JPH0795043A - ソフトウェイクアップ出力バッファ - Google Patents
ソフトウェイクアップ出力バッファInfo
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- JPH0795043A JPH0795043A JP6037803A JP3780394A JPH0795043A JP H0795043 A JPH0795043 A JP H0795043A JP 6037803 A JP6037803 A JP 6037803A JP 3780394 A JP3780394 A JP 3780394A JP H0795043 A JPH0795043 A JP H0795043A
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- buffer
- signals
- input
- slew rate
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/003—Modifications for increasing the reliability for protection
- H03K19/00346—Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
- H03K19/00361—Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 集積回路デバイス内のグランドラインの電位
の変動を最小にすることを目的とする。 【構成】 入力信号(36)に対応する入出力パッド2
3への出力信号を発生させるバッファ(21)と、高イ
ンピーダンス制御信号(A)に応答して前記バッファを
高インピーダンス状態にする手段(T)と、スルーレー
ト信号(D)に応答して前記バッファの応答速度を制御
する手段(F/S′)と、前記高インピーダンス制御信
号に応答して前記スルーレート信号(D)を制御する手
段(229)とから構成される。
の変動を最小にすることを目的とする。 【構成】 入力信号(36)に対応する入出力パッド2
3への出力信号を発生させるバッファ(21)と、高イ
ンピーダンス制御信号(A)に応答して前記バッファを
高インピーダンス状態にする手段(T)と、スルーレー
ト信号(D)に応答して前記バッファの応答速度を制御
する手段(F/S′)と、前記高インピーダンス制御信
号に応答して前記スルーレート信号(D)を制御する手
段(229)とから構成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路デバイス内の
バッファ、特に同時にスイッチされることのある出力バ
ッファを制御するための回路に関する。
バッファ、特に同時にスイッチされることのある出力バ
ッファを制御するための回路に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明は、例えば特定用途向けゲートア
レイデバイス、PLA、マイクロプロセッサ、及びカス
タム集積回路デバイス等の多種類の集積回路デバイスに
関する。ここでは、本発明はフィールドプログラマブル
集積回路デバイス(FPGAs)に関して説明される。
従って、FPGAsが詳細に説明される。Xilinx
社製のFPGAsのようなFPGAsは、選択されたト
ランジスタをターンオンすることでプログラムされるプ
ログラマブル要素と接続デバイスとを有する。図1は、
Xilinx社によって製造された従来技術のFPGA
集積回路デバイスの構造を表している。チップの外周に
沿って入出力バッファ(IOB)IOB1〜IOB8が
配置されている。チップの内部には、構成を変更可能な
論理ブロック(CLB)CLB1〜CLB4が配置され
ている。更にチップの内部にはスイッチボックスSB1
〜SB4が配置されている。図を明瞭にするために、I
OB、CLB及びスイッチボックスの一部にのみ符号が
付されている。図1には、スイッチボックス間を水平及
び垂直に接続する接続ラインの構造は図示されていな
い。更に、CLBから四つの向きに外向きに延出する入
力および出力ラインも図示されていない。しかし、図1
に示された点は、接続構造内の接続線から、CLBから
延出するラインへのプログラム可能な接続部を表してい
る。スイッチボックスは、スイッチボックスに入力され
た接続ラインと、同じスイッチボックスに接続された他
の接続ラインとを接続することのできるプログラム可能
な複数のトランジスタを含む。合衆国カリフォルニア州
9512サンノゼ、ロジックドライブ2100のXil
inx社から入手可能なデータブック“The Pro
grammable Gate Array Data
Book”1992年は、これらのIOB、CLB及
びスイッチボックスを詳細に説明している。これらのデ
バイスはまた、Freemanらに発行された米国特許
第4,870,302号明細書に説明されており、この
特許明細書はここで言及したことによって本出願の一部
とされたい。
レイデバイス、PLA、マイクロプロセッサ、及びカス
タム集積回路デバイス等の多種類の集積回路デバイスに
関する。ここでは、本発明はフィールドプログラマブル
集積回路デバイス(FPGAs)に関して説明される。
従って、FPGAsが詳細に説明される。Xilinx
社製のFPGAsのようなFPGAsは、選択されたト
ランジスタをターンオンすることでプログラムされるプ
ログラマブル要素と接続デバイスとを有する。図1は、
Xilinx社によって製造された従来技術のFPGA
集積回路デバイスの構造を表している。チップの外周に
沿って入出力バッファ(IOB)IOB1〜IOB8が
配置されている。チップの内部には、構成を変更可能な
論理ブロック(CLB)CLB1〜CLB4が配置され
ている。更にチップの内部にはスイッチボックスSB1
〜SB4が配置されている。図を明瞭にするために、I
OB、CLB及びスイッチボックスの一部にのみ符号が
付されている。図1には、スイッチボックス間を水平及
び垂直に接続する接続ラインの構造は図示されていな
い。更に、CLBから四つの向きに外向きに延出する入
力および出力ラインも図示されていない。しかし、図1
に示された点は、接続構造内の接続線から、CLBから
延出するラインへのプログラム可能な接続部を表してい
る。スイッチボックスは、スイッチボックスに入力され
た接続ラインと、同じスイッチボックスに接続された他
の接続ラインとを接続することのできるプログラム可能
な複数のトランジスタを含む。合衆国カリフォルニア州
9512サンノゼ、ロジックドライブ2100のXil
inx社から入手可能なデータブック“The Pro
grammable Gate Array Data
Book”1992年は、これらのIOB、CLB及
びスイッチボックスを詳細に説明している。これらのデ
バイスはまた、Freemanらに発行された米国特許
第4,870,302号明細書に説明されており、この
特許明細書はここで言及したことによって本出願の一部
とされたい。
【0003】CLBによって実施される機能は選択可能
であり、かつIOBとCLBとの間の接続部もまた選択
可能である。特定のIOBは特別の機能を有し、プログ
ラミング中にチップの他の部分をプログラムするための
ビットストリームをロードするために用いられる。プロ
グラミングが終了した後、これらのIOBは他のIOB
と同様に機能する構成要素として用いられる。多くの外
部ピンはパッドを経由してIOBと接続されている。と
はいえ、特定の外部ピンは、電源、グラウンド及びクロ
ックラインとして専用に用いられている。
であり、かつIOBとCLBとの間の接続部もまた選択
可能である。特定のIOBは特別の機能を有し、プログ
ラミング中にチップの他の部分をプログラムするための
ビットストリームをロードするために用いられる。プロ
グラミングが終了した後、これらのIOBは他のIOB
と同様に機能する構成要素として用いられる。多くの外
部ピンはパッドを経由してIOBと接続されている。と
はいえ、特定の外部ピンは、電源、グラウンド及びクロ
ックラインとして専用に用いられている。
【0004】Xilinx社製のFPGAデバイスは電
源電圧が印加されないとき、何れの構造にもプログラム
されていない。構造情報は、チップに電源電圧が印加さ
れた後にチップ内にロードされる。所望の構造を選択す
るために、利用者は(精巧なソフトウエアを用いて)、
所望の構造を得るためにターンオンさせるトランジスタ
の集合とターンオフさせるトランジスタの集合とを選択
する。ソフトウエアは、所望の構造の得るためにターン
オンさせるトランジスタまたはターンオフさせるトラン
ジスタを選択するビットストリームを発生する。ビット
ストリームはシフトレジスタを通してFPGA内にロー
ドされ、各ビットが意図されたメモリセル内にロードさ
れる。次に、メモリセルの集合内の情報が、所望の構造
を実施するために特定のトランジスタをターンオンまた
はターンオフさせる。トランジスタは、トランジスタの
ゲートを駆動するメモリセル内に論理数値をロードする
ことによってプログラムされる。メモリセルは一個以上
のトランジスタを制御してもよい。Xilinx社は、
論理関数と、実際に論理関数を表すメモリセルの集合と
を表すルックアップテーブルを用いている。
源電圧が印加されないとき、何れの構造にもプログラム
されていない。構造情報は、チップに電源電圧が印加さ
れた後にチップ内にロードされる。所望の構造を選択す
るために、利用者は(精巧なソフトウエアを用いて)、
所望の構造を得るためにターンオンさせるトランジスタ
の集合とターンオフさせるトランジスタの集合とを選択
する。ソフトウエアは、所望の構造の得るためにターン
オンさせるトランジスタまたはターンオフさせるトラン
ジスタを選択するビットストリームを発生する。ビット
ストリームはシフトレジスタを通してFPGA内にロー
ドされ、各ビットが意図されたメモリセル内にロードさ
れる。次に、メモリセルの集合内の情報が、所望の構造
を実施するために特定のトランジスタをターンオンまた
はターンオフさせる。トランジスタは、トランジスタの
ゲートを駆動するメモリセル内に論理数値をロードする
ことによってプログラムされる。メモリセルは一個以上
のトランジスタを制御してもよい。Xilinx社は、
論理関数と、実際に論理関数を表すメモリセルの集合と
を表すルックアップテーブルを用いている。
【0005】IOBは、オフポート、入力ポート、出力
ポートまたは入出力ポートとして構成される。図2は、
図1のIOB1のようなIOBをより詳細に表してい
る。IOBは、出力バッファ21及び入力バッファ22
を含む。これらのバッファはCMOS回路からなる。こ
の両バッファは、集積回路の外部ピンに直接接続された
入出力パッド23に接続されている。入出力パッド23
がプログラミング中にフロート状態であると、入出力パ
ッド23は中間の電圧レベルとなる。Pチャネルトラン
ジスタ及びNチャネルトランジスタが電源とグランドと
の間に直列に接続され、同時にターンオンされることに
よって好ましくない大電流を流し、CMOS入力電圧が
中間の電圧レベルに留ることを防止することが知られて
いる。図2のIOBでは、バッファ22へのフロート状
態の入力が好ましくない電流を生み出す可能性があるた
めに、入出力パッド23はフロート状態にされるべきで
はない。好ましくない電流の発生を防止するために、X
ilinx社は、導通時には抵抗26によって表現され
る抵抗として作用する小型のプルアップ用トランジスタ
27を用いている。プログラミング中に、トランジスタ
27はプルアップ制御論理回路28(典型的には全ての
IOBに対するグローバル信号)によってターンオンさ
れる。プログラミングが終了したとき、プルアップ用ト
ランジスタ27はターンオフされる。次に入出力パッド
23(大きな静電容量を有する要素)はプログラムされ
た回路の状態によって決まる電圧を有する。入出力パッ
ド23を使用しない場合、利用者はメモリセル38また
は39に論理高をロードし、プルアップ用トランジスタ
41またはプルダウン用トランジスタ42をターンオン
させる。プログラミングの最後では、論理高のDONE
信号がトランジスタ45をターンオンさせる。その結果
パッド23に印加された一定の電位Vccまたはグラン
ド電位によって、バッファ22の入力がフロート状態と
なることが防止されるだけでなく、入力バッファ22に
電源電圧またはグランド電位が印加される。
ポートまたは入出力ポートとして構成される。図2は、
図1のIOB1のようなIOBをより詳細に表してい
る。IOBは、出力バッファ21及び入力バッファ22
を含む。これらのバッファはCMOS回路からなる。こ
の両バッファは、集積回路の外部ピンに直接接続された
入出力パッド23に接続されている。入出力パッド23
がプログラミング中にフロート状態であると、入出力パ
ッド23は中間の電圧レベルとなる。Pチャネルトラン
ジスタ及びNチャネルトランジスタが電源とグランドと
の間に直列に接続され、同時にターンオンされることに
よって好ましくない大電流を流し、CMOS入力電圧が
中間の電圧レベルに留ることを防止することが知られて
いる。図2のIOBでは、バッファ22へのフロート状
態の入力が好ましくない電流を生み出す可能性があるた
めに、入出力パッド23はフロート状態にされるべきで
はない。好ましくない電流の発生を防止するために、X
ilinx社は、導通時には抵抗26によって表現され
る抵抗として作用する小型のプルアップ用トランジスタ
27を用いている。プログラミング中に、トランジスタ
27はプルアップ制御論理回路28(典型的には全ての
IOBに対するグローバル信号)によってターンオンさ
れる。プログラミングが終了したとき、プルアップ用ト
ランジスタ27はターンオフされる。次に入出力パッド
23(大きな静電容量を有する要素)はプログラムされ
た回路の状態によって決まる電圧を有する。入出力パッ
ド23を使用しない場合、利用者はメモリセル38また
は39に論理高をロードし、プルアップ用トランジスタ
41またはプルダウン用トランジスタ42をターンオン
させる。プログラミングの最後では、論理高のDONE
信号がトランジスタ45をターンオンさせる。その結果
パッド23に印加された一定の電位Vccまたはグラン
ド電位によって、バッファ22の入力がフロート状態と
なることが防止されるだけでなく、入力バッファ22に
電源電圧またはグランド電位が印加される。
【0006】更に図2には出力バッファ21がライン3
6の信号に応答して速く立ち上がる状態と出力バッファ
21がライン36の信号に応答して遅く立ち上がる状態
とを選択するスルーレートモードコントローラ29が示
されている。
6の信号に応答して速く立ち上がる状態と出力バッファ
21がライン36の信号に応答して遅く立ち上がる状態
とを選択するスルーレートモードコントローラ29が示
されている。
【0007】プログラミングが終了し、かつ多くの出力
バッファ21が同時に高インピーダンス状態から遷移す
るときに問題が起こる。多くの出力バッファ21が論理
低の電圧レベルを提供し、かつ多くのパッド23がプロ
グラミング中の論理高レベルから動作を開始するための
論理低レベルへ同時にスイッチしなければならない時、
パッドに接続された負荷からグランドライン及び論理低
にスイッチングした他の構造へ流れる一時的な電流が、
グランドラインの電圧レベルを引き上げ、チップの論理
入力信号を妨害し、かつチップまたはこのチップに接続
されたシステム内のチップの論理的な故障を引き起こす
ことがある。
バッファ21が同時に高インピーダンス状態から遷移す
るときに問題が起こる。多くの出力バッファ21が論理
低の電圧レベルを提供し、かつ多くのパッド23がプロ
グラミング中の論理高レベルから動作を開始するための
論理低レベルへ同時にスイッチしなければならない時、
パッドに接続された負荷からグランドライン及び論理低
にスイッチングした他の構造へ流れる一時的な電流が、
グランドラインの電圧レベルを引き上げ、チップの論理
入力信号を妨害し、かつチップまたはこのチップに接続
されたシステム内のチップの論理的な故障を引き起こす
ことがある。
【0008】同様に、漏れ電流を試験する間、出力バッ
ファ21は高インピーダンス状態に保持される。試験の
後、IOBの大部分は、論理高から論理低へ同時に遷移
する。多くのIOBのライン34によって、出力バッフ
ァ21が同時に高インピーダンス状態から遷移させられ
るとき、フリップフロップ31に記憶された論理低の値
または出力ライン35の論理低の値が入出力パッド23
に加えられ、パッド23からバッファ21を通ってグラ
ンドラインに電流を流し、再びグランドラインがプルア
ップされる。
ファ21は高インピーダンス状態に保持される。試験の
後、IOBの大部分は、論理高から論理低へ同時に遷移
する。多くのIOBのライン34によって、出力バッフ
ァ21が同時に高インピーダンス状態から遷移させられ
るとき、フリップフロップ31に記憶された論理低の値
または出力ライン35の論理低の値が入出力パッド23
に加えられ、パッド23からバッファ21を通ってグラ
ンドラインに電流を流し、再びグランドラインがプルア
ップされる。
【0009】そのようなグランドラインの電位の変動を
最小にすることが望まれる。
最小にすることが望まれる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述されたように、本
発明の目的は集積回路デバイス内のグランドラインの電
位の変動を最小にすることである。
発明の目的は集積回路デバイス内のグランドラインの電
位の変動を最小にすることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述された目的は、入力
信号(36)に対応する入出力パッド23への出力信号
を発生させるバッファ(21)と、高インピーダンス制
御信号(A)に応答して前記バッファを高インピーダン
ス状態にする手段(T)と、スルーレート信号(D)に
応答して前記バッファの応答速度を制御する手段(F/
S′)と、前記高インピーダンス制御信号に応答して前
記スルーレート信号(D)を制御する手段(229)と
を有することを特徴とするバッファを緩やかに応答させ
る回路を提供することによって達成される。
信号(36)に対応する入出力パッド23への出力信号
を発生させるバッファ(21)と、高インピーダンス制
御信号(A)に応答して前記バッファを高インピーダン
ス状態にする手段(T)と、スルーレート信号(D)に
応答して前記バッファの応答速度を制御する手段(F/
S′)と、前記高インピーダンス制御信号に応答して前
記スルーレート信号(D)を制御する手段(229)と
を有することを特徴とするバッファを緩やかに応答させ
る回路を提供することによって達成される。
【0012】
【作用】本発明に基づけば、従来技術のスルーレート制
御回路とは別の、利用者によって選択されるスルーレー
トを制御するための回路が提供される。その回路のプル
アップ用トランジスタを制御する信号は、スルーレート
を制御する遅れ回路にも入力される。遅れ回路は、利用
者によって提供されるスルーレート制御信号だけでな
く、回路を動作状態にするための制御信号を受け取る。
この回路は、スルーレートを高速応答モードに変化させ
る出力信号を発生する前に、遅れ時間を提供する。即
ち、出力バッファは、制御信号に応答して即座に高イン
ピーダンス状態から遷移するが、しかし予め決められた
時間に亘って低速応答モードで動作するので、(入力信
号が論理低ならば)次第に論理低にスイッチングする。
予め決められた時間は、論理低への電圧の遷移が適切な
負荷条件に対して完了するために十分な長さでなければ
ならない。このように入出力パッドの電位が次第に低下
することによって、複数のバッファが同時に遷移すると
き、グランド電位の過渡的な上昇を防止することができ
る。
御回路とは別の、利用者によって選択されるスルーレー
トを制御するための回路が提供される。その回路のプル
アップ用トランジスタを制御する信号は、スルーレート
を制御する遅れ回路にも入力される。遅れ回路は、利用
者によって提供されるスルーレート制御信号だけでな
く、回路を動作状態にするための制御信号を受け取る。
この回路は、スルーレートを高速応答モードに変化させ
る出力信号を発生する前に、遅れ時間を提供する。即
ち、出力バッファは、制御信号に応答して即座に高イン
ピーダンス状態から遷移するが、しかし予め決められた
時間に亘って低速応答モードで動作するので、(入力信
号が論理低ならば)次第に論理低にスイッチングする。
予め決められた時間は、論理低への電圧の遷移が適切な
負荷条件に対して完了するために十分な長さでなければ
ならない。このように入出力パッドの電位が次第に低下
することによって、複数のバッファが同時に遷移すると
き、グランド電位の過渡的な上昇を防止することができ
る。
【0013】ある実施例では、制御信号はプログラム完
了信号(DONE)とグローバル3状態バッファ信号
(GTSB)との論理関数である。バッファのテスト中
に多数の信号が同時にスイッチする他の実施例では、制
御信号はテストモード信号の論理関数からなる。制御信
号は、IOBのような多くの回路をある論理レベルから
他の論理レベルへ同時にスイッチングさせる任意の信号
の関数であってよい。
了信号(DONE)とグローバル3状態バッファ信号
(GTSB)との論理関数である。バッファのテスト中
に多数の信号が同時にスイッチする他の実施例では、制
御信号はテストモード信号の論理関数からなる。制御信
号は、IOBのような多くの回路をある論理レベルから
他の論理レベルへ同時にスイッチングさせる任意の信号
の関数であってよい。
【0014】
【実施例】図3は、本発明に基づくスルーレート制御回
路を示している。図2の構成要素に対応する図3の構成
要素には等しい符号が付されている。例えば、図2と図
3には、プルアップ用トランジスタ27、出力バッファ
21、入力ライン36、スルーレートモードコントロー
ラ29、3状態イネーブル信号ライン37及び入出力パ
ッド23が描かれている。しかし、図3の新規な回路に
は、(プルアップ用トランジスタ27を制御する)ライ
ンAの信号を、スルーレートモードコントローラ29に
結合する前に遅れ動作を行う遅れ回路229が描かれて
いる。スルーレートモードコントローラ29からの出力
信号と、遅れ回路229からの出力信号の両方が論理高
のときのみにバッファ21は高速応答モードに遷移す
る。図3の実施例では、遅れ回路229は、インバータ
U1、遅れ回路U2及びANDゲートU3を有する。回
路が(試験のための)グローバル3状態モードではない
ことを示すグローバル3状態バー信号GTSBと、プロ
グラミングが完了していることを示すプログラム完了信
号DONEの両方が論理高のとき、NANDゲートU0
からの論理低の出力信号Aは次の三つのことを行う。 1)プルアップ用トランジスタ27をターンオフし、ト
ランジスタ27に電流を流さずに、入出力パッド23が
他の電源によって駆動されるようにする。 2)TSM信号が論理低のとき、ORゲートU4からバ
ッファ21に論理低の信号を出力させ、バッファ21を
高インピーダンス状態から遷移させる。 3)インバータU1の入力に論理低の信号を印加する。
路を示している。図2の構成要素に対応する図3の構成
要素には等しい符号が付されている。例えば、図2と図
3には、プルアップ用トランジスタ27、出力バッファ
21、入力ライン36、スルーレートモードコントロー
ラ29、3状態イネーブル信号ライン37及び入出力パ
ッド23が描かれている。しかし、図3の新規な回路に
は、(プルアップ用トランジスタ27を制御する)ライ
ンAの信号を、スルーレートモードコントローラ29に
結合する前に遅れ動作を行う遅れ回路229が描かれて
いる。スルーレートモードコントローラ29からの出力
信号と、遅れ回路229からの出力信号の両方が論理高
のときのみにバッファ21は高速応答モードに遷移す
る。図3の実施例では、遅れ回路229は、インバータ
U1、遅れ回路U2及びANDゲートU3を有する。回
路が(試験のための)グローバル3状態モードではない
ことを示すグローバル3状態バー信号GTSBと、プロ
グラミングが完了していることを示すプログラム完了信
号DONEの両方が論理高のとき、NANDゲートU0
からの論理低の出力信号Aは次の三つのことを行う。 1)プルアップ用トランジスタ27をターンオフし、ト
ランジスタ27に電流を流さずに、入出力パッド23が
他の電源によって駆動されるようにする。 2)TSM信号が論理低のとき、ORゲートU4からバ
ッファ21に論理低の信号を出力させ、バッファ21を
高インピーダンス状態から遷移させる。 3)インバータU1の入力に論理低の信号を印加する。
【0015】図4に示すように、インバータU1へ論理
低の信号Aが入力されることによって、インバータU1
は論理高の信号Bを出力し、この論理高の信号Bは遅れ
回路U2へ印加される。時間遅れTdの後に、遅れ回路
U2の出力Cは論理高の入力信号Bに応答して論理高に
なる。スルーレートモードコントローラ29が論理高の
信号を出力するとき、論理高になった信号Cに応じてA
NDゲートU3の出力Dが論理高となる。信号Dは、バ
ッファ21へのスルーレート制御信号F/S′である。
信号Aが論理低となる時刻T1のとき、バッファ21は
高インピーダンス状態から遷移する。従って、入出力パ
ッド23は論理低に遷移する(ライン36の入力信号が
論理低であることを仮定している)。バッファ21は、
遅れ回路U2によって提供された遅れ時間Tdの間低速
応答モードにあるので、入出力パッド23の電圧は、遅
れ時間の間に時刻T1での論理高の値から次第に論理低
へ遷移する。遅れ回路U2は、バッファ21が時刻T2
でその低速応答モードから解除される前に、入出力パッ
ド23が論理低に近い値に遷移するような十分な遅れ時
間を提供するように構成されている。
低の信号Aが入力されることによって、インバータU1
は論理高の信号Bを出力し、この論理高の信号Bは遅れ
回路U2へ印加される。時間遅れTdの後に、遅れ回路
U2の出力Cは論理高の入力信号Bに応答して論理高に
なる。スルーレートモードコントローラ29が論理高の
信号を出力するとき、論理高になった信号Cに応じてA
NDゲートU3の出力Dが論理高となる。信号Dは、バ
ッファ21へのスルーレート制御信号F/S′である。
信号Aが論理低となる時刻T1のとき、バッファ21は
高インピーダンス状態から遷移する。従って、入出力パ
ッド23は論理低に遷移する(ライン36の入力信号が
論理低であることを仮定している)。バッファ21は、
遅れ回路U2によって提供された遅れ時間Tdの間低速
応答モードにあるので、入出力パッド23の電圧は、遅
れ時間の間に時刻T1での論理高の値から次第に論理低
へ遷移する。遅れ回路U2は、バッファ21が時刻T2
でその低速応答モードから解除される前に、入出力パッ
ド23が論理低に近い値に遷移するような十分な遅れ時
間を提供するように構成されている。
【0016】一旦信号Cが論理高に遷移すると、バッフ
ァ21の低速応答モードまたは高速応答モードがスルー
レートモードコントローラ29によって決定される。殆
どの状況において好ましい高速応答モードでは、ライン
36の入力信号の変化が、入出力パッド23の信号を高
速でスイッチングさせる。
ァ21の低速応答モードまたは高速応答モードがスルー
レートモードコントローラ29によって決定される。殆
どの状況において好ましい高速応答モードでは、ライン
36の入力信号の変化が、入出力パッド23の信号を高
速でスイッチングさせる。
【0017】図5は、出力バッファ21の好適な実施例
を示している。高インピーダンス制御信号T、バッファ
入力信号36及びスルーレート制御信号F/S′は、図
3に示されたものと等しい。パッド23もまた、図3の
パッド23と等しい。スルーレート制御信号F/S′が
高速応答モード(論理高)のとき、マルチプレクサ50
3はライン508からの直接入力を選択する。スルーレ
ート制御信号F/S′が低速応答モード(論理低)のと
き、伝達ゲート504の出力信号がプルダウン用トラン
ジスタ407bに印加される。プルダウン用トランジス
タ506は、伝達ゲート504がオフのときにターンオ
ンし、ライン508の信号が論理低の場合に入力ライン
507がフロート状態となることを防止する。ライン5
08の信号が論理高に遷移し、かつパッド23が0Vに
遷移するとき、ライン507の低下する電圧がマルチプ
レクサ503によってトランジスタ407bのゲートへ
伝達され、トランジスタを次第にターンオフさせグラン
ド電位の変化が最小となる。トランジスタ407bが完
全にオフとなり、かつトランジスタ506がオフのと
き、マルチプレクサ503を通ってトランジスタ407
bのゲートに達するライン507は、フロート状態とな
ることが注意されなければならない。しかし、トランジ
スタ407bのゲートが、トランジスタ407bを部分
的にターンオンさせるために十分な電位を有するフロー
ト状態のとき、ライン408の電圧が減少し、ライン5
07の電圧を低下させる。従って中間の電位は持続しな
い。小型のトランジスタ417bは、出力電圧をグラン
ドレベルにプルダウンし、バッファ21が低速スルーレ
ートモードのときパッド23の電圧のドリフトを防止す
る。信号36及び高インピーダンス制御信号Tの反転さ
れた信号が、NANDゲート51a及びANDゲート5
1bに印加される。入力信号36は、ANDゲート51
bの入力で反転される。このため、信号Tが論理低のと
きバッファ21は信号36に応答し、信号Tが論理高の
ときバッファ21は信号36とは無関係にターンオフす
る。
を示している。高インピーダンス制御信号T、バッファ
入力信号36及びスルーレート制御信号F/S′は、図
3に示されたものと等しい。パッド23もまた、図3の
パッド23と等しい。スルーレート制御信号F/S′が
高速応答モード(論理高)のとき、マルチプレクサ50
3はライン508からの直接入力を選択する。スルーレ
ート制御信号F/S′が低速応答モード(論理低)のと
き、伝達ゲート504の出力信号がプルダウン用トラン
ジスタ407bに印加される。プルダウン用トランジス
タ506は、伝達ゲート504がオフのときにターンオ
ンし、ライン508の信号が論理低の場合に入力ライン
507がフロート状態となることを防止する。ライン5
08の信号が論理高に遷移し、かつパッド23が0Vに
遷移するとき、ライン507の低下する電圧がマルチプ
レクサ503によってトランジスタ407bのゲートへ
伝達され、トランジスタを次第にターンオフさせグラン
ド電位の変化が最小となる。トランジスタ407bが完
全にオフとなり、かつトランジスタ506がオフのと
き、マルチプレクサ503を通ってトランジスタ407
bのゲートに達するライン507は、フロート状態とな
ることが注意されなければならない。しかし、トランジ
スタ407bのゲートが、トランジスタ407bを部分
的にターンオンさせるために十分な電位を有するフロー
ト状態のとき、ライン408の電圧が減少し、ライン5
07の電圧を低下させる。従って中間の電位は持続しな
い。小型のトランジスタ417bは、出力電圧をグラン
ドレベルにプルダウンし、バッファ21が低速スルーレ
ートモードのときパッド23の電圧のドリフトを防止す
る。信号36及び高インピーダンス制御信号Tの反転さ
れた信号が、NANDゲート51a及びANDゲート5
1bに印加される。入力信号36は、ANDゲート51
bの入力で反転される。このため、信号Tが論理低のと
きバッファ21は信号36に応答し、信号Tが論理高の
ときバッファ21は信号36とは無関係にターンオフす
る。
【0018】図6は、図3のインバータU1と遅れ回路
U2の好適な実施例を示している。トランジスタの寸法
を厳密に調節することによって、単一のCMOSインバ
ータは反転及び遅れ機能の両方を実施することができ
る。好ましくは、チャネル長をチャネル幅よりも長くす
ることにより、特にPチャネルトランジスタ601の導
電率は低くされている。そのような特徴によって、イン
バータU1は低いトリップ点を有し、信号Aの電圧が5
Vよりも十分に低い値、ある実施例では約1.0Vに低
下するまで、出力Cは上昇しない。トランジスタ601
が導通した場合でも、長いチャネル長と短いチャネル幅
による抵抗が、VccからラインCへの電流の流れを制
限し、ANDゲートU3への入力電圧は、信号Aが論理
低となった後遅れ時間Tdの間はANDゲートU3のト
リップ点まで上昇しない。図6の実施例は、専有するシ
リコン領域が少ないという利点を有し、かつ遅れ特性を
トランジスタ601のチャネル長及びチャネル幅を変え
ることによって調整できる。ある実施例ではチャネル長
とチャネル幅の比は約2対1である。
U2の好適な実施例を示している。トランジスタの寸法
を厳密に調節することによって、単一のCMOSインバ
ータは反転及び遅れ機能の両方を実施することができ
る。好ましくは、チャネル長をチャネル幅よりも長くす
ることにより、特にPチャネルトランジスタ601の導
電率は低くされている。そのような特徴によって、イン
バータU1は低いトリップ点を有し、信号Aの電圧が5
Vよりも十分に低い値、ある実施例では約1.0Vに低
下するまで、出力Cは上昇しない。トランジスタ601
が導通した場合でも、長いチャネル長と短いチャネル幅
による抵抗が、VccからラインCへの電流の流れを制
限し、ANDゲートU3への入力電圧は、信号Aが論理
低となった後遅れ時間Tdの間はANDゲートU3のト
リップ点まで上昇しない。図6の実施例は、専有するシ
リコン領域が少ないという利点を有し、かつ遅れ特性を
トランジスタ601のチャネル長及びチャネル幅を変え
ることによって調整できる。ある実施例ではチャネル長
とチャネル幅の比は約2対1である。
【0019】トランジスタ601の設計手順を以下に示
す。 1)Nチャネルトランジスタを取り扱うための最も厳し
い条件を仮定して、バッファ21が消費電力の大きい負
荷をVccからVccの約10%へスイッチングさせる
ために必要な時間遅れTdの値を決定する。 2)Pチャネルトランジスタを取り扱うための最良の条
件を仮定して、トランジスタ601の最小のチャネル幅
を選択し、かつ遅れ時間Tdよりも長い時間に亘って論
理低を維持する信号Aに応答して、トランジスタ601
がANDゲートU3のトリップ点よりも高い電位にノー
ドCを充電するために必要な時間を達成するようにチャ
ネル長を増加させる。このとき、ステップ1と同様の温
度及び電圧の条件を仮定する。
す。 1)Nチャネルトランジスタを取り扱うための最も厳し
い条件を仮定して、バッファ21が消費電力の大きい負
荷をVccからVccの約10%へスイッチングさせる
ために必要な時間遅れTdの値を決定する。 2)Pチャネルトランジスタを取り扱うための最良の条
件を仮定して、トランジスタ601の最小のチャネル幅
を選択し、かつ遅れ時間Tdよりも長い時間に亘って論
理低を維持する信号Aに応答して、トランジスタ601
がANDゲートU3のトリップ点よりも高い電位にノー
ドCを充電するために必要な時間を達成するようにチャ
ネル長を増加させる。このとき、ステップ1と同様の温
度及び電圧の条件を仮定する。
【0020】この設計手順によって、グランド電位を大
きく乱すことなしに、パッド23の電圧の遷移を可能と
するための、低スルーレートでの遅れ時間が充分である
ことが確実となる。
きく乱すことなしに、パッド23の電圧の遷移を可能と
するための、低スルーレートでの遅れ時間が充分である
ことが確実となる。
【0021】トランジスタ602は、現在の技術では最
小のチャネル長及びチャネル幅を有するNチャネルトラ
ンジスタからなる。ある実施例では、チャネル長とチャ
ネル幅の比は1対2.4である。
小のチャネル長及びチャネル幅を有するNチャネルトラ
ンジスタからなる。ある実施例では、チャネル長とチャ
ネル幅の比は1対2.4である。
【0022】図7は本発明の他の実施例を表している。
図7の回路は、低スルーレートを達成するためにその一
方がターンオフされまた高スルーレートを達成するため
にその両方がターンオンされる一対のバッファを用い
て、図3の回路と同様にスルーレートの変化を達成する
ものである。バッファ21aは、本来単独では入力信号
に低速で応答するデバイスである。バッファ21a及び
21bは共働して入力信号に高速で応答する。これらの
バッファは両方とも1つのCMOSバッファからなる。
図8は、図7のバッファ21a及び21bを実施するた
めに用いられるバッファ回路を示している。しかし、バ
ッファ21a及び21bはその寸法及び電流容量が異な
るものであっても良い。高インピーダンス状態制御信号
TSMが論理低の場合、信号Aが論理低に遷移したと
き、バッファ21aを制御する信号Tもまた迅速に論理
低に遷移し、バッファ21aを高インピーダンス状態か
ら遷移させる。しかしバッファ21aは小型なので、ラ
イン36の入力信号に対して低速で応答する。図3の実
施例と同様に、論理低の信号Aは、遅れ時間Tdの後に
ラインD上に論理高の信号を発生させる。従ってTSM
が論理低のとき、遅れ時間Tdの後に、バッファ21b
が高インピーダンス状態から遷移し、バッファ21aと
21bの組合せは、ライン36の信号に対して迅速に応
答する。
図7の回路は、低スルーレートを達成するためにその一
方がターンオフされまた高スルーレートを達成するため
にその両方がターンオンされる一対のバッファを用い
て、図3の回路と同様にスルーレートの変化を達成する
ものである。バッファ21aは、本来単独では入力信号
に低速で応答するデバイスである。バッファ21a及び
21bは共働して入力信号に高速で応答する。これらの
バッファは両方とも1つのCMOSバッファからなる。
図8は、図7のバッファ21a及び21bを実施するた
めに用いられるバッファ回路を示している。しかし、バ
ッファ21a及び21bはその寸法及び電流容量が異な
るものであっても良い。高インピーダンス状態制御信号
TSMが論理低の場合、信号Aが論理低に遷移したと
き、バッファ21aを制御する信号Tもまた迅速に論理
低に遷移し、バッファ21aを高インピーダンス状態か
ら遷移させる。しかしバッファ21aは小型なので、ラ
イン36の入力信号に対して低速で応答する。図3の実
施例と同様に、論理低の信号Aは、遅れ時間Tdの後に
ラインD上に論理高の信号を発生させる。従ってTSM
が論理低のとき、遅れ時間Tdの後に、バッファ21b
が高インピーダンス状態から遷移し、バッファ21aと
21bの組合せは、ライン36の信号に対して迅速に応
答する。
【0023】これまでの説明から、本発明の他の実施例
も当業者には明らかである。そのような他の実施例もま
た本発明の技術的視点内に含まれるものである。
も当業者には明らかである。そのような他の実施例もま
た本発明の技術的視点内に含まれるものである。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、集積回路デバイス内の
グランドラインの電位の変動を最小にすることができ
る。
グランドラインの電位の変動を最小にすることができ
る。
【図1】Xilinx社製のFPGAの構造を表す図で
ある。
ある。
【図2】Xilinx社製のFPGAの入出力バッファ
(IOB)を表す図。
(IOB)を表す図。
【図3】本発明に基づくスルーレート制御回路を表す
図。
図。
【図4】図3の回路の信号のタイミング図。
【図5】図3の出力バッファの好適な実施例を表す図。
【図6】図3の遅れ回路の好適な実施例を表す図。
【図7】本発明に基づくスルーレート制御回路の他の実
施例を表す図。
施例を表す図。
【図8】図7に用いられた出力バッファの実施例を表す
図。
図。
21 出力バッファ 21a、21b バッファ 22 入力バッファ 23 入出力パッド 24、25 ダイオード 26 抵抗 27 プルアップ用トランジスタ 28 プルアップ制御論理回路 29 スルーレートモードコントローラ 31 フリップフロップ 32 フリップフロップ 33 3状態インバータ 34 ライン 35 出力ライン 36 入力ライン 37 3状態イネーブル信号ライン 38、39 メモリセル 41 プルアップ用トランジスタ 42 プルダウン用トランジスタ 45 トランジスタ 51a NANDゲート 51b ANDゲート 229 遅れ回路 407a プルアップ用トランジスタ 407b プルダウン用トランジスタ 417a プルアップ用トランジスタ 417b プルダウン用トランジスタ 503 マルチプレクサ 504 伝達ゲート 506 プルダウン用トランジスタ 507、508 ライン 601 Pチャネルトランジスタ 602 Nチャネルトランジスタ U1 インバータ U2 遅れ回路 U3 ANDゲート
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (3)
- 【請求項1】 ソフトウェイクアップ出力バッファで
あって、 入力信号(36)に対応する入出力パッド23への出力
信号を発生させるバッファ(21)と、 高インピーダンス制御信号(A)に応答して前記バッフ
ァを高インピーダンス状態にする手段(T)と、 スルーレート信号(D)に応答して前記バッファの応答
速度を制御する手段(F/S′)と、 前記高インピーダンス制御信号に応答して前記スルーレ
ート信号(D)を制御する手段(229)とを有するこ
とを特徴とするソフトウェイクアップ出力バッファ。 - 【請求項2】 前記スルーレート信号を制御する前記
手段が、 前記スルーレート信号(D)を発生させる2個の入力を
備えた論理ゲート(U3)と、 第1スルーレート信号を発生させ、前記第1スルーレー
ト信号を前記論理ゲートの第1入力に提供する手段と、 前記高インピーダンス制御信号(A)を受け取り、遅れ
時間(D)を前記高インピーダンス制御信号(A)に加
え、前記遅れ時間Tdの後に、前記高インピーダンス制
御信号(A)を前記論理ゲート(U3)の第2入力に加
えることにより、第2のスルーレート制御信号を発生さ
せる手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の
ソフトウェイクアップ出力バッファ。 - 【請求項3】 入力信号(36)に対応する入出力パ
ッド23への出力信号を発生させるバッファ手段(21
a、21b)と、 前記インピーダンス制御信号(A)に応答して前記バッ
ファ手段を高インピーダンス状態にする手段(T)と、 スルーレート信号(D)に応答して前記バッファ手段の
応答速度を制御する手段(F/S′)と、 前記高インピーダンス制御信号に応答して、前記バッフ
ァ信号の駆動能力を制御する手段(229)とを有する
ことを特徴とするソフトウェイクアップ出力バッファ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/016,643 | 1993-02-12 | ||
US08/016,643 US5331220A (en) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | Soft wakeup output buffer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0795043A true JPH0795043A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=21778194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6037803A Pending JPH0795043A (ja) | 1993-02-12 | 1994-02-11 | ソフトウェイクアップ出力バッファ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5331220A (ja) |
EP (1) | EP0611161A3 (ja) |
JP (1) | JPH0795043A (ja) |
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