JPH0750562A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0750562A
JPH0750562A JP5194399A JP19439993A JPH0750562A JP H0750562 A JPH0750562 A JP H0750562A JP 5194399 A JP5194399 A JP 5194399A JP 19439993 A JP19439993 A JP 19439993A JP H0750562 A JPH0750562 A JP H0750562A
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pmos
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Yoshitomo Numaguchi
喜伴 沼口
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】出力バッファの回路を複雑にせず、動作ノイズ
を抑える。 【構成】入力を内部信号端子1に接続されるインバータ
5からなる制御回路8と、ソースを電源線VDDに、ゲ
ートをインバータ5の入力に、ドレインを出力端子19
に接続されるPMOS9と、ソースを電源線VDDに、
ドレインを出力端子19に接続されるPMOS10と、
ソースを接地線GNDに、ゲートをインバータ5の出力
に、ドレインを出力端子19に接続されるNMOS12
と、ソースを接地線GNDに、ドレインを入力端子19
に接続されるNMOS13と、ゲートを接地線GND
に、ソース及びドレインをPMOS9,10のゲートに
接続されるPMOS11と、ゲートを電源線VDDに、
ソース及びドレインをNMOS12,13のゲートに接
続されるNMOS14から構成され、PMOS10とN
MOS13は”OFF”→”ON”が緩やかに行われる
のでノイズの発生が小さく貫通電流も小さい。

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装置に関
し、特に低ノイズの高駆動出力バッファを備えた半導体
集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置において出力バッフ
ァの駆動力を大きくしたい場合、単純に外部負荷駆動素
子のサイズを大きくすると図4に示す様にノイズが大き
くなる。このノイズの増大を避けるため、従来この種の
高駆動出力バッファは、図5(a)に示す様に、入力を
内部信号端子1及び出力端子19に接続される否定論理
積ゲート(以下NANDゲートと称す)2と、入力を内
部信号端子1に接続される反転増幅器(以下インバータ
と称す)5と、入力を内部信号端子1及び出力端子19
に接続される否定論理和ゲート(以下NORゲートと称
す)7と、ソースを電源線VDDに、ゲートをNAND
ゲート2の出力に、ドレインを出力端子19に接続され
るPチャネル型MOSFET(以下PMOSと略す)1
0と、ソースを電源線VDDに、ゲートをインバータ5
の出力に、ドレインを出力端子19に接続されるPMO
S11とソースを接地線GNDに、ゲートをNORゲー
ト7の出力に、ドレインを出力端子19に接続されるN
チャネル型MOSFET(以下NMOSと略す)13
と、ソースを接地線GNDに、ゲートをインバータ5の
出力に、ドレインを出力端子19に接続されるNMOS
14を有するものや、図6に示す様に、複数のゲート電
極を直列に接続したMOSFETを出力駆動素子として
有するものがある。
【0003】この種の出力バッファの例として前者は”
コントロールド・スルーレート・アウトプット・バッフ
ァ,アイ・イー・イー・イー1988プロシーディング
・オブ・カスタム・インテグレーテッド・サーキッツ・
カンファレンス”(CONTROLED SLEW R
ATE OUTPUT BUFFER ,IEEE19
88 the Proceeding of CUST
OM INTEGRETED CIRCUITS CN
FERENCE)が、後者は”半導体集積回路装置”
(特開昭62−239568)がある。
【0004】次に前者の例の動作を図5(a),(b)
を用いて説明する。まず接地線レベルを”0”、電源線
レベルを”1”とし、出力端子19は外部負荷20が接
続されていると仮定する。内部信号端子1及び出力端子
19が”0”の時、インバータ5,NANDゲート2,
NORゲート7の出力は”1”でPMOS10,11
は”OFF”、NMOS13,14は”ON”である。
内部信号端子1が”0”→”1”に変化する場合、イン
バータ5,NORゲート7の出力が”1”→”0”に変
化し、NMOS13,14は”ON”→”OFF”に、
PMOS11は”OFF”→”ON”となり、出力端子
19及び外部負荷20は、PMOS11を流れる電流に
よって徐々に”0”から”1”に変化する。出力端子1
9の電圧がある程度高くなると、NAND2の出力が”
1”→”0”に変化し、PMOS10が”OFF”→”
ON”となりそれ以降、出力端子19及び外部負荷20
の電荷が”1”になるまでPMOS10,11を電流が
流れる。内部信号端子1が”1”→”0”に変化する場
合、インバータ5,NANDゲート2の出力が”0”
→”1”に変化し、PMOS10,11は”ON”→”
OFF”に、NMOS14は”OFF”→”ON”とな
り、出力端子19及び外部負荷20は、NMOS14を
流れる電流によって徐々に”1”から”0”に変化す
る。出力端子19の電圧がある程度低くなると、NOR
7の出力が”0”→”1”に変化し、NMOS13が”
OFF”→”ON”となりそれ以降、出力端子19及び
外部負荷20の電位が”0”になるまでNMOS13,
14を電流が流れる。
【0005】次に後者の例の動作を図6(a),(b)
を用いて説明する。MOSFETがPチャネル型の場
合、内部信号端子1が”1”→”0”に変化すると最初
にMOSFET_Aが”OFF”→”ON”し、つぎに
MOSFET_Aのポリシリゲートの抵抗成分で一定時
間遅れてMOSFET_Bが、つぎにMOSFET_B
のポリシリゲートの抵抗成分で一定時間遅れてMOSF
ET_Cが”OFF”→”ON”する。このようにMO
SFET_A〜Fが順次”OFF”→”ON”し、駆動
能力が徐々に増加する。
【0006】内部信号端子1が”0”→”1”に変化す
る場合も同様にMOSFET”A〜Fが順次”ON”
→”OFF”し、駆動能力が徐々に減少する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
装置の高駆動出力バッファは、前者の例では制御回路が
複雑になり、後者の例では”ON”→”OFF”に時間
がかかるので貫通電流が大きくなるという問題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、複数のトランジスタのソース、ドレイン又はコ
レクタ、エミッタはそれぞ共通に接続し、ゲート又はベ
ースは、任意の数毎に前述のトランジスタと同じキャリ
アのMOSFETのONしたチャネルを介して直列に接
続されるトランジスタ群から構成された高駆動出力バッ
ファを有する。
【0009】
【実施例】次に本発明ついて図面を参照して説明する。
図1(a)は本発明の第一の実施例の回路図である。入
力を内部信号端子1に接続される反転増幅器(以下イン
バータと称す)5からなる制御回路8と、ソースを電源
線VDDに、ゲートをインバータ5の出力に、ドレイン
を出力端子19に接続される第一のPチャネル型MOS
FET(以下PMOSと略す)9と、ソースを電源線V
DDに、ドレインを出力端子19に接続される第二のP
MOS10と、ソースを接地線GNDに、ゲートをイン
バータ5の出力に、ドレインを出力端子19に接続され
る第一のNチャネル型MOSFET(以下NMOSと略
す)12と、ソースを接地線GNDに、ソース及びドレ
インをPMOS9,10のゲートに接続される第三のP
MOS11と、ゲートを電源線VDDに、ソース及びド
レインをNMOS12,13のゲートに接続される第三
のNMOS14を有する。
【0010】次に前者の例の動作を図1(a),(b)
を用いて説明する。まず接地線レベルを”0”、電源線
レベルを”1”とし、出力端子19は外部負荷20が接
続されていると仮定する。内部信号端子1が”0”の
時、インバータ1の出力は”1”でPMOS9,10
は”OFF”、NMOS12,13は”ON”で出力端
子19は”0”である。内部信号端子1が”0”→”
1”に変化する場合、インバータ5の出力は”1”→”
0”に変化し、NMOS12,13は”ON”→”OF
F”に、PMOS9,10は”OFF”→”ON”、と
なり、出力端子19及び外部負荷20は”0”から”
1”に変化する。ここで、PMOS11はPMOS10
のゲートに接続したほうがソースに、PMOS9のゲー
トに接続したほうがドレインに、NMOS14はNMO
S12のゲートに接続したほうがソースに、NMOS1
3のゲートに接続したほうがドレインとなり、基板電圧
効果(Back−Bias−Effect)により、P
MOS11のソース、ドレイン間のインビーダンスは大
きくなるが、NMOS14のソース、ドレイン間のイン
ピーダンスは大きくならない為、NMOS13のゲート
電位はNMOS12のゲート電位と殆ど同様に変化する
が、PMOS10のゲート電位はPMOS9のゲート電
位よりも緩やかに変化する。次に内部信号端子1が”
1”→”0〒に変化する場合、インバータ5の出力が”
0”→”1”に変化し、PMOS10,11は”ON”
→”OFF”に、NMOS12,13は”OFF”→”
ON”となり、出力端子19及び外部負荷20は”1”
から”0”に変化する。ここで、PMOS11はPMO
S10のゲートに接続したほうがドレインに、PMOS
9のゲートに接続したほうがソースに、NMOS14は
NMOS12のゲートに接続したほうがドレインに、N
MOS13のゲートに接続したほうがソースとなり、基
板電圧効果(Back−Bias−Effect)によ
り、NMOS14のソース、ドレイン間のインピーダン
スは大きくなるが、PMOS11のソース、ドレイン間
のインピーダンスは大きくならない為、PMOS10の
ゲート電位はPMOS9のゲート電位と殆ど同様に変化
するがNMOS13のゲート電位はNMOS12のゲー
ト電位よりも緩やかに変化する。内部信号端子1が”
1”の時は、インバータ1の出力は”1”でPMOS
9,10は”ON”、NMOS12,13は”OFF”
で出力端子19は”1”である。以上の様に、”OF
F”→”ON”に変化する側の第二のトランジスタのゲ
ート電位が緩やかに変化するので、駆動力も緩やかに増
加し、電源線、接地線に生じるノイズは小さい。
【0011】尚、本実施例はCMOSの通常出力バッフ
ァであるが、他のBi−CMOS等のプロセスや、制御
回路の構成を変える事により3−State出力バッフ
ァ,Open−Drain出力バッファを作れる事は明
白である。
【0012】図2は本発明の第二の実施例の回路図であ
る。第一の実施例では第三のPMOS11及びNMOS
14はエンハンスメントタイプであるが、本実施例では
ディプリーションタイプにしている。第三のPMOS1
1,NMOS14をディプリーションタイプにする事に
より、第二のPMOS10のゲートに印加される”0”
レベル及びNMOS13のゲートに印加される”1”レ
ベルが基板電圧効果によるレベル落ちの影響を受けにく
い為、駆動力の損失が無い。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体集積
回路装置は、複数のトランジスタのソース、ドレイン又
はコレクタ、エミッタはそれぞれ共通に接続し、ゲート
又はベースは、任意の数毎に前述のトランジスタと同時
キャリアのMOSFETのONしたチャネルを介して直
列に接続されるトランジスタ群から構成された高駆動出
力バッファを有する事により、従来、最低3ゲート必要
だった制御回路を最低1ゲートと、回路を複数にせずに
動作ノイズを図3に示す様に小さくでき、且つ貫通電流
も小さくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施例における回路
図。(b)は本発明の第1の実施例における出力波形及
びノイズ波形。
【図2】本発明の第2の実施例における回路図。
【図3】本発明の出力バッファ回路と従来の出力バッフ
ァ回路による出力波形及びノイズ波形。
【図4】(a)は高駆動出力バッファ回路図。(b)は
高駆動出力バッファ回路における出力波形及びノイズ波
形。
【図5】(a)は従来の低ノイズ高駆動出力バッファ回
路図。(b)は従来の低ノイズ高駆動出力バッファ回路
における出力波形及びノイズ波形。
【図6】(a)は従来の低ノイズ用出力駆動素子等価回
路図。(b)は従来の低ノイズ用出力駆動素子レイアウ
ト図。
【符号の説明】
1 内部信号端子 2 NANDゲート 5 インバータ 7 NORゲート 8 制御回路 9〜11 PチャネルMOSFET 12〜14 NチャネルMOSFET 19 出力端子 20 外部負荷 A〜F MOSFET AL アルミ配線 VDD 電源線 GND 接地線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のトランジスタのソース、ドレイン
    又はコレクタ、エミッタはそれぞれ共通に接続し、ゲー
    ト又はベースは、任意の数毎に前述のトランジスタと同
    じキャリアのMOSFETのONしたチャネルを介して
    直列に接続されるトランジスタ群から構成された高駆動
    出力バッファを有する事を特徴とする半導体集積回路装
    置。
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