JPH08256049A - バイポーラトランジスタ出力回路 - Google Patents

バイポーラトランジスタ出力回路

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JPH08256049A
JPH08256049A JP7057511A JP5751195A JPH08256049A JP H08256049 A JPH08256049 A JP H08256049A JP 7057511 A JP7057511 A JP 7057511A JP 5751195 A JP5751195 A JP 5751195A JP H08256049 A JPH08256049 A JP H08256049A
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JP
Japan
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transistor
output
voltage
base
output circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7057511A
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English (en)
Inventor
Kazunori Nishizono
和則 西薗
Tetsuji Funaki
哲司 船木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はバイポーラトランジスタ出力回路に
関し、ショットキバリアダイオードを使用せずに、出力
トランジスタの飽和を防止できるバイポーラトランジス
タ出力回路を簡単な構成で実現することを目的とする。 【構成】 コレクタを電源の高電位側に接続し、エミッ
タを接地し、入力電圧信号がベースに印加される出力ト
ランジスタQ1を備えるバイポーラトランジスタ出力回
路において、入力信号端子VINと出力トランジスタQ
1のベースとの間に接続され所定の電圧差を生じる電圧
差生成手段D1と、電圧差生成手段と平行に配置され電
圧差生成手段により生じる電圧差を分割する電圧分割手
段1と、入力電圧信号の入力端子と出力トランジスタの
コレクタの間に接続され、ベースに分割された電圧が印
加される第2トランジスタQ2とを備えるように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、TTL(トランジスタ
・トランジスタ・ロジック)出力−TTL入力やTTL
出力−CMOS入力等のインターフェースで使用される
バイポーラトランジスタ出力回路に関し、特に出力トラ
ンジスタのコレクタが非飽和の状態で動作する出力回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のディジタルICはCMOS回路で
構成することが多いが、バイポーラプロセスを使用した
LSIも少なくはなく、このようなLSIを使用する場
合、出力としてCMOS用のレベルを必要とする場合が
多く、そのための出力回路が使用される。
【0003】従来、TTL出力回路においては、バイポ
ーラトランジスタを飽和させて使用するとオン状態から
オフ状態への回復時間がかかり、スイッチング速度がお
そくなるという問題を解決するため、コレクタ飽和を防
止する手段としてショットキバリアダイオード(以下、
SBDと称する。)を用いた回路が広く使用されてい
る。
【0004】図4はSBDを使用した従来のバイポーラ
トランジスタ出力回路を示す回路図である。図4におい
て、Q1はNPN型の出力トランジスタであり、コレク
タはプルアップ抵抗として作用する負荷RLを介して電
源の高電位側に接続され、エミッタは接地され、ベース
は入力信号V1が入力される入力端子VINに接続され
ている。出力トランジスタQ1は、入力信号V1のレベ
ルに応じてオン又はオフになり、オンの時には出力信号
VOUTは「低(L)」レベルになり、オフの時には出
力信号VOUTは「高(H)」レベルになる。
【0005】出力トランジスタQ1がオンで出力信号V
OUTが「L」レベルの時、出力トランジスタQ1は飽
和領域にあり、ベース蓄積電荷が多くなる。入力信号V
1が変化して、出力トランジスタQ1がオフし、出力信
号VOUTが「H」レベルへ変化する場合、ベース蓄積
電荷のためにターンオフ時間が長くなる。ショットキバ
リアダイオードSBDは、出力トランジスタQ1がオン
の時に飽和するのを防止するために設けられる。
【0006】図4の回路においては、出力トランジスタ
Q1がオフの時には出力信号VOUTが「H」レベルで
ほぼ電源電圧VCCに等しい出力になる。出力トランジ
スタQ1がオンの時には出力信号VOUTは「L」レベ
ルになる。この時、SBDがなければ、出力信号VOU
Tの電位は出力トランジスタQ1が飽和した時のコレク
タ−エミッタ間電圧だけ接地電位から高くなる。飽和し
た時のコレクタ−エミッタ間電圧は0.1〜0.2Vで
ある。SBDを設けることにより、出力信号VOUTの
電位は出力トランジスタQ1のベース電位からSBDで
の電位差を差し引いた電位になる。出力トランジスタQ
1のベース−エミッタ間の電圧は約0.7Vであり、S
BDでの電位差は約0.4Vであるから、この時の出力
信号VOUTの電位は0.3Vになり出力トランジスタ
Q1が飽和するのを防止できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ECL
やCML等のディジタルICやアナログIC等のディジ
タル出力のレベルをTTLやCMOSのレベルに合わせ
るために使用される従来のバイポーラトランジスタ出力
回路においては、出力トランジスタの飽和を防止するた
めにSBDを使用するのが一般的である。しかし、集積
回路の製造工程においてSBDを付加するには、少なか
らず製造工程の追加や製造条件の変更を必要とするた
め、コストが増加するという問題点がある。また、SB
Dによって生じる電圧を適当な値に制御する必要があ
り、製造のばらつきに対する管理を厳しくする必要があ
り、歩留りの低下を招くという問題もある。
【0008】そこで、特開昭61−90518号公報、
特開昭61−161822号公報、特開平3−1170
21号公報等には、バイポーラトランジスタ出力回路に
おいて、SBDを付加することなしに出力トランジスタ
の飽和を防止する各種の技術が開示されている。本発明
もSBDを付加することなしに出力トランジスタの飽和
を防止したバイポーラトランジスタ出力回路を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様のバ
イポーラトランジスタ出力回路は、コレクタを電源の高
電位側に接続し、エミッタを接地し、入力電圧信号がベ
ースに印加される出力トランジスタを備えるバイポーラ
トランジスタ出力回路であり、上記目的を達成するた
め、入力電圧信号の入力端子と出力トランジスタのベー
スとの間に接続され、所定の電圧差を生じる電圧差生成
手段と、電圧差生成手段と並列に配置され電圧差生成手
段により生じる電圧差を分割する電圧分割手段と、入力
電圧信号の入力端子と出力トランジスタのコレクタの間
に接続され、ベースに電圧分割手段によって分割された
電圧が印加される第2トランジスタとを備えることを特
徴とする。電圧差生成手段により生じる電圧差及び電圧
分割手段による分割比率は、出力トランジスタのコレク
タの電位が所定量以下に低下した時に第2トランジスタ
のベースと出力トランジスタのコレクタ間の電圧が第2
トランジスタの閾値以上になって第2トランジスタがオ
ン状態になるように決定される。
【0010】本発明の第2の態様のバイポーラトランジ
スタ出力回路も、コレクタを電源の高電位側に接続し、
エミッタを接地し、入力電圧信号がベースに印加される
出力トランジスタを備えるが、上記目的を達成するた
め、入力電圧信号の入力端子と出力トランジスタのベー
スとの間に接続され、所定の電圧差を生じる電圧差生成
手段と、入力電圧信号の入力端子と接地端子との間に接
続され、入力端子の電位を分割した電位を発生する電圧
分割手段と、入力電圧信号の入力端子と出力トランジス
タのコレクタの間に接続され、ベースに電圧分割手段に
よって発生された電圧が印加される第2トランジスタと
を備えることを特徴とする。電圧分割手段により発生さ
れる電位は、出力トランジスタのコレクタの電位が所定
量以下に低下した時に第2トランジスタのベースと出力
トランジスタのコレクタ間の電圧が第2トランジスタの
閾値以上になって第2トランジスタがオン状態になるよ
うに決定される。
【0011】出力トランジスタのベースは、抵抗を介し
て接地される。電圧差生成手段は、例えば、ダイオード
によって実現される。電圧分割手段は、例えば、直列に
接続した抵抗で実現される。上記の出力回路に、電源の
高電位側と出力トランジスタのコレクタ間に第3のトラ
ンジスタを接続することによりトーテムポール型とする
ことができる。第3のトランジスタのベースは入力電圧
信号によって電位が変化するノードに接続され、第3の
トランジスタは第1の出力トランジスタがオン状態の時
にはオフ状態になり、第1の出力トランジスタがオフ状
態の時にはオン状態になる。
【0012】
【作用】本発明の第1の態様のバイポーラトランジスタ
出力回路では、入力電圧信号が、出力トランジスタのベ
ース−エミッタ間の電圧VBE(Q1)と電圧差生成手段
により生じる電圧Vf (D1)の和以上の時に出力トラ
ンジスタがオン状態になる。この時、出力信号は「L」
レベルになる。第2トランジスタのベースに印加される
電位は、電圧分割手段により電圧Vf (D1)が分割さ
れたものであるから、接地レベルに対して所定の電位れ
べるを有する。出力トランジスタに流れる電流が増大し
て飽和領域に近づき、出力トランジスタのコレクタ電位
が低下すると、第2トランジスタのエミッタは出力トラ
ンジスタのコレクタに接続されているから、第2トラン
ジスタのベース−エミッタ間電圧は増加し、第2トラン
ジスタがオン状態になり、コレクタからエミッタに電流
が流れる。第2トランジスタのコレクタは入力電圧信号
の入力端子に接続されているため、入力端子から電圧差
生成手段を通って出力トランジスタのベースに流れ込む
電流の一部が第2トランジスタに流れることになり、出
力トランジスタが飽和するのを防止する。
【0013】本発明の第2の態様のバイポーラトランジ
スタ出力回路の動作原理も第1の態様と同様であり、第
2トランジスタのベースの電位が、入力信号の電圧を電
圧分割手段によって分割して得られ、出力トランジスタ
のベースの電位に関係しない点が異なるが、出力トラン
ジスタのコレクタの電位が低下すると第2トランジスタ
のベース−エミッタ間電圧は増加して第2トランジスタ
がオン状態になり、入力端子から電圧差生成手段を通っ
て出力トランジスタのベースに流れ込む電流の一部がバ
イパスされて、出力トランジスタが飽和するのを防止す
る。
【0014】
【実施例】図1は第1実施例の回路構成を示す図であ
る。図1において、参照符号Q1は出力トランジスタで
あり、Q2は第2トランジスタであり、D1は電圧差生
成手段に相当するダイオードであり、1は抵抗R1とR
2を直列に接続した電圧分割手段を形成する直列抵抗で
あり、R3は出力トランジスタQ1のベースと接地端子
の間に接続された抵抗であり、VINは入力信号の入力
端子であり、VOUTは信号出力端子であり、RLは抵
抗であるプルアップ用付加である。
【0015】出力トランジスタQ1のベース−エミッタ
間の閾電圧は約0.7Vであり、ダイオードD1のオン
時の両端の電圧差も約0.7Vであるため、入力信号V
1が1.4V以上の時に、出力トランジスタQ1がオン
状態になる。この時信号出力端子VOUTのレベルは
「L」になる。抵抗R1とR2は、ダイオードD1の両
端の電圧約0.7Vを分割しており、第2トランジスタ
のベース電位は出力トランジスタQ1のベースに対して
所定の電圧になる。これを、例えば0.3V程度と成る
ように抵抗R1とR2の値を設定する。すると、第2ト
ランジスタのベース電位は、接地レベルに対して約1V
になる。
【0016】出力トランジスタQ1が飽和してしまう
と、出力トランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間電圧
が低下し、コレクタの電位は接地レベルに対して0.1
V〜0.2Vになるが、飽和領域に近づいた状態で出力
トランジスタQ1のコレクタの電位が0.3V程度にな
ると、第2トランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧
が0.7V程度になり、第2トランジスタQ2がオン状
態になる。従って、入力信号V1の一部が第2トランジ
スタQ2のコレクタからエミッタに流れ、出力トランジ
スタQ1のベースに供給される電流が減少する。このよ
うに、図1の回路では、出力トランジスタQ1のコレク
タのレベルがクランプされることになるため、出力トラ
ンジスタQ1が飽和するのを防止できる。
【0017】なお、入力信号V1が「L」レベルで出力
トランジスタQ1と第2トランジスタQ2が共にオフ状
態の時に、それぞれのトランジスタのベースの電荷を引
き抜く働きを行う。図2は第1実施例のバイポーラトラ
ンジスタ出力回路を、トーテムポール型のTTL出力回
路に適用した第2実施例の回路図である。
【0018】図1と図2を比較して明らかなように、図
2のトランジスタQ1、Q2、ダイオードD1、抵抗R
1、R2、R3は図1と同様の回路を構成する。図2で
は、出力トランジスタQ1のコレクタと電源の高電位側
VCCの間に接続された第3トランジスタQ3と、トラ
ンジスタQ4と抵抗R4、R5で構成される入力部が付
加されている。
【0019】入力信号V1が2.1V以上の時に、出力
トランジスタQ1、第2トランジスタQ2、トランジス
タQ4がオン状態になる。この時の出力トランジスタQ
1と第2トランジスタQ2の動作は第1実施例の通りで
ある。トランジスタQ4がオン状態になるため、抵抗R
5に電流が流れて第3トランジスタQ3のベース電位が
低下し、第3トランジスタQ3はオフ状態になる。従っ
て、出力信号V2は「L」レベルになる。
【0020】入力信号V1が2.1Vより小さい時、出
力トランジスタQ1、第2トランジスタQ2、トランジ
スタQ4はオフ状態になり、抵抗R5に電流が流れない
ため第3トランジスタQ3のベース電位は高く、第3ト
ランジスタQ3はオン状態になる。従って、出力信号V
2は「H」レベルになる。図3は本発明の第3実施例の
回路図である。
【0021】第1実施例では、第2トランジスタQ2の
ベース電位を出力トランジスタQ1のベース電位に対し
てダイオードD1の電圧差を抵抗分割した値だけ高く設
定したが、第2トランジスタQ2のベース電位は、出力
トランジスタQ1のコレクタ電位、すなわち第2トラン
ジスタQ2のエミッタ電位が所定値以下に低下した時に
第2トランジスタQ2がオン状態になるように設定すれ
ばよいので、出力トランジスタQ1のベース電位に対し
て設定する必要はなく、接地レベルに対して設定するこ
とが可能である。
【0022】第2実施例では、抵抗R6とR7で構成さ
れる電圧分割手段により、入力信号の電圧V1を分割し
て、V1が所定値以上の時には、第2トランジスタQ2
がオン状態になって出力トランジスタQ1の飽和を防止
している。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ショットキバリアダイオードSBDを使用せずに、出力
トランジスタの飽和を防止できるバイポーラトランジス
タ出力回路が簡単な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のバイポーラトランジスタ
出力回路を示す図である。
【図2】第1実施例の回路をトーテムポール型の出力回
路に適用した第2実施例の回路図である。
【図3】第3実施例のバイポーラトランジスタ出力回路
を示す図である。
【図4】ショットキバリアダイオードを使用した従来の
出力回路を示す図である。
【符号の説明】
1、2…電圧分割手段 Q1…出力トランジスタ Q2…第2トランジスタ Q3…第3トランジスタ D1…電圧差生成手段(ダイオード) R1〜R7…抵抗 RL…負荷(プルアップ抵抗)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタを電源の高電位側に接続し、エ
    ミッタを接地し、入力電圧信号がベースに印加される出
    力トランジスタ(Q1)を備えるバイポーラトランジス
    タ出力回路において、 前記入力電圧信号の入力端子(VIN)と前記出力トラ
    ンジスタ(Q1)のベースとの間に接続され、所定の電
    圧差を生じる電圧差生成手段(D1)と、 該電圧差生成手段(D1)と並列に配置され、前記電圧
    差生成手段(D1)により生じる電圧差を分割する電圧
    分割手段(1)と、 前記入力電圧信号の前記入力端子(VIN)と前記出力
    トランジスタ(Q1)のコレクタの間に接続され、ベー
    スに前記電圧分割手段(1)によって分割された電圧が
    印加される第2トランジスタ(Q2)とを備えることを
    特徴とするバイポーラトランジスタ出力回路。
  2. 【請求項2】 前記電圧差生成手段(D1)により生じ
    る電圧差及び前記電圧分割手段(1)による分割比率
    は、前記出力トランジスタ(Q1)のコレクタの電位が
    所定量以下に低下した時に前記第2トランジスタ(Q
    2)のベースと前記出力トランジスタ(Q1)のコレク
    タ間の電圧が前記第2トランジスタ(Q2)の閾値以上
    になって前記第2トランジスタ(Q2)がオン状態にな
    るように決定されることを特徴とする請求項1に記載の
    バイポーラトランジスタ出力回路。
  3. 【請求項3】 前記出力トランジスタ(Q1)のベース
    は、抵抗(R3)を介して接地されることを特徴とする
    請求項1又は2に記載のバイポーラトランジスタ出力回
    路。
  4. 【請求項4】 前記電圧差生成手段(D1)はダイオー
    ドであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1
    項に記載のバイポーラトランジスタ出力回路。
  5. 【請求項5】 前記電圧分割手段(1)は直列に接続し
    た抵抗(R1,R2)であることを特徴とする請求項1
    から4のいずれか1項に記載のバイポーラトランジスタ
    出力回路。
  6. 【請求項6】 コレクタを電源の高電位側に接続し、エ
    ミッタを接地し、入力電圧信号がベースに印加される出
    力トランジスタ(Q1)を備えるバイポーラトランジス
    タ出力回路において、 前記入力電圧信号の入力端子(VIN)と前記出力トラ
    ンジスタ(Q1)のベースとの間に接続され、所定の電
    圧差を生じる電圧差生成手段(D1)と、 前記入力電圧信号の入力端子(VIN)と接地端子との
    間に接続され、前記入力端子(VIN)の電位を分割し
    た電位を発生する電圧分割手段(2)と、 前記入力電圧信号の前記入力端子(VIN)と前記出力
    トランジスタ(Q1)のコレクタの間に接続され、ベー
    スに前記電圧分割手段(2)によって発生された電圧が
    印加される第2トランジスタ(Q2)とを備えることを
    特徴とするバイポーラトランジスタ出力回路。
  7. 【請求項7】 前記電圧分割手段(2)により発生され
    る電位は、前記出力トランジスタ(Q1)のコレクタの
    電位が所定量以下に低下した時に前記第2トランジスタ
    (Q2)のベースと前記出力トランジスタ(Q1)のコ
    レクタ間の電圧が前記第2トランジスタ(Q2)の閾値
    以上になって前記第2トランジスタ(Q2)がオン状態
    になるように決定されることを特徴とする請求項6に記
    載のバイポーラトランジスタ出力回路。
  8. 【請求項8】 前記出力トランジスタ(Q1)のベース
    は、抵抗(R3)を介して接地されることを特徴とする
    請求項6又は7に記載のバイポーラトランジスタ出力回
    路。
  9. 【請求項9】 前記電圧差生成手段(D1)はダイオー
    ドであることを特徴とする請求項6から8のいずれか1
    項に記載のバイポーラトランジスタ出力回路。
  10. 【請求項10】 前記電圧分割手段(1)は直列に接続
    した抵抗(R1,R2)であることを特徴とする請求項
    6から9のいずれか1項に記載のバイポーラトランジス
    タ出力回路。
  11. 【請求項11】 電源の高電位側と前記出力トランジス
    タ(Q1)のコレクタ間に接続され、ベースは前記入力
    電圧信号によって電位が変化するノードに接続され前記
    第1の出力トランジスタ(Q1)がオン状態の時にはオ
    フ状態になり、前記第1の出力トランジスタ(Q1)が
    オフ状態の時にはオン状態になる第3のトランジスタ
    (Q3)を備え、トーテムポール型をなすことを特徴と
    する請求項1から10のいずれか1項に記載のバイポー
    ラトランジスタ出力回路。
JP7057511A 1995-03-16 1995-03-16 バイポーラトランジスタ出力回路 Withdrawn JPH08256049A (ja)

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