JPH0793566B2 - 電流切換型論理回路の定電流源制御用電源回路 - Google Patents

電流切換型論理回路の定電流源制御用電源回路

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JPH0793566B2
JPH0793566B2 JP11335987A JP11335987A JPH0793566B2 JP H0793566 B2 JPH0793566 B2 JP H0793566B2 JP 11335987 A JP11335987 A JP 11335987A JP 11335987 A JP11335987 A JP 11335987A JP H0793566 B2 JPH0793566 B2 JP H0793566B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、第1及び第2の電源線間に第1及び第2のス
イッチング回路の並列回路が、定電流源用トランジスタ
を用いている定電流源を通じて接続されている構成を有
する電流切換型論理回路を具備する半導体集積回路にお
ける、その電流切換型論理回路の定電流源を、電流切換
型論理回路から予定の論理振幅を有する論理出力電圧が
得られるように制御する制御用電源回路に関する。
従来の技術 従来、電流切換型論理回路を具備する半導体集積回路が
種々提案されている。
この場合、電流切換型論理回路は、第1図の右側に示さ
れているような、次の構成を有する。
すなわち、第1の電源線E1とその電位よりも低い電位の
得られる第2の電源線E2との間に、Nチャンネル型電界
効果トランジスタでなるスイッチング用トランジスタQA
1と抵抗rAからなる負荷回路LA1とを直列に接続している
第1のスイッチング回路WA1と、スイッチング用トラン
ジスタQA1と同様のスイッチング用トランジスタQA2と負
荷回路LA1と同様に負荷回路LA2とを直列に接続している
第2のスイッチング回路WA2との並列回路が、Nチャン
ネル型電界効果トランジスタQAと定電流源用抵抗RAとを
直列に接続している定電流源UAを通じて接続されてい
る。
しかして、スイッチング回路WA1のスイッチング用トラ
ンジスタQA1のゲート及びスイッチング回路WA2のスイッ
チング用トランジスタQA2のゲートから、それぞれ第1
及び第2の入力線I1及びI2が導出されている。
また、スイッチング回路WA1の負荷回路LA1における抵抗
rAのスイッチング用トランジスタQA1側からという態様
で、負荷回路LA1から、第1の出力線O1が導出され、ま
た、スイッチング回路WA2の負荷回路LA2における抵抗rA
のスイッチング用トランジスタQA側からという態様で、
負荷回路LA2から、第2の出力線O1が導出されている。
さらに、定電流源用トランジスタQAのゲートから制御線
CAが導出されている。
以上が半導体集積回路が具備している電流切換型論理回
路の一例構成である。
このような構成を有する電流切換型論理回路は、制御線
CAに定電流源UAにおける定電流源用トランジスタQAをオ
ンさせるに十分な制御電圧を与えた状態で、入力線I1に
論理入力電圧を与え、また、スイッチング回路WA2の入
力線I2にスイッチング回路WA1の入力線I1に与える論理
入力電圧と逆相の論理入力電圧または一定の参照電圧を
与えることによって、出力線O1及びO2からそれぞれ互い
に逆相の論理出力電圧を出力させることができる。
そして、この場合、スイッチング回路WA1のスイッチン
グ用トランジスタQA1、スイッチング回路WA2のスイッチ
ング用トランジスタQA2、定電流源UAの定電流源用トラ
ンジスタQAとして用いている電界効果トランジスタがN
チャンネンル型であるので、、Pチャンネンル型である
場合に比し、上述した動作が高速で得られる。
しかしながら、第1図に示す電流切換型論理回路の場
合、 (1)出力線O1及びO2からそれぞれ得られる論理出力電
圧がとる高レベルと低レベルとの差で与えられる論理振
幅(これをVSとする)が、雑音や、スイッチング用ト
ランジスタQA1及びQA2のパラメータの変動などを補償し
得る動作マージン電圧(これをVMとする)よりも大で
あること、及び (2)論理振幅VSの1/2乗に比例する利得(これをGと
する)が1よりも大であることの双方を満足させること
が必要である。なお、この利得Gは、論理入力電圧を低
レベルVLから高レベルVHに変化させたときに、論理出
力電圧が低レベルVL(または高レベルVH)から高レベ
ルVH(低レベルVL)に転位するときにおける、論理出
力電圧が低レベルVL(または高レベルVH)から高レベ
ルVH(または低レベルVL)に変化するときの論理入力
電圧のレベルをVH0、論理出力電圧が低レベルVL(ま
たは高レベルVH)から高レベルVH(または低レベルV
L)に変化したときの論理入力電圧のレベルをVL0とす
るとき、G=VS/(VH0−VL0)で与えられる。
このため、すなわち上述した(1)及び(2)の事項を
満足させるため、従来半導体集積回路に、定電流源UAの
制御線CAに接続された制御用電源回路を具備させること
が提案されている。
しかしながら、従来の制御用電源回路は、複雑な構成を
有するなどの欠点を有していた。
問題点を解決するための手段 よって、本発明は、上述した欠点のない新規な半導体集
積回路における電流切換型論理回路の定電流源制御用電
源回路を提案せんとするものである。
本発明による電流切換型論理回路の定電流源制御用電源
回路は、第1図で上述したと同様の、第1の電源線とそ
の電位よりも低い電位の得られる第2の電源線との間
に、Nチャンネンル型電界効果トランジスタまたはNDP
型バイポーラトランジスタでなるスイッチング用トラン
ジスタと負荷回路とを直列に接続している第1及び第2
のスイッチング回路の並列回路が、Nチャンネンル型電
界効果トランジスタまたはNDP型バイポーラトランジス
タでなる定電流源用トランジスタを用いている定電流源
を通じて接続され、そして、上記定電流源の定電流用ト
ランジスタのゲートまたはベースから制御線が導出され
ている電流切換型論理回路を有する半導体集積回路にお
いて、その電流切換型論理回路の定電流源を制御する定
電流源制御用電源回路であって、その定電流源制御用電
源回路が、次に述べる構成を有する。
すなわち、上記第1及び第2の電源線間に、電圧発生用
負荷回路が、Nチャンネンル型電界効果トランジスタま
たはNDP型バイポーラトランジスタでなる定電流源用ト
ランジスタを用いている電圧発生用定電流源をを通じて
接続され、上記電圧発生用負荷回路から出力線が導出さ
れ、上記電圧発生用定電流源の定電流源用トランジスタ
のゲートまたはベースから制御線が導出されている第1
及び第2の電圧発生回路を有し、また、第1の電圧発生
回路の出力線に接続されている第1の入力線と、それと
逆相の第2の入力線と、上記第1及び第2の電圧発生回
路の制御線に接続され且つ上記第1の電圧発生回路に得
られる出力電圧と同相の出力電圧を出力させる出力線と
を有する差動増幅回路を有し、この場合、上記第1の電
圧発生回路の電圧発生用負荷回路が、上記電流切換型論
理回路の第1及び第2のスイッチング回路の負荷回路に
対応している構成を有し、また、上記第2の電源回路の
電圧発生用負荷回路が、ドレインをゲートに、またはコ
レクタをベースに接続しているNチャンネンル型電界効
果トランジスタまたはNDP型バイポーラトランジスタで
なる電圧発生用トランジスタを用いた2端子負荷を含ん
でいる構成を有し、さらに、上記差動増幅回路の出力線
が、上記電流切換型論理回路の定電流源の制御線に接続
されている。
このような本発明による電流切換型論理回路の定電流源
制御用電源回路によれば、上述した(1)及び(2)の
事項を、簡易な構成で容易に満足させることができる。
実施例1 次に、第1図を伴って、本発明による電流切換型論理回
路の定電流源制御用電源回路の第1の実施例を述べよ
う。
第1図に示す本発明による電流切換型論理回路の定電流
源制御用電源回路は、第1図の右側に示されている電流
切換型論理回路Mを有する半導体集積回路における、そ
の電流切換型論理回路Mの定電流源を制御する制御用電
源回路であって、その制御用電源回路が、次に述べる構
成を有する。
すなわち、前述した電源線E1及びE2間に電圧発生用負荷
回路LBが、Nチャンネル型電界効果トランジスタでなる
定電流源用トランジスタQBと定電流源用抵抗RBとを直列
に接続している電圧発生用定電流源UBを通じて接続さ
れ、そして、電圧発生用負荷回路LBから出力線GBが導出
され、また電圧発生用定電流源UBの定電流源用トランジ
スタQBのゲートから制御線CBが導出されている第1の電
圧発生回路T1を有する。
この場合、電圧発生回路T1の電圧発生用負荷回路LBが、
例えば電流切換型論理回路Mのスイッチング回路WA1に
おける負荷回路LA1及びスイッチング回路WA2における負
荷回路LA2に用いている抵抗rAと同様の抵抗rB1と他の抵
抗rB2の直列回路でなり、そして、出力線GBが、それら
抵抗rB1及びrB2の接続中点から導出され、従って、電流
切換型論理回路Mのスイッチング回路WA1における負荷
回路LA1及びスイッチング回路WA2における負荷回路LA2
に対応している構成を有する。
また、電源線E1及びE2間に、他の電圧発生用負荷回路LC
が、電圧発生回路T1の定電流源用トランジスタQBと同様
のNチャンネル型電界効果トランジスタでなる定電流源
用トランジスタQBと電圧発生回路T1の定電流源用抵抗RB
と同様の定電流源用抵抗RCとを直列に接続している他の
電圧発生用定電流源UCを通じて接続され、そして、電圧
発生用負荷回路LCから出力線GCが導出され、また、電圧
発生用定電流源UCの定電流源用トランジスタQCのゲート
から他の制御線CCが導出されている第2の電圧発生回路
T2を有する。
この場合、電圧発生回路T2の電圧発生用負荷回路LCが、
ドレインをゲートに接続しているNチャンネル型電界効
果トランジスタでなる電圧発生用トランジスタDを用い
たm個(mは1以上の整数)の2端子負荷F1、F2……
…Fmの直列回路と、例えば3つの抵抗rC1、rC2及びrC3
の直列回路との並列回路と、他の抵抗rdとの直列回路で
なり、そして、出力線GCが、抵抗rC1及びrC2の接続中点
から導出されている。
また、上述した電圧発生回路T1の出力線GBに接続されて
いる入力線HBと、それと逆相であり且つ電圧発生回路T2
の出力線GCに接続されている入力線HCと、電圧発生回路
T1の制御線CB及び電圧発生回路T2の制御線CCに接続さ
れ、且つ電圧発生回路T1の出力線GBに得られる出力電圧
と同相の出力電圧を出力する出力線GAとを有する差動増
幅回路AMを有する。
しかして、いま述べた差動増幅回路AMの出力線GAが、上
述した電流切換型論理回路Mの制御線CAに接続されてい
る。
以上が、本発明による電流切換型論理回路の定電流源制
御用電源回路の第1の実施例の構成である。
このような構成を有する本発明による電流切換型論理回
路の定電流源制御用電源回路によれば、電圧発生回路T1
の出力線GBに得られる出力電圧と電圧発生回路T2の出力
線GCに得られる出力電圧とが互に等しい電位で得られ
る。
そして、この場合、電圧発生回路T1の出力線GBに得られ
る出力電圧は、負荷回路LBの抵抗rB1として、電流切換
型論理回路Mの負荷回路LA1及びLA2における抵抗rAと同
じ値及び特性のものを用い、また、電圧発生回路T1の定
電流源用トランジスタQB及び電圧発生回路T2の定電流源
用トランジスタQCととして、電流切換型論理回路Mの定
電流源用トランジスタQAと同じ特性のものを用い、さら
に、定電流源用抵抗RB及びRCとして、電流切換型論理回
路Mの定電流源用抵抗RAと同じ値及び特性のものを用い
れば、電圧発生回路T1の出力線GBの電位が電流切換型論
理回路Mの出力線O1及びO2から論理出力電圧が低レベル
Lで得られるときと同じ電位で得られる。
また、2端子負荷F1、F2………Fmを構成している電
圧発生用トランジスタDとして、電流切換型論理回路M
のスイッチング回路WA1におけるスイッチング用トラン
ジスタQA1及びスイッチング回路WA2におけるスイッチン
グ用トランジスタQA2と同じ特性ものを用い、また、2
端子負荷F1、F2………Fmを流れる電流が、抵抗rC1、
rC2及びrC3に流れる電流に比し、十分大になるように抵
抗rC1、rC2及びrC3の値を選び、さらに、抵抗rC3を、そ
こでの降下電圧がmxVth(ただし、Vthは電圧発生用ト
ランジスタDの閾値電圧)となる値に選べば、電圧発生
回路T2の出力線GCに得られる出力電圧が、mx(VGS−V
th)/(1+k)(ただし、VGSは電圧発生用トランジ
スタDのゲート・ソース間電圧、kは抵抗rC1及びrC2の
値の比)の値で得られ、そして、このときの差動増幅回
路AM出力線GAから得られる出力電圧が、電流切換型論理
回路Mの制御線CAに与えられるので、電流切換型論理回
路Mの前述した利得Gが、m/(2x(1+k))で得ら
れ、よって、m及びkの値を適用に選定しておくことに
よって、前述した(1)及び(2)の事項を満足させる
ことができる。
実施例2 次に、第2図を伴って本発明による電流切換型論理回路
の定電流源制御用電源回路の第2の実施例を述べよう。
第2図において、第1図との対応部分には同一符号を付
し詳細説明を省略する。
第2図に示す本発明による電流切換型論理回路の定電流
源制御用電源回路は、第1図に示す本発明による電流切
換型論理回路の定電流源制御用電源回路において、その
電圧発生回路T1の負荷回路LBが、抵抗rB1及びrB2の直列
回路と並列に他の抵抗rB3及びrB4の直列回路が接続さ
れ、そして、抵抗rB3及びrB4の接続中点から、出力線GB
が導出されていることを除いて、第1図で上述した本発
明による電流切換型論理回路の定電流源制御用電源回路
と同様の構成を有する。
以上が本発明による電流切換型論理回路の定電流源制御
用電源回路の第2の実施例の構成である。
このような構成を有する本発明による電流切換型論理回
路の定電流源制御用電源回路によれば、それが上述した
事項を除いて、第1図の場合と同様であるので、詳細説
明は省略するが、電圧発生回路T1における負荷回路LBの
抵抗rB1〜rB4の値を、抵抗rB1及びrB2に流れる電流が抵
抗rB3及びrB4に流れる電流よりも大になるように選んだ
りすることによって、第1図で上述した本発明による電
流切換型論理回路の定電流源制御用電源回路の場合と同
様、電流切換型論理回路Mに、前述した(1)及び
(2)の事項を満足させることができる。
なお、上述においては、本発明のわずかな実施例を述べ
たに留まり、例えば、第1図に示す構成において、電圧
発生回路T2の負荷回路LCの抵抗rC3を省略した構成、さ
らには抵抗rC1〜rC3の直列回路を省略し、2端子負荷の
直列回路側から、出力線GCを導出した構成にすることも
できる。
また、上述においては、電流切換型論理回路M及び電圧
発生回路T1及びT2の用いているトランジスタがNチャン
ネンル型電界効果トランジスタである場合につき述べた
が、電流切換型論理回路M及び電圧発生回路T1及びT2、
または電圧発生回路T1及びT2に用いているトランジスタ
を、NPN型バイポーラトランジスタに置換し、そして、
ドレインをコレクタ、ゲートをベースと読み代えた構成
とすることもでき、その他、本発明の精神を脱すること
なしに種々の変型、変更をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電流切換型論理回路の定電流源
制御用電源回路の第1の実施例を示す接続図である。 第2図は、本発明による電流切換型論理回路の定電流源
制御用電源回路の第2の実施例を示す接続図である。 E1、E2……電源線 QA1、QA2……スイッチング用トランジスタ LA1、LA2……負荷回路 WA1、WA2……スイッチング回路 QA、QB、QC……定電流源用トランジスタ RA、RB、RC……定電流源用抵抗 UA、UB、UC……定電流源 I1、I2……入力線 O1、O2……出力線 CA……制御線 M……電流切換型論理回路 B1、B2……電圧発生用負荷回路 T1、T2……電圧発生回路 AM……差動増幅回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の電源線とその電位よりも低い電位の
    得られる第2の電源線との間に、Nチャンネル型電界効
    果トランジスタまたはNPN型バイポーラトランジスタで
    なるスイッチング用トランジスタと負荷回路とを直列に
    接続している第1及び第2のスイッチング回路の並列回
    路が、Nチャンネル型電界効果トランジスタまたはNPN
    型バイポーラトランジスタでなる定電流源用トランジス
    タを用いている定電流源を通じて接続され、上記定電流
    源の定電流源用トランジスタのゲートまたはベースから
    制御線が導出されている電流切換型論理回路を具備する
    半導体集積回路における、上記電流切換型論理回路の定
    電流源を制御する定電流源制御用電源回路において、 上記第1及び第2の電源線間に、電圧発生用負荷回路
    が、Nチャンネル型電界効果トランジスタまたはNPN型
    バイポーラトランジスタでなる定電流源用トランジスタ
    を用いている電圧発生用定電流源を通じて接続され、上
    記電圧発生用負荷回路から出力線が導出され、上記電圧
    発生用定電流源の定電流源用トランジスタのゲートまた
    はベースから制御線が導出されている第1及び第2の電
    圧発生回路と、 上記第1電圧発生回路の出力線に接続されている第1の
    入力線と、それと逆相であり且つ上記第2の電圧発生回
    路の出力線に接続されている第2の入力線と、上記第1
    及び第2の電圧発生回路の制御線に接続され、且つ上記
    第1の電圧発生回路の出力線に得られる出力電圧と同相
    の出力電圧を出力する出力線とを有する差動増幅回路と
    を有し、 上記第1の電圧発生回路の電圧発生用負荷回路が、上記
    電流切換型論理回路の第1及び第2のスイッチング回路
    の負荷回路に対応している構成を有し、 上記第2の電源回路の電圧発生用負荷回路がドレインを
    ゲートにまたはコレクタをベースに接続しているNチャ
    ンネル型電界効果トランジスタまたはNPN型バイポーラ
    トランジスタでなる電圧発生用トランジスタを用いた2
    端子負荷を含んでいる構成を有し、 上記差動増幅回路の出力線が、上記電流切換型論理回路
    の制御線に接続されていることを特徴とする電流切換型
    論理回路の定電流源制御用電源回路。
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