JPH0529918A - Ecl論理回路ic - Google Patents

Ecl論理回路ic

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JPH0529918A
JPH0529918A JP3180013A JP18001391A JPH0529918A JP H0529918 A JPH0529918 A JP H0529918A JP 3180013 A JP3180013 A JP 3180013A JP 18001391 A JP18001391 A JP 18001391A JP H0529918 A JPH0529918 A JP H0529918A
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JP
Japan
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circuit
output
logic
transistors
collector
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JP3180013A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Ito
洋之 伊藤
Atsushi Ito
淳 伊藤
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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】 半導体論理回路に係り、特にECL論理回路
ICに関し、広い温度範囲にわたって出力信号のレベル
シフト量を小さくして次段に接続される回路の論理出力
振幅を大きくとれるようにすることを目的とする。 【構成】電流スイッチ回路2 の、第一のトランジスタT
1,T2 と第二のトランジスタT3 のコレクタをそれぞれ
負荷抵抗R1、R2 を介してチップの外部に引出すコレ
クタ端子27、28を設ける。これにより、外部回路のレベ
ルシフト用の共通抵抗を介して、電流スイッチ回路2の
+側をグランド線に接続できるので、温度に依存しない
定レベルシフト量を出力電位に与えることが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体論理回路に関
し、詳しくは温度変化に対して出力振幅を広くとれるE
CL論理回路ICに関する。
【0002】一般に、ディジタル光通信などにおける信
号処理に用いる論理回路は、その高速性の特徴からEC
L論理回路が多用される。このような論理回路をICで
形成した場合に、出力電圧のレベルは次段への入力電圧
となるので、そのレベルの変化が小さいことが望まれ
る。
【0003】
【従来の技術】ECL論理回路は一般に電流切替形論理
(CML)回路に負荷の駆動能力を向上させるために付
加したエミッタフォロワトランジスタにより構成される
高速デジタル回路である。
【0004】図2は、従来のECL論理回路ICとその
使用例を示す図である。図において、1' は従来のEC
L論理ICで、例えばOR/NORゲートの単位論理回
路であり、このような単位論理回路の複数を1チップに
形成して標準のECL論理ICが構成されている。この
単位論理回路は、電流スイッチ回路2とエミッタフォロ
ワ出力回路3とからなる。電流スイッチ回路2は、ベー
スを入力端子21、22とし、コレクタが共通の負荷抵抗R
1 を介してグランド端子23に接続された2つのトランジ
スタT1、T2と、ベースに基準電圧Vrefが印加され、
コレクタが負荷抵抗R2 を介してグランド端子13に接続
されたトランジスタT3 とを、それぞれのエミッタを共
通接続し定電流回路24を介して電源端子25に接続して構
成される。
【0005】エミッタフォロワ出力回路2は、電流スイ
ッチ回路のトランジスタT1,T2の共通コレクタ、及
びT3のコレクタにそれぞれのベースが接続され、コレ
クタがグランド端子23に接続されたエミッタフォロワト
ランジスタT4,T5のエミッタを出力端子25,26 に接
続して出力を外部に取り出すオープンエミッタ形式とし
て構成されており、電流スイッチの出力電圧をT4,T
5のベースエミッタ電圧分だけ下げて出力電圧のレベル
シフトを行うとともに、出力インピーダスを小さくして
ファンアウト数を増加させる働きをなす。
【0006】この回路では、入力端子21,22 に加わる入
力のいずれかが"H" (基準電圧より大きい)のときT1,T
2 側のトランジスタが導通して定電流IO が負荷抵抗R
1 を流れ、負荷抵抗R1 から取り出される出力電位は
"L" となり、何れの入力も"L"のときは定電流IO は負
荷抵抗R2 を流れ、負荷抵抗R1 には流れないので出力
は"H" となり、この出力はエミッタフォロワトランジス
タT4 を介して出力端子16からNOR論理として出力さ
れる。負荷抵抗R2 からの出力電位は逆に動作して、T
5 を介して出力端子15にOR論理として出力される。
【0007】ところで、このECL論理回路IC1' の
出力側に電流スイッチ回路4を負荷として接続する場合
に、次段に入力する論理信号電位は、次段の電流スイッ
チのコレクタ電位より常に低くなければならない。これ
は、次段のトランジスタT6,T7 のコレクタベース間に
順方向電圧が加わってトランジスタが飽和することを防
止するためである。上記従来のECL論理ICを使用し
た論理回路網において、このトランジスタの飽和防止を
確実に実現するために、図に示す如く出力端子25,26
を、レベルシフト用のダイオードD1 、D2 と抵抗
3 、R4 の直列接続を電源に接続した入力回路へ接続
して、次段電流スイッチ4への入力電圧をダイオードD
1 、D2 の順方向電圧降下分だけさらに低い方へレベル
シフトして用いていた。
【0008】上記の2段のレベルシフトで、シリコン素
子の場合、次段ゲートへの入力電圧はエミッタフォロワ
用のトランジスタT4,T5のベースエミッタ間の順方
向ダイオード電圧0.7VとレベルシフトダイオードD
1,D2の順方向電圧降下0.6Vとの和の1.3Vだ
け、電流スイッチの出力電位からレベルシフトしてい
る。前段ゲートの出力が"H" の場合にこのようなダイオ
ード2段接続によるレベルシフトで、次段ECL回路へ
の入力電圧は−1.3Vとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ダイオード
の順方向電圧降下量は温度上昇により減少するので、使
用温度が高くなるとレベルシフト量が減少し次段への入
力電圧が高くなる。例えば、あるダイオードで順方向電
流1mAのとき、25°Cでは0.6Vの電圧降下が温
度100°Cでは0.45Vとなり150mVだけ+側
にレベルが変化する。従って、出力が"H" 論理のとき、
次段への入力電位は−1.3Vが−1.15 Vに上昇する。
【0010】このような高温環境でも、次段の電流スイ
ッチのトランジスタのコレクタベース接合に順方向電圧
が加わらないように、即ち飽和を避けて正しい動作を行
わしるためには、予めこの分を見込んで、次段の電流ス
イッチ回路の出力が"L" 論理のときの電圧、即ちT6,
T7の導通時のコレクタ電位が上記−1.15 V以下とな
らないように定電流回路41と負荷抵抗R5 、R6 との組
合せを設定しておく必要がある。このため、次段の出力
論理振幅が制限されて大きくとれないという問題が生じ
る。また、レベルシフトダイオードはディスクリート部
品を個別に使用するので素子間のバラツキにより電圧シ
フト量が変動して次段の入力電位を高精度に保てないと
いう問題もある。
【0011】このように、従来のECL論理ICでは、
チップ内部で電流スイッチのトランジスタのコレクタが
グランド端子に接続されているため、出力端子の外側で
個別ダイオードによるレベルシフトを行う必要があり、
使用温度範囲が広くなると次段に接続されるECL回路
の出力論理振幅を大きくできず次段の設計が難しくなる
という問題があった。
【0012】本発明は上記問題点に鑑み創出されたもの
で、広い温度範囲にわたって出力レベルの変動を小さく
して次段の論理出力振幅を大きくとれるECL論理IC
を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】図1は本発明のECL論
理回路ICとその使用状態を示す回路図である。上記課
題は図1に示すように、第一のトランジスタT1,T2 と
第二のトランジスタT3 のエミッタを共通に接続し定電
流回路24を介して電源端子25に接続し、該第一のトラン
ジスタT1,T2のベースを入力端子21、22とし、該第一
のトランジスタT1,T2 のコレクタを共通接続して負荷
抵抗R1 を介してチップの外部に引き出してコレクタ端
子27とし、前記第二のトランジスタT3 のベースに基準
電位Vref を印加するとともにコレクタは別の負荷抵抗
2 を介してチップの外部に引出してコレクタ端子28と
した電流スイッチ回路2 と、ベースをそれぞれ第一T1,
T2 と第二T3 のトランジスタのコレクタに接続し、コ
レクタをグランド端子23に接続し、エミッタを出力端子
25,26 に接続した第三、第四のトランジスタT4,T5 か
らなる開放エミッタ形式のエミッタフォロワ出力回路3
とを有することを特徴とする本発明のECL論理回路I
Cにより解決される。
【0014】
【作用】このICを使用する時には、ICの外部に引き
出されたコレクタ端子27,28 を共通接続して、かつ共通
のレベルシフト抵抗を介してグランド線に接続すること
ができる。この共通抵抗には、電流スイッチ回路4の定
電流I0 が常時流れるので、この共通抵抗による出力レ
ベルのシフト量は温度に影響されない一定値となる。従
って、論理"H" のときのICの出力電位は共通抵抗の電
圧降下+エミッタフォロワトランジスタT4,T5 のベー
スエミッタ接合電圧降下のみとなり、従来の如くレベル
シフト用のダイオードが接続されないので、温度変化に
対する"H"出力レベルの変動を小さくすることが可能と
なり、次段の出力振幅を大きくとれる。
【0015】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明のECL論理ICとその使用状態を示
す回路図である。なお全図を通じて同一符号は同一対象
物を示す。
【0016】図において、1は本発明のECL論理IC
( 単位論理回路) であり、その他は外部回路である。図
のECL論理IC1 は図2で前述した2入力OR/NO
Rゲートであるため同一部分の説明は省略する。本発明
の従来技術との構成上の相違点は、電流スイッチ回路2
の各トランジスタT1、T2,T3のコレクタをチップ
内部でグランド端子に接続せず、負荷抵抗R1 、R2
介してICの外部へ引き出すようにコレクタ端子27,28
を設けたことにある。
【0017】次に、このICの使用例を図により説明す
る。即ち、使用に際しては、外部回路により二つのコレ
クタ端子27,28 間を短絡接続し、且つレベルシフト用の
共通抵抗R7 を介してグランド線GNDに接続する。こ
のように接続することにより、電流スイッチ回路2の何
れのトランジスタのオンオフとは無関係に、定電流Ic
がこの抵抗R7 に常に流れるので、出力論理値に関係な
く出力電圧をR7 ×Icだけ−側へシフトさせることが
できる。従って、このICの出力端子25,26 は、レベル
シフトダイオードを介すことなく、電流スイッチ回路4
のトランジタT6,T7 のベースへ直接接続して用いるこ
とがてきる。
【0018】IC1が内蔵する定電流回路24による電流
は温度補償されており、温度によって電流値が変化しな
いので、IcR7 分の電位シフト量は温度に依存ぜず、
レベルシフトダイオードを用いた従来技術にくらべて次
段の電流スイッチの設計が容易になる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、出力電位に与えるレベルシフト量の温度によ
る変動を小さく抑えることが可能となり、次段に接続さ
れる電流スイッチのベース電位の変動が小さくなり次段
回路の設計が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のECL論理回路ICとその使用状態
を示す回路図
【図2】 従来のECL論理回路ICとその使用例を示
す図
【符号の説明】
1─ECL論理回路IC、2─電流スイッチ回路、21、
22─入力端子、24─定電流回路、25、26─出力端子、2
7,28 ─コレクタ端子、4─次段に接続される電流スイ
ッチ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 第一のトランジスタ(T1,T2)と第二の
    トランジスタ(T3)のエミッタを共通に接続し定電流回
    路(24)を介して電源端子(25)に接続し、該第一のトラン
    ジスタ(T1,T2)のベースを入力端子(21 、22) とし、
    該第一のトランジスタ(T1,T2)のコレクタを共通接続
    して負荷抵抗(R1)を介してチップの外部に引き出して
    コレクタ端子(27)とし、前記第二のトランジスタ(T3)
    のベースに基準電位(Vref)を印加するとともにコレク
    タは別の負荷抵抗(R2 )を介してチップの外部に引出
    してコレクタ端子(28)とした電流スイッチ回路(2) と、
    ベースをそれぞれ第一( T1,T2)と第二(T3)のトラン
    ジスタのコレクタに接続し、コレクタをグランド端子(2
    3)に接続し、エミッタを出力端子(25,26) に接続した第
    三、第四のトランジスタ(T4,T5)からなる開放エミッ
    タ形式のエミッタフォロワ出力回路(3) とを有すること
    を特徴とするECL論理回路IC。
JP3180013A 1991-07-20 1991-07-20 Ecl論理回路ic Withdrawn JPH0529918A (ja)

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Date Code Title Description
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Effective date: 19981008