JPH08102653A - 半導体集積回路の出力回路 - Google Patents

半導体集積回路の出力回路

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JPH08102653A
JPH08102653A JP6237478A JP23747894A JPH08102653A JP H08102653 A JPH08102653 A JP H08102653A JP 6237478 A JP6237478 A JP 6237478A JP 23747894 A JP23747894 A JP 23747894A JP H08102653 A JPH08102653 A JP H08102653A
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JP
Japan
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output
circuit
mos transistor
semiconductor integrated
vth
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JP6237478A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Taguchi
宏幸 田口
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】出力レベルの低下を防止し、5V系デバイスと
のインターフェースをとることを可能にした半導体集積
回路の出力回路を提供する。 【構成】第1のMOSトランジスタ1を2入力のニュー
ロンMOSトランジスタで形成し、かつ該2入力のうち
一方のゲートに前記出力制御回路3からの信号φ1を供
給し、他方のゲートに前記ニューロンMOSトランジス
タの閾値VTHを変化させるための制御電圧VEを供給し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の出力
回路に関するものであり、H出力レベルの低下を防止
し、5V系デバイスと低電圧系デバイスとのインターフ
ェースを可能にした半導体集積回路の出力回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、DRAMの出力回路は、図3に示
すように、電源電圧Vccと接地電圧Vssとの間に第
1,第2のNチャネル型MOSトランジスタ1,2を互
いに直列接続し、該MOSトランジスタ1,2のゲート
に出力制御回路3の出力信号φ1,φ2を供給していた。
上記のように、出力バッファとして2つのNチャネル型
MOSトランジスタ1,2を用いているのは、一般にD
RAMの場合、出力端子4は入力端子と兼用されてお
り、規格上DRAMの電源電圧Vcc以上の入力電圧が
印加されることが許容されていることから、CMOS形
式の出力バッファでは、ダイオードの順方向電流が流れ
てしまうからである。
【0003】上記の出力回路は、出力禁止状態において
(*DES信号がLレベル)、出力信号φ1,φ2は、い
ずれもLレベルとなり、MOSトランジスタ1,2はオ
フする。また、出力可能状態において(*DES信号が
Hレベル)、φ1=D,φ2=*Dとなり、データDが出
力端子4に出力される。しかしながら、近年、DRAM
の電源電圧Vccが従来の5Vから3.3Vへ低電圧化
される傾向にあることに伴い、出力レベルの低下が問題
となっている。いま、出力信号φ1がHレベルのとき、
第1のNチャネル型MOSトランジスタ1は、オン状態
となるが、Hレベル出力電圧VOHは、MOSトランジス
タの閾値VTH分だけ低下してしまう。すなわち、VOH=
Vcc−VTH と表される。ところで、5V系のデバイ
ス(例えば、マイクロプロセッサ)とのインターフェー
スをとる場合、規格上Hレベル出力電圧VOHとして、
2.4Vが要求されている。したがって、Vccが3.
3Vという低電圧のDRAMでは、VOH=2.6Vとな
り、バラツキや温度特性等を考慮すると上記規格を保証
することができない。そこで、かかる問題を解決するた
めに、図4に示すような出力回路が考えられた。本回路
は、出力信号φ1を昇圧した信号φ1’を第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタ1のゲートに供給したものであ
る。これにより、出力レベルの低下が防止されるので、
5V系デバイスとのインターフェースをとることが可能
になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の出力
回路では、昇圧回路5を設ける必要があるが、昇圧回路
5の回路構成が複雑であるために、DRAMのチップ面
積が増大する欠点がある。また、昇圧回路5は、一般に
容量結合効果を利用して昇圧しているので、昇圧された
レベルは浮遊状態となり、リーク電流によって昇圧レベ
ルが低下してしまうおそれがある。さらに、第1のNチ
ャンネル型MOSトランジスタ1のゲートに過大な電圧
がかかり、ゲート酸化膜の信頼性を悪化させるおそれも
ある。
【0005】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、回路を複雑にすることなく、出力レベルの低
下を防止し、5V系デバイスとのインターフェースをと
ることを可能にした半導体集積回路の出力回路を提供す
ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1に示すよ
うに、第1の電源Vccと第2の電源Vssとの間にN
チャネル型の第1のMOSトランジスタ1とNチャネル
第2のMOSトランジスタ2とを互いに直列接続し、出
力禁止状態(*DES=L)では前記両MOSトランジ
スタ1,2のゲートにLレベルの信号を供給して両MO
Sトランジスタ1,2をオフさせ、かつ出力可能状態
(*DES=H)では前記第1,第2のMOSトランジ
スタ1,2のゲートにそれぞれ出力データDと反転出力
データ*Dとを供給する出力制御回路3を備える半導体
集積回路の出力回路において、前記第1のMOSトラン
ジスタ1を2入力のニューロンMOSトランジスタで形
成し、該2入力のうち一方のゲートに前記出力制御回路
3からの信号φ1を供給し、他方のゲートに前記ニュー
ロンMOSトランジスタの閾値VTHを変化させるための
制御電圧VEを供給した。ニューロンMOSトランジス
タとは、フローティングゲートFGと、そのフローティ
ングゲートFG上に絶縁膜を介して設けた複数の入力ゲ
ートを有するMOSトランジスタであって、2入力のニ
ューロンMOSトランジスタは、図2に示すように、2
つの電気的に分離したゲートCG1,CG2を有してい
る。
【0007】
【作用】本発明によれば、第1のMOSトランジスタ1
を可変閾値の機能を有するニューロンMOSトランジス
タで形成しているので、制御電圧VEを変えることによ
り、出力禁止状態(*DES=L)では、閾値VTHを比
較的高く設定し、出力可能状態(*DES=H)では、
閾値VTHを低く設定することができ、これにより、出力
レベルの低下を防止することができる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の一実施例に係る半導体集積回
路の出力回路を図1および図2を参照しながら説明す
る。本発明の特徴は、図1に示すように、第1のMOS
トランジスタ1を2入力のニューロンMOSトランジス
タで形成し、該2入力のうち一方のゲートに前記出力制
御回路3からの信号φ1を供給し、他方のゲートに前記
ニューロンMOSトランジスタの閾値VTHを変化させる
ための制御電圧VEを供給した点にある。ニューロンM
OSトランジスタについては、例えば、「電子通信学会
技報(TECHNICAL REPORT OF IEICE CPSY93-6, FTS93-6,
ICD93-6(1993-06)」に詳しく記載されているので、以下
で同文献を引用して説明する。 ニューロンMOSトラ
ンジスタは、フローティングゲートFGと、そのフロー
ティングゲートFG上に絶縁膜を介して設けた複数の入
力ゲートを有するMOSトランジスタであって、2入力
のニューロンMOSトランジスタは、図2に示すよう
に、2つの電気的に分離したゲートCG1,CG2を有し
ている。ここで、ゲートCG1,CG2における電位をV
1,V2とすると、V1端子から見たトランジスタの閾値
は、V2によって自在に変化させられる。この可変閾値
の機能は、フローティングゲートFGへの電荷注入を利
用して実現しているのではなく、単に制御電極でフロー
ティングゲートFGの電位を制御し、もう一方の端子V
1から見た、見かけ上の閾値を変化させているにすぎな
い。したがって、ニューロンMOSトランジスタがオン
する条件は、次式で与えられる。
【0009】 φF=(C1V1+C2V2)/(C1+C2)> VTH ・・・・・・(1) ここで、φFは、フローティングゲートFGの電位、C
1,C2は、それぞれゲートCG1,CG2とフローティン
グゲートFGとの結合容量である。したがって、端子V
1から見た閾値VTH'は、次式で与えられる。 VTH'=(1+C1/C2)VTH − (C1/C2)V2 ・・・・(2) 上記の結果を図1に示した本実施例に適用すると、第1
のMOSトランジスタ1の閾値VTH'は、次式で表され
る。
【0010】 VTH'=(1+C1/C2)VTH − (C1/C2)VE ・・・・(3) よって、制御電圧VEを変えることにより、出力禁止状
態(*DES=L)では、閾値VTH'を比較的高く設定
し、出力可能状態(*DES=H)では、閾値VTH'を
低く設定することができ、これにより、出力レベルの低
下を防止することができる。
【0011】最も簡単に制御電圧VEを作り出すには、
出力禁止状態(*DES=L)でVE=0Vとし、出力
可能状態(*DES=H)では、VE=Vccとするこ
とである。。。すなわち、この場合、制御電圧VEは*
DES信号と同一信号を用いることができる。このとき
(C1/C2)、結合容量比を以下ように設定することに
より、出力可能状態(*DES=H)の閾値VTH'を0
Vに設定することが可能である。いま、VTH'=0V,
VE=Vccを(3)式に代入し、(C1/C2)について
解くと、次式が得られる。
【0012】 (C1/C2) =VTH /(Vcc−VTH) ・・・・・(4) また、出力禁止状態(*DES=L)における閾値VT
H'は、(3)式において、VE=0Vを代入することに
より、次式で与えられる。 VTH'=(1+C1/C2)VTH ・・・・・(5) 以下で、具体例を示す。VTH=0.7V,Vcc=3.
3Vとすると、(4)式より、必要な結合容量比は(C
1/C2) =0.27となる。また、このとき出力禁止状
態(*DES=L)における閾値VTH'は、(5)式よ
り、0.89Vとなる。したがって、本実施例では、制
御電圧VEを上記のように、変化させることにより、出
力可能状態における第1のMOSトランジスタの閾値を
従来の0.7Vから0Vに下げることができるので、出
力レベルの低下を防止し、電源電圧に等しい3.3Vの
Hレベル出力電圧を得ることが可能になり、5V系デバ
イスとのインターフェースを実現することができる。ま
た、出力禁止状態(*DES=L)における閾値VTH'
は従来より高くなるので、トランジスタのオフリーク電
流を低減できる利点もある。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1のMOSトランジスタ1を可変閾値の機能を有する
ニューロンMOSトランジスタで形成しているので、制
御電圧VEを変えることにより、出力禁止状態(*DE
S=L)では、閾値VTHを比較的高く設定し、出力可能
状態(*DES=H)では、閾値VTHを低く設定するこ
とができ、出力レベルの低下を防止することができる。
これにより、5V系デバイスと低電圧系デバイスとのイ
ンターフェースをとることが可能になる。
【0014】また、本発明の出力回路は、第1のMOS
トランジスタ1を可変閾値の機能を有するニューロンM
OSトランジスタで置き換えるだけで構成できるので、
従来のように昇圧回路を使用する必要がなく、回路構成
が簡単になるとともに、ゲートに高電圧がかからないの
で、高信頼性を確保できる利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体集積回路の出力
回路を示す回路図である。
【図2】ニューロンMOSトランジスタを説明する図で
ある。
【図3】従来例に係る半導体集積回路の出力回路を示す
回路図である。
【図4】従来例に係る半導体集積回路の出力回路を示す
回路図である。
【符号の説明】
1 第1のMOSトランジスタ 2 第2のMOSトランジスタ 3 出力制御回路 4 出力端子 5 昇圧回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 19/003 E 19/0952 H03K 19/094 Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電源と第2の電源の間にNチャネ
    ル型の第1のMOSトランジスタとNチャネル第2のM
    OSトランジスタとを互いに直列接続し、出力禁止状態
    では前記第1,第2のMOSトランジスタのゲートにL
    レベルの信号を供給して両MOSトランジスタをオフさ
    せ、かつ出力可能状態では前記第1,第2のMOSトラ
    ンジスタのゲートにそれぞれ出力データDと反転出力デ
    ータ*Dとを供給する出力制御回路を備える半導体集積
    回路の出力回路において、前記第1のMOSトランジス
    タを2入力ゲートのニューロンMOSトランジスタで形
    成し、かつ該2入力のうち一方のゲートに前記出力制御
    回路からの信号を供給し、他方のゲートに前記ニューロ
    ンMOSトランジスタの閾値を変化させるための制御電
    圧を供給することを特徴とする半導体集積回路の出力回
    路。
JP6237478A 1994-09-30 1994-09-30 半導体集積回路の出力回路 Pending JPH08102653A (ja)

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