JPH06237158A - Cmos駆動回路 - Google Patents

Cmos駆動回路

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JPH06237158A
JPH06237158A JP5020884A JP2088493A JPH06237158A JP H06237158 A JPH06237158 A JP H06237158A JP 5020884 A JP5020884 A JP 5020884A JP 2088493 A JP2088493 A JP 2088493A JP H06237158 A JPH06237158 A JP H06237158A
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JP
Japan
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circuit
output terminal
mos transistor
channel mos
gate
Prior art date
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Application number
JP5020884A
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English (en)
Inventor
Nobuhiko Osawa
信彦 大澤
Haruomi Miyazaki
晴臣 宮崎
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】駆動波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間に
依存されることなく、常に駆動回路の貫通電流が防止さ
れ、かつ駆動回路の出力端子がハイインピーダンスとな
る時間が自動的に最小となるようにする。 【構成】駆動信号Aが入力される入力端子1は、2入力
NAND回路3と2入力NOR回路4との一方側入力端
子に接続され、NAND回路3の出力端子はPチャネル
FET7のゲートに接続されるとともに、NOR回路5
の出力端子はNチャネルFET9のゲートに接続されて
いる。また、FET7とFET9の接続点に出力端子1
1が設けられている。そして、NAND回路3の出力端
子には第1インバータ回路13の入力端子が接続され、
FET7のゲート電圧が検出され、NOR回路5の出力
端子には第2インバータ回路15の入力端子が接続さ
れ、FET9のゲート電圧が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCD,LCD,メモ
リー等が駆動される際に使用して好適なCMOS駆動回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的なCMOS駆動回路としては、図
3に示されるように、PチャネルMOSトランジスタ1
0とNチャネルMOSトランジスタ20とがカスケード
接続された構成が知られており、その駆動回路では大出
力バッファなどの場合、ゲート容量の増大によりインバ
ータ回路30から出力された信号a(駆動波形)の立ち
上がり時間、立ち下がり時間が遅くなると、図4から理
解されるように、PチャネルMOSトランジスタ10と
NチャネルMOSトランジスタ20の両方がオンとなる
期間が増大し、貫通電流iTが増加して消費電力が大き
くなる。
【0003】なお、図4において、記号VtPと記号VtN
は各々PチュネルMOSトランジスタ10とNチャネル
MOSトランジスタ20のしきい値(オン・オフが切り
替わるときの電圧値)を示している。
【0004】そこで、貫通電流iTを少なくするため、
図5に示されるように、PチャネルMOSトランジスタ
10のゲートに2入力NAND(ナンド)回路40の出
力端子(出力信号c)が接続され、NチャネルMOSト
ランジスタ20のゲートに2入力NOR(ノア)回路5
0の出力端子(出力信号d)が接続されるとともに、N
AND回路40とNOR回路50に備えられた一方の入
力端子に、信号aが遅延回路60で時間tdだけ遅延さ
れて入力される回路構成が知られている。
【0005】この回路においては、図6に示されるよう
に、PチャネルMOSトランジスタ10は信号cでオン
・オフ制御され、NチャネルMOSトランジスタ20は
信号dでオン・オフ制御されており、出力端子70に
は、しきい値VtPとVtNの時間差だけ立ち上がり時と立
ち下がり時の電圧レベルが漸次増加または減少する信号
eが得られ、この信号eは、“L”(論理レベルロー)
と“H”(論理レベルハイ)とが交互に繰り返されるれ
るので、この信号eでCMOS回路が駆動・制御され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示された回路構成では、遅延量tdが小さい場合には貫
通電流iTが防止できず(図6参照)、逆に遅延量td
が大きい場合には、図7から理解されるように、出力信
号eにハイインピーダンスの期間が長く発生し、外来ノ
イズの影響(図7中、記号HZ で示されている)が大き
くなるという問題がある。
【0007】また、駆動波形の立ち上がり時間と立ち下
がり時間とによって遅延量tdの最適値が変わってくる
ので、例えば、ゲート面積が異なるCMOS回路が駆動
される場合には、その都度遅延量tdが変更されて遅延
量tdが最適値に調整される必要がある。
【0008】本発明の目的は、駆動波形の立ち上がり時
間と立ち下がり時間に依存されることなく、常に駆動回
路の貫通電流が防止され、かつ駆動回路の出力端子がハ
イインピーダンスとなる時間が自動的に最小となるよう
に制御されるCMOS駆動回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るCMOS駆
動回路は、例えば、図1に示されるように、各々2入力
とされたNAND回路3とNOR回路5とに備えられた
一方側入力端子に共通の信号が各々入力される入力端子
1と、そのNAND回路3の出力端子がゲートに接続さ
れるとともに、ソースが所定の第1電源VDDに接続され
たPチャネルMOSトランジスタ7と、そのNOR回路
5の出力端子がゲートに接続されるとともに、ソースが
所定の第2電源VSSに接続されたNチャネルMOSトラ
ンジスタ9と、入力端子にそのNAND回路3の出力端
子が接続されるとともに、出力端子がそのNOR回路5
の他方側入力端子に接続され、そのPチャネルMOSト
ランジスタ7のゲート電圧が所望の回路しきい値で検出
される第1インバータ回路13と、入力端子にそのNO
R回路5の出力端子が接続されるとともに、出力端子が
そのNAND回路3の他方側入力端子に接続され、その
NチャネルMOSトランジスタ9のゲート電圧が所望の
回路しきい値で検出される第2インバータ回路15と、
そのPチャネルMOSトランジスタ7のドレインとその
NチャネルMOSトランジスタ9のドレインとの接続点
に接続された出力端子11とを有することを特徴とする
ものである。
【0010】
【作用】本発明に係るCMOS駆動回路では、Pチャネ
ルMOSトランジスタのゲート電圧が所望の回路しきい
値で第1インバータ回路により検出されるとともに、N
チャネルMOSトランジスタのゲート電圧が所望の回路
しきい値で第2インバータ回路により検出されることに
より、NAND回路とNOR回路とが各々オンとされる
制御が行われるので、駆動波形の立ち上がり時間と立ち
下がり時間に依存されることなく、常に駆動回路の貫通
電流が防止され、かつ駆動回路の出力端子がハイインピ
ーダンスとなる時間が自動的に最小となるように制御さ
れる。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係るCMOS駆動回路の好適
な実施例を、図面に基いて説明する。図1において、駆
動信号Aが入力される入力端子1は、通常のしきい値を
有する2入力NAND回路3と2入力NOR回路4との
一方側入力端子に接続され、NAND回路3の出力端子
(出力信号B)は、PチャネルFET(MOS型)7の
ゲートに接続されるとともに、NOR回路5の出力端子
(出力信号D)は、NチャネルFET(MOS型)9の
ゲートに接続されている。
【0012】また、PチャネルFET7とNチャネルF
ET9のソースは各々第1電源VDDと第2電源VSSとに
接続され、それらPチャネルFET7とNチャネルFE
T9のドレインは互いに接続されており、その接続点か
ら出力端子11(出力信号F)が導出されている。
【0013】そして、NAND回路3の出力端子には、
第1インバータ回路13の入力端子が接続され、この第
1インバータ回路13の出力端子(出力信号C)は、N
OR回路5の他方側入力端子に接続されており、第1イ
ンバータ回路13によりPチャネルFET7のゲート電
圧が検出される。
【0014】一方、NOR回路5の出力端子には、第2
インバータ回路15の入力端子が接続され、この第2イ
ンバータ回路15の出力端子(出力信号E)は、NAN
D回路3の他方側入力端子に接続されており、第2イン
バータ回路15により、NチャネルFET9のゲート電
圧が検出される。
【0015】また、この実施例では、PチャネルFET
7とNチャネルFET9とは、大容量のゲート面積を有
するものが使用され、PチャネルFET7のしきい値は
tP、NチャネルFET9のしきい値はVtNとされてい
る。
【0016】そして、第1インバータ回路13のしきい
値Vt1と第2インバータ回路15の回路しきい値Vt2
各々異なる電圧値に設定され、回路しきい値Vt1は下
式、 Vt1≒VDD−|VtP| に従って設定される一方、回路しきい値Vt2は下式、 Vt2≒VtN に従って設定される。
【0017】なお、第1インバータ回路13と第2イン
バータ回路15とが、CMOSインバータ回路とされた
場合、それらのしきい値は、PチャネルFET7とNチ
ャネルFET9の幅と長さとの比(Width/Len
gth;ドレイン−ソース間のチャネル寸法比)で調整
することができる。
【0018】また、第1インバータ回路13の回路しき
い値Vt1が下式 (1/2)VDD<Vt1<VDD を満足する電圧値に設定されるとともに、第2インバー
タ回路15の回路しきい値Vt2が下式 VSS<Vt2<(1/2)VDD を満足する電圧値に設定される構成も好適である。
【0019】以上の構成において、図2に示されるよう
に、入力信号Aが“L”から“H”に変化すると、NO
R回路5の出力信号Dは、“H”から“L”に漸次変化
し始め、このとき、第2インバータ回路15のしきい値
t2はNチャネルFET9のしきい値VtNと略等しく設
定されている。
【0020】従って、NチャネルFET9が略オフ状態
となるまで出力信号Eは変化しないため、PチャネルF
ET7のゲート電圧B(NAND回路3の出力信号)
は、NチャネルFET9が略オフ状態となってから
“H”から“L”に変化し、それに応答してPチャネル
FET7がターンオンし始める。
【0021】そして、入力信号Aが“H”から“L”に
変化すると、NAND回路3の出力信号Bは“L”から
“H”に漸次変化し始め、このとき、第1インバータ回
路13のしきい値Vt1は値(VDD−|VtP|)と略等し
く設定されている。
【0022】従って、PチャネルFET7が略オフ状態
となるまで第1インバータ回路13の出力信号Cは変化
しないため、NチャネルFET9のゲート電圧D(NO
R回路5の出力信号)は、PチャネルFET7が略オフ
状態となってから“L”から“H”に変化し、それに応
答してNチャネルFET9がターンオンし始める。
【0023】以上説明したように、この実施例では、一
方側チャネルのFET(例えば、NチャネルFET9)
がターンオンされるタイミングは、他方チャネルのFE
T(例えば、PチャネルFET7)のオフがインバータ
回路(例えば、第1インバータ回路13)で検出されて
決定されるので、駆動波形(信号Bと信号D)の立ち上
がり時間と立ち下がり時間とに依存することなく、自己
整合的に貫通電流iTの発生期間が生じないので(値i
Tはレベルゼロ)、電力消費とグリッチノイズとが低減
されるとともにCMOS回路の駆動能力がアップされ
て、負荷に対する充放電電流の供給能率が向上するとい
う効果がある。
【0024】また、出力信号Fがハイインピーダンスに
なる期間が自動的に最小値に抑えられるので、外来ノイ
ズの影響(図2中、Hzで示されている)が極めて少な
いという効果がある。
【0025】また、第1インバータ回路13の回路しき
い値Vt1と、第2インバータ回路15の回路しきい値V
t2が各々異なる値に設定されることにより、貫通電流i
Tの防止がより確実に行えるとともに、駆動回路の出力
端子11から出力される出力信号Fがハイインピーダン
スとなる時間を最小にする制御が、より良好に行えると
いう効果がある。
【0026】加えて、第1インバータ回路13の回路し
きい値電圧Vt1が下式 (1/2)VDD<Vt1<VDD を満足する値に設定されるとともに、第2インバータ回
路15の回路しきい値電圧Vt2が下式 VSS<Vt2<(1/2)VDD を満足する値に設定されることにより、貫通電流iTの
防止がさらに確実に行えるとともに、出力信号Fがハイ
インピーダンスとなる時間を最小にする制御が、さらに
良好に行えるという効果がある。
【0027】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ことなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、そ
の他種々の構成を採ることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明に係るCMOS駆動回路では、P
チャネルMOSトランジスタのゲート電圧が所望の回路
しきい値で第1インバータ回路により検出されるととも
に、NチャネルMOSトランジスタのゲート電圧が所望
の回路しきい値で第2インバータ回路により検出される
ことにより、NAND回路とNOR回路とが各々オンと
される制御が行われるので、駆動波形の立ち上がり時間
と立ち下がり時間に依存されることなく、常に駆動回路
の貫通電流が防止され、かつ駆動回路の出力端子がハイ
インピーダンスとなる時間が自動的に最小となるように
制御される結果、電力消費とグリッチノイズとが低減さ
れるとともに、CMOS回路の駆動能力がアップされる
ので、負荷に対する充電電流の供給能率が向上される等
の効果があり、特に高速駆動と大容量負荷駆動とが要求
される出力ドライバーに使用すると好適である。
【0029】また、第1インバータ回路と第2インバー
タ回路の回路しきい値が各々異なる値に設定されること
により、貫通電流の防止がより確実に行えるとともに、
駆動回路の出力端子がハイインピーダンスとなる時間を
最小にする制御がより良好に行えるという効果がある。
【0030】加えて、第1インバータ回路の回路しきい
値電圧Vt1が下式 (1/2)VDD<Vt1<VDD を満足する値に設定されるとともに、第2インバータ回
路の回路しきい値電圧Vt2が下式 VSS<Vt2<(1/2)VDD を満足する値に設定されることにより、貫通電流の防止
がさらに確実に行えるとともに、駆動回路の出力端子が
ハイインピーダンスとなる時間を最小にする制御がさら
に良好に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCMOS駆動回路の好適な実施例
における回路構成図である。
【図2】図1に示された回路の動作を示すタイミングチ
ャートである。
【図3】従来例の回路構成図である。
【図4】図3に示された回路の回路の動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図5】従来例の回路構成図である。
【図6】図3に示された回路で遅延量が小さい場合の回
路動作を示すタイミングチャートである。
【図7】図3に示された回路で遅延量が大きい場合の回
路動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 入力端子 3 NAND回路 5 NOR回路 7 PチャネルFET 9 NチャネルFET 11 出力端子 13 第1インバータ回路 15 第2インバータ回路 VDD 第1電源 VSS 第2電源 A 入力駆動信号 B NAND回路出力信号 C 第1インバータ回路出力信号 D NOR回路出力信号 E 第2インバータ回路出力信号 F 出力信号(CMOS回路駆動信号)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各々複数入力とされたNAND回路とN
    OR回路とに備えられた一方側入力端子に共通の信号が
    各々入力される入力端子と、 前記NAND回路の出力端子がゲートに接続されるとと
    もに、ソースが所定の第1電源に接続されたPチャネル
    MOSトランジスタと、 前記NOR回路の出力端子がゲートに接続されるととも
    に、ソースが所定の第2電源に接続されたNチャネルM
    OSトランジスタと、 入力端子に前記NAND回路の出力端子が接続されると
    ともに、出力端子が前記NOR回路の他方側入力端子に
    接続され、前記PチャネルMOSトランジスタのゲート
    電圧が所望の回路しきい値で検出される第1インバータ
    回路と、 入力端子に前記NOR回路の出力端子が接続されるとと
    もに、出力端子が前記NAND回路の他方側入力端子に
    接続され、前記NチャネルMOSトランジスタのゲート
    電圧が所望の回路しきい値で検出される第2インバータ
    回路と、 前記PチャネルMOSトランジスタのドレインと前記N
    チャネルMOSトランジスタのドレインとの接続点に接
    続された出力端子と、 を有することを特徴とするCMOS駆動回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のCMOS駆動回路におい
    て、 上記第1インバータ回路による上記PチャネルMOSト
    ランジスタのゲート電圧のオフ検出と、第2インバータ
    回路による上記NチャネルMOSトランジスタのゲート
    電圧のオフ検出とが、各々異なる回路しきい値で検出さ
    れ、それらゲート電圧のオフ検出により、互いに他のM
    OSトランジスタがオンとされるタイミングが制御され
    る、 ことを特徴とするCMOS駆動回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のCMOS
    駆動回路において、 上記PチャネルMOSトランジスタのゲート電圧が検出
    される上記第1インバータ回路の回路しきい値Vt1は、
    上記第1電源の電圧値がVDDとされたときに下式 (1/2)VDD<Vt1<VDD を満足する電圧値に設定されるとともに、 上記NチャネルのMOSトランジスタのゲート電圧が検
    出される上記第2インバータ回路の回路しきい値Vt2
    上記第2電源の電圧値がVSSとされたときに下式 VSS<Vt2<(1/2)VDD を満足する電圧値に設定される、 ことを特徴とするCMOS駆動回路。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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