JPH06224734A - 入力回路 - Google Patents

入力回路

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JPH06224734A
JPH06224734A JP5298791A JP29879193A JPH06224734A JP H06224734 A JPH06224734 A JP H06224734A JP 5298791 A JP5298791 A JP 5298791A JP 29879193 A JP29879193 A JP 29879193A JP H06224734 A JPH06224734 A JP H06224734A
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JP
Japan
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power supply
transistor
terminal
supply voltage
voltage
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Application number
JP5298791A
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English (en)
Inventor
Mitsutoshi Sugawara
光俊 菅原
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication of JPH06224734A publication Critical patent/JPH06224734A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】インバータで構成されるCMOS型集積回路の
論理入力回路を、異なる電源電圧系で動作させるとき、
その入力しきい値が一方の電源系では、ずれてしまうの
を防ぐ。 【構成】インバータを構成する一方のMOS型電界効果
トランジスタQ1に並列に同極性のMOS型電界効果ト
ランジスタQ3,Q4を追加し、かかるトランジスタを
電源電圧に応じた信号でスイッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は論理入力回路に関し、T
TL(トランジスタ・トランジスタ・ロジック)レベル
の入力信号をCMOSインバータで受ける論理入力回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】CMOS型論理入力回路は、通常図6で
示されるインバータで構成される。すなわち、Pチャネ
ルMOS型電界効果トランジスタQ1とNチャネルMO
S型電界効果トランジスタQ2との直列体を電源VDD
端子3と接地GND端子4間に設け、この直列体の共通
接続点を出力端子2となしている。トランジスタQ1、
Q2のゲートは入力端子1に共通接続される。
【0003】入力端子1にこのインバ−タの論理しきい
値電圧と同一のレベルを有する入力信号電圧VINVが
入力された場合、MOS型電界効果トランジスタQ1も
MOS型電界効果トランジスタQ2も五極管領域にあ
り、両者のドレイン電流が等しくなっている。即ち、次
の(1)の式が成り立つ。
【0004】
【0005】これを解いて、次の(2)式が得られる。
【0006】
【0007】ここで、VDDは電源電圧,VTPはMO
S型電界効果トランジスタQ1のしきい値,VTNはM
OS型電界効果トランジスタQ2のしきい値,βPはM
OS型電界効果トランジスタQ1のβ(電流増幅率),
βNはMOS型電界効果トランジスタQ2のβ(電流増
幅率)。
【0008】かかるインバータにTTLレベルの入力信
号を印加することを考えると、インバータの論理しきい
値VINVはTTL0.8V〜2.0Vの間(標準値は
1.4V)に設定する必要がある。ここで、電源電圧V
DDを5V、VTN=1VTP1=0.7V、VINV
=1.4Vとすると、これらを(2)式に代入すること
により、次の(3)式を得る。
【0009】βN/βP=17.14……………………
………………………………(3) すなわち、トランジスタQ1、Q2の電流増幅率(β)
を(3)式を満たすように設定することによりTTLレ
ベルの入力信号に対するCMOS入力回路が提供され
る。トランジスタのβはそのゲート幅Wに比例し、ゲー
ト長Lに反比例する(比例定数は極性により異なる)の
で、MOS型電界効果トランジスタQ1,MOS型電界
効果トランジスタQ2の各L,Wを、前記(3)式を満
たすように設計することができる。
【0010】例えば、MOS型電界効果トランジスタQ
1のβを1単位(たとえば最小トランジスタサイズ)と
し、MOS型電界効果トランジスタQ2のβをその17
倍にすればよい。むしろ、かかる設計手法は電源電圧の
変動、温度変化、あるいは製造バラツキ(特にVTN,
VTP)に対して有利である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】近年の低電圧化傾向に
より電源電圧VDDは5Vから3Vに低下しており、5
Vの電源電圧でも3Vの電源電圧でも動作し得ることが
望まれている。しかしながら上述のように設定された回
路では、電源電圧が3VになるとTTLコンパチブルの
特性が得にくい。すなわち、前記(1)式をVINVに
ついて解くと、次の(4),(5)式を得る。
【0012】
【0013】(4)式にVDD=3Vおよび(3)式の
値を代入すれば、次のようになる。
【0014】VINV=1.01V………………………
………………………………(6) (6)式は電源電圧をVDDが3Vに低下してもインバ
ータのしきい値VINVがTTL振幅の間にあることか
らTTLコンパチブルを示すことを意味している。しか
し、製造上並びに温度変化でトランジスタQ2のしきい
値がVTN=0.4Vになると、次にようになる。
【0015】VINV=0.77V 即ち、TTLコンパチブル(0.8〜2.0V)を満た
さなくなってしまう。したがって、本発明の目的は、電
源電圧が変化してもTTLコンパチブルを満たせるよう
にした論理入力回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明による入力回路
は、第1の電源端子および出力端子間に接続されゲート
が入力端子に接続されて第1のトランジスタと、第2の
電源端子および出力端子間に接続されゲートが入力端子
に接続された第2のトランジスタと、ゲートが入力端子
に接続された第3のトランジスタと、電源電圧が第1の
電圧レベルのときは第3のトランジスタを非常動作と
し、第2の電圧レベルのときは第3のトランジスタを第
1のトランジスタに並列又は直列に接続する手段とを有
している。
【0017】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例につき記
述する。
【0018】図1は本発明の第1の実施例の論理入力回
路を示す回路図であり、図1において図6と同一のもの
には同一の番号を付してその説明を省略する。
【0019】本発明では、PチャネルMOS型電界効果
トランジスタQ3,Q4の直列体が、VDD端子3と出
力端子2との間にトランジスタQ1と並列に接続されて
いる。トランジスタQ3のゲートは入力端子1に接続さ
れ、MOS型電界効果トランジスタQ4のゲートはCN
T端子5に接続されている。
【0020】NT端子5には電源電圧検出回路10か
ら、電源端子3−4間の電源電圧に応じてハイ又はロウ
レベルの信号が印加される。図2にこの検出回路10を
示す、2の接続R1,R2,ダイオードD1,3つの電
流源C1〜C3,2つのPチャンネルトランジスタQ1
0,Q11,および3つのNチャネルトランジスタQ1
2〜Q14から構成され、図示のように接続されてい
る。電源電圧が5Vのときは、接続R1,R2による分
圧電圧はダイオードD1の順方向電圧よりも大きく、し
たがって端子5にはハイレベル(VDDレベル)の信号が
得られる。一方、電源電圧が3Vのときは、抵抗R1,
R2の分圧電圧はダイオードD1の電圧よりも小さくな
り、端子5にはロウレベル(GNDレベル)の信号が得
られる。ダイオードD1の代わりにバンドギャップレギ
ュレータを用いてもよい。図1に戻って、電源電圧VDD
が5Vのとき、図4は本発明の第3の実施例の論理入力
回路そ示す回路図である。本実施例ではVDD端子3,
GND端子4間にPチャネルMOS型電界効果トランジ
スタQ1’,Q61,NチャネルMOS型電界効果トラ
ンジスタQ1’,Q5の共通接続点とに接続され、ゲー
トはCNT端子5に接続されている。MOS型電界効果
トランジスタQ2,Q5の共通接続点を出力端子2とす
る。
【0021】CNT端子5は、電源電圧VDD=5V系
のときハイレベル,3V系のときのロウレベルとなる信
号であり、図3の回路から得られる。あるいは、使われ
るセットにより5V系もしくは3V系が決まる場合、機
械的なスイッチやジャンパー線、あるいはプリントパタ
ーン自身で切り換えることも可能である。図1、図2に
ついても同様である。また、本実施例では、トランジス
タQ1’,Q51のβPはそれぞれ1.1,10.3で
あり、Q61のそれはこれらよりもはるかに大きく設定
されている。トランジスタQ61は電源VDDが3Vで
端子5がロウレベルのとき、トランジスタQ61は導通
し、MOS型電界効果トランジスタQ5のソースはVD
D端子3に直接接続されたと等価になる。したがって、
βN/βP=17/10.3=1.65となり、VDD
=3V系での最適値となっている。
【0022】一方電源VDDが5Vで端子5がハイレベ
ルのとき、MOS型電界効果トランジスタQ61は非導
通となり、MOS型電界効果トランジスタQ1’とMO
S型電界効果トランジスタQ51の直列回路が形成され
る。その等価回路のβPは、次式で得られる。
【0023】
【0024】よって、βN/βP=17となり、5V電
源で最適となる。CNT端子5がハイレベルであるので
トランジスタQ4は非導通となる。MOS型電界効果ト
ランジスタQ3には電流が流れないので、回路動作には
関係ない。よって、トランジスタQ1,Q2のみが動作
し、機能的に図3のインバータと等価となる。トランジ
スタQ1,Q2のβP,BNは(3)式のように設定さ
れており、TTLレベルの入力信号にもとづき、その出
力2にハイレベル又はロウレベルの出力を発生する。
【0025】一方、電源電圧VDDとして3Vが用いら
れると、CNT端子5がローレベルとなる。MOS型電
界効果トランジスタQ4はこれによって導通する。トラ
ンジスタQ4のβが充分大きく設定されており、したが
ってMOS型電界効果トランジスタQ3のソースはVD
D端子3に実質的に接続されたことになる。すなわち、
MOS型電界効果トランジスタQ1とMOS型電界効果
トランジスタQ3とは完全に並列になる。前述のとおり
トランジスタQ1のβPは1であり、一方、トランジス
タQ3のそれには9.3に設定されている。よって、ト
ランジスタQ1,Q3の並列設定値としてのβPは1
0.3となる。トランジスタQ2のβは17であるか
ら、βN/βP=1.65となり電流電圧VDD=3V
時の最適なβN/βPを満たす。かくして、電源電圧5
V時と3V時ともしきい値1.4Vを中心値とすること
ができるので、バラツキ等に対してきわめて強い回路と
なる。
【0026】図2に本発明の第2実施例を示す。本実施
例では、図1のNチャンネルトランジスタQ2を二つの
トランジスタQ20,Q21に分割し、トランジスタQ
21に対しQ6を直列接続している。トランジスタQ2
0,Q21のβNは各々1.65、15.35に設定さ
れており、Q6のそれは充分に大きく設定されている。
したがって、電源電圧VDDが5Vのときは、Nチャン
ネル側全体のβNは実質17となり、一方3Vのときは
1.65となる。
【0027】図5に第4実施例を示す。本実施例では、
図4のトランジスタQ2がトランジスタQ200,Q2
01に分割されており、それぞれのβNは17および
1.8単位である。Q1のβPは1単位である。また、
トランジスタQ201に並列にトランジスタQ9が接続
され、そのβNはQ200のそれよりもはるかに大き
い。
【0028】電源VDDが5Vで端子がハイレベルのと
き、トランジスタQ9がオンとなり、Q200のソース
は接地端子4に等価的に直接接続されたことになる。よ
って、βN/βPは1つとなる。一方、電源VDDが3
Vで端子5がロウレベルのときは、Nチャンネル側のβ
Pは等価的に約1.65となりβN/βPも約1.65
となる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源電圧系を示す信号で等価的にトランジスタサイズを
切り換えることにより、異なる電源電圧系で最適な論理
入力レベルとすることができるという効果が得られ、従
って一種類の集積回路を開発するだけで、異なる二つの
電源に用いることができ、開発効率が良いという効果を
も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の論理入力回路を示す回
路図である。
【図2】本発明の第2の実施例の論理入力回路を示す回
路図である。
【図3】図1で示した検出回路10の回路図である。
【図4】第3の実施例を示す回路図である。
【図5】第4の実施例を示す回路図である。
【図6】従来例の回路図である。
【符号の説明】
Q トランジスタ 1 入力端子 2 出力端子 3,4 電源端子 5 制御端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電源端子および出力端子間に接続
    されゲートが入力端子に接続された一等電型の第1のト
    ランジスタと、第2の電源端子および前記出力端子間に
    接続されゲートが前記入力端子に接続された他等電型の
    第2のトランジスタと、前記入力端子にゲートが接続さ
    れた前記一等電型の第3のトランジスタと、前記第1お
    よび第2の電源端子間の電源電圧が第1の電圧レベルの
    ときは前記第3のトランジスタを非動作とし、前記第1
    の電圧レベルは異なる第2の電圧レベルのときは前記第
    3のトランジスタを前記第1のトランジスタに並列か又
    は直列に接続する制御手段とを備える入力回路。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は前記一等電型の第4のト
    ランジスタを有し、前記第3および第4のトランジスタ
    は前記第1の電源端子と前記出力端子との間に直列に接
    続され、前記第4のトランジスタは前記電源電圧が前記
    第1の電圧レベルのときは遮断状態となり前記第2の電
    圧レベルのときは導通状態となる請求項1記載の入力回
    路。
  3. 【請求項3】 前記第3のトランジスタは前記第1の電
    源端子および前記端子間に第1のトランジスタと直列に
    接続され、前記制御手段は前記第3のトランジスタに並
    列に接続された前記一等電型の第4のトランジスタを有
    し前記第4のトランジスタは前記電源電圧が前記第1の
    電圧レベルのときは導通状態となり前記第2の電圧レベ
    ルのときは遮断状態となる請求項1記載の入力回路。
JP5298791A 1992-12-01 1993-11-30 入力回路 Pending JPH06224734A (ja)

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JP4-321743 1992-12-01
JP32174392 1992-12-01
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07235869A (ja) * 1993-12-18 1995-09-05 Samsung Electron Co Ltd 入力バッファ

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961029