JPH08162943A - Cmos出力バッファ回路 - Google Patents

Cmos出力バッファ回路

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JPH08162943A
JPH08162943A JP6301902A JP30190294A JPH08162943A JP H08162943 A JPH08162943 A JP H08162943A JP 6301902 A JP6301902 A JP 6301902A JP 30190294 A JP30190294 A JP 30190294A JP H08162943 A JPH08162943 A JP H08162943A
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JP
Japan
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time
power supply
output
positive power
mos transistor
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Withdrawn
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JP6301902A
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English (en)
Inventor
Yuji Takahashi
祐司 高橋
Toshifumi Katayama
富史 片山
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NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CMOS出力バッファ回路におけるスイッチ
ング時の過渡電流を防止してスイッチングノイズを抑圧
する。 【構成】 入力端子1の入力信号をインバータ回路2,
6,7により遅らせ、トランジスタ3,4のCMOSイ
ンバータのオンオフと、トランジスタ8,9のCMOS
インバータのオンオフとを時間的にずらせることで、ス
イッチング時の過渡電流を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS(Comple
mentary MOS)出力バッファ回路に関し、特
に半導体集積回路で実現されるCMOS出力バッファ回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に従来のCMOS出力バッファ回路
の構成例を示す。入力端子1をインバータ回路2の入力
に接続し、インバータ回路2の出力をPチャネル型MO
Sトランジスタ3とNチャネル型MOSトランジスタ4
のゲート電極に接続し、Pチャネル型MOSトランジス
タ3のソース電極を正電源VDDに接続し、Nチャネル
型MOSトランジスタ4のソース電極を負電源VSSに
接続し、Pチャネル型MOSトランジスタ3とNチャネ
ル型MOSトランジスタ4のドレイン電極を出力端子に
接続する構成であった。尚、出力端子は外部負荷容量に
接続される。
【0003】この回路の動作としては、入力端子に論理
値“1”が入力されると、インバータ回路2の出力論理
値は“0”となりPチャネル型MOSトランジスタ3は
オン状態、Nチャネル型MOSトランジスタ4はオフ状
態となる。従って、外部負荷容量の電位が正電源VDD
と等電位になるまで、正電源VDDから外部負荷容量に
電荷が充電される。
【0004】また、入力端子に“0”が入力されると、
インバータ回路2の出力は論理値“1”となり、Pチャ
ネル型MOSトランジスタ3はオフ状態、Nチャネル型
MOSトランジスタ4はオン状態となる。従って、外部
負荷容量の電位が負電源VSSと等電位になるまで外部
負荷容量から負電源VSSに電荷が放電される。
【0005】LSIにおいてボンディングワイヤ、パッ
ケージのリード線等のインピーダンス成分によって電流
駆動能力の大きい出力バッファ回路のスイッチング時
に、LSI内部の正電源、負電源ラインにノイズが回り
込む。このノイズが大きいほど波形は歪み、LSI内部
で誤動作する可能性が大きくなる。
【0006】寄生インピーダンスによるノイズは、
(1)により示される。 △V=Z×i …(1) △V:ノイズの大きさ Z:寄生インピーダンス i:過渡電流の最大値
【0007】従来の図3に示すCMOS出力バッファ回
路では、Pチャネル型MOSトランジスタ及びNチャネ
ル型MOSトランジスタのサイズを小さくすることによ
りオン抵抗を大きくし、式(1)における過渡電流を下
げる方法を取っていた。
【0008】また、他の方法として、特開平4−351
115号公報には、図4に示す如きCMOS出力バッフ
ァ回路が開示されている。入力端子41の信号が“0”
から“1”に変化すると、インバータ回路42の出力は
“0”、2入力NOR回路44の出力は“0”に変化
し、Pチャネル型MOSトランジスタ49のみがオンと
なる。
【0009】次に、インバータ回路45の出力は
“1”、2入力NAND回路43の出力は“0”に変化
し、Pチャネル型MOSトランジスタ47がオンとな
る。従って、正電源VDDの電流は、Pチャネル型MO
Sトランジスタ49を流れる電流と、この電流より遅れ
て流れるPチャネル型MOSトランジスタ47を流れる
電流を合成することによって得られる。
【0010】この結果、正電源電流の変化率(式(1)
においてiに相当する)を減少させ、寄生インピーダン
スによるノイズを抑止するようにしている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図3に示したCMOS
出力バッファ回路では、電源電流の過渡値を抑えるため
に、出力トランジスタのサイズを小とする方法を採って
いるので、負荷駆動能力が低下し特に出力立上がり時の
特性が著しく劣化するという欠点がある。
【0012】また、図4に示した回路では、出力トラン
ジスタを並列駆動してこの並列駆動タイミングをインバ
ータ回路42,45,46及びNAND回路43,NO
R回路44を用いて遅らせる構成であるために、構造が
複雑となる。また入力端子41がインバータ回路42,
NAND回路43,NOR回路44の3つの入力へ夫々
接続されているために、入力のファンイン数が3と多
く、入力負荷が大となって高速性に欠けるという欠点が
ある。
【0013】本発明の目的は、出力段トランジスタの電
流駆動能力を下げることなく、また入力のファンイン数
を増大することなく簡単な構成でスイッチング時のノイ
ズを抑圧可能としたCMOS出力バッファ回路を提供す
ることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によるCMOS出
力バッファ回路は、入力端子と、この入力端子の信号を
遅延反転する第1の遅延反転手段と、この遅延反転手段
の出力を入力とする第2の遅延反転手段と、この第2の
遅延反転手段の出力を入力とする第3の遅延反転手段
と、前記第1の遅延反転手段の出力を入力とし第1及び
第2の電源端子間に接続された第1のCMOSインバー
タと、前記第3の遅延反転手段の出力を入力とする第2
のCMOSインバータと、前記第1の遅延反転手段の出
力をゲート入力とし前記第2のCMOSインバータと前
記第1の電源端子との間に接続された一導電型の第1の
MOSトランジスタと、前記第1の遅延反転手段の出力
をゲート入力とし前記第2のCMOSインバータと前記
第2の電源端子との間に接続された逆導電型の第2のM
OSトランジスタと、前記第1及び第2のCMOSイン
バータの出力が共通接続された出力端子とを含むことを
特徴としている。
【0015】
【作用】互いに直列接続された遅延反転機能を有する3
段のインバータ回路の各遅延出力により、並列接続され
た出力段MOSトランジスタを時間差を設けて駆動し、
入力ファンイン数を1としたまま簡単な構成で過渡電流
を抑圧する。
【0016】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
詳述する。
【0017】図1は本発明の実施例の回路図であり、図
3と同等部分は同一符号により示している。入力端子1
からの入力信号はインバータ回路2、6及び7の3段直
列接続回路が入力され、初段のインバータ回路2の出力
は、CMOSインバータを構成するPチャネル型MOS
トランジスタ3とNチャネル型MOSトランジスタとの
共通ゲートへ供給されている。
【0018】2段目と3段目のインバータ回路6、7を
経た信号は、CMOSインバータを構成するPチャネル
型MOSトランジスタ8とNチャネル型MOSトランジ
スタ9との共通ゲートへ供給されている。
【0019】このPチャネル型MOSトランジスタ8と
正電源VDDとの間にはPチャネル型MOSトランジス
タ10が接続されており、またNチャネル型MOSトラ
ンジスタ9と負電源VSSとの間にはNチャネル型MO
Sトランジスタ11が接続されている。両MOSトラン
ジスタ10,11の共通ゲートには初段のインバータ回
路2の出力が印加されている。
【0020】トランジスタ3,5及びトランジスタ8,
9よりなるCMOSインバータの各出力が出力端子5へ
接続されて回路出力となっている。
【0021】図2は図1の回路の動作を示すための各部
信号波形例である。まず、時刻1において、入力端子1
が“0”の時、インバータ回路2の出力は“1”、イン
バータ回路7の出力は“1”となり、従ってPチャネル
型MOSトランジスタ10,8,3はオフ状態、Nチャ
ネル型MOSトランジスタ11,9,4はオン状態のた
め出力端子15は負電源VSSの電位になる。
【0022】時刻3において入力端子1が“0”から
“1”に変化したとき、時刻4においてインバータ回路
2の出力は“1”から“0”に変化し、Pチャネル型M
OSトランジスタ10,3がオンになる。Pチャネル型
MOSトランジスタ10はPチャネル型MOSトランジ
スタ8がオフのため電流は流れない。従って、時刻4に
おいてPチャネル型MOSトランジスタ3のみ電流が流
れる。
【0023】時刻5においてインバータ回路7の出力は
“1”から“0”に変化し、Pチャネル型MOSトラン
ジスタ8がオンになる。時刻5ではPチャネル型MOS
トランジスタ10もオンのため電流が流れる。従って、
時刻4から時刻6までの間出力端子5の電位が正電源V
DDの電位になるまで、正電源VDDから外部負荷容量
に向かって過渡電流が流れる。
【0024】Pチャネル型MOSトランジスタ3,10
及び8の各々に流れる電流のピーク値はトランジスタの
電流駆動能力に比例し、また正電源VDDの電流波形
は、各電流波形を合成することにより得ることができ
る。時刻4から時刻6までの間ではPチャネル型MOS
トランジスタ8がオンになる時間を遅らせることにより
正電源VDDのピーク値を抑え、正電源の過渡電流を減
少させている。
【0025】時刻11において入力端子1が“1”から
“0”に変化したとき、時刻12においてインバータ回
路2の出力は“0”から“1”に変化し、Nチャネル型
MOSトランジスタ11,4がオンとなる。Nチャネル
型MOSトランジスタ11はNチャネル型MOSトラン
ジスタ9がオフのため電流は流れない。従って時刻12
においてNチャネル型MOSトランジスタ4のみ電流が
流れる。
【0026】時刻13においてインバータ回路7の出力
は“0”から“1”に変化し、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタ9がオンとなる。時刻13ではNチャネル型M
OSトランジスタ11もオンのため電流が流れる。従っ
て、時刻11から時刻14までの間出力端子5の電位が
正電源VDDの電位になるまで、正電源VDDから外部
負荷容量に向かって過渡電流が流れる。
【0027】Nチャネル型MOSトランジスタ4,11
及び9の各々に流れる電流のピーク値はトランジスタの
電流駆動能力に比例し、また負電源VSSの電流波形は
各電流波形を合成することにより得ることができる。時
刻10から時刻14の間では、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタ9がオンになる時間を遅らせることにより負電
源VSSの電流ピーク値を抑え、負電源の過渡電流を減
少させている。
【0028】尚、インバータ回路2,6,7は図2のタ
イムチャートに示した如く遅延反転機能を有する回路が
用いられる。
【0029】
【発明の効果】叙上の如く、本発明によれば、簡単な構
成でかつ入力ファンイン数も1とすることができるの
で、高速性を維持しつつ、スイッチング時の過渡電流に
よるノイズを減少できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【図2】図1の回路の動作を示す各部信号波形図であ
る。
【図3】従来のCMOS出力バッファ回路の一例を示す
図である。
【図4】従来のCMOS出力バッファ回路の他の例を示
す図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2,6, 7 インバータ回路 3,8,10 Pチャネル型MOSトランジスタ 4,9,11 Nチャネル型MOSトランジスタ 5 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子と、この入力端子の信号を遅延
    反転する第1の遅延反転手段と、この遅延反転手段の出
    力を入力とする第2の遅延反転手段と、この第2の遅延
    反転手段の出力を入力とする第3の遅延反転手段と、前
    記第1の遅延反転手段の出力を入力とし第1及び第2の
    電源端子間に接続された第1のCMOSインバータと、
    前記第3の遅延反転手段の出力を入力とする第2のCM
    OSインバータと、前記第1の遅延反転手段の出力をゲ
    ート入力とし前記第2のCMOSインバータと前記第1
    の電源端子との間に接続された一導電型の第1のMOS
    トランジスタと、前記第1の遅延反転手段の出力をゲー
    ト入力とし前記第2のCMOSインバータと前記第2の
    電源端子との間に接続された逆導電型の第2のMOSト
    ランジスタと、前記第1及び第2のCMOSインバータ
    の出力が共通接続された出力端子とを含むことを特徴と
    するCMOS出力バッファ回路。
  2. 【請求項2】 前記第1〜第3の遅延反転手段の各々は
    インバータであることを特徴とする請求項1記載のCM
    OS出力バッファ回路。
JP6301902A 1994-12-06 1994-12-06 Cmos出力バッファ回路 Withdrawn JPH08162943A (ja)

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JP6301902A JPH08162943A (ja) 1994-12-06 1994-12-06 Cmos出力バッファ回路

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Effective date: 20020305