JPH07312538A - デジタル・バッファ回路 - Google Patents

デジタル・バッファ回路

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JPH07312538A
JPH07312538A JP10423194A JP10423194A JPH07312538A JP H07312538 A JPH07312538 A JP H07312538A JP 10423194 A JP10423194 A JP 10423194A JP 10423194 A JP10423194 A JP 10423194A JP H07312538 A JPH07312538 A JP H07312538A
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JP
Japan
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circuit
reference voltage
offset
cmos
input
Prior art date
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Application number
JP10423194A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Suzuki
浩 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力信号を一定の基準電圧でレベル弁別して
得られる差動論理出力信号のデューティ幅を、基準電圧
を動かすことなく、簡単に調節できるようにする。 【構成】 入力信号を一定の基準電圧でレベル弁別して
出力するCMOS差動入出力回路に別のMOSトランジ
スタを直列に介在させ、この直列に介在させたMOSト
ランジスタのゲートに与える電圧によって上記CMOS
差動入出力回路のオフセットを補償する。 【効果】 製造プロセスにて生じる各回路定数のバラツ
キによって生じるオフセットを基準電圧以外の部分で簡
単に補償することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル・バッファ回
路、さらにはCMOS差動入出力回路を用いた入力バッ
ファに適用して有効な技術に関するものであって、たと
えば高速クロックで動作する論理LSI(大規模半導体
集積回路装置)のクロック入力バッファに利用して有効
な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の高速論理LSIは、その動作の高
速化のために非常に高い周波数のクロックを使用するよ
うになってきた(たとえば、日経BP社刊行「日経エレ
クトロニクス 1991年2月18日号 no.52
0」134〜137ページ:論理LSI(クロック周波
数は100MHzオーダーへ)を参照)。
【0003】この高い周波数のクロックをLSI内に正
確に伝達させるために、本発明者らは、図6に示すよう
な差動型のデジタル・バッファ回路を検討した。
【0004】図6に示すデジタル・バッファ回路は、一
対のCMOSトランジスタQ1−Q5,Q2−Q6を抵
抗R5を介して差動結合してなるCMOS差動入出力回
路2を用いて構成され、このCMOS差動入出力回路2
の一方の入力に入力信号(クロック)Vinを与えると
ともに、その他方の入力に一定の基準電圧Vrefを与
えることにより、その基準電圧Vrefをしきい値にし
てH(高レベル)とL(低レベル)にレベル弁別された
差動論理出力信号Vout1,Voutを得る(図2参
照)。
【0005】これにより、LSI1の外部から与えられ
るクロック(Vin)を波形成型しつつ高速でLSI内
に伝達させることができる。この場合、基準電圧Vre
fはLSI1の内部にて共通に生成される。また、Vd
dは正側電源電位、Vssは負側電源電位である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【0007】すなわち、上述したデジタル・バッファ回
路では、製造プロセスにて生じる回路定数のバラツキに
より、CMOS差動入出力回路2に多少のオフセットが
生じるのは避けられない。つまり、差動入出力回路2で
は、図2に示すように、VinとVrefが互いに交叉
するところでVout1とVoutのレベルが切り替わ
るのが理想的だが、実際には、図3に示すように、製造
プロセスにて生じる回路定数のバラツキにより、Vin
とVrefの間に一定の差があるところ、すなわちオフ
セットVofがあるところでVout1とVoutのレ
ベルが切り替わってしまうようになる。
【0008】このため、図3に示すように、論理出力信
号Vout1,Vout2の前半周期でのデューティ幅
τ1と後半周期でのデューティ幅τ2とが揃わなくなっ
て、高速での動作に支障を来すようになる、という問題
が生じる。
【0009】出力信号Vout1,Vout2のデュー
ティ幅τ1,τ2が同じに揃っていないと、その短い方
のデューティ幅(τ1)に対してLSI1の内部回路の
動作が付いて行けなくなることある。とくに、高速化の
ためにクロック周波数を動作限界近くまで高めた場合、
そのクロックのデューティ幅が少しでも短くなっても、
動作限界を越えてしまって正常な同期動作が期待できな
くなる。
【0010】上述した問題の解決手段としては、基準電
圧Vrefを可変調節することにより上記オフセットV
ofを補償することが考えられる。しかし、その基準電
圧VrefはLSI1内部にて固定的に生成され、しか
も他の回路にも分配されて共通に使用されるものである
ため、やたらに動かすことができない。
【0011】本発明の目的は、入力信号を一定の基準電
圧でレベル弁別して得られる差動論理出力信号のデュー
ティ幅を、基準電圧を動かすことなく、簡単に調節でき
るようにする、という技術を提供することにある。
【0012】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0014】すなわち、入力信号を一定の基準電圧でレ
ベル弁別して出力するCMOS差動入出力回路に別のM
OSトランジスタを直列に介在させ、この直列に介在さ
せたMOSトランジスタのゲートに与える電圧によって
上記CMOS差動入出力回路のオフセットを補償させ
る、というものである。
【0015】
【作用】上述した手段によれば、製造プロセスにて生じ
る各回路定数のバラツキによって生じるオフセットを基
準電圧以外の部分で簡単に補償することができる。
【0016】これにより、入力信号を一定の基準電圧で
レベル弁別して得られる差動論理出力信号のデューティ
幅を、基準電圧を動かすことなく、簡単に調節できるよ
うにする、という目的が達成される。
【0017】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
ながら説明する。
【0018】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
【0019】図1は本発明の技術が適用されたデジタル
・バッファ回路の第1の実施例を示したものであって、
1は論理LSI(大規模半導体集積回路装置)、Q1,
Q2はpチャンネルMOSトランジスタ、Q3〜Q6は
nチャンネルMOSトランジスタ、R1〜R5は抵抗、
Vddは正側電源電位、Vssは負側電源電位、Vre
fはLSI1の内部にて生成される一定の基準電圧、V
inは入力信号(クロック)、Vout1,Vout2
は差動論理出力信号である。
【0020】ここで、Q1−Q5とQ2−Q6はそれぞ
れCMOSトランジスタを形成し、各CMOSトランジ
スタQ1−Q5とQ2−Q6は抵抗R5を介して差動結
合されることによりCMOS差動入出力回路2を形成し
ている。この場合、Q1とQ2は、Q2の電流がQ1に
転写されるような方向でカレントミラー接続されてい
る。
【0021】Q3,Q4とR1〜R4は上記CMOS差
動入出力回路2のオフセットを可変調整するオフセット
調整回路3を形成している。すなわち、Q3,Q4がC
MOSトランジスタQ1−Q5,Q2−Q6内にそれぞ
れ直列に介在するとともに、R1〜R4が各直列MOS
トランジスタQ3,Q4のゲート電圧E1,E2を可変
設定する可変抵抗網31,32を形成し、この可変抵抗
網31,32の抵抗設定値によって上記CMOS差動入
出力回路2のオフセットを可変調整するようになってい
る。
【0022】上記抵抗R1〜R4はLSI1外に設けら
れた外付抵抗であって、LSI1と同一プリント配線基
板上に実装される。
【0023】次に、動作について説明する。
【0024】図2は、図1に示した回路において出力信
号Vout1,Vout2のデューティ幅τ1,τ2が
揃っている状態を示す。
【0025】図3は、図1に示した回路においてオフセ
ットVofのために出力信号Vout1,Vout2の
デューティ幅τ1,τ2が揃っていない状態を示す。
【0026】ここで、出力信号Vout1,Vout2
のデューティ幅τ1,τ2が揃っていない場合、すなわ
ち図3の状態の場合、可変抵抗網31,32の抵抗設定
値(R1〜R4)設定により、一方のCMOSトランジ
スタQ1−Q5に介在しているMOSトランジスタQ3
のゲート電圧E1と、他方のCMOSトランジスタQ2
−Q6に介在しているMOSトランジスタQ3のゲート
電圧E2とを相補的に上下させる。
【0027】このとき、E1を上げてE2を下げると、
Q5のドレイン電流が増大、Q6のドレイン電流が減少
し、オフセットVofは正側へ移動する。反対に、E1
を下げてE2を上げると、Q6のドレイン電流が増大、
Q7のドレイン電流が減少し、この場合、オフセットV
ofは負側へ移動する。
【0028】以上のように、外付抵抗R1〜R4の抵抗
値設定により、製造プロセスにて生じる各回路定数のバ
ラツキによって生じるオフセットVofを、基準電圧V
ref以外の部分で簡単に補償することができる。これ
により、入力信号Vinを一定の基準電圧Vrefでレ
ベル弁別して得られる差動論理出力信号Vout1,V
out2のデューティ幅τ1,τ2を、基準電圧Vre
fを動かすことなく簡単に調節することができる。さら
に、その調節はLSI1の外付抵抗R1〜R4にて行え
るため、そのLSI1の実装後にも行うことができる。
【0029】図4は本発明の第2の実施例を示したもの
であって、この第2の実施例では、オフセット調整を行
うためのMOSトランジスタQ3,Q4にpチャンネル
MOSを使用している。
【0030】図5は本発明の第3の実施例を示したもの
であって、この第3の実施例では、オフセット調整を行
うためのMOSトランジスタQ3,Q4の一方(Q3)
にnチャンネルMOSトランジスタを使用し、他方(Q
4)にpチャンネルMOSトランジスタを使用すること
により、オフセットの移動調節を一つの可変抵抗網31
だけで行えるようにしている。
【0031】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0032】たとえば、CMOS差動入出力回路2は、
バイポーラ・トランジスタを加えたBi−CMOS回路
で構成することもできる。
【0033】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるクロ
ック入力バッファに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、たとえばデータ信号の
入力バッファにも適用できる。
【0034】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
【0035】すなわち、入力信号を一定の基準電圧でレ
ベル弁別して得られる差動論理出力信号のデューティ幅
を、基準電圧を動かすことなく、簡単に調節することが
できる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用されたデジタル・バッファ
回路の第1の実施例を示す回路図
【図2】オフセットがない場合の入出力波形図
【図3】オフセットがある場合の入出力波形図
【図4】本発明の第2の実施例を示す回路図
【図5】本発明の第3の実施例を示す回路図
【図6】本発明に先立って検討されたデジタル・バッフ
ァ回路を示す回路図
【符号の説明】
1 LSI(大規模集積回路装置) 2 CMOS差動入出力回路 3 オフセット調整回路 31,32 可変抵抗網 Vin 入力信号(クロック) Vref 基準電圧 Vof オフセット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CMOS差動入出力回路の一方の入力に
    入力信号を与えるとともに、その他方の入力に一定の基
    準電圧を与えることにより、上記基準電圧をしきい値に
    してH(高レベル)とL(低レベル)にレベル弁別され
    た差動論理出力信号を得るデジタルバッファ回路であっ
    て、上記CMOS差動入出力回路内に別のMOSトラン
    ジスタを介在させ、このMOSトランジスタのゲートに
    与える電圧によって上記差動入出力回路のオフセットを
    可変調整するオフセット調整回路を備えたことを特徴と
    するデジタル・バッファ回路。
  2. 【請求項2】 CMOS差動入出力回路を形成する各C
    MOSトランジスタにそれぞれに直列に介在するMOS
    トランジスタと、各直列MOSトランジスタのゲート電
    圧を可変設定する可変抵抗網とを有し、この可変抵抗網
    の抵抗設定値によって上記CMOS差動入出力回路のオ
    フセットを可変調整させることを特徴とする請求項1に
    記載のデジタル・バッファ回路。
  3. 【請求項3】 CMOS差動入出力回路および基準電圧
    の生成回路を半導体集積回路装置内に形成する一方、オ
    フセット調整回路を上記半導体集積回路装置外に形成す
    ることを特徴とする請求項1または2に記載のデジタル
    ・バッファ回路。
JP10423194A 1994-05-19 1994-05-19 デジタル・バッファ回路 Pending JPH07312538A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012156763A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Hitachi Ltd 送信回路
US9537676B2 (en) 2013-10-07 2017-01-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Signaling method using constant reference voltage and devices thereof
US9747972B2 (en) 2014-01-24 2017-08-29 Fujitsu Limited Memory controller, information processing device, and reference voltage adjustment method

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