JPH07106945A - インタフェース回路 - Google Patents

インタフェース回路

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JPH07106945A
JPH07106945A JP5248926A JP24892693A JPH07106945A JP H07106945 A JPH07106945 A JP H07106945A JP 5248926 A JP5248926 A JP 5248926A JP 24892693 A JP24892693 A JP 24892693A JP H07106945 A JPH07106945 A JP H07106945A
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JP
Japan
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transistor
interface circuit
output
buffer
lsi
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Masayuki Minowa
政幸 箕輪
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Abstract

(57)【要約】 【目的】バッファ回路の立上り特性を改善するインタフ
ェース回路を提供することにある。 【構成】出力バッファの出力端子BOTとLSIの外部
接続端子OUT間にN−CHトランジスタ4とNPNバ
イポーラトランジスタ5とを有する。このN−CHトラ
ンジスタ4は出力バッファの出力端子BOTとLSIの
外部接続端子OUTにそれぞれソースおよびドレインを
接続し、ゲートを内部電源に接続する。また、NPNト
ランジスタ5もベースおよびエミッタを出力バッファの
出力端子BOTとLSIの外部接続端子OUTにそれぞ
れ接続し、コレクタを内部電源に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路のインタ
フェース回路に関し、特に内部電源電圧よりも高い外部
電圧が印加される出力バッファ等のインタフェース回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路においては、シス
テムの多様化に伴ない、異種類の電源を用いるようにな
ってきており、この異電源のインタフェースの役割が重
要になっている。
【0003】図4は従来の一例を示す出力バッファに接
続したインタフェース回路図である。図4に示すよう
に、従来のインタフェース回路3aは、異電源が供給さ
れる可能性のある出力バッファ等のインターフェース部
に用いられる。ここでは、入力端子INに接続されたP
−チャネル(CH)トランジスタ1およびN−CHトラ
ンジスタ2からなる出力バッファに、N−CHトランジ
スタ4からなるインタフェース回路3aを接続し、外部
接続端子OUTからの高電圧を遮断するようにしてい
る。
【0004】すなわち、このN−CHトランジスタ4が
オンするゲート電圧をVtn、LSIの内部電源電圧を
Vddとすると、LSIの外部から印加される電圧Vo
utが〔Vdd−Vtn〕以上のときに、N−CHトラ
ンジスタ4に電流が流れなくなる。このため、ゲート電
圧Vtnを0V(ボルト)以上にすれば、外部電圧Vo
utがLSIの内部電源電圧Vdd以上になったときに
N−CHトランジスタ4がオフするので、外部接続端子
OUTからの高電圧を遮断することができる。
【0005】かかる出力バッファはLSI(システム)
が1電源の場合であるが、つぎにシステムが2電源から
構成される場合の例を説明する。
【0006】図5は従来の異電源LSI間の接続回路図
である。図5に示すように、この場合、LSIチップ1
9は5V(ボルト)で動作し且つLSIチップ20a〜
20cは3V(ボルト)で動作するものとし、LSIチ
ップ19,20a,20bの出力端子とLSIチップ2
0cの入力端子が接続されている。また、LSIチップ
19は双方向バッファ18を備え、LSIチップ20
a,20bは出力バッファ21の出力側に前述したイン
タフェース回路3aを接続するとともに、LSIチップ
20cは入力バッファ23の入力側にN−CHトランジ
スタ22を接続している。その回路動作にあたっては、
LSIチップ19から5Vが出力されても、LSIチッ
プ20a〜20cの出力端子あるいは入力端子にそれぞ
れN−CHトランジスタ4あるいは22が接続されてい
るので、LSIチップ20a〜20cの内部には3V以
上の電圧がかからないようにすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインタ
フェース回路は、1つのN−CHトランジスタにより構
成されており、回路が簡単に構成されるという利点があ
る。しかしながら、接続するバッファ回路によっては、
トランジスタの遅延時間が問題になってくる。
【0008】一般に、入力バッファは負荷容量が小さい
ため、外部接続端子と入力バッファの入力側との間にN
−CHトランジスタからなるインタフェース回路を接続
しても遅延時間を考慮する問題は特に生じない。しか
し、出力バッファの出力側と外部接続端子との間にN−
CHトランジスタからなるインタフェース回路を接続し
て高電圧を出力する場合には、N−CHトランジスタが
徐々にオフし始める。すなわち、バッファ回路としての
立上り特性が悪くなり、遅延時間が大きくなるという欠
点がある。
【0009】本発明の目的は、かかるバッファ回路の立
上り特性を向上させることのできるインタフェース回路
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のインタフェース
回路は、出力バッファの出力端子とLSIの外部接続端
子にそれぞれソースおよびドレインを接続し且つゲート
を内部電源に接続したMOSトランジスタと、ベースお
よびエミッタを前記出力バッファの出力端子と前記LS
Iの外部接続端子にそれぞれ接続し且つコレクタを前記
内部電源に接続したバイポーラトランジスタとを有して
構成される。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施例を示す出力バッフ
ァに接続したインタフェース回路図である。図1に示す
ように、本実施例のインタフェース回路3は、入力端子
INに接続されたP−CHトランジスタ1およびN−C
Hトランジスタ2からなる出力バッファの出力端子BO
TとLSIの外部接続端子OUT間に接続される。しか
も、このインタフェース回路3は、出力バッファの出力
端子BOTとLSIの外部接続端子OUTにそれぞれソ
ースおよびドレインを接続し、ゲートを内部電源Vdd
に接続したN−CHトランジスタ4と、ベースおよびエ
ミッタを出力バッファの出力端子BOTとLSIの外部
接続端子OUTにそれぞれ接続し、コレクタを内部電源
Vddに接続したNPNトランジスタ5とを有する。
【0012】かかるインタフェース回路において、まず
外部接続端子OUTにLSIの内部電源Vddよりも高
い電圧が印加された場合を考える。このとき、N−CH
トランジスタ4のゲート電圧はドレイン電圧よりも低く
なるため、このN−CHトランジスタ4はオフとなる。
同時に、NPNトランジスタ5のエミッタとベースが逆
方向電圧になるため、このNPNトランジスタ5もオフ
となる。要するに、外部の高電圧に対しては、インタフ
ェース回路3を構成する両トランジスタがともにLSI
の内部に対して遮断するように動作する。
【0013】次に、出力バッファが外部を駆動する場合
のインタフェース回路の動作を考える。このときは、入
力端子INにハイが入力され且つバッファ出力BOTに
ローが出力される場合と、入力端子INにローが入力さ
れ且つバッファ出力BOTにハイが出力される場合とが
ある。前者の場合は、N−CHトランジスタ2,4がオ
ンとなり、外部接続端子OUTから接地に電流が流れ
る。一方、後者の場合は、N−CHトランジスタ4のゲ
ート電圧とソース電圧の差が小さくなり、電流が流れに
くくなる。このため、負荷容量が大きく、バッファ出力
BOTが早くハイになったときは、特に充電時間がかか
るので、遅延時間が大きくなる。しかし、NPNトラン
ジスタ5が接続されているため、バッファ出力BOTか
らベースを介して流れた電流がエミッタに流れ、遅延時
間をカバーすることになる。
【0014】上述したバイポーラトランジスタはMOS
トランジスタと異なりバルクに電流が流れるため、電流
値は大きくなる。そのため、P−CHトランジスタ1と
NPNトランジスタ5の面積を同じにした場合、P−C
Hトランジスタ1のみで駆動したときに比べ、P−CH
トランジスタ1とNPNトランジスタ5により駆動した
ときの遅延時間は短かくなる。ここで、P−CHトラン
ジスタ1,N−CHトランジスタ2,4およびNPNト
ランジスタ5の面積とON抵抗を同じと仮定し、P−C
Hトランジスタ1,N−CHトランジスタ4およびNP
Nトランジスタ5で構成したとき、全体の面積は1.3
倍になるが、遅延時間は半分になる。この関係は、負荷
容量が大きくなるにつれて一層顕著になる。
【0015】図2は図1における図1におけるトランジ
スタ素子の模式断面図である。図2に示すように、上述
したLSIの製造プロセスの詳細については、説明を省
略するが、まず低抵抗N型基板6上にPウェル7とNウ
ェル8および高抵抗P型エピ層9を形成する。しかる
後、Pウェル7上にはPウェルコンタクト10とN−C
H拡散層11およびN−CHゲート12を形成してN−
CHMOSトランジスタをつくり、Nウェル8上にはP
−CH拡散層13とP−CHゲート14を形成してP−
CHMOSトランジスタをつくる。また、高抵抗P型エ
ピ層9上にはベース16とエミッタ17を形成してNP
Nトランジスタをつくる。尚、15はNPNトランジス
タのコレクタ兼Nウェルコンタクトである。
【0016】この半導体基板においては、NPNトラン
ジスタのベース16からエミッタ17に電流が流れると
き、一部はN型基板6にも流れることによるラッチアッ
プなる可能性があるが、これはN型基板6を低抵抗化す
るとともに、高抵抗P型エピ層9を使用するなどして回
避することができる。
【0017】図3は図1に示すインタフェース回路の応
用回路図である。図3に示すように、この応用回路は図
1に示すN−CHトランジスタ4およびNPNトランジ
スタ5からなるインタフェース回路3を双方向バッファ
18に接続した例である。双方向バッファ18は入力端
子T1,出力端子T2および入出力端子T3を備えてい
るとすると、入出力端子T3から内部電源電圧よりも高
い電圧が印加されても、前述した出力バッファと同様
に、立上り特性を高速化することができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はMOSト
ランジスタとバイポーラトランジスタを組合せることに
より、外部から内部電源電圧よりも高い電圧が印加され
るときにも、トランジスタの立上り時間を高速化できる
ので、バッファ回路の立上り特性を向上させることがで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す出力バッファに接続し
たインタフェース回路図である。
【図2】図1におけるトランジスタ素子の模式断面図で
ある。
【図3】図1に示すインタフェース回路の応用回路図で
ある。
【図4】従来の一例を示す出力バッファに接続したイン
タフェース回路図である。
【図5】従来の異電源LSI間の接続回路図である。
【符号の説明】
1 P−CHトランジスタ 2,4 N−CHトランジスタ 3 インタフェース回路 5 NPNトランジスタ 6 低抵抗N型基板 7 Pウェル 8 Nウェル 9 高抵抗P型エピ層 10 Pウェルコンタクト 11 N−CH拡散層 12 N−CHゲート 13 P−CH拡散層 14 P−CHゲート 15 NPN−TRコレクタ及びNウェルコンタクト 16 NPN−TRのベース 17 NPN−TRのエミッタ 18 双方向バッファ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8839−5J H03K 19/00 101 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力バッファの出力端子とLSIの外部
    接続端子にそれぞれソースおよびドレインを接続し且つ
    ゲートを内部電源に接続したMOSトランジスタと、ベ
    ースおよびエミッタを前記出力バッファの出力端子と前
    記LSIの外部接続端子にそれぞれ接続し且つコレクタ
    を前記内部電源に接続したバイポーラトランジスタとを
    有することを特徴とするインタフェース回路。
  2. 【請求項2】 前記MOSトランジスタはN−チャネル
    トランジスタを用い、前記バイポーラトランジスタはN
    PNトランジスタを用いた請求項1記載のインタフェー
    ス回路。
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