ
リア問題やゲート絶縁膜の劣化の問題を発生させること
なく、即ち、信頼性を劣化させることなく、信号の伝達
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例に係るオープンドレイン
型出力回路の構成を示す回路図である。
【図2】この発明の第2実施例に係るオープンドレイン
型出力回路の構成を示す回路図である。
【図3】この発明の第3実施例に係るオープンドレイン
型出力回路の構成を示す回路図である。
【図4】この発明の実施例に係るオープンドレイン型出
力回路の利用例を示す回路図である。
【図5】従来のオープンドレイン型出力回路の回路図で
ある。
【符号の説明】
1;入力端子 2;出力端子 3;電源端子 4;接地端子 5;インバータ回路 6、7;NチャネルMOSトランジスタ 8;制御端子 9;NOR回路 10;入力バッファ回路 12;5V電源LSI 13;3V電源LSI 14、15;内部回路 16;ワイヤード接続部 17;プルアップ抵抗 18;5V電源端子 19、20;インターフェース回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース電極と基板が接地端子に接続され
    た出力負荷駆動用の第1のNチャネルMOSトランジス
    タと、ゲート電極が電源端子、基板が接地端子に接続さ
    れ、電流路の一端が前記第1のNチャネルMOSトラン
    ジスタのドレイン電極に接続され、他端が出力端子に接
    続された第2のNチャネルMOSトランジスタとを具備
    することを特徴とするオープンドレイン型出力回路。
JP04017123A 1992-01-31 1992-01-31 オープンドレイン型出力回路 Expired - Lifetime JP3093410B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7248077B2 (en) 2004-07-21 2007-07-24 Samsung Electronics Co., Ltd Current driver circuits for reducing substrate noise and methods of operating the same
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