JPH0563545A - Bi−CMOS回路 - Google Patents

Bi−CMOS回路

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Publication number
JPH0563545A
JPH0563545A JP3221936A JP22193691A JPH0563545A JP H0563545 A JPH0563545 A JP H0563545A JP 3221936 A JP3221936 A JP 3221936A JP 22193691 A JP22193691 A JP 22193691A JP H0563545 A JPH0563545 A JP H0563545A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
bipolar transistor
base
power supply
output terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP3221936A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Sugiyama
伸之 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】Bi−CMOS回路において、出力電位を引き
上るためのバイポーラトランジスタのベース・エミッタ
間にかかる逆バイアス電圧を抑える。 【構成】バイポーラトランジスタQ1 のベース電極とエ
ミッタ電極との間に抵抗R1 を接続する。ベース電極と
高位電源端子の間にPMOSトランジスタP1 を接続す
る。ベース電極と節点Bの間にNMOSトランジスタN
1 を接続する。節点Bと低位電源端子3との間に接続す
るNMOSトランジスタN3 のゲート電極をドレイン電
極に接続することによって、出力端子1及び節点Aの電
位が高電位から低電位に変化させる際にバイポーラトラ
ンジスタのベースとエミッタ間にかかる逆バイアスの大
きさを、最大でも(VDD−VTM)(VTM;NMOSトラ
ンジスタN3 のしきい値電圧) に制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はBi−CMOS回路に関
し、特に、出力の電位をバイポーラトランジスタによっ
て引き上げる型のBi−CMOS回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のBi−CMOS回路は、
図4に示すように、エミッタ電極が出力端子1に接続さ
れコレクタ電極が高位電源端子(電圧VDD)2に接続さ
れたNPN型バイポーラトランジスタ(以後バイポーラ
トランジスタと記す)Q1 と、このバイポーラトランジ
スタQ1 のベース電極と高位電源端子2との間に接続さ
れたPチャネル型MOS電界効果トランジスタ(以後P
MOSトランジスタと記す)P1 と、バイポーラトラン
ジスタQ1 のベース電極と低位電源端子(電圧GND)
3との間に接続されたNチャネル型MOS電界効果トラ
ンジスタ(以後NMOSトランジスタと記す)N1 と、
出力端子1とバイポーラトランジスタQ1 のベース電極
との間に接続された抵抗R1 と、コレクタ電極が出力端
子1に接続されエミッタ電極が低位電源端子3に接続さ
れたバイポーラトランジスタQ2 と、このバイポーラト
ランジスタQ2 のコレクタ電極とベース電極との間に接
続されたNMOSトランジスタN2と、バイポーラトラ
ンジスタQ2 のベース電極と低位電源端子3との間に接
続された抵抗R2 とを有しており、NMOSトランジス
タN1 ,N2 およびPMOSトランジスタP1 のゲート
電極が入力端子4に接続された構成になっている。
【0003】このBi−CMOS回路は、以下のように
動作する。先ず、入力端子4の電位が低電位である場合
には、PMOSトランジスタP1 がオン、NMOSトラ
ンジスタN1 とN2 がオフする為にバイポーラトランジ
スタQ1 のベース電極(以後節点Aと記す)の電位が高
位電源電圧VDDと同電位まで上がりバイポーラトランジ
スタQ1 のベースに電流を流し込むので、バイポーラト
ランジスタQ1 オンし、出力端子1の電位を上げる。こ
の時バイポーラトランジスタQ2は、ベースの電位が抵
抗R2 によって低位電源電圧GNDと同電位になるため
オフしている。従って、出力端子1の電位は、バイポー
ラトランジスタQ1 により高位電源電圧VDDの近くまで
上がり、その後抵抗R1 を通して高位電源電圧VDDの同
電位にまで上がる。
【0004】次に、入力端子4の電位が低電位から高電
位に変化すると、PMOSトランジスタP1 がオフしN
MOSトランジスタN1 ,N2 がオンするので、バイポ
ーラトランジスタQ1 のベースには電流が流れ込まず、
このバイポーラトランジスタQ1 はオフする。一方、バ
イポーラトランジスタQ2 のベース電位は、抵抗R2
抵抗値をNMOSトランジスタN2 のオン抵抗より大き
くしておくことによって、出力端子1とほぼ同電位にな
る。このためバイポーラトランジスタQ1 はほとんどダ
イオードとして動作する。従って、出力端子1の電位は
低位電源電圧GND近くまで下がり、その後は、NMO
SトランジスタN2 と抵抗R2 を通して電荷が引き抜か
れ、出力端子1の電位は最終的には低位電源電圧と同電
位まで下がる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来のBi−CM
OS回路は、出力端子1を高電位から低電位に引き下げ
る場合に、バイポーラトランジスタQ1 のベース電位は
出力端子1の電位より速く低電位になる。つまりバイポ
ーラトランジスタQ1 のベースとエミッタとの間には、
逆バイアスがかかることになる。この逆バイアスの値が
バイポーラトランジスタQ1 のベース・エミッタ間の耐
圧を越えるとバイポーラトランジスタQ1 の信頼性が低
下してしまう。特に出力端子1につく負荷容量(図示せ
ず)が大きい場合には、出力端子1の電位が高電位から
低電位に変化する時間が長くかかるので、トランジスタ
1 のベースとエミッタとの間にかかる逆バイアス電圧
が耐圧を越えてしまって、はなはだしい場合にはバイポ
ーラトランジスタが破壊してしまうという問題が起る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のBi−CMOS
回路は、出力端子の電位を引き上げるためのプルアップ
のバイポーラトランジスタと、高位電源端子と低位電源
端子との間に設けられ、外部からの信号を入力としこの
信号の状態に応じて前記プルアップのバイポーラトラン
ジスタの導通状態を制御するCMOSインバータと、前
記外部からの信号を入力とし、この信号の状態に応じて
前記出力端子の電位を引き下げる動作を行なう回路とを
含むBi−CMOS回路において、前記CMOSインバ
ータと前記低位電源端子との間に、ゲート電極とドレイ
ン電極とが接続されたダイオード接続のMOS電界効果
型トランジスタを有することを特徴としている。
【0007】
【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は本発明の第1の実施例の回路図
である。
【0008】図1を参照すると、本実施例ではバイポー
ラトランジスタQ1は、エミッタ電極が出力端子1に接
続され、コレクタ電極が高位電源端子2に接続されてい
る。バイポーラトランジスタQ2 は、コレクタ電極が出
力端子1に接続され、エミッタ電極が低位電源端子3に
接続されている。PMOSトランジスタP1 は、高位電
源端子2とバイポーラトランジスタQ1 のベース電極
(節点A)との間に接続されている。NMOSトランジ
スタN1 は、節点Aと節点Bとの間に接続されている。
NMOSトランジスタN3 は、節点Bと低位電源端子3
との間に接続され、そのゲート電極が自らのドレイン電
極に接続されている。抵抗R1 は、出力端子1と節点A
との間に接続されている。NMOSトランジスタN
2 は、出力端子1とバイポーラトランジスタQ2 のベー
ス電極との間に接続されている。抵抗R2 が、バイポー
ラトランジスタQ2のベース電極と低位電源端子3との
間に接続されている。そしてPMOSトランジスタP1
と、NMOSトランジスタN1 ,N2のゲート電極が入
力端子4に接続されている。
【0009】次に、本実施例の動作を説明する。先ず、
入力端子4が低電位の場合は、PMOSトランジスタP
1 がオンしNMOSトランジスタN1 およびN2 がオフ
するので、バイポーラトランジスタQ2 のベース電位が
GND電位になりこのバイポーラトランジスタQ2 はオ
フする。一方、節点Aの電位が高電位になるのでバイポ
ーラトランジスタQ1 はオンし、このバイポーラトラン
ジスタQ1 を通して出力端子1についた負荷容量(図示
せず)に電流が流れ込み出力端子1が高電位になる。そ
して、最終的には、出力端子1の電位は、抵抗R1 によ
り高位電源端子2と同電位にまで上がる。
【0010】次に、入力端子4が低電位から高電位まで
変化する場合を考える。この場合は、NMOSトランジ
スタN2 がオンするのでバイポーラトランジスタQ2
オン抵抗を抵抗R2 の値より十分小さくしておくことに
より、バイポーラトランジスタQ2 のベース電位はほぼ
コレクタ電位と同じ値にまで上がり、このバイポーラト
ランジスタQ2 のコレクタからエミッタへ電流が流れは
じめる。
【0011】又、節点Aの電位は、PMOSトランジス
タがオフしNMOSトランジスタN1 がオンするので、
NMOSトランジスタN3 のしきい値電圧VTMまで下が
る。このためバイポーラトランジスタQ1 は、ベース電
流が流れ込まなくなってオフし、出力端子1の電位が下
がる。そして最終的にはGND電位まで下がる。この一
連の回路動作において、バイポーラトランジスタQ1
ベースとエミッタとの間にかかる逆バイアスの大きさ
は、最大でも(VDD−VTM)である。
【0012】このことをシミュレーションで確かめた結
果を図2に示す。図2(a)は、本実施例について、出
力端子1の電位が変化した時のバイポーラトランジスタ
1 のベース・エミッタ間電圧の変化の様子を、シミュ
レーションによって求めたものであり、横軸は時間を表
し縦軸は電圧を表す。図2(b)は、図4に示す従来の
Bi−CMOS回路について、同様に、バイポーラトラ
ンジスタQ1 のベース・エミッタ間電圧の変化をシミュ
レートした結果を示す。
【0013】図2(a)および(b)を参照すると、出
力端子1の電位が立ち下る時にバイポーラトランジスタ
1 のベース・エミッタ間電圧の変化の大きさは、本実
施例の方が小さく、従来の約1/3程度になっているこ
とが分る。この値は、前述の逆バイアスの最大値(VDD
−VTM) よりも、更に小さい値である。これは、実際の
回路動作では、NMOSトランジスタN3 がバイポーラ
トランジスタQ1 のベースからの電流を制限するかたち
で働くためであると考えられる。
【0014】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図3に本発明の第2の実施例の回路図を示す。図
3を参照すると、本実施例が図1に示した第1の実施例
と異なるのは、第1の実施例ではNMOSトランジスタ
2 ,バイポーラトランジスタQ2 および抵抗R2 によ
って構成されていた、出力端子1の電位を低電位に引き
下げるための回路を、本実施例ではMOSトランジスタ
4 で置き換えた点である。この様な構成にすることに
より、トランジスタ数を削減することが可能である。し
かも、バイポーラトランジスタQ1 のエミッタとベース
間の逆バイアスに関しては、第1の実施例と同様に小さ
く抑えることが可能である。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のBi−C
MOS回路では、出力端子の電位を高電位側に引き上げ
るためのバイポーラトランジスタのベースと低位電源端
子との間に2個のNMOSトランジスタを直列に接続し
ている。そして、一方のNMOSトランジスタのゲート
電極を自らのドレイン電極に接続し、また他方のNMO
Sトランジスタのゲートには入力信号を入力している。
このことにより、本発明によれば、バイポーラトランジ
スタのベースとエミッタ間にかかる逆バイアス電圧を抑
え、このバイポーラトランジスタの破壊を防ぎ、信頼性
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。
【図2】分図(a)は、本発明の第1の実施例におい
て、バイポーラトランジスタQ1 のベース・エミッタ間
電圧の変化のシミュレーション結果を示す図である。 分図(b)は、従来のBi−CMOS回路において、バ
イポーラトランジスタQ1 のベース・エミッタ間電圧の
変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図4】従来のBi−CMOS回路の一例の回路図であ
【符号の説明】
1 出力端子 2 高位電源端子 3 低位電源端子 4 入力端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力端子の電位を引き上げるためのプル
    アップのバイポーラトランジスタと、 高位電源端子と低位電源端子との間に設けられ、外部か
    らの信号を入力としこの信号の状態に応じて前記プルア
    ップのバイポーラトランジスタの導通状態を制御するC
    MOSインバータと、 前記外部からの信号を入力とし、この信号の状態に応じ
    て前記出力端子の電位を引き下げる動作を行なう回路と
    を含むBi−CMOS回路において、 前記CMOSインバータと前記低位電源端子との間に、
    ゲート電極とドレイン電極とが接続されたダイオード接
    続のMOS電界効果型トランジスタを有することを特徴
    とするBi−CMOS回路。
JP3221936A 1991-09-03 1991-09-03 Bi−CMOS回路 Pending JPH0563545A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3221936A JPH0563545A (ja) 1991-09-03 1991-09-03 Bi−CMOS回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3221936A JPH0563545A (ja) 1991-09-03 1991-09-03 Bi−CMOS回路

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Publication Number Publication Date
JPH0563545A true JPH0563545A (ja) 1993-03-12

Family

ID=16774483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3221936A Pending JPH0563545A (ja) 1991-09-03 1991-09-03 Bi−CMOS回路

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JP (1) JPH0563545A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034524A (ja) * 2006-07-27 2008-02-14 Nec Electronics Corp 静電保護回路および半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034524A (ja) * 2006-07-27 2008-02-14 Nec Electronics Corp 静電保護回路および半導体装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20001107