JPH0766714A - Ecl gate circuit - Google Patents

Ecl gate circuit

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JPH0766714A
JPH0766714A JP20936893A JP20936893A JPH0766714A JP H0766714 A JPH0766714 A JP H0766714A JP 20936893 A JP20936893 A JP 20936893A JP 20936893 A JP20936893 A JP 20936893A JP H0766714 A JPH0766714 A JP H0766714A
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power supply
potential
current switch
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Takashi Tomita
敬 富田
Koichi Yokomizo
幸一 横溝
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption while holding high speed operation. CONSTITUTION:When high potential side power supply potential VCC and low potential side power supply potential VEE are impressed, the same power supply current is allowed to flow between both the potential VCC, VEE through a current switching circuit 30, a clamping transistor(TR) 40 and a current switching circuit 50. Since the VEE is impressed to the circuit 30, the circuit 30 executes stable logical. operation and variation in the power supply potential due to the logical operation is turned to be fixed voltage through the TR 40 and the fixed voltage is impressed to the circuit 50. Thereby the circuit 50 independently executes stable logical operation. Since partial charge of power consumption based upon a power supply current flowing between the VCC and VEE is taken by both the circuits 30, 50, power consumption per gate is reduced to a half of a conventional value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ技術、ある
いはバイポーラ・CMOS(相補型MOSトランジス
タ)技術により製造される半導体集積回路装置において
形成される基本回路の1つであるECL(Emitter Coup
led Logic)ゲート回路に関するものである。
The present invention relates to an ECL (Emitter Coup) which is one of basic circuits formed in a semiconductor integrated circuit device manufactured by a bipolar technology or a bipolar CMOS (complementary MOS transistor) technology.
led Logic) This is related to the gate circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献;柴田・山本・富永・高橋・東迎著「VLSIテク
ノロジー入門」初版(1986−9−1)平凡社、P.
110−111 前記文献等に記載されているように、ECLゲート回路
は、トランジスタのエミッタを共通に接続した差動増幅
回路を基本とする電流切換え型論理回路である。各トラ
ンジスタは飽和動作をしないため、高速のスイッチング
回路を構成でき、高速論理ゲートを必要とする各種の装
置に広く用いられている。回路の基本形がエミッタフォ
ロアであるため、入力インピーダンスが高く、出力イン
ピーダンスが低いので、大きなファンアウトがとれる。
反面、消費電力はTTL(トランジスタ・トランジスタ
・ロジック)等に比較して多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique in such a field,
For example, some documents were described in the following documents. References: Shibata / Yamamoto / Tominaga / Takahashi / Toyo, "Introduction to VLSI Technology", First Edition (1986-9-1), Heibonsha, P.
110-111 As described in the above-mentioned documents, the ECL gate circuit is a current switching type logic circuit based on a differential amplifier circuit in which the emitters of transistors are commonly connected. Since each transistor does not perform a saturation operation, it can form a high-speed switching circuit and is widely used in various devices that require a high-speed logic gate. Since the basic form of the circuit is an emitter follower, the input impedance is high and the output impedance is low, so a large fan-out can be obtained.
On the other hand, the power consumption is higher than that of TTL (transistor / transistor / logic).

【0003】図2は、前記文献に記載された従来のEC
Lゲート回路の一構成例を示す回路図である。このEC
Lゲート回路は、複数の入力信号A1,A2,A3と基
準電位VBBとの大小比較を行ってその比較結果を出力ノ
ードN15,N16より出力するカレントスイッチ回路
10と、該カレントスイッチ回路10に定電流を流す定
電流源回路20と、該出力ノードN15,N16にそれ
ぞれ接続され負荷の駆動能力を向上させるエミッタフォ
ロア回路21,22とを備え、バイポーラトランジスタ
で構成された高速ディジタル回路である。カレントスイ
ッチ回路10は、入力信号A1,A2,A3がベースに
それぞれ入力される複数の入力トランジスタ11,1
2,13と、基準電位VBBがベースに入力される基準ト
ランジスタ14とを有し、それらのトランジスタ11,
12,13,14のエミッタが共通接続されている。複
数の入力トランジスタ11,12,13の各コレクタ
は、出力ノードN15に共通接続され、該出力ノードN
15が抵抗15を介して高電位側の電源電位VCC(=0
V)に接続されている。基準トランジスタ14のコレク
タは、出力ノードN16に接続され、該出力ノードN1
6が抵抗16を介して電源電位VCCに接続されている。
トランジスタ11,12,13,14の共通接続された
エミッタは、定電流源回路20を介して低電位側の電源
電位VEEに接続されている。
FIG. 2 shows a conventional EC described in the above document.
It is a circuit diagram which shows one structural example of an L gate circuit. This EC
The L gate circuit compares the plurality of input signals A1, A2 and A3 with the reference potential V BB and outputs the comparison result from the output nodes N15 and N16, and the current switch circuit 10 to the current switch circuit 10. A high-speed digital circuit composed of bipolar transistors, which includes a constant current source circuit 20 for supplying a constant current, and emitter follower circuits 21 and 22 connected to the output nodes N15 and N16, respectively, for improving the driving capability of the load. The current switch circuit 10 has a plurality of input transistors 11, 1 whose input signals A1, A2, A3 are input to their bases, respectively.
2 and 13 and a reference transistor 14 to which a reference potential V BB is input, and these transistors 11 and
12, 13, 14 emitters are commonly connected. The collectors of the plurality of input transistors 11, 12, 13 are commonly connected to the output node N15, and
15 through the resistor 15 to the high-potential-side power supply potential V CC (= 0
V). The collector of the reference transistor 14 is connected to the output node N16, and the output node N1
6 is connected to the power supply potential V CC through the resistor 16.
The commonly connected emitters of the transistors 11, 12, 13, and 14 are connected to the power supply potential V EE on the low potential side via the constant current source circuit 20.

【0004】エミッタフォロア回路21は、カレントス
イッチ回路10の出力ノードN15の出力信号を入力と
して出力端子Q1に接続する出力負荷を駆動する回路で
あり、エミッタフォロアトランジスタ21a及び抵抗2
1bを有している。トランジスタ21aは、そのコレク
タが電源電位VCC、ベースが出力ノードN15、エミッ
タが出力端子Q1にそれぞれ接続されている。抵抗21
bは、その一端が出力端子Q1に、他端が電源電位VEE
にそれぞれ接続されている。同様に、エミッタフォロア
回路22は、カレントスイッチ回路10の出力ノードN
16の出力信号を駆動して出力端子Q2から出力する回
路であり、エミッタフォロアトランジスタ22a及び抵
抗22bを有している。トランジスタ22aは、そのコ
レクタが電源電位VCCに、ベースが出力ノードN16
に、エミッタが出力端子Q2にそれぞれ接続されてい
る。抵抗22bは、その一端が出力端子Q2に、他端が
電源電位VEEにそれぞれ接続されている。この種のEC
Lゲート回路における公知のECL 10KH仕様 にお
いては、電源電位VCC=0V、電源電位VEE=−5.2
V、基準電位VBB=−1.29Vとなっている。
The emitter follower circuit 21 is a circuit for driving an output load connected to the output terminal Q1 by using the output signal of the output node N15 of the current switch circuit 10 as an input, and the emitter follower transistor 21a and the resistor 2
It has 1b. The transistor 21a has a collector connected to the power supply potential V CC , a base connected to the output node N15, and an emitter connected to the output terminal Q1. Resistance 21
b, one end thereof is the output terminal Q1 and the other end thereof is the power supply potential V EE.
Respectively connected to. Similarly, the emitter follower circuit 22 outputs the output node N of the current switch circuit 10.
It is a circuit for driving the output signal of 16 and outputting it from the output terminal Q2, and has an emitter follower transistor 22a and a resistor 22b. The transistor 22a has a collector at the power supply potential V CC and a base at the output node N16.
The emitters are connected to the output terminal Q2. The resistor 22b has one end connected to the output terminal Q2 and the other end connected to the power supply potential V EE . This kind of EC
In the well-known ECL 10KH specification in the L gate circuit, the power supply potential V CC = 0V and the power supply potential V EE = −5.2.
V and reference potential V BB = -1.29V.

【0005】次に、動作を説明する。複数の入力信号A
1,A2,A3のいずれの電位も基準電位VBBより低い
場合、トランジスタ14がオン状態となり、トランジス
タ11,12,13がオフ状態となる。トランジスタ1
4がオン状態になると、該トランジスタ14を通じて抵
抗16に定電流源回路20によって供給される定電流が
流れ電圧降下が生じるため、出力ノードN16の電位は
電源電位VCCよりも電圧降下分だけ下がる。VCCを0
V、この電圧降下を0.8Vに設計すれば、出力ノード
N16の電位は−0.8Vとなる。トランジスタ22a
のベース・エミッタ間ビルトイン電圧が約0.8Vなの
で、出力端子Q2の電位は約−1.6Vの“L”レベル
になる。トランジスタ11,12,13がオフ状態にな
ると、抵抗15には電流が流れないので、出力ノードN
15の電位は電源電位VCCに等しい。トランジスタ21
aのベース・エミッタ間ビルトイン電圧が約0.8Vな
ので、出力端子Q1の電位は約−0.8Vの“H”レベ
ルになる。複数の入力信号A1,A2,A3のいずれか
1つ(例えば、A1)の電位が基準電位VBBよりも高い
場合、トランジスタ11がオン状態となり、トランジス
タ14がオフ状態となる。そのため、前記とは反対に、
出力ノードN16の電位が0Vとなって出力端子Q2が
“H”レベルとなり、出力ノードN15の電位が−0.
8Vとなって出力端子Q1が“L”レベルとなる。出力
端子Q1からはNOR(否定論理和)出力、出力端子Q
2からはOR(論理和)出力を取り出せる。この種の回
路では、電源電流を一定に保つことができ、それによっ
て電源ノイズを抑えることができる。
Next, the operation will be described. Multiple input signals A
When the potentials of 1, 1, A2 and A3 are lower than the reference potential V BB , the transistor 14 is turned on and the transistors 11, 12, 13 are turned off. Transistor 1
When 4 is turned on, a constant current supplied by the constant current source circuit 20 flows through the resistor 14 through the transistor 14 to cause a voltage drop, so that the potential of the output node N16 is lower than the power supply potential V CC by a voltage drop. . V CC to 0
V, if this voltage drop is designed to be 0.8V, the potential of the output node N16 becomes -0.8V. Transistor 22a
Since the built-in voltage between the base and the emitter is about 0.8V, the potential of the output terminal Q2 becomes the "L" level of about -1.6V. When the transistors 11, 12 and 13 are turned off, no current flows through the resistor 15, so that the output node N
The potential of 15 is equal to the power supply potential V CC . Transistor 21
Since the built-in voltage between the base and the emitter of a is about 0.8V, the potential of the output terminal Q1 becomes "H" level of about -0.8V. When the potential of any one of the plurality of input signals A1, A2, A3 (for example, A1) is higher than the reference potential V BB , the transistor 11 is turned on and the transistor 14 is turned off. Therefore, contrary to the above,
The potential of the output node N16 becomes 0 V, the output terminal Q2 becomes "H" level, and the potential of the output node N15 becomes -0.
It becomes 8V, and the output terminal Q1 becomes "L" level. NOR output from output terminal Q1, output terminal Q
An OR (logical sum) output can be taken out from 2. In this type of circuit, the power supply current can be kept constant, which can suppress power supply noise.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バイポーラトランジスタで構成されたECLゲート回路
では、次のような問題があり、それを解決することが困
難であった。従来のECLゲート回路では、各トランジ
スタ11,12,13,14,…が飽和動作をしないた
め、CMOSゲート回路やバイポーラ・CMOSゲート
回路に比べて高速で動作するという長所を有する。しか
し、カレントスイッチ回路10に定常的に電流を流して
おく必要があるため、消費電力が大きいという問題があ
り、それを比較的簡単な回路構成で解決することが困難
であった。本発明は、前記従来技術が持っていた課題と
して、高速動作を可能にしつつ、消費電力を少なくする
ことが困難な点について解決したECLゲート回路を提
供するものである。
However, the conventional ECL gate circuit composed of bipolar transistors has the following problems and it is difficult to solve them. In the conventional ECL gate circuit, each of the transistors 11, 12, 13, 14, ... Does not perform a saturation operation, so that it has an advantage of operating at a higher speed than a CMOS gate circuit or a bipolar CMOS gate circuit. However, since it is necessary to constantly supply current to the current switch circuit 10, there is a problem of high power consumption, which is difficult to solve with a relatively simple circuit configuration. The present invention provides an ECL gate circuit that solves the problem that the above-mentioned conventional technique has, which makes it difficult to reduce power consumption while enabling high-speed operation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、ECLゲート回路において、エミッタが
共通接続された複数のトランジスタを有し、それらのベ
ース入力によって電流経路が切換えられる第1のカレン
トスイッチ回路と、前記第1のカレントスイッチ回路の
出力信号に基づき出力負荷を駆動する第1のエミッタフ
ォロア回路と、ベースに固定電位が印加されるクランプ
用トランジスタと、エミッタが共通接続された複数のト
ランジスタを有し、それらのベース入力によって電流経
路が切換えられる第2のカレントスイッチ回路と、前記
第2のカレントスイッチ回路の出力信号に基づき出力負
荷を駆動する第2のエミッタフォロア回路と、定電流を
流す定電流源回路とを備えている。そして、前記第1の
カレントスイッチ回路、クランプ用トランジスタ、第2
のカレントスイッチ回路、及び定電流源回路の順に、そ
れらを第1と第2の電源電位間に直列接続して構成して
いる。
In order to solve the above problems, the present invention provides an ECL gate circuit having a plurality of transistors whose emitters are commonly connected, and a current path is switched by their base inputs. 1 current switch circuit, a first emitter follower circuit that drives an output load based on the output signal of the first current switch circuit, a clamping transistor to which a fixed potential is applied to the base, and an emitter are commonly connected. A second current switch circuit having a plurality of transistors, whose current paths are switched by their base inputs, and a second emitter follower circuit for driving an output load based on the output signal of the second current switch circuit. , And a constant current source circuit for supplying a constant current. The first current switch circuit, the clamping transistor, the second
The current switch circuit and the constant current source circuit are sequentially connected in series between the first and second power supply potentials.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、以上のようにECLゲート回
路を構成したので、第1及び第2の電源電位を印加する
と、第1と第2のカレントスイッチ回路に同一の電流が
流れる。第1のカレントスイッチ回路の論理動作に伴
い、該第1のカレントスイッチ回路とクランプ用トラン
ジスタの接続点の電位が変動するが、第2のカレントス
イッチ回路とクランプ用トランジスタの接続点の電位
が、クランプ用トランジスタによって定電位化され、一
定の電圧が該第2のカレントスイッチ回路に印加され
る。そのため、第1と第2のカレントスイッチ回路は、
各々独立に安定した論理動作を行う。第1及び第2のカ
レントスイッチ回路には同一の電流が流れ、それらの電
力消費量がこれらの第1及び第2のカレントスイッチ回
路で分担されるので、1ゲート当りの消費電力は従来の
1/2になる。従って、前記課題を解決できるのであ
る。
According to the present invention, since the ECL gate circuit is constructed as described above, when the first and second power supply potentials are applied, the same current flows through the first and second current switch circuits. Although the potential at the connection point between the first current switch circuit and the clamping transistor fluctuates according to the logical operation of the first current switch circuit, the potential at the connection point between the second current switch circuit and the clamping transistor becomes A constant voltage is applied by the clamping transistor, and a constant voltage is applied to the second current switch circuit. Therefore, the first and second current switch circuits are
Stable logical operation is performed independently. The same current flows through the first and second current switch circuits, and their power consumption is shared by these first and second current switch circuits, so that the power consumption per gate is 1 / 2. Therefore, the above problem can be solved.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明の実施例を示すバイポーラト
ランジスタで構成されたECLゲート回路の回路図であ
る。このECLゲート回路は、第1の電源電位(例え
ば、高電位側の電源電位)VCCとノードN30との間に
接続された第1のカレントスイッチ回路30と、ノード
N40とN50との間に接続された第2のカレントスイ
ッチ回路50とを有している。ノードN30とN40間
には、クランプ用トランジスタ40が接続され、さらに
ノードN50が、定電流源回路60を介して第2の電源
電位(例えば、低電位側の電源電位)VEEに接続されて
いる。第1のカレントスイッチ回路30の2つの出力ノ
ードN35,N36には、それらの出力に基づき出力負
荷を駆動する2つのエミッタフォロア回路41,42が
接続されている。同様に、第2のカレントスイッチ回路
50の2つの出力ノードN55,N56には、それらの
出力に基づき出力負荷を駆動する2つのエミッタフォロ
ア回路61,62がそれぞれ接続されている。第1のカ
レントスイッチ回路30は、複数の入力信号A1,A
2,A3と基準電位Vth1との大小比較を行ってそれら
の比較結果を出力ノードN35,N36から出力する回
路であり、入力信号A1,A2,A3がそれぞれベース
に入力されるNPN型の入力トランジスタ31,32,
33と、基準電位Vth1がベースに入力されるNPN型
の基準トランジスタ34とを有し、それらのエミッタが
ノードN30に共通接続されている。トランジスタ3
1,32,33のコレクタは、出力ノードN35に共通
接続され、該出力ノードN35が抵抗35を介して電源
電位VCCに接続されている。トランジスタ34のコレク
タは、出力ノードN36に接続され、該出力ノードN3
6が抵抗36を介して電源電位VCCに接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a circuit diagram of an ECL gate circuit composed of bipolar transistors showing an embodiment of the present invention. The ECL gate circuit includes a first current switch circuit 30 connected between a first power supply potential (for example, a high-potential-side power supply potential) V CC and a node N30, and a node between the nodes N40 and N50. It has the 2nd current switch circuit 50 connected. The clamping transistor 40 is connected between the nodes N30 and N40, and the node N50 is connected to the second power supply potential (for example, the power supply potential on the low potential side) V EE via the constant current source circuit 60. There is. To the two output nodes N35 and N36 of the first current switch circuit 30, two emitter follower circuits 41 and 42 that drive an output load based on their outputs are connected. Similarly, to the two output nodes N55 and N56 of the second current switch circuit 50, two emitter follower circuits 61 and 62 for driving an output load based on their outputs are connected, respectively. The first current switch circuit 30 has a plurality of input signals A1, A
2, A3 and the reference potential V th 1 are compared with each other and their comparison results are output from the output nodes N35 and N36. The input signals A1, A2 and A3 are respectively input to the bases of the NPN type. Input transistors 31, 32,
33, and an NPN-type reference transistor 34 having a base to which the reference potential V th 1 is input, and their emitters are commonly connected to a node N30. Transistor 3
The collectors of 1, 32 and 33 are commonly connected to the output node N35, and the output node N35 is connected to the power supply potential V CC through the resistor 35. The collector of the transistor 34 is connected to the output node N36, and the output node N3
6 is connected to the power supply potential V CC through the resistor 36.

【0010】出力ノードN35に接続されたエミッタフ
ォロア回路41は、該出力ノードN35にベースが接続
されたNPN型のエミッタフォロアトランジスタ41a
と、抵抗41bとを有し、そのトランジスタ41aのコ
レクタが電源電位VCCに接続されている。トランジスタ
41aのエミッタは、NOR出力を取り出す出力端子Q
1に接続され、該出力端子Q1が抵抗41bを介して電
源電位VEEに接続されている。出力ノードN36に接続
されたエミッタフォロア回路42は、該出力ノードN3
6にベースが接続されたNPN型のエミッタフォロアト
ランジスタ42aと、抵抗42bとを有し、該トランジ
スタ42aのコレクタが電源電位VCCに接続されてい
る。トランジスタ42aのエミッタは、OR出力を取り
出す出力端子Q2に接続され、該出力端子Q2が抵抗4
2bを介して電源電位VEEに接続されている。第1のカ
レントスイッチ回路30のノードN30には、NPN型
のクランプ用トランジスタ40のコレクタが接続されて
いる。トランジスタ40のベースには一定電位VC が印
加され、そのエミッタが第2のカレントスイッチ回路5
0のノードN40に接続されている。このトランジスタ
40は、ノードN40の電位を一定にする働きをする。
The emitter follower circuit 41 connected to the output node N35 has an NPN type emitter follower transistor 41a whose base is connected to the output node N35.
And a resistor 41b, and the collector of the transistor 41a is connected to the power supply potential V CC . The emitter of the transistor 41a has an output terminal Q for extracting the NOR output.
1 and the output terminal Q1 is connected to the power supply potential V EE via the resistor 41b. The emitter follower circuit 42 connected to the output node N36 is connected to the output node N3.
6 has an NPN type emitter follower transistor 42a whose base is connected to 6 and a resistor 42b, and the collector of the transistor 42a is connected to the power supply potential V CC . The emitter of the transistor 42a is connected to the output terminal Q2 for extracting the OR output, and the output terminal Q2 has a resistor 4
It is connected to the power supply potential V EE via 2b. The collector of an NPN-type clamping transistor 40 is connected to the node N30 of the first current switch circuit 30. A constant potential V C is applied to the base of the transistor 40, and the emitter thereof is the second current switch circuit 5
0 node N40. The transistor 40 functions to make the potential of the node N40 constant.

【0011】第2のカレントスイッチ回路50は、第1
のカレントスイッチ回路30と同様に、複数の入力信号
A4,A5,A6と基準電圧Vth2との大小比較を行っ
てその比較結果を2つの出力ノードN55,N56から
出力する回路である。このカレントスイッチ回路50
は、入力信号A4,A5,A6がそれぞれベースに入力
されるNPN型の入力トランジスタ51,52,53
と、基準電位Vth2がベースに入力されるNPN型の基
準トランジスタ54とを有し、それらのエミッタがノー
ドN50に共通接続されている。トランジスタ51,5
2,53のコレクタは、出力ノードN55に共通接続さ
れ、該出力ノードN55が抵抗55を介してノードN4
0に接続されている。トランジスタ54のコレクタは、
出力ノードN56に接続され、該出力ノードN56が抵
抗56を介してノードN40に接続されている。出力ノ
ードN55に接続されたエミッタフォロア回路61は、
該ノードN55がベースに接続されたNPN型のエミッ
タフォロアトランジスタ61aと、抵抗61bとを有
し、該トランジスタ61aのコレクタが電源電位VCC
接続されている。トランジスタ61aのエミッタは、N
OR出力を取り出す出力端子Q3に接続され、該出力端
子Q3が抵抗61bを介して電源電位VEEに接続されて
いる。出力ノードN56に接続されたエミッタフォロア
回路62は、該出力ノードN56にベースが接続された
NPN型のエミッタフォロアトランジスタ62aと、抵
抗62bとを有し、該トランジスタ62aのコレクタが
電源電位VCCに接続されている。トランジスタ62aの
エミッタは、OR出力を取り出す出力端子Q4に接続さ
れ、該出力端子Q4が抵抗62bを介して電源電位VEE
に接続されている。
The second current switch circuit 50 has a first
Similarly to the current switch circuit 30 of FIG. 3, the circuit compares the plurality of input signals A4, A5, A6 with the reference voltage V th 2 and outputs the comparison result from the two output nodes N55, N56. This current switch circuit 50
Is an NPN type input transistor 51, 52, 53 whose input signals A4, A5, A6 are input to their bases, respectively.
And an NPN type reference transistor 54 into which the reference potential V th 2 is input, and their emitters are commonly connected to a node N50. Transistors 51 and 5
The collectors of 2, 53 are commonly connected to an output node N55, and the output node N55 is connected to a node N4 via a resistor 55.
It is connected to 0. The collector of the transistor 54 is
It is connected to the output node N56, and the output node N56 is connected to the node N40 via the resistor 56. The emitter follower circuit 61 connected to the output node N55 is
The node N55 has an NPN type emitter follower transistor 61a connected to the base and a resistor 61b, and the collector of the transistor 61a is connected to the power supply potential V CC . The emitter of the transistor 61a is N
It is connected to an output terminal Q3 for extracting the OR output, and the output terminal Q3 is connected to the power supply potential V EE via the resistor 61b. The emitter follower circuit 62 connected to the output node N56 has its emitter follower transistor 62a of NPN type whose base is connected to the output node N56, and a resistor 62b, the collector of the transistor 62a to the power source potential V CC It is connected. The emitter of the transistor 62a is connected to the output terminal Q4 for extracting the OR output, and the output terminal Q4 is connected to the power supply potential V EE via the resistor 62b.
It is connected to the.

【0012】第2のカレントスイッチ回路50のノード
N50は、該ECLゲート回路に一定電流を流すための
定電流源回路60を介して電源電位VEEに接続されてい
る。図3は、図1中の定電流源回路60の構成例を示す
回路図である。この定電流源回路60は、抵抗60aを
有し、その一端が電源電位VCCに接続され、その他端に
カレントミラー回路を構成する2つのNPN型トランジ
スタ60b,60cが接続されている。トランジスタ6
0bは、そのコレクタが第2のカレントスイッチ回路5
0のノードN50に接続され、ベースがトランジスタ6
0cのベース及びコレクタに、エミッタが電源電位VEE
にそれぞれ接続されている。トランジスタ60cは、そ
のコレクタ及びベースが抵抗60aに、エミッタが電源
電位VEEに、それぞれ接続されている。以上のように構
成されるECLゲート回路の動作を説明する。電源電位
CC,VEEを印加すると、定電流源回路60内のトラン
ジスタ60b,60cのカレントミラー動作によって一
定の電源電流が第1のカレントスイッチ回路30、クラ
ンプ用トランジスタ40及び第2のカレントスイッチ回
路50を通して流れる。第1のカレントスイッチ回路3
0は、電源電位VCCの印加によって切換え動作が行わ
れ、その切換え動作によってノードN30の電位が変動
するが、トランジスタ40のベースには一定電位VC
印加され、該トランジスタ40のコレクタ電流が一定な
ので、該トランジスタ40のベース・エミッタ間電圧は
一定になる。そのため、第2のカレントスイッチ回路5
0のノードN40に一定の電圧が印加され、その電圧に
基き該第2のカレントスイッチ回路50が安定した切換
え動作を行う。従って、第1と第2のカレントスイッチ
回路30,50では、それぞれ独立した論理動作が可能
となる。
The node N50 of the second current switch circuit 50 is connected to the power supply potential V EE via a constant current source circuit 60 for supplying a constant current to the ECL gate circuit. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the constant current source circuit 60 in FIG. This constant current source circuit 60 has a resistor 60a, one end of which is connected to the power supply potential V CC , and the other end of which is connected two NPN type transistors 60b and 60c forming a current mirror circuit. Transistor 6
0b has the collector of the second current switch circuit 5
0 node N50 and base is transistor 6
The emitter is the power supply potential V EE to the base and collector of 0c.
Respectively connected to. The transistor 60c has a collector and a base connected to the resistor 60a and an emitter connected to the power supply potential V EE , respectively. The operation of the ECL gate circuit configured as above will be described. When the power supply potentials V CC and V EE are applied, a constant power supply current is generated by the current mirror operation of the transistors 60b and 60c in the constant current source circuit 60, the first current switch circuit 30, the clamping transistor 40, and the second current switch. Flow through circuit 50. First current switch circuit 3
For 0, the switching operation is performed by applying the power supply potential V CC , and the potential of the node N30 fluctuates by the switching operation, but a constant potential V C is applied to the base of the transistor 40, and the collector current of the transistor 40 changes. Since it is constant, the base-emitter voltage of the transistor 40 is constant. Therefore, the second current switch circuit 5
A constant voltage is applied to the node N40 of 0, and the second current switch circuit 50 performs a stable switching operation based on the voltage. Therefore, the first and second current switch circuits 30 and 50 can perform independent logical operations.

【0013】例えば、第1のカレントスイッチ回路30
において、入力信号A1,A2,A3のいずれの電位も
基準電位Vth1より低い場合、トランジスタ34がオン
状態、トランジスタ31,32,33がオフ状態とな
る。トランジスタ34がオン状態になると、トランジス
タ34を通じて抵抗36に定電流源回路60によって供
給される定電流が流れ電圧降下が生じるため、出力ノー
ドN36の電位は電源電位VCCよりも電圧降下分だけ下
がる。同時に、出力端子Q2も、この電圧降下分だけ電
位が下がり、“L”レベルになる。トランジスタ31,
32,33がオフ状態になると、抵抗35には電流が流
れないので電圧降下は生じない。出力ノードN35の電
位は電源電位VCCに等しく、出力端子Q1が“H”レベ
ルになる。一方、入力信号A1,A2,A3のいずれか
1つ(例えば、A1)の電位が基準電位Vth1よりも高
い場合、トランジスタ31がオン状態となってトランジ
スタ34がオフ状態となる。そのため、前記とは反対
に、抵抗35に定電流源回路60によって供給される定
電流が流れ電圧降下が生じるため、出力ノードN35の
電位が電源電位VCCよりも電圧降下分だけ下がる。同時
に、出力端子Q1も、この電圧降下分だけ電位が下が
り、“L”レベルになる。また、抵抗36には電流が流
れないので電圧降下は生じない。出力ノードN36の電
位は電源電位VCCに等しく、出力端子Q1は“H”レベ
ルになる。第1のカレントスイッチ回路30を流れる電
流は、定電流源回路60によって一定電流が供給されて
いる。この電流は、クランプ用トランジスタ40を通し
て第2のカレントスイッチ回路50へ流れる。
For example, the first current switch circuit 30
When the potentials of the input signals A1, A2 and A3 are lower than the reference potential V th 1, the transistor 34 is turned on and the transistors 31, 32 and 33 are turned off. When the transistor 34 is turned on, a constant current supplied by the constant current source circuit 60 flows to the resistor 36 through the transistor 34 and a voltage drop occurs, so that the potential of the output node N36 drops by a voltage drop below the power supply potential V CC. . At the same time, the potential of the output terminal Q2 also drops by the amount of this voltage drop and becomes "L" level. Transistor 31,
When 32 and 33 are turned off, no current flows through the resistor 35, so that no voltage drop occurs. The potential of the output node N35 is equal to the power supply potential V CC , and the output terminal Q1 becomes "H" level. On the other hand, when the potential of any one of the input signals A1, A2 and A3 (for example, A1) is higher than the reference potential V th 1, the transistor 31 is turned on and the transistor 34 is turned off. Therefore, contrary to the above, a constant current supplied by the constant current source circuit 60 flows through the resistor 35 and a voltage drop occurs, so that the potential of the output node N35 falls below the power supply potential V CC by a voltage drop. At the same time, the potential of the output terminal Q1 also drops by the amount of this voltage drop and becomes "L" level. Further, since no current flows through the resistor 36, no voltage drop occurs. The potential of the output node N36 is equal to the power supply potential V CC , and the output terminal Q1 becomes "H" level. The constant current source circuit 60 supplies a constant current to the current flowing through the first current switch circuit 30. This current flows through the clamping transistor 40 to the second current switch circuit 50.

【0014】第2のカレントスイッチ回路50では、第
1のカレントスイッチ回路30と同様の論理動作を行
う。図1のECLゲート回路においては、高速動作をさ
せるために各バイポーラトランジスタ31,32,3
3,…が飽和動作しない必要があり、設計ではこの点を
注意し、次のようにして電源電位等を設定する必要があ
る。例えば、ECL 10KH仕様を採用し、電源電位
CC=0V 、電源電位VEE=−4.94V(ECL 1
0KH規格での最大電圧)である場合、基準電位Vt h
=−1.1V、基準電位Vth2=−3.57V、及び固
定電位VC=−1.67Vとし、出力端子Q1,Q2,
Q3,Q4の出力電圧振幅を0.6Vに設計したとす
る。バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間ビル
トイン(built-in)電圧が約0.8Vであるので、第1
のカレントスイッチ回路30の出力ノードN35,N3
6の出力電圧は0V〜−0.6V、出力端子Q1,Q2
の出力電圧は−0.8V〜−1.4V、第1のカレント
スイッチ回路30のノードN30の電圧は−1.6V〜
−1.9V、第2のカレントスイッチ回路50のノード
N40の電圧は−2.47Vとなる。これにより、第2
のカレントスイッチ回路50の出力ノードN55,N5
6の出力電圧は−2.47V〜−3.07V、出力端子
Q3,Q4の出力電圧は−3.27V〜−3.87V、
及び第2のカレントスイッチ回路50のノードN50の
電圧は−4.07V〜4.37Vとなる。図1の定電流
源回路60として、例えば図3のような回路を使用すれ
ば、図1のクランプ用トランジスタ40と図3のトラン
ジスタ60b以外の全てのバイポーラトランジスタは、
そのベース・コレクタ接合間が逆バイアスされないの
で、常に非飽和領域で動作する。クランプ用トランジス
タ40及び定電流源回路60内のトランジスタ60b
は、ベース・コレクタ接合間に−0.23Vの逆バイア
スが印加されるため、浅い飽和領域で動作する。しか
し、図1のECLゲート回路における高速動作に、何等
支障がないことが確認されている。
The second current switch circuit 50 performs the same logical operation as the first current switch circuit 30. In the ECL gate circuit of FIG. 1, in order to operate at high speed, each bipolar transistor 31, 32, 3
It is necessary that 3, ... Do not operate in saturation, and in designing, pay attention to this point and set the power supply potential and the like as follows. For example, the ECL 10KH specification is adopted, and the power supply potential V CC = 0V and the power supply potential V EE = −4.94V (ECL 1
(Maximum voltage in 0 KH standard), the reference potential V t h 1
= −1.1 V, reference potential V th 2 = −3.57 V, and fixed potential V C = −1.67 V, output terminals Q1, Q2,
It is assumed that the output voltage amplitudes of Q3 and Q4 are designed to be 0.6V. Since the built-in voltage between the base and emitter of the bipolar transistor is about 0.8V, the first
Output nodes N35, N3 of the current switch circuit 30 of
The output voltage of 6 is 0V to -0.6V, output terminals Q1 and Q2
Output voltage is -0.8V to -1.4V, and the voltage of the node N30 of the first current switch circuit 30 is -1.6V to
The voltage of the node N40 of the −1.9V and the second current switch circuit 50 becomes −2.47V. This allows the second
Output nodes N55 and N5 of the current switch circuit 50 of
6 has an output voltage of -2.47V to -3.07V, output terminals Q3 and Q4 have output voltages of -3.27V to -3.87V,
The voltage of the node N50 of the second current switch circuit 50 is -4.07V to 4.37V. If, for example, a circuit as shown in FIG. 3 is used as the constant current source circuit 60 in FIG. 1, all the bipolar transistors other than the clamping transistor 40 in FIG. 1 and the transistor 60b in FIG.
Since its base-collector junction is not reverse biased, it always operates in the unsaturated region. Clamping transistor 40 and transistor 60b in constant current source circuit 60
Operates in the shallow saturation region because a reverse bias of -0.23V is applied between the base and collector junctions. However, it has been confirmed that there is no hindrance to the high speed operation of the ECL gate circuit of FIG.

【0015】以上のように、本実施例では、次のような
利点を有している。従来の図2のECLゲート回路で
は、例えば、電源電位VEEが−5.2Vで1組のカレン
トスイッチ回路10を動作させている。これに対し、本
実施例では、2組のカレントスイッチ回路30,50が
クランプ用トランジスタ40を介して直列に接続されて
いるので、例えば、電源電位VEEとして−5.2Vでそ
れら2組のカレントスイッチ回路30,50を独立に動
作させることができ、2組のゲート回路を構成すること
が可能となる。そのため、カレントスイッチ回路30,
50を流れる電流による1ゲート当りの消費電力は、従
来と比較して1/2になるので、1ゲート当りの消費電
力を減少できる。しかも、第1と第2のカレントスイッ
チ回路30,50をクランプ用トランジスタ40を介し
て直列接続する構成であるため、回路構成も簡単であ
る。なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば、
図1のECLゲート回路を構成するバイポーラトランジ
スタをPNP型トランジスタ等の他のトランジスタに構
成にしたり、入力トランジスタ31〜33,51〜53
の数を図示以外の任意の数にしたり、あるいは図3の定
電流源回路60を他のトランジスタ構成にする等、種々
の変形が可能である。
As described above, this embodiment has the following advantages. In the conventional ECL gate circuit of FIG. 2, for example, the power supply potential V EE is -5.2 V and one set of the current switch circuits 10 is operated. On the other hand, in the present embodiment, since two sets of current switch circuits 30 and 50 are connected in series via the clamping transistor 40, for example, when the power supply potential V EE is −5.2 V, those two sets are connected. The current switch circuits 30 and 50 can be operated independently, and two sets of gate circuits can be configured. Therefore, the current switch circuit 30,
The power consumption per gate due to the current flowing through 50 is halved as compared with the conventional one, so that the power consumption per gate can be reduced. Moreover, since the first and second current switch circuits 30 and 50 are connected in series via the clamping transistor 40, the circuit structure is simple. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and for example,
The bipolar transistor that constitutes the ECL gate circuit of FIG. 1 may be configured as another transistor such as a PNP type transistor, or the input transistors 31 to 33, 51 to 53.
Can be set to an arbitrary number other than that shown in the figure, or the constant current source circuit 60 of FIG.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、第1と第2のカレントスイッチ回路がクランプ用
トランジスタを介して直列に接続された構成になってい
るので、所定の電源電位によって第1と第2のカレント
スイッチ回路を同一の電流が流れ、それら2組のカレン
トスイッチ回路を独立に論理動作をさせることができ、
2組のゲート回路を構成することができる。従って、第
1及び第2のカレントスイッチ回路を流れる電流による
1ゲート当りの消費電力は、従来と比較して1/2にな
り、消費電力量を減少できる。しかも、クランプ用トラ
ンジスタを介して第1と第2のカレントスイッチ回路を
直列に接続したので、該クランプ用トランジスタによっ
て定電圧化された電圧が第2のカレントスイッチ回路に
印加され、その電圧によって該第2のカレントスイッチ
回路が切換え動作をする。従って、比較的簡単な回路構
成により、第1と第2のカレントスイッチ回路が安定し
た論理動作を行う。
As described in detail above, according to the present invention, since the first and second current switch circuits are connected in series via the clamping transistor, a predetermined power source is provided. The same current flows through the first and second current switch circuits due to the potential, and these two sets of current switch circuits can independently perform a logical operation,
Two sets of gate circuits can be constructed. Therefore, the power consumption per gate due to the current flowing through the first and second current switch circuits is halved as compared with the conventional one, and the power consumption can be reduced. Moreover, since the first and second current switch circuits are connected in series via the clamping transistor, the voltage made constant by the clamping transistor is applied to the second current switch circuit, and the voltage causes The second current switch circuit performs the switching operation. Therefore, the first and second current switch circuits perform stable logical operation with a relatively simple circuit configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示すECLゲート回路の回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an ECL gate circuit showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来のECLゲート回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional ECL gate circuit.

【図3】図1中の定電流源回路の回路図である。3 is a circuit diagram of a constant current source circuit in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30,50 第1,第2のカ
レントスイッチ回路 31〜33,51〜53 入力トランジス
タ 34,54 基準トランジス
タ 40 クランプ用トラ
ンジスタ 41,42,61,62 エミッタフォロ
ア回路 41a,42a,61a,62a エミッタフォロ
アトランジスタ 60 定電流源回路 N35,N36,N55,N56 出力ノード Q1,Q2,Q3,Q4 出力端子 VC 固定電位 VCC 高電位側の電源
電位 VEE 低電位側の電源
電位 Vth1,Vth2 基準電位
30, 50 1st, 2nd current switch circuit 31-33, 51-53 Input transistor 34, 54 Reference transistor 40 Clamp transistor 41, 42, 61, 62 Emitter follower circuit 41a, 42a, 61a, 62a Emitter follower transistor 60 constant current source circuit N35, N36, N55, N56 output node Q1, Q2, Q3, Q4 output terminal V C fixed potential V CC high potential side power source potential V EE low potential side power source potential V th 1, V th 2 Reference potential

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エミッタが共通接続された複数のトラン
ジスタを有し、それらのベース入力によって電流経路が
切換えられる第1のカレントスイッチ回路と、 前記第1のカレントスイッチ回路の出力信号に基づき出
力負荷を駆動する第1のエミッタフォロア回路と、 ベースに固定電位が印加されるクランプ用トランジスタ
と、 エミッタが共通接続された複数のトランジスタを有し、
それらのベース入力によって電流経路が切換えられる第
2のカレントスイッチ回路と、 前記第2のカレントスイッチ回路の出力信号に基づき出
力負荷を駆動する第2のエミッタフォロア回路と、 定電流を流す定電流源回路とを備え、 前記第1のカレントスイッチ回路、クランプ用トランジ
スタ、第2のカレントスイッチ回路、及び定電流源回路
の順に、それらを第1と第2の電源電位間に直列接続し
て構成したことを特徴とするECLゲート回路。
1. A first current switch circuit having a plurality of transistors whose emitters are commonly connected and whose current paths are switched by their base inputs, and an output load based on an output signal of the first current switch circuit. A first emitter follower circuit for driving the transistor, a clamping transistor to which a fixed potential is applied to the base, and a plurality of transistors whose emitters are commonly connected,
A second current switch circuit whose current path is switched by their base inputs, a second emitter follower circuit that drives an output load based on the output signal of the second current switch circuit, and a constant current source that flows a constant current. A first current switch circuit, a clamping transistor, a second current switch circuit, and a constant current source circuit, which are connected in series between the first and second power supply potentials. An ECL gate circuit characterized by the above.
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