JPH06252724A - 出力バッファ回路 - Google Patents

出力バッファ回路

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JPH06252724A
JPH06252724A JP5040021A JP4002193A JPH06252724A JP H06252724 A JPH06252724 A JP H06252724A JP 5040021 A JP5040021 A JP 5040021A JP 4002193 A JP4002193 A JP 4002193A JP H06252724 A JPH06252724 A JP H06252724A
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仁史 近藤
Masanari Kaizuka
眞生 貝塚
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Abstract

(57)【要約】 【目的】出力状態遷移時のリンギング・ノイズを低減す
るために出力バッファのゲートを最適化された定電流で
駆動し、かつ伝搬遅延時間を小さくするために出力バッ
ファがオフのときのゲート電圧を出力バッファ素子のし
きい値電圧よりわずかに低いオフセット定電圧とするこ
とを最も主要な特徴とする。 【構成】NチャネルMOSトランジスタN1 は、ソース
がGND(接地電圧)に接続され、ドレインが出力線Z
に接続されたシンク・オープンドレイン出力バッファ回
路である。Iref はスイッチトランジスタPOを介して
出力バッファであるN1 のゲートを駆動する定電流源、
Bias はスイッチトランジスタNOを介して上記N1 の
オフ時のゲート電圧を供給する定電圧源である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は特に半導体集積回路内
で大電流供給を必要とする出力回路の制御に使用される
出力バッファ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CMOS LSIの出力バッファ
回路には、図6、図7に示すような回路構成が用いられ
ている。各図で、入力信号Aが反転ゲートを介して入力
される。図6(a)は、ソースがGND(接地電圧)に
接続され、ドレインが出力線Zに接続されたNチャネル
MOSトランジスタN1 によるシンク・オープンドレイ
ン出力バッファ回路である。図6(b)は、ソースがV
DD(電源電圧)に出力され、ドレインが出力線Zに接
続されたPチャネルMOSトランジスタP1 によるソー
ス・オープンドレイン出力バッファ回路である。図6
(c)は、上記(a)及び(b)の出力線Zを相互に接
続したCMOSインバータ構造すなわちインバータIV
1 のトーテムポール出力バッファ回路である。
【0003】図7(a),(b),(c)はそれぞれ上
記図6(a),(b),(c)に対応し、入力信号Aが
反転ゲートを介して直接入力されるN1 ,P1 またはイ
ンバータIV1 の出力と、入力信号がAが遅延回路DL
を経て入力されるN2 ,P2またはインバータIV2 の
出力が出力線Zを共通とするように接続されている。
【0004】近年の半導体製造技術の進歩により素子の
微細化は、金属層などで形成される配線幅を細くし、L
SIの高集積化、高密度化を可能にしている。しかしな
がら、配線幅を細くすることは配線の誘導性負荷すなわ
ちインダクタンスを増大させることにつながる。
【0005】一方、出力バッファ回路が大電流供給を必
要とする場合、あるいは高速動作を必要とする場合、出
力用トランジスタのチャネル幅を大きくしてオン抵抗を
下げ、電流供給能力を高めることになる。
【0006】上記に起因する従来技術の問題点を図8を
参照して説明する。図8(a)は前記図6(a)が構成
する出力バッファ回路の等価回路である。図中R1 はト
ランジスタN1 のオン抵抗、R2 は出力線Zの負荷抵
抗、L1 はGND線の寄生インダクタンス、L2 は出力
線Zの寄生インダクタンス、Cは出力線Zの負荷容量を
表す。
【0007】スイッチS1 のオン/オフはN1 のオン/
オフに対応する。この等価回路は直列共振回路を構成し
ており、初期条件をV(t)=VDDとして回路方程式
を解くことにより、
【0008】の条件下で図8(b)に示されるような電
圧振動が生じる。図6(b),(c)の場合も同様の結
果が得られる。すなわち、出力バッファのオン抵抗が小
さくなるか、回路の寄生インダクタンスが大きくなる
か、あるいはその両方が起こると出力バッファ駆動時に
出力線Z、VDD/GND電源線にリンギング・ノイズ
が生じる。その結果、出力線Zを入力とする論理回路の
誤動作や、電源線を共有する他の回路の誤動作、また、
ラッチアップ現象を誘発するという問題がある。
【0009】また、図7の出力バッファ回路は負荷を2
段階に分けて駆動するので図6の回路に比べてリンギン
グ・ノイズは緩和されるが、出力線Zの出力状態遷移が
分割されるため、図6の回路に比べて信号の伝搬遅延時
間が大きくなり、拘束動作の要求される回路としては不
適当である。
【0010】さらに、図7(c)では遅延回路DLの存
在により、IV1 の出力状態遷移時にトランジスタP1
−N2 あるいはP2 −N1 の組が同時にオン状態にな
り、電源のVDDとGNDの間に貫通電流が流れてしま
う。この貫通電流は電源電圧を変動させるため他の論理
回路の誤動作やラッチアップ現象を誘発する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来では
出力バッファ回路の電流供給能力を大きくすると寄生イ
ンダクタンスにより電源に誤動作の原因となるリンギン
グ・ノイズを発生してしまい、伝搬遅延時間を大きくし
てこれに対処するしかないという欠点がある。
【0012】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、出力バッファ回路の電
流供給能力と伝搬遅延時間を悪化させることなく、出力
状態遷移時のリンギング・ノイズおよび貫通電流に伴う
電源電圧変動に起因する誤動作等をなくす出力バッファ
回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明の出力バッファ
回路は、MOSトランジスタで構成されゲート入力に応
じて外部に出力電流を供給するMOSメインバッファ回
路と、このメインバッファ回路のゲートに一定の電流を
供給する定電流回路と、上記メインバッファ回路のゲー
ト電圧をメインバッファを構成するMOSトランジスタ
のしきい値電圧より絶対値的に低い電圧にクランプする
ための定電圧回路を具備し、入力電圧に応じてオンする
べきメインバッファ回路内のMOSトランジスタのゲー
トを定電流で駆動し、オフするべきメインバッファ回路
内のMOSトランジスタのしきい値電圧より絶対値的に
低い電圧にゲート電圧を止めることを特徴とする。
【0014】
【作用】この発明では、出力状態遷移時のリンギング・
ノイズを低減するために出力バッファのゲートを最適化
された定電流で駆動し、かつ、伝搬遅延時間を小さくす
るために出力バッファがオフのときのゲート電圧を出力
バッファ素子のしきい値電圧よりわずかに低いオフセッ
ト定電圧とする。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。
【0016】図1はこの発明に係る第1実施例の構成を
示す回路図であり、前記図6(a)に対応する。Iref
はスイッチトランジスタPOを介して出力バッファであ
るNチャネルMOSトランジスタN1 のゲートを駆動す
る定電流源、Bias はスイッチトランジスタNOを介し
て上記N1 のオフ時のゲート電圧を供給する定電圧源で
ある。
【0017】この発明の骨子は次の2点である。 (i) 出力状態遷移時のリンギング・ノイズを低減するた
めに出力バッファのゲートを最適化された定電流で駆動
する。 (ii)伝搬遅延時間を小さくするために出力バッファがオ
フのときのゲート電圧を出力バッファ素子のしきい値電
圧よりわずかに低いオフセット定電圧とする。
【0018】上記事項(i) について図2(a),(b)
を参照して説明する。前記従来例の図6(a)のように
出力バッファのゲートを通常のインバータで駆動する場
合、CMOSインバータの入出力特性からゲート電圧V
g はステップ的に変化する。図8(b)に示す出力電圧
振動は図6(a)の等価回路でスイッチS1 が瞬時に閉
じた場合、すなわち、Vg がステップ的に変化した場合
の回路方程式の解を図示したものである。
【0019】一方、出力バッファのゲートを定電流ig
で駆動する場合(MOSトランジスタを使用した出力バ
ッファでは、そのゲートはMOSキャパシタで一定の容
量値Cgを持つとみなしてよいから)、dV/Dt=i
g/Cg=一定の関係によりVgは傾斜的に変化する。
【0020】Vgを(ステップ的変化から)傾斜的に変
化させるということは、出力バッファの電流供給能力を
(瞬時に最大能力まで引き上げるのではなく)徐々に最
大能力まで引き上げるということである。出力バッファ
の電流供給能力の増大とリンギング・ノイズは相反的な
関係にあるので、igを適当に選ぶことによりリンギン
グ・ノイズを許容範囲以内におさめることが可能であ
る。
【0021】上記事項(ii)について図3(a),(b)
を参照して説明する。上記(i) を採用した場合、Vgを
0Vから立ち上げても出力バッファ素子のしきい値電圧
Vthを越えるまでは出力電圧には変化が現れない。すな
わち、このムダ時間は伝搬遅延時間のオフセットになっ
てしまう(図3(a))。
【0022】このオフセット時間を短縮するために、出
力バッファがオフしているときのVgをVthよりわずか
に低いVth−αに設定する。通常MOSトランジスタの
電流供給能力はしきい値電圧の近傍では指数関数的に変
化するので、αの値をさほど大きくとらなくても出力バ
ッファの電流供給能力を許容範囲以下に落とすことが可
能である(図3(b))。
【0023】従って、この発明を前記図6(c)のよう
なトーテムポール出力バッファに適用しても電源のVD
DとGNDの間の貫通電流を許容範囲以下にすることが
可能である。上記実施例はシンク・オープンドレイン出
力バッファに本発明を適用した場合を示しているが、同
様に図4に示されるようにソース・オープンドレイン出
力バッファや図5に示されるようにトーテムポール出力
バッファに適用することが可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
電流供給能力と伝搬遅延時間の両方面で所望の構成がで
き、かつ出力状態遷移時のリンギング・ノイズ及び貫通
電流に伴う電源電圧変動に起因する誤動作を防止するこ
とができる出力バッファ回路が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による構成の回路図。
【図2】この発明の第1の骨子を従来と比較して説明す
る各部の電圧変化を示す特性曲線図。
【図3】この発明の第2の骨子を従来と比較して説明す
る各部の電圧変化を示す特性曲線図。
【図4】この発明の第2の実施例による構成の回路図。
【図5】この発明の第3の実施例による構成の回路図。
【図6】従来の出力バッファ回路の各構成を示す第1の
回路図。
【図7】従来の出力バッファ回路の各構成を示す第2の
回路図。
【図8】(a)は従来の出力バッファ回路の1例を示す
等価回路図、(b)はリンギング・ノイズを説明するた
めの波形図。
【符号の説明】
N1 ,NO…NチャネルMOSトランジスタ、P1 ,P
O…PチャネルMOSトランジスタ、、Iref …定電流
源、Bias …定電圧源、Z…出力線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MOSトランジスタで構成されゲート入
    力に応じて外部に出力電流を供給するMOSメインバッ
    ファ回路と、このメインバッファ回路のゲートに一定の
    電流を供給する定電流回路と、上記メインバッファ回路
    のゲート電圧をメインバッファを構成するMOSトラン
    ジスタのしきい値電圧より絶対値的に低い電圧にクラン
    プするための定電圧回路を具備し、 入力電圧に応じてオンするべきメインバッファ回路内の
    MOSトランジスタのゲートを定電流で駆動し、オフす
    るべきメインバッファ回路内のMOSトランジスタのし
    きい値電圧より絶対値的に低い電圧にゲート電圧を止め
    ることを特徴とする出力バッファ回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0856147A (ja) * 1994-04-22 1996-02-27 Sgs Thomson Microelettronica Spa 出力バッファ電流スリューレート制御集積回路
DE19717331C2 (de) * 1996-04-24 2002-07-18 Nat Semiconductor Corp Treiberschaltung
WO2003103140A1 (ja) * 2002-05-31 2003-12-11 ソニー株式会社 アナログバッファ回路、表示装置および携帯端末
JP2007104181A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 New Japan Radio Co Ltd オープンドレイン出力回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0856147A (ja) * 1994-04-22 1996-02-27 Sgs Thomson Microelettronica Spa 出力バッファ電流スリューレート制御集積回路
DE19717331C2 (de) * 1996-04-24 2002-07-18 Nat Semiconductor Corp Treiberschaltung
WO2003103140A1 (ja) * 2002-05-31 2003-12-11 ソニー株式会社 アナログバッファ回路、表示装置および携帯端末
SG136016A1 (en) * 2002-05-31 2007-10-29 Sony Corp Analog buffer circuit, display device, and portable terminal
US7405720B2 (en) 2002-05-31 2008-07-29 Sony Corporation Analog buffer circuit, display device and portable terminal
JP2007104181A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 New Japan Radio Co Ltd オープンドレイン出力回路
JP4664177B2 (ja) * 2005-10-03 2011-04-06 新日本無線株式会社 オープンドレイン出力回路

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