JPH0529914A - 出力バツフア回路 - Google Patents

出力バツフア回路

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JPH0529914A
JPH0529914A JP3185952A JP18595291A JPH0529914A JP H0529914 A JPH0529914 A JP H0529914A JP 3185952 A JP3185952 A JP 3185952A JP 18595291 A JP18595291 A JP 18595291A JP H0529914 A JPH0529914 A JP H0529914A
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Takeshi Shiraishi
豪 白石
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Abstract

(57)【要約】 【構成】CMOSインバータを構成する2種類のMOS
トランジスタをそれぞれ2つに分割する。出力信号OU
Tの電位レベルがハイレルからロウレベルに変化する際
の充電電流によって出力用電源端子1aに発生する電位
降下を電源ノイズ検出回路7によって検出し、電源ノイ
ズ制御信号CV によって、前述の電位降下の間だけ、P
MOSトランジスタP2 を遮断状態にし、駆動能力が小
さくなるようにする。グランド配線側についても同様の
構成とする。 【効果】LSIに用いると、この出力バッファ回路の動
作時に発生する電源ノイズおよびグランドノイズによっ
て同一チップ上の他の回路が誤動作を起すのを防ぐこと
ができる。しかも、外部からの特別な制御信号を必要と
しないのでLSI化に有利である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、出力バッファ回路に関
し、特にCMOSトランジスタ構成の出力バッファ回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来のこの種の出力バッファ回
路の一例の回路図を示す。図3を参照すると、この出力
バッファ回路は電源端子1とグランド端子2との間に、
PチャンネルMOS電界効果型トランジスタ(以後PM
OSトランジスタと記す)P1 とNチャンネルMOS電
界効果型トランジスタ(以後NMOSトランジスタと記
す)N1 とがドレイン電極を共通にして直列接続された
構成となっている。
【0003】この2つのMOSトランジスタは、ゲート
電極が共通に接続され、ここがこの出力バッファ回路の
入力端子3になっている。又、共通のドレイン電極がこ
の出力バッファ回路の出力端子4になっている。
【0004】上記のような回路構成はCMOSインバー
タと同じ構成であるが、出力バッファ回路においては、
出力端子4に接続される負荷回路を十分に高速で動作さ
せるための大きな駆動能力を持たせ、また静電気によっ
て破壊されないようにするために、PMOSトランジス
タP1 およびNMOSトランジスタN1 は、寸法を大き
くしておくのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の出力バ
ッファ回路は、PMOSトランジスタP1 とNMOSト
ランジスタN1 とをそれぞれ1個ずつ組み合せてインバ
ータ接続した構成となっている。しかもこの2つのMO
Sトランジスタは、通常、LSIの論理回路などに用い
られるMOSトランジスタよりも大きな寸法を持ってい
る。静電気から出力バッファ回路が破壊されないように
し、また十分大きな駆動能力を持つようにするためであ
る。従って、それぞれのMOSトランジスタの導通状態
が切り替って出力信号の電位レベルが変化する時に、瞬
間的に大きな過渡電流が流れる。
【0006】そして、この過渡電流は、この出力バッフ
ァ回路が例えばLSIに内蔵された場合には、LSIの
パッケージのインダクタンスと抵抗、及びLSI内部の
配線のインダクタンスと容量の作用によって、LSIチ
ップの電源配線やグランド配線に電圧を誘起し、LSI
の誤動作や特性悪化を引き起す原因となるノイズを生じ
させる。
【0007】発生するノイズの大きさは、過渡電流の大
きさ、すなわち出力バッファ回路を構成するPMOSト
ランジスタP1 およびNMOSトランジスタN1 の寸法
に比例するため、ノイズの影響を小さくするためには、
出力バッファを構成するPMOSトランジスタP1 およ
びNMOSトランジスタN1 の寸法を小さく抑える必要
がある。
【0008】しかし、PMOSトランジスタP1 とNM
OSトランジスタN1 とをそれぞれ1個ずつ組み合せて
インバータ接続して構成した従来の出力バッファ回路で
は、駆動能力を立つためには、出力バッファ回路を構成
する2つのMOSトランジスタの寸法を小さくすること
ができず、結果的に上述のスイッチング・ノイズを小さ
くすることが非常に難しい。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の出力バッファ回
路は、電源端子とグランド端子との間に第1のPチャン
ネルMOS電界効果型トランジスタと第1のNチャンネ
ルMOS電界効果型トランジスタとが直列に接続された
構成であり共通のゲート電極に外部からの入力信号が入
力されるCMOSインバータと、第1のPチャンネルM
OS電界効果型トランジスタに並列に接続された第2の
PチャンネルMOS電界効果型トランジスタと、第1の
NチャンネルMOS電界効果型トランジスタに並列に接
続された第2のNチャンネルMOS電界効果型トランジ
スタとを有する出力バッファと、前述の第2のPチャン
ネルMOS電界効果型トランジスタの導通状態を制御す
る電源ノイズ検出回路と、前述の第2のNチャンネルM
OS電界効果型トランジスタの導通状態を制御するグラ
ンドノイズ検出回路とを含んでおり、電源ノイズ検出回
路は、前述の出力バッファの電源端子の電位と外部から
の入力信号とを入力とし、電源端子の電位が降下した時
に、この電位降下を検出し、この電位降下の期間第2の
PチャンネルMOS電界効果型トランジスタを遮断状態
とするように動作し、グランドノイズ検出回路は、出力
バッファのグランド端子の電位と前述の外部からの入力
信号とを入力とし、グランド端子の電位が上昇した時
に、この電位上昇を検出し、この電位上昇の期間第2の
NチャンネルMOS電界効果型トランジスタを遮断状態
とするように動作することを特徴としている。
【0010】
【実施例】次に、本発明の最適な実施例について、図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例の出力
バッファ回路の回路図である。
【0011】図1を参照すると、本実施例は、出力バッ
ファ5,タイミング制御回路6,電源ノイズ検出回路7
およびグランドノイズ検出回路8とからなっている。
【0012】出力バッファ5はCMOSトランジスタ構
成のインバータであるが、図3に示す従来の出力バッフ
ァ回路とは異なって、PMOSトランジスタP1 とP2
とが並列に接続され、又、NMOSトランジスタN1
2 とが並列に接続され、この2つの並列回路が出力用
電源端子1aと出力用グランド端子2aとの間に直列に
接続されている。そして、4つのMOSトランジスタの
共通のドレイン電極が本実施例の出力端子4になってい
る。又、PMOSトランジスタP1 とNMOSトランジ
スタN1 はゲート電極が共通に接続されており、ここが
出力バッファ5の信号入力端になっている。外部からの
入力信号INは、タイミング制御回路6を介してこの信
号入力端に入力される。
【0013】なお、本実施例においては、出力用電源端
子1aと出力用グランド端子2aとは出力バッファ5専
用のものであって、他の回路(タイミング制御回路6,
電源ノイズ検出回路7およびグランドノイズ検出回路
8)の電源線およびグランド線は、上記の出力用電源端
子1aおよび出力用グランド端子2aとは別系統のもの
に接続されているものとする。
【0014】タイミング制御回路6は、出力バッファ5
へ入力される信号IN2 と、電源ノイズ検出回路7から
出力される電源ノイズ制御信号CV と、グランドノイズ
検出回路8から出力されるグランドノイズ制御信号CG
の出力タイミングを合わせ、この出力バッファ回路全体
の動作がより確実に行なわれるようにするためのもので
ある。この回路は、2つのインバータ9および10を縦
続に接続した構成となっている。
【0015】電源ノイズ検出回路7は、出力バッファ5
のPMOSトランジスタP2 の導通状態を制御するもの
であって、出力用電源端子1aの電位が低下した場合
に、これを検出して、一時的にPMOSトランジスタP
2 が遮断状態になるように制御する。この回路は、イン
バータ11と2入力のNOR回路12とインバータ13
とを縦続に接続した構成となっており、インバータ11
には出力用電源端子1aの電位が入力されている。2入
力のNOR回路12は、インバータ11の出力と外部か
らの入力信号INとを入力とする。そして、このNOR
回路12の出力がインバータ13を介してPMOSトラ
ンジスタP2 のゲート電極に入力されている。
【0016】なお、インバータ11は、入力レベルが電
源電圧の約94〜95%の電位でハイレベルを出力する
ように設定されている。このような設定は、このインバ
ータ11を構成するPMOSトランジスタおよびNMO
Sトランジスタのチャンネル部分の寸法を適切に設計す
ることによって容易に実現することができる。
【0017】グランドノイズ検出回路8は、出力バッフ
ァ5のNMOSトランジスタN2 の導通状態を制御する
ものであって、出力用グランド端子2aの電位が上昇し
た場合に、これを検出して、一時的にNMOSトランジ
スタN2 が遮断状態になるように制御する。この回路
は、インバータ14と2入力のNAND回路15とイン
バータ16とを縦続に接続した構成となっており、イン
バータ14には出力用グランド端子2aの電位が入力さ
れている。2入力のNAND回路15は、インバータ1
4の出力と入力信号INとを入力としている。そして、
このNAND回路15の出力がインバータ16介してN
MOSトランジスタN2 のゲート電極に入力されてい
る。
【0018】なお、インバータ14は、入力レベルが電
源電圧の約5〜6%の電位でロウレベルを出力するよう
に設定されている。
【0019】以下に本実施例の回路動作について図2を
用いて説明する。図2は、図1に示す本実施例における
各信号の波形を示すタイミング図である。図2におい
て、先ず、入力信号INの電位がハイベルであり、従っ
てPMOSトランジスタP1 およびP2 がともに遮断状
態にあり、一方、NMOSトランジスタN1 およびN2
がともに導通状態にあって安定しているものとする。
【0020】ここで、入力信号INの電位が、図2に示
すように、ハイレベルからロウレベルに変化すると、P
MOSトランジスタP1 およびP2 がともに遮断状態か
ら導通状態に変化する。一方、NMOSトランジスタN
1 およびN2 はともに導通状態から遮断状態に変化す
る。このため出力端子4に出力される出力信号OUTの
電位はロウレベルからハイレベルに変化する。この時、
出力用電源端子1aから出力端子4へ、PMOSトラン
ジスタP1 およびP2 を介して瞬間的に充電電流が流れ
る。そしてこの結果、出力用電源端子1aには電位降下
が生じる。出力用電源端子1aと出力端子4の間に存在
する抵抗とインダクタンスに上記の大きな過渡的な充電
電流が流れるためである。
【0021】このように出力用電源端子1aに電位降下
が生じると、これを入力としているインバータ11の出
力電位はロウレベルからハイレベルに変化する。このた
め、このインバータ11の出力を一方の入力とする2入
力のNOR回路12では、その出力電位は、入力信号I
Nのレベルに関りなくロウレベルになる。この結果、イ
ンバータ13の出力、すなわち、電源ノイズ制御信号C
V の電位がロウレベルからハイレベルに変化し、PMO
SトランジスタP2だけが、再び導通状態から遮断状態
に変化する。このため、充電電流が一時的に減少し、出
力用電源端子1aの電位降下は緩和される。この後、出
力用電源端子1aの電位がハイレベルになって安定する
と、電源ノイズ制御信号CVの電位が再度ハイレベルか
らロウレベルに変化するので、PMOSトランジスタP
2 は再び遮断状態から導通状態になる。
【0022】次に、入力信号INの電位が、図2に示す
ように、ロウレベルからハイレベルに変化すると、PM
OSトランジスタP1 およびP2がともに導通状態から
遮断状態に変化する。一方、NMOSトランジスタN1
およびN2 はともに遮断状態から導通状態に変化する。
このため出力端子4に出力される出力信号OUTの電位
はハイレベルからロウレベルに変化する。この時、出力
端子4から出力用グランド端子2aへ、NMOSトラン
ジスタN1 およびN2 を介して瞬間的に放電電流が流れ
る。そしてこの結果、出力用グランド端子2aの電位が
上昇する。出力用グランド端子2aと出力端子4の間に
存在する抵抗とインダクタンスに上記の大きな過渡的な
放電電流が流れるためである。
【0023】このように出力用グランド端子2aに電位
の上昇が生じると、これを入力としているインバータ1
4の出力電位はハイレベルからロウレベルに変化する。
このため、このインバータ14の出力を一方の入力とす
る2入力のNAND回路15では、その出力電位は、入
力信号INのレベルに関りなくハイレベルになる。この
結果、インバータ16の出力、すなわち、グランドノイ
ズ制御信号CG の電位がハイレベルからロウレベルに変
化し、NMOSトランジスタN2 だけが、再び導通状態
から遮断状態に変化する。このため、放電電流が一時的
に減少し、出力用グランド端子2aの電位の上昇は緩和
される。この後、出力用グランド端子2aの電位がロウ
レベルになって安定すると、グランドノイズ制御信号C
G の電位が再度ロウレベルからハイレベルに変化するの
で、NMOSトランジスタN2 は再び遮断状態から導通
状態になる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
並列に接続したPMOSトランジスタの導通状態と遮断
状態の切り替えを、電源電位の変化に応答して電源ノイ
ズ検出回路で検出し制御することにより、又、並列に接
続したNMOSトランジスタの導通状態と遮断状態の切
り替えを、グランド電位の変化に応答してグランドノイ
ズ検出回路で検出し制御することにより、電源電位およ
びグランド電位の変化の間だけ出力バッファの駆動能力
を小さくし、同一のチップ上の他の回路が誤動作を起す
のを防ぐことができる。しかも、本発明の出力バッファ
回路は、外部からの特別な制御信号を必要としないの
で、LSIの端子を増やしたり、あるいは他の回路から
配線を引っ張るなどのような措置を講じる必要がない。
このようなことは、LSIに用いられる出力バッファ回
路としては非常に大きな利点である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】図1に示す出力バッファ回路における動作時の
各信号のタイミング図である。
【図3】従来の出力バッファ回路の回路図である。
【符号の説明】
1,1a 電源端子 2,2a グランド端子 3 入力端子 4 出力端子 5 出力バッファ 6 タイミング制御回路 7 電源ノイズ検出回路 8 グランドノイズ検出回路 9,10,11,13,14,16 インバータ 12 NOR回路 15 NAND回路
───────────────────────────────────────────────────── 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 19/003 Z 8941−5J

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 電源端子とグランド端子との間に第1の
    PチャンネルMOS電界効果型トランジスタと第1のN
    チャンネルMOS電界効果型トランジスタとを直列に接
    続してなり共通のゲート電極に外部からの入力信号が入
    力されるるCMOSインバータと、前記第1のPチャン
    ネルMOS電界効果型トランジスタに並列に接続された
    第2のPチャンネルMOS電界効果型トランジスタと、
    前記第1のNチャンネルMOS電界効果型トランジスタ
    に並列に接続された第2のNチャンネルMOS電界効果
    型トランジスタとを有する出力バッファと、 前記第2のPチャンネルMOS電界効果型トランジスタ
    の導通状態を制御する電源ノイズ検出回路と、 前記第2のNチャンネルMOS電界効果型トランジスタ
    の導通状態を制御するグランドノイズ検出回路とを含
    み、 前記電源ノイズ検出回路は、前記出力バッファの電源端
    子の電位と前記外部からの入力信号とを入力とし、前記
    電源端子の電位が降下した時に、この電位降下を検出
    し、この電位降下の期間前記第2のPチャンネルMOS
    電界効果型トランジスタを遮断状態とするように動作
    し、 前記グランドノイズ検出回路は、前記出力バッファのグ
    ランド端子の電位と前記外部からの入力信号とを入力と
    し、前記グランド端子の電位が上昇した時に、この電位
    上昇を検出し、この電位上昇の期間前記第2のNチャン
    ネルMOS電界効果型トランジスタを遮断状態とするよ
    うに動作することを特徴とする出力バッファ回路。
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Cited By (4)

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