JPH06112802A - 出力バッファ回路 - Google Patents

出力バッファ回路

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JPH06112802A
JPH06112802A JP4259700A JP25970092A JPH06112802A JP H06112802 A JPH06112802 A JP H06112802A JP 4259700 A JP4259700 A JP 4259700A JP 25970092 A JP25970092 A JP 25970092A JP H06112802 A JPH06112802 A JP H06112802A
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JP
Japan
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power supply
supply voltage
driver
output buffer
output
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JP4259700A
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English (en)
Inventor
Tomoaki Yabe
友章 矢部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は出力電流の電源電圧依存性を小さ
くすることにより、出力ノイズの抑制と出力バッファ遅
延の短縮とを両立し得る出力バッファ回路を提供する。 【構成】 電源電圧検知回路21によって検知される電
圧値に応じてドライバMOSFET駆動回路22が複数
のドライバMOSFETトランジスタTP1,TP2…
TPi,TD1,TD2…TDjを選択的に活性化する
ことにより、ドライバMOSFETトランジスタの駆動
力を電源電圧の高低に応じて適切となるように可変す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特に半導体集積回路に好
適する出力バッファ回路の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知のように、半導体集積回路において
は出力信号を所定の特性で内部回路に影響を与えること
なしに取り出すために、いわゆる出力バッファ回路が多
用されている。図3は従来より知られているこの種の出
力バッファ回路を示す。
【0003】すなわち、この出力バッファ回路は正相お
よび逆相の入力端子DO,DOからの入力信号が出力バ
ッファ制御回路10を介して一対のドライバMOSFE
TトランジスタTN1,TN2のゲートに選択的に導か
れる。
【0004】ここで、一対のドライバMOSFETトラ
ンジスタTN1,TN2は電源線Vccと接地線GNDと
の間にそれぞれのドレインとソースが直列に接続された
ドライバPMOSトランジスタとドライバNMOSトラ
ンジスタとでなる。そして、両トランジスタTN1,T
N2の接続中点に接続された出力端子DOUT からバッフ
ァリングされた出力信号が得られる。
【0005】なお、前記出力バッファ制御回路は図3の
場合、インバータI1,I2、ナンドゲートNAND1
およびノアゲートNOR1とから構成され、外部からの
出力バッファ制御信号によって上述したような選択的な
制御を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の出力バッファ回路にあっては、出力端子
OUT を駆動するドライバMOSFET(ドライバPM
OS、ドライバNMOS)トランジスタTN1,TN2
の出力電流の電源電圧依存性が大きい。このため、高電
源電圧動作時には出力電流、及びそれに伴う出力ノイズ
が大きくなり、回路が誤動作しやすくなる。一方、低電
源電圧動作時には、出力電流が小さくなり、出力バッフ
ァ遅延が増大する。
【0007】ここで、高電源電圧動作時の出力ノイズを
低減しようとして出力バッファサイズを小さく設計する
と、低電源電圧動作時の出力バッファ遅延が増大してし
まう。
【0008】このため、従来の出力バッファ回路では高
電源電圧動作時の出力ノイズの抑制と、低電源電圧動作
時の出力バッファ遅延の短縮とを両立させることが困難
であるという問題があった。
【0009】そこで、本発明は以上のような点に鑑みて
なされたもので、従来の出力バッファ回路が持つ上記の
問題点を改善し、出力電流の電源電圧依存性を小さくす
ることにより、高電源電圧動作時での出力ノイズの抑制
と、低電源電圧動作時での出力バッファ遅延の短縮とを
両立させる出力バッファ回路を提供することを目的とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明による
出力バッファ回路は、第1電源線および第2電源線のう
ちの少なくも一方と出力端子との間にそれぞれのソース
とドレインが並列に接続された複数のドライバMOSF
ETトランジスタと、前記第1電源線および第2電源線
のうちの少なくとも一方の電源電圧を検知する電源電圧
検知手段と、
【0011】前記電源電圧検知手段によって検知される
電源電圧値に応じて前記複数のドライバMOSFETト
ランジスタを選択的に活性化すると共に、前記複数のド
ライバMOSFETトランジスタのゲートに入力信号を
選択的に供給するドライバMOSFET駆動回路とを具
備してなることを特徴とする。
【0012】
【作用】以上のような構成によると、電源電圧検知手段
によって検知される電源電圧値に応じて第1電源線(電
源線)あるいは第2電源線(接地線)と出力端子との間
に並列に接続される複数のドライバMOSFETトラン
ジスタを選択的に切り換える。
【0013】これにより、本発明の出力バッファ回路
は、高電源電圧時には駆動力の小さなMOSFETトラ
ンジスタを、低電源電圧時には駆動力の大きなMOSF
ETトランジスタをドライバとして活性化し、高電源電
圧時の出力ノイズの低減と低電源電圧時の出力バッファ
遅延の短縮を両立させるという効果を持つ。
【0014】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
述べる。図1は本発明の第1の実施例の構成を示すブロ
ック図である。
【0015】図1において、TP1,TP2…TPiお
よびTD1,TD2…TDjは出力端子DOUT と第1電
源線(図示の場合、電源線)Vccと第2電源線(図示の
場合、接地線)GNDとの間にそれぞれのドレインとソ
ースが並列に接続された第1のプルアップMOSFE
T、第2のプルアップMOSFET…第iのプルアップ
MOSFETおよび第1のプルダウンMOSFET、第
2のプルダウンMOSFET…第jのMOSFETを含
む複数のドライバMOSFETトランジスタである。
【0016】電源電圧検知回路21は、図示の場合は後
述するように電源線Vccの電圧の高低を複数の領域に分
けて検知し、且つ検知され電源電圧値に応じたドライバ
MOSFET活性化信号を複数ビットC1,C2…Cn
の形態で生成出力する。
【0017】ドライバMOSFET駆動回路22は、前
記MOSFET活性化信号C1,C2…Cnに基いて複
数のドライバMOSFETトランジスタTP1,TP2
…TPi,TD1,TD2…TDjを選択的に活性化す
ると共に、正相入力端DO及び逆相入力端DOから入力
される入力信号が外部からの出力バッファ制御信号に基
いて少なくともドライバMOSFETトランジスタTP
1,TD1のいずれかのゲートに選択的に導かれるよう
に制御する。
【0018】ここで、ドライバMOSFET駆動回路2
2は複数のドライバMOSFETトランジスタTP1,
TP2…TPi,TD1,TD2…TDjのゲートに対
し駆動信号線U1,U2…Ui及びD1,D2…Djを
介して活性化信号または入力信号を導くようになされて
いる。
【0019】そして、前記電源電圧検知回路21によっ
て検知する複数の領域は、この例では電源線Vccの電圧
値を次のようなp+1個の領域に分けられているものと
する。 領域1:Vcc<V 領域m+1:V≦Vcc<Vm+1 (m=1,2…p−
1) 領域p+1:Vp ≦Vcc ここでV1 ,V2 ,…,Vpはこの順に従って大きくな
る定数であり、 p+1≦2n とする。
【0020】ある時点で電源電圧(Vcc)が上記p+1
個の電圧領域のどこにあるか、電源電圧検知回路21が
検知し、その結果をnビットの検知信号(C1〜Cn)
を用いてドライバMOSFET駆動回路に伝える。
【0021】ドライバMOSFET駆動回路22は出力
端子DOUT と電源線(Vcc)との間に並列に接続された
i個のプルアップMOSFET、出力端子DOUT と接地
線GNDとの間に並列に接続されたj個のプルダウンM
OSFETをそれぞれ駆動信号線U1〜Ui,D1〜D
jを介して駆動する。
【0022】そして、電源電圧検知信号C1〜Cnの値
に応じてドライバMOSFET駆動回路22によってi
個のプルアップMOSFETのうちの少なくとも一つ、
j個のプルダウンMOSFETのうちの少なくとも一つ
が活性化される。
【0023】ここで、領域m1 ,領域m2 (m1 ,m2
は1≦m1 <m2 ≦p+1なる整数)においてそれぞれ
活性化されるドライバMOSFETの駆動力(複数個活
性化される場合はその駆動力の総和、また、ここで言う
駆動力とは、比較のためそれぞれのドライバMOSFE
Tを同一条件下で動作させた場合の駆動力を指す)をそ
れぞれDm1,Dm2とすると、 Dm1>Dm2
【0024】となるように、それぞれのドライバMOS
FETのサイズを決めておけば、低電源電圧時には駆動
力の大きいドライバMOSFETが、且つ高電源電圧時
には駆動力の小さいドライバMOSFETが活性化され
る。
【0025】従って、同一のドライバMOSFETで広
い電源電圧をカバーする従来の場合と異なり、以上のよ
うな本発明では個々のドライバMOSFETの電源電圧
特性を補償して、ドライバMOSFETの出力電流の電
源電圧依存性を小さくすることができる。このため、本
発明によれば高電源電圧時での出力ノイズ抑制と低電源
電圧時の出力バッファ遅延短縮の両立が可能である。次
により具体的な例として、図2に示す第2実施例につい
て説明する。
【0026】図2の電源電圧検知回路21Aは電源線V
ccと接地線GNDとの間に直列に接続される抵抗R1,
R2と、電源線Vccと接地線GNDとの間にそれぞれの
ドレインとソースとが直列になるように接続されると共
に、各ゲートが前記抵抗R1,R2の接続中点に共通に
接続されたPMOSFETトランジスタTN11とNM
OSFETトランジスタTN12と、このNMOSFE
TトランジスタTN12にドレインとソースとが並列に
接続されるNMOSFETトランジスタTN13と、こ
のNMOSFETトランジスタTN13のドレインとゲ
ート間に接続されたインバータI11とを有し、このイ
ンバータI11を介して電源電圧(Vcc)に応じた検知
信号が得られる。
【0027】また、ドライバMOSFET駆動回路22
Aは、前記図3のそれに比して、上記電源電圧検知回路
21Aからの検知信号を受けるインバータI3と、イン
バータI1,I2の出力と出力バッファ制御信号を受け
るノアゲートNOR2が付加されている点が異なり、他
は同じ構成である。
【0028】さらに、この例では複数のドライバMOS
FETトランジスタとして図1のTN1,TN2(第1
のNMOSFETトランジスタ)に加えて、第2のNM
OSFETトランジスタTN3のドレインとソースが出
力端子DOUT と接地線GND間に接続されている。ここ
で第2のNMOSFETトランジスタTN3のゲートは
前記ノアゲートNOR2の出力端に接続されている。次
に、以上の構成において、電源電圧検知回路21AのP
MOSFETトランジスタTN11のしきい値電圧を−
|Vtp|として、その動作を説明する。今、仮に電源電
圧(Vcc)が高電圧から次第に低下されていくとしたと
き、その値をVO を VO =(R1+R2)・|Vtp|/R1 として Vcc>VO のときC1:ハイレベル Vcc<VO のときC1:ローレベル となる。
【0029】ここで、C1はインバータI3の出力であ
って、第2のドライバNMOSFETトランジスタTN
3の活性化信号であり、この活性化信号C1のハイレベ
ル、ローレベルに応じて第2のドライバNMOSFET
トランジスタTN3は非活性化・活性化される。
【0030】つまり、Vcc<VO のときは第1及び第2
のドライバNMOSFETトランジスタTN2,TN3
の双方がプルダウン用のドライバとして動作するが、V
cc>VO のときは第2のドライバNMOSFETトラン
ジスタTN3が非活性化されるので第1のドライバNM
OSFETトランジスタTN2のみがプルダウン用のド
ライバとして動作する。このようにして、ドライバNM
OSFETトランジスタの駆動力は高電源電圧時に高
く、低電源電圧時には低くなる。
【0031】すなわちこの例では高電源電圧時は活性化
するプルダウンNMOSFETを第1のNMOSFET
トランジスタTN2のみにして出力電流過剰による出力
ノイズ増大を防ぐと共に、低電圧動作時に第1,第2の
NMOSFET双方で出力端子を駆動し、出力電流の低
下を補償して出力バッファ遅延の短縮化を図ることがで
きる。なお、以上の例では出力バッファ制御信号及びイ
ンバータI1の出力がいずれもローレベルにあることを
前提としている。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来の出力バッファ回路の出力電流の電源電圧依存性が
大きいという欠点を改善し、出力電流の電源電圧依存性
が小さく、高電源電圧動作時の出力ノイズ抑制と低電源
電圧動作時の出力バッファ遅延短縮を両立できるという
効果を有する極めて良好な出力バッファ回路を提供する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による出力バッファ回路の第1の実施例
を示す図。
【図2】本発明による出力バッファ回路の第2の実施例
を示す図。
【図3】従来の出力バッファ回路を示す図。
【符号の説明】
21 電源電圧検知回路 22 ドライバMOSFET駆動回路 TP1,TP2…TPi,TD1,TD2…TDj
複数のドライバMOSFETトランジスタ Vcc 電源線(第1電源線) GND 接地線(第2電源線)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1電源線および第2電源線のうちの少
    なくも一方と出力端子との間にそれぞれのソースとドレ
    インが並列に接続された複数のドライバMOSFETト
    ランジスタと、 前記第1電源線および第2電源線のうちの少なくとも一
    方の電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、 前記電源電圧検知手段によって検知される電源電圧値に
    応じて前記複数のドライバMOSFETトランジスタを
    選択的に活性化すると共に、前記複数のドライバMOS
    FETトランジスタのゲートに入力信号を選択的に供給
    するドライバMOSFET駆動回路とを具備する出力バ
    ッファ回路。
JP4259700A 1992-09-29 1992-09-29 出力バッファ回路 Pending JPH06112802A (ja)

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