JPH0832435A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0832435A
JPH0832435A JP6187810A JP18781094A JPH0832435A JP H0832435 A JPH0832435 A JP H0832435A JP 6187810 A JP6187810 A JP 6187810A JP 18781094 A JP18781094 A JP 18781094A JP H0832435 A JPH0832435 A JP H0832435A
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output
impedance
input
control signal
potential
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JP6187810A
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Inventor
Toshiro Takahashi
敏郎 高橋
Kazuo Koide
一夫 小出
Junya Kudo
純也 工藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 インピーダンス調整回路の構成を簡素化し
て、CMOS論理集積回路装置等およびディジタル装置
の低コスト化を図り、そのインピーダンス補正時間を短
縮する。 【構成】 インピーダンス制御信号AH0B〜AH3B
に従って選択的にオン状態とされる複数の出力MOSF
ETを含む出力バッファOBと、差動MOSFETを中
心とする入力バッファIBとを含む入出力バッファに、
入出力バッファと同一構成とされるハイレベル調整用の
単位入出力バッファUIOBH0〜UIOBH3を設
け、その出力MOSFETNH2〜NH5を、ゲート幅
の大きいものから順次、言い換えるならばオン抵抗の小
さなものから順次強制的にあるいはすでに形成された上
位ビットのインピーダンス制御信号に従って選択的にオ
ン状態とし、入力バッファIBの出力信号として得られ
るインピーダンス制御信号の各ビットを順次選択的に有
効レベルとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、例
えば、インピーダンス調整機能を有する出力バッファな
らびにこれを含むCMOS(相補型MOS)論理集積回
路装置に利用して特に有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Pチャンネル及びNチャンネルMOSF
ET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ。この
明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型電界効果
トランジスタの総称とする)からなるCMOS論理ゲー
トを基本構成とし、複数の入出力端子とこれらの入出力
端子に対応して設けられる複数の入力バッファ及び出力
バッファとを備えるCMOS論理集積回路装置があり、
このような複数のCMOS論理集積回路装置を共通のプ
リント基板に搭載してなる各種のディジタル装置があ
る。CMOS論理集積回路装置の入力バッファは、例え
ばそのゲートが対応する入出力端子に結合された入力M
OSFETを含み、その入力インピーダンスはほぼ無限
大となる。したがって、信号が同一のプリント基板に搭
載された複数のCMOS論理集積回路装置間で授受され
る場合、受信側のCMOS論理集積回路装置の入出力端
子において信号の乱反射が生じるため、信号レベルが安
定するまでには基板電送線路の信号伝播時間tdの3〜
4倍程度の時間が必要となり、これによってディジタル
装置の高速化が制約を受ける結果となる。
【0003】これに対処するため、ハイレベル出力用及
びロウレベル出力用MOSFETをそれぞれ並列結合さ
れた複数の出力MOSFETに置き換え、これらの出力
MOSFETを所定ビットのインピーダンス制御信号に
従って選択的にオン状態として出力バッファの出力イン
ピーダンスとプリント配線の特性インピーダンスとを一
致させ、出力信号レベルをまず振幅の二分の一まで変化
させた後、受信側入力端子での全反射を利用して所望の
振幅まで拡大することで、信号伝播時間td内に安定し
た受信信号を得る方法が、例えば、『IEEE JOU
RNAL OFSOLID−STATE CIRCUI
TS VOL.27,NO.8,AUGUST 199
2』第1176頁〜第1185頁に提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記に記載
されるCMOS論理集積回路装置では、出力端子にプリ
ント配線の特性インピーダンスに見合った基準抵抗を接
続するとともに、その各ビットがインピーダンス制御信
号の各ビットに対応されるカウンタを設け、このカウン
タを順次インクリメント又はデクリメントしながら出力
バッファの出力インピーダンスと基準抵抗の抵抗値とを
一致させる方法が採られる。このため、インピーダンス
調整回路として、カウンタやその出力信号を保持するレ
ジスタ,インピーダンス調整用の比較回路及びシーケン
サ等が必要となり、その構成が複雑となる。また、イン
ピーダンス調整にクロック信号が必要となり、インピー
ダンス調整回路を例えば出力バッファが配置される基板
周辺部に余裕をもって配置することが困難となるととも
に、出力バッファの出力インピーダンスと基準抵抗とを
一致させるまで複数クロック分の時間が必要となり、急
激な条件変化に対するCMOS論理集積回路装置のイン
ピーダンス補正時間が長くなる。
【0005】この発明の目的は、インピーダンス調整回
路の簡素化を図ったCMOS論理集積回路装置等の半導
体装置を実現することにある。この発明の他の目的は、
インピーダンス調整機能を有するCMOS論理集積回路
装置等ならびにこれを含むディジタル装置の低コスト化
を図り、CMOS論理集積回路装置等の急激な条件変化
に対するインピーダンス補正時間を短縮することにあ
る。
【0006】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、インピーダンス調整機能を有
し、ハイレベル出力電圧供給点と出力端子との間ならび
に出力端子とロウレベル出力電圧供給点との間にそれぞ
れ並列形態に設けられ対応するインピーダンス制御信号
の有効レベルを受けて選択的にオン状態とされる複数の
第1及び第2の出力MOSFETを含む出力バッファ
と、一対の差動MOSFETを中心とする入力バッファ
とを含む入出力バッファを備えるCMOS論理集積回路
装置等に、インピーダンス制御信号の各ビットに対応し
て、入出力バッファと同一構成とされ、第1及び第2の
出力MOSFETをインピーダンス調整MOSFETと
し入力バッファを電位比較回路とする複数のインピーダ
ンス調整回路を設けるとともに、これらのインピーダン
ス調整回路のインピーダンス調整MOSFETをオン抵
抗の小さなものから順次択一的にあるいはすでに形成さ
れた上位ビットのインピーダンス制御信号に従って選択
的にオン状態としながら、電位比較回路の出力信号とし
て得られるインピーダンス制御信号の各ビットを選択的
に有効レベルとする。
【0008】
【作用】上記した手段によれば、クロック信号を必要と
することなくしかも比較的短い時間内に全ビットのイン
ピーダンス制御信号を形成し、出力バッファの出力イン
ピーダンスとプリント配線等の特性インピーダンスを一
致させることができる。この結果、CMOS論理集積回
路装置等に設けられるインピーダンス調整回路の簡素化
を図り、CMOS論理集積回路装置等ならびにこれを含
むディジタル装置の低コスト化を図ることができるとと
もに、CMOS論理集積回路装置等の急激な条件変化に
対するインピーダンス補正時間を短縮することができ
る。
【0009】
【実施例】図1には、この発明が適用された入出力バッ
ファIOBの第1の実施例の部分的なブロック図が示さ
れている。また、図2には、図1の入出力バッファIO
Bに含まれる単位入出力バッファUIOB0〜UIOB
m,UIOBH0〜UIOBH3ならびにUIOBL0
〜UIOBL3の一実施例の接続図が示され、図3に
は、その一実施例の回路図が例示されている。さらに、
図4には、単位入出力バッファUIOBH0〜UIOB
H3によるハイレベル出力側のインピーダンス自動調整
動作の概念図が示され、図5には、単位入出力バッファ
UIOBL0〜UIOBL3によるロウレベル出力側の
インピーダンス自動調整動作の概念図が示されている。
加えて、図6には、単位入出力バッファUIOB0〜U
IOBmの一実施例の出力信号経路図が示され、図7に
は、その一実施例の出力信号波形図が示されている。こ
れらの図をもとに、この実施例の入出力バッファIOB
の構成及び動作ならびにその特徴について説明する。
【0010】なお、この実施例の入出力バッファIOB
は、特に制限されないが、所定のCMOS論理集積回路
装置に含まれ、このCMOS論理集積回路装置は、共通
のプリント基板に搭載されたその複数個をもって所定の
ディジタル装置を構成する。また、図3の各回路素子な
らびに図1の各ブロックを構成する回路素子は、CMO
S論理集積回路装置の図示されない他の回路素子ととも
に、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成
される。以下の回路図において、そのチャンネル(バッ
クゲート)部に矢印が付されるMOSFETはPチャン
ネル型であり、矢印の付されないNチャンネルMOSF
ETと区別して示される。また、図3には、単位入出力
バッファUIOB0〜UIOBm,UIOBH0〜UI
OBH3ならびにUIOBL0〜UIOBL3の回路図
が単位入出力バッファUIOBとして例示され、共通の
名称をもってその入力端子及び出力端子が示されてい
る。CMOS論理集積回路装置の入出力バッファIOB
を除く他のブロックについては、この発明と直接関係が
ないため、その説明を割愛した。
【0011】図1において、この実施例の入出力バッフ
ァIOBは、入出力端子IO0〜IOmに対応して設け
られるm+1個の単位入出力バッファUIOB0〜UI
OBmと、これらの単位入出力バッファに共通に4個ず
つ設けられるハイレベル調整用の第1のインピーダンス
調整回路つまり単位入出力バッファUIOBH0〜UI
OBH3と、ロウレベル調整用の第2のインピーダンス
調整回路つまり単位入出力バッファUIOBL0〜UI
OBL3とを含む。
【0012】ここで、単位入出力バッファUIOB0〜
UIOBm,UIOBH0〜UIOBH3ならびにUI
OBL0〜UIOBL3は、特に制限されないが、すべ
て同一の回路構成とされ、図3に単位入出力バッファU
IOBとして例示されるように、出力バッファOB及び
入力バッファIBをそれぞれ含む。このうち、出力バッ
ファOBは、内部電圧供給点VTT(ハイレベル出力電
圧供給点)と出力端子つまり内部入出力端子IOとの間
に並列形態に設けられるNチャンネル型の5個の出力M
OSFETNH1ならびにNH2〜NH5(第1の出力
MOSFET)と、内部入出力端子IOと接地電位VS
S(ロウレベル出力電圧供給点)との間に並列形態に設
けられるNチャンネル型の5個の出力MOSFETNL
1ならびにNL2〜NL5(第2の出力MOSFET)
とを含む。これにより、出力バッファOBは、いわゆる
N−N型のプッシュプル出力バッファとされる。なお、
内部電圧供給点VTTにおける内部電圧VTTの電位
は、1.2V(ボルト)とされる。また、単位入出力バ
ッファUIOB0〜UIOBm,UIOBH0〜UIO
BH3ならびにUIOBL0〜UIOBL3の対応する
出力MOSFETが、それぞれ同一サイズで形成される
ことは言うまでもない。
【0013】この実施例において、出力MOSFETN
H1は、所定のWtcなるゲート幅を有し、出力MOS
FETNH2は、基準ゲート幅Wtの8倍つまり23
tなるゲート幅を有する。また、出力MOSFETNH
3は、基準ゲート幅Wtの4倍つまり22 Wtなるゲー
ト幅を有し、出力MOSFETNH4及びNH5は、そ
れぞれ基準ゲート幅Wtの2倍及び1倍つまり21 Wt
及び20 Wtなるゲート幅を有する。同様に、出力MO
SFETNL1は、所定のWscなるゲート幅を有し、
出力MOSFETNL2は、基準ゲート幅Wsの8倍つ
まり23 Wsなるゲート幅を有する。また、出力MOS
FETNL3は、基準ゲート幅Wsの4倍つまり22
sなるゲート幅を有し、出力MOSFETNL4及びN
L5は、それぞれ基準ゲート幅Wsの2倍及び1倍つま
り21 Ws及び20 Wsなるゲート幅を有する。なお、
出力MOSFETNH1のゲート幅Wtcは、後述する
理由から、基準ゲート幅Wtの5倍つまり5Wtとさ
れ、出力MOSFETNL1のゲート幅Wscは、基準
ゲート幅Wsの5倍つまり5Wsとされる。周知のよう
に、MOSFETのオン抵抗は、ゲート幅に反比例す
る。したがって、出力MOSFETNH1〜NH5なら
びにNL1〜NL5の中では出力MOSFETNH2及
びNL2のオン抵抗がそれぞれ最も小さな値となり、出
力MOSFETNH5及びNL5のオン抵抗がそれぞれ
最も大きな値となる。
【0014】出力MOSFETNH1のゲートには、ナ
ンドゲートNA1の出力信号のインバータV1による反
転信号が供給され、出力MOSFETNH2〜NH5の
ゲートには、ノアゲートNO1〜NO4の出力信号がそ
れぞれ供給される。これらのノアゲートの一方の入力端
子は、反転インピーダンス制御端子H3B〜H0B(こ
こで、それが有効とされるとき選択的にロウレベルとさ
れるいわゆる反転信号ならびにその入力端子及び出力端
子等については、その名称の末尾にBを付して表す。以
下同様)にそれぞれ結合され、その他方の入力端子に
は、上記ナンドゲートNA1の出力信号が共通に供給さ
れる。同様に、出力MOSFETNL1のゲートには、
ナンドゲートNA2の出力信号のインバータV2による
反転信号が供給され、出力MOSFETNL2〜NL5
のゲートには、対応するノアゲートNO5〜NO8の出
力信号がそれぞれ供給される。これらのノアゲートの一
方の入力端子は、反転インピーダンス制御端子L3B〜
L0Bにそれぞれ結合され、その他方の入力端子には、
ナンドゲートNA2の出力信号が共通に供給される。ナ
ンドゲートNA1及びNA2の一方の入力端子は、出力
制御端子ENに共通結合される。また、ナンドゲートN
A2の他方の入力端子は、反転内部出力信号端子ODB
に結合され、ナンドゲートNA1の他方の入力端子は、
インバータV3を介して上記反転内部出力信号端子OD
Bに結合される。
【0015】これらのことから、出力MOSFETNH
1は、ナンドゲートNA1の出力信号が接地電位VSS
のようなロウレベルとされるとき、言い換えるならば出
力制御端子ENが電源電圧VCCのようなハイレベルと
されかつ反転内部出力信号端子ODBがロウレベルとさ
れるとき、選択的にオン状態となる。また、出力MOS
FETNH2〜NH5は、対応するノアゲートNO1〜
NO4の出力信号がハイレベルとされるとき、言い換え
るならば出力制御端子ENがハイレベルとされかつ反転
内部出力信号端子ODBがロウレベルとされることによ
ってナンドゲートNA1の出力信号がロウレベルとされ
しかも対応する反転インピーダンス制御端子H3B〜H
0Bがロウレベルとされるとき、それぞれ選択的にオン
状態となる。出力MOSFETNH1〜NH5のうちの
少なくとも1個が安定したオン状態にあるとき、内部入
出力端子IOにはオン状態にある出力MOSFETを介
して内部電圧VTTのようなハイレベルが出力される。
【0016】同様に、出力MOSFETNL1は、ナン
ドゲートNA2の出力信号がロウレベルとされるとき、
つまり出力制御端子ENがハイレベルとされかつ反転内
部出力信号端子ODBがハイレベルとされるとき、選択
的にオン状態となる。また、出力MOSFETNL2〜
NL5は、対応するノアゲートNO5〜NO8の出力信
号がハイレベルとされるとき、つまりは出力制御端子E
Nがハイレベルとされかつ反転内部出力信号端子ODB
がハイレベルとされることによってナンドゲートNA2
の出力信号がロウレベルとされしかも対応する反転イン
ピーダンス制御端子L3B〜L0Bがロウレベルとされ
るとき、それぞれ選択的にオン状態となる。出力MOS
FETNL1〜NL5のうちの少なくとも1個が安定し
たオン状態にあるとき、内部入出力端子IOにはオン状
態にある出力MOSFETを介して接地電位VSSのよ
うなロウレベルが出力される。
【0017】前述のように、出力MOSFETNH1は
5Wtなるゲート幅を有し、出力MOSFETNH2〜
NH5は、それぞれ23 Wt,22 Wt,21 Wt及び
0Wtなるゲート幅を有する。このため、内部電圧供
給点VTTと内部入出力端子IOとの間のインピーダン
スすなわち出力バッファOBとしてのハイレベル出力時
における出力インピーダンスは、基準ゲート幅Wtに対
応するMOSFETのオン抵抗をZtとするとき、出力
MOSFETNH1のみがオン状態とされた状態でZt
/5なる最大値をとり、出力MOSFETNH1〜NH
5が一斉にオン状態とされた状態でZt/20なる最小
値をとる。そして、出力MOSFETNH2〜NH5を
選択的に組み合わせてオン状態とすることで、つまりは
反転インピーダンス制御端子H3B〜H0Bにおける反
転インピーダンス制御信号のレベルを選択的に組み合わ
せてロウレベルとすることで、最小値Zt/20から最
大値Zt/5の間の任意の値を選択的に採りうるものと
なる。
【0018】同様に、出力MOSFETNL1は、前述
のように、5Wsなるゲート幅を有し、出力MOSFE
TNL2〜NL5は、それぞれ23 Ws,22 Ws,2
1 Ws及び20 Wsなるゲート幅を有する。このため、
接地電位供給点と内部入出力端子IOとの間のインピー
ダンスすなわち出力バッファOBとしてのロウレベル出
力時における出力インピーダンスは、基準ゲート幅Ws
に対応するMOSFETのオン抵抗をZsとするとき、
例えば出力MOSFETNL1のみがオン状態とされた
状態でZs/5なる最大値をとり、出力MOSFETN
L1〜NL5が一斉にオン状態とされた状態でZs/2
0なる最小値をとる。そして、出力MOSFETNL2
〜NL5を選択的に組み合わせてオン状態とすること
で、つまりは反転インピーダンス制御端子L3B〜L0
Bにおける反転インピーダンス制御信号のレベルを選択
的に組み合わせてロウレベルとすることで、最小値Zs
/20から最大値Zs/5の間の任意の値を選択的に採
りうるものとなる。
【0019】この実施例において、CMOS論理集積回
路装置が搭載されるプリント基板のプリント配線の特性
インピーダンスZoは50Ωとされる。したがって、例
えば出力バッファOBのハイレベル出力時及びロウレベ
ル出力時における出力インピーダンスの最大値Zt/5
及びZs/5をともに100Ωに、また最小値Zt/2
0及びZs/20をともに25Ωに設定して、プリント
配線の特性インピーダンスZoを出力インピーダンスの
調整範囲内に入れようとする場合、 Zt=Zs=500 とすればよい。このとき、出力バッファOBの出力イン
ピーダンスZは、反転インピーダンス制御端子H0B〜
H3BならびにL0B〜L3Bを介して入力される反転
インピーダンス制御信号の2進値Bxに対して、 Z=500/(5+Bx) なる関係を持つこととなる。
【0020】なお、上記説明から明らかなように、出力
MOSFETNH1及びNL1のゲート幅Wtc及びW
scは、出力インピーダンスZの最大値及び最小値を決
める因子となるが、この実施例では、これを5Wt又は
5Wsとすることによって、出力インピーダンスZの調
整範囲を25Ω〜100Ωに設定できる。
【0021】図3において、この実施例の単位入出力バ
ッファUIOBは、さらにPチャンネル型の一対の差動
MOSFETP2及びP3を中心とする入力バッファI
Bを含む。差動MOSFETP2及びP3の共通結合さ
れたソースは、PチャンネルMOSFETP1を介して
回路の電源電圧VCCに結合され、そのドレインは、対
応するNチャンネルMOSFETN1及びN2を介して
接地電位VSSに結合される。MOSFETP1のゲー
トは、接地電位VSSに結合される。また、MOSFE
TN1のゲートは、そのドレインに結合された後、MO
SFETN2のゲートに結合される。さらに、MOSF
ETP2のゲートには所定の基準電位Vrefが供給さ
れ、MOSFETP3のゲートは内部入出力端子IOに
結合される。なお、電源電圧VCCは、特に制限されな
いが、3.3Vとされ、基準電位Vrefは、内部電圧
VTTの電位の二分の一つまり0.6Vとされる。
【0022】これらのことから、MOSFETP1は、
定常的にオン状態とされることで差動MOSFETP2
及びP3に対する定電流源として作用し、MOSFET
N1及びN2は、カレントミラー形態とされることで差
動MOSFETP2及びP3に対するアクティブ負荷と
して作用する。また、MOSFETP2及びP3は、こ
れらのMOSFETとともに一つの差動増幅回路を構成
し、内部入出力端子IOにおける入力信号の電位を基準
電位Vrefと比較増幅すべく作用する。入力バッファ
IBの反転出力信号つまりMOSFETP3のドレイン
電位は、インバータV4を経て、内部入力信号端子ID
から出力され、さらにインバータV5を経て、反転内部
入力信号端子IDBから出力される。言うまでもなく、
内部入力信号端子IDにおける内部入力信号の電位は、
内部入出力端子IOにおける入力信号の電位が基準電位
Vrefより低いことを条件に選択的に所定のロウレベ
ルとされ、反転内部入力信号端子IDBにおける反転内
部入力信号の電位は、その逆の条件で選択的に所定のロ
ウレベルとされる。
【0023】図1の説明に戻ろう。入出力バッファIO
Bの単位入出力バッファUIOB0〜UIOBmの内部
入出力端子IOは、対応する入出力端子IO0〜IOm
に結合される。これらの入出力端子IO0〜IOmは、
電送線路つまりプリント基板の対応するプリント配線を
介して、受信側のCMOS論理集積回路装置の対応する
入出力端子に結合される。前述のように、電送線路つま
りプリント配線の特性インピーダンスZoは50Ωとさ
れる。また、受信側のCMOS論理集積回路装置の単位
入出力バッファUIOBRは、図6に例示されるよう
に、入力バッファIBを含み、この入力バッファIBを
構成する差動MOSFETP3のゲートをもって電送線
路が終端される形となる。このため、電送線路の受端に
おけるインピーダンスは無限大となり、後述する伝達信
号の全反射が生じる。
【0024】一方、単位入出力バッファUIOB0〜U
IOBmの出力制御端子ENには、CMOS論理集積回
路装置の図示されない制御回路から出力イネーブル信号
OENが共通に供給される。また、その反転内部出力信
号端子ODBには、CMOS論理集積回路装置の図示さ
れない前段回路から対応する反転内部出力信号OD0B
〜ODmBがそれぞれ供給され、その反転内部入力信号
端子IDBにおける電位は、反転内部入力信号ID0B
〜IDmBとして、CMOS論理集積回路装置の図示さ
れない後段回路に供給される。さらに、単位入出力バッ
ファUIOB0〜UIOBmの反転インピーダンス制御
端子HnBつまりH0B〜H3Bには、対応する反転イ
ンピーダンス制御信号AH0B〜AH3B(第1のイン
ピーダンス制御信号)がそれぞれ入力され、反転インピ
ーダンス制御端子LnBつまりL0B〜L3Bには、対
応する反転インピーダンス制御信号AL0B〜AL3B
(第2のインピーダンス制御信号)がそれぞれ入力され
る。
【0025】これらのことから、単位入出力バッファU
IOB0〜UIOBmは、通常の入出力バッファとして
作用し、出力イネーブル信号OENがハイレベルとされ
ることを条件に、CMOS論理集積回路装置の図示され
ない前段回路から供給される反転内部出力信号OD0B
〜ODmBを、出力バッファOBを介して対応する入出
力端子IO0〜IOmに伝達するとともに、これらの入
出力端子を介して入力される入力信号の論理レベルを、
入力バッファIBにより基準電位Vrefと比較判定
し、反転内部入力信号ID0B〜IDmBとして図示さ
れない後段回路に伝達する。このとき、単位入出力バッ
ファUIOB0〜UIOBmのハイレベル出力時におけ
る出力インピーダンスは、前述のように、反転インピー
ダンス制御信号AH0B〜AH3Bに従って25Ω〜1
00Ω内の任意の値をとり、そのロウレベル出力時にお
ける出力インピーダンスは、反転インピーダンス制御信
号AL0B〜AL3Bに従って25Ω〜100Ω内の任
意の値をとる。
【0026】次に、第1のインピーダンス調整回路たる
単位入出力バッファUIOBH0〜UIOBH3の内部
入出力端子IOは、対応するインピーダンス調整端子T
H0〜TH3(第1のインピーダンス調整端子)に結合
され、第2のインピーダンス調整回路たる単位入出力バ
ッファUIOBL0〜UIOBL3の内部入出力端子I
Oは、対応するインピーダンス調整端子TL0〜TL3
(第2のインピーダンス調整端子)に結合される。イン
ピーダンス調整端子TH0〜TH3は、対応する基準抵
抗R4〜R1を介してロウレベル出力電圧供給点つまり
接地電位VSSに結合され、インピーダンス調整端子T
L0〜TL3は、対応する基準抵抗R8〜R5を介して
ハイレベル出力電圧供給点つまり内部電圧供給点VTT
に結合される。なお、基準抵抗R1〜R8の抵抗値は、
電送線路つまりプリント基板におけるプリント配線の特
性インピーダンスZoと同じ50Ωとされる。また、単
位入出力バッファUIOBH0〜UIOBH3ならびに
UIOBL0〜UIOBL3では、出力MOSFETN
H2〜NH5ならびにNL2〜NL5がそれぞれ第1及
び第2のインピーダンス調整MOSFETとして用いら
れ、その入力バッファIBがそれぞれ第1及び第2の電
位比較回路として用いられる。
【0027】単位入出力バッファUIOBH0〜UIO
BH3ならびにUIOBL0〜UIOBL3の出力制御
端子ENには、図2に示されるように、電源電圧VCC
が共通に供給される。また、単位入出力バッファUIO
BH0〜UIOBH3の反転内部出力信号端子ODBに
は、接地電位VSSつまり0Vが共通に供給され、単位
入出力バッファUIOBL0〜UIOBL3の反転内部
出力信号端子ODBには、電源電圧VCCが共通に供給
される。これにより、単位入出力バッファUIOBH0
〜UIOBH3は、ともに定常的にハイレベル出力状態
とされ、単位入出力バッファUIOBL0〜UIOBL
3は、ともに定常的にロウレベル出力状態とされる。し
たがって、単位入出力バッファUIOBH0〜UIOB
H3の反転インピーダンス制御端子L0B〜L3Bはド
ントケア(DON’T CARE)となって開放状態と
され、単位入出力バッファUIOBL0〜UIOBL3
の反転インピーダンス制御端子H0B〜H3Bも開放状
態とされる。
【0028】この実施例において、ハイレベル調整用の
インピーダンス調整回路を構成する単位入出力バッファ
UIOBH3の反転インピーダンス制御端子H3Bに
は、接地電位VSSつまり0Vが供給され、その他の反
転インピーダンス制御端子H0B〜H2Bには電源電圧
VCCが供給される。このため、単位入出力バッファU
IOBH3では、図4に示されるように、出力MOSF
ETNH1と最もオン抵抗の小さな出力MOSFETN
H2とが強制的にオン状態となり、その他の出力MOS
FETNH3〜NH5ならびにNL1〜NL5はともに
オフ状態となる。前述のように、単位入出力バッファU
IOBH3の内部入出力端子IOが結合されるインピー
ダンス調整端子TH3は、基準抵抗R1を介して接地電
位VSSに結合される。また、内部入出力端子IOにお
ける電位は、対応する電位比較回路つまり入力バッファ
IBによって基準電位Vrefと比較増幅され、入力バ
ッファIBの反転出力信号は、インバータV4を経て反
転インピーダンス制御信号AH3Bとなる。これらの結
果、反転インピーダンス制御信号AH3Bは、内部入出
力端子IOにおける電位が基準電位Vrefより低いと
き、言い換えるならば強制オン状態にある出力MOSF
ETNH1及びNH2の合成オン抵抗が基準抵抗R1よ
り大きいとき選択的に有効レベルつまりロウレベルとさ
れ、この反転インピーダンス制御信号のロウレベルを受
けて単位入出力バッファUIOB0〜UIOBmの出力
MOSFETNH2が一斉にオン状態とされる。
【0029】一方、単位入出力バッファUIOBH2の
反転インピーダンス制御端子H3Bには、すでに上記単
位入出力バッファUIOBH3により形成された上位ビ
ットの反転インピーダンス制御信号AH3Bが供給され
る。また、その反転インピーダンス制御端子H2Bに
は、接地電位VSSつまり0Vが供給され、その他の反
転インピーダンス制御端子H1B〜H0Bには、電源電
圧VCCが供給される。このため、単位入出力バッファ
UIOBH2では、図4に示されるように、最もオン抵
抗の小さな出力MOSFETNH2がすでに形成された
反転インピーダンス制御信号AH3Bに従って選択的に
オン状態となるとともに、出力MOSFETNH1と2
番目にオン抵抗の小さな出力MOSFETNH3とが強
制的にオン状態となり、その他の出力MOSFETNH
4〜NH5ならびにNL1〜NL5はともにオフ状態と
なる。そして、内部入出力端子IOつまりインピーダン
ス調整端子TH2における電位が基準電位Vrefより
低いとき、言い換えるならば選択的又は強制的にオン状
態にある出力MOSFETNH1〜NH3の合成オン抵
抗が基準抵抗R2より大きいとき、反転インピーダンス
制御信号AH2Bが選択的に有効レベルつまりロウレベ
ルとされ、この反転インピーダンス制御信号AH2Bの
ロウレベルを受けて単位入出力バッファUIOB0〜U
IOBmの出力MOSFETNH3が選択的にかつ一斉
にオン状態とされる。
【0030】同様に、単位入出力バッファUIOBH1
の反転インピーダンス制御端子H3B及びH2Bには、
すでに単位入出力バッファUIOBH3及びUIOBH
2により形成された上位ビットの反転インピーダンス制
御信号AH3B及びAH2Bがそれぞれ供給される。ま
た、反転インピーダンス制御端子H1Bには、接地電位
VSSつまり0Vが供給され、反転インピーダンス制御
端子H0Bには、電源電圧VCCが供給される。このた
め、単位入出力バッファUIOBH1では、図4に示さ
れるように、出力MOSFETNH2及びNH3が反転
インピーダンス制御信号AH3B及びAH2Bに従って
それぞれ選択的にオン状態となるとともに、出力MOS
FETNH1と3番目にオン抵抗の小さな出力MOSF
ETNH4とが強制的にオン状態となり、その他の出力
MOSFETNH5ならびにNL1〜NL5はともにオ
フ状態となる。そして、内部入出力端子IOつまりイン
ピーダンス調整端子TH1における電位が基準電位Vr
efより低いとき、言い換えるならば選択的又は強制的
にオン状態にある出力MOSFETNH1〜NH4の合
成オン抵抗が基準抵抗R3より大きいとき、反転インピ
ーダンス制御信号AH1Bが選択的に有効レベルつまり
ロウレベルとされ、この反転インピーダンス制御信号の
ロウレベルを受けて単位入出力バッファUIOB0〜U
IOBmの出力MOSFETNH4が選択的にかつ一斉
にオン状態とされる。
【0031】さらに、単位入出力バッファUIOBH0
の反転インピーダンス制御端子H3B,H2B及びH1
Bには、すでに単位入出力バッファUIOBH3,UI
OBH2及びUIOBH1により形成された上位ビット
の反転インピーダンス制御信号AH3B,AH2B及び
AH1Bがそれぞれ供給される。また、その反転インピ
ーダンス制御端子H0Bには、接地電位VSSつまり0
Vが供給される。このため、単位入出力バッファUIO
BH0では、出力MOSFETNH2,NH3及びNH
4が反転インピーダンス制御信号AH3B,AH2B及
びAH1Bに従ってそれぞれ選択的にオン状態となり、
出力MOSFETNH1と最もオン抵抗の大きな出力M
OSFETNH5とが強制的にオン状態となるが、出力
MOSFETNL1〜NL5はオフ状態となる。そし
て、内部入出力端子IOつまりインピーダンス調整端子
TH0における電位が基準電位Vrefより低いとき、
言い換えるならば選択的又は強制的にオン状態にある出
力MOSFETNH1〜NH5の合成オン抵抗が基準抵
抗R4より大きいとき、反転インピーダンス制御信号A
H0Bが選択的に有効レベルつまりロウレベルとされ、
この反転インピーダンス制御信号のロウレベルを受けて
単位入出力バッファUIOB0〜UIOBmの出力MO
SFETNH5が選択的にかつ一斉にオン状態とされ
る。
【0032】次に、ロウレベル調整用のインピーダンス
調整回路を構成する単位入出力バッファUIOBL3の
反転インピーダンス制御端子L3Bには、図2に示され
るように、接地電位VSSつまり0Vが供給され、その
他の反転インピーダンス制御端子L0B〜L2Bには電
源電圧VCCが供給される。このため、単位入出力バッ
ファUIOBL3では、図5に示されるように、出力M
OSFETNL1と最もオン抵抗の小さな出力MOSF
ETNL2とが強制的にオン状態となり、その他の出力
MOSFETNL3〜NL5ならびにNH1〜NH5は
ともにオフ状態となる。前述のように、単位入出力バッ
ファUIOBL3の内部入出力端子IOが結合されるイ
ンピーダンス調整端子TL3は、基準抵抗R5を介して
内部電圧供給点VTTに結合される。また、内部入出力
端子IOにおける電位は、対応する入力バッファIBに
よって基準電位Vrefと比較増幅され、入力バッファ
IBの反転出力信号は、インバータV4及びV5を経て
反転インピーダンス制御信号AL3Bとなる。これらの
結果、反転インピーダンス制御信号AL3Bは、内部入
出力端子IOにおける電位が基準電位Vrefより高い
とき、言い換えるならば強制オン状態にある出力MOS
FETNL1及びNL2の合成オン抵抗が基準抵抗R5
より大きいとき選択的に有効レベルつまりロウレベルと
され、この反転インピーダンス制御信号のロウレベルを
受けて単位入出力バッファUIOB0〜UIOBmの出
力MOSFETNL2が一斉にオン状態とされる。
【0033】一方、単位入出力バッファUIOBL2の
反転インピーダンス制御端子L3Bには、すでに上記単
位入出力バッファUIOBL3により形成された上位ビ
ットの反転インピーダンス制御信号AL3Bが供給され
る。また、その反転インピーダンス制御端子L2Bに
は、接地電位VSSつまり0Vが供給され、その他の反
転インピーダンス制御端子L0B〜L1Bには、電源電
圧VCCが供給される。このため、単位入出力バッファ
UIOBL2では、図5に示されるように、最もオン抵
抗の小さな出力MOSFETNL2が反転インピーダン
ス制御信号AL3Bに従って選択的にオン状態となると
ともに、出力MOSFETNL1と2番目にオン抵抗の
小さな出力MOSFETNL3とが強制的にオン状態と
なり、その他の出力MOSFETNL4〜NL5ならび
にNH1〜NH5はともにオフ状態となる。そして、内
部入出力端子IOつまりインピーダンス調整端子TL2
における電位が基準電位Vrefより高いとき、言い換
えるならば選択的又は強制的にオン状態にある出力MO
SFETNL1〜NL3の合成オン抵抗が基準抵抗R6
より大きいとき、反転インピーダンス制御信号AL2B
が選択的に有効レベルつまりロウレベルとされ、この反
転インピーダンス制御信号AL2Bのロウレベルを受け
て単位入出力バッファUIOB0〜UIOBmの出力M
OSFETNL3が選択的にかつ一斉にオン状態とされ
る。
【0034】同様に、単位入出力バッファUIOBL1
の反転インピーダンス制御端子L3B及びL2Bには、
すでに単位入出力バッファUIOBL3及びUIOBL
2により形成された上位ビットの反転インピーダンス制
御信号AL3B及びAL2Bがそれぞれ供給される。ま
た、反転インピーダンス制御端子L1Bには、接地電位
VSSつまり0Vが供給され、反転インピーダンス制御
端子L0Bには、電源電圧VCCが供給される。このた
め、単位入出力バッファUIOBL1では、図5に示さ
れるように、出力MOSFETNL2及びNL3が反転
インピーダンス制御信号AL3B及びAL2Bに従って
それぞれ選択的にオン状態となるとともに、出力MOS
FETNL1と3番目にオン抵抗の小さな出力MOSF
ETNL4とが強制的にオン状態となり、その他の出力
MOSFETNL5ならびにNH1〜NH5はともにオ
フ状態となる。そして、内部入出力端子IOつまりイン
ピーダンス調整端子TL1における電位が基準電位Vr
efより高いとき、言い換えるならば選択的又は強制的
にオン状態にある出力MOSFETNL1〜NL4の合
成オン抵抗が基準抵抗R7より大きいとき、反転インピ
ーダンス制御信号AL1Bが選択的に有効レベルつまり
ロウレベルとされ、この反転インピーダンス制御信号の
ロウレベルを受けて単位入出力バッファUIOB0〜U
IOBmの出力MOSFETNL4が選択的にかつ一斉
にオン状態とされる。
【0035】さらに、単位入出力バッファUIOBL0
の反転インピーダンス制御端子L3B,L2B及びL1
Bには、すでに単位入出力バッファUIOBL3,UI
OBL2及びUIOBL1により形成された上位ビット
の反転インピーダンス制御信号AL3B,AL2B及び
AL1Bがそれぞれ供給される。また、その反転インピ
ーダンス制御端子L0Bには、接地電位VSSつまり0
Vが供給される。このため、単位入出力バッファUIO
BL0では、出力MOSFETNL2,NL3及びNL
4が反転インピーダンス制御信号AL3B,AL2B及
びAL1Bに従ってそれぞれ選択的にオン状態となり、
出力MOSFETNL1と最もオン抵抗の大きな出力M
OSFETNL5とが強制的にオン状態となるが、その
他の出力MOSFETNH1〜NH5はオフ状態とな
る。そして、内部入出力端子IOつまりインピーダンス
調整端子TL0における電位が基準電位Vrefより低
いとき、言い換えるならば選択的又は強制的にオン状態
にある出力MOSFETNL1〜NL5の合成オン抵抗
が基準抵抗R8より大きいとき、反転インピーダンス制
御信号AL0Bが選択的に有効レベルつまりロウレベル
とされ、この反転インピーダンス制御信号のロウレベル
を受けて単位入出力バッファUIOB0〜UIOBmの
出力MOSFETNL5が選択的にかつ一斉にオン状態
とされる。
【0036】ところで、単位入出力バッファUIOBH
0〜UIOBH3ならびにUIOBL0〜UIOBL3
によって反転インピーダンス制御信号AH0B〜AH3
BならびにAL0B〜AL3Bが選択的にロウレベルと
され、その出力MOSFETNH2〜NH5ならびにN
L2〜NL5が対応する組み合わせで選択的にオン状態
とされるとき、単位入出力バッファUIOB0〜UIO
Bmのハイレベル出力時及びロウレベル出力時における
出力インピーダンスZは、基準抵抗R1〜R8つまりC
MOS論理集積回路装置が搭載されるプリント基板のプ
リント配線の特性インピーダンスZoに最も近い値とな
る。このとき、図6に示されるように、送信側の単位入
出力バッファUIOBTがハイレベル出力状態とされ出
力MOSFETNH1〜NH5のうちの少なくとも1個
がオン状態となると、その入出力端子IOつまり電送線
路の送端A点における出力信号の電位は、出力バッファ
OBの出力インピーダンスZと電送線路の特性インピー
ダンスZoとがほぼ等しいため、まずハイレベル出力電
圧つまり内部電圧VTTとロウレベル出力電圧つまり接
地電位VSSとの間に中間電位0.6Vに変化する。
【0037】送端A点における出力信号のハイレベル変
化は、電送線路の信号伝播時間tdつまり例えば3ns
(ナノ秒)後に受信側の単位入出力バッファUIOBR
の入出力端子IOつまり受端B点に達するが、電送線路
が受信側単位入出力バッファUIOBRの入力バッファ
IBを構成する差動MOSFETP3のゲートで終端さ
れ入力バッファIBとしての入力インピーダンスが無限
大であるために受端B点で全反射され、受端B点におけ
る入力信号の電位は内部電圧VTTつまり1.2Vに上
昇する。また、この全反射は、3ns後に送端A点に達
し、これによって送端A点における出力信号の電位も内
部電圧VTTまで上昇する。
【0038】一方、送信側の単位入出力バッファUIO
BTがロウレベル出力状態に変化し出力MOSFETN
L1〜NL5のうちの少なくとも1個がオン状態となる
と、電送線路の送端A点における出力信号の電位は、内
部電圧VTTのようなハイレベルから中間電位つまり
0.6Vに低下する。この送端A点における出力信号の
ロウレベル変化は、3ns後に受端B点に達し、全反射
されるため、受端B点における入力信号の電位が所望の
ロウレベルつまり0Vに低下する。また、受端B点にお
ける全反射は、3ns後に送端A点に達し、これを受け
て送端A点における出力信号の電位が接地電位VSSつ
まり0Vまで低下する。
【0039】以上のように、この実施例の入出力バッフ
ァIOBにおけるインピーダンス調整動作は、単位入出
力バッファUIOBH3〜UIOBH0ならびにUIO
BL3〜UIOBL0を構成する出力MOSFETNH
2〜NH5ならびにNL2〜NL5のうち、単位入出力
バッファUIOB0〜UIOBmの出力インピーダンス
に大きな変化を与えるものから順次、言い換えるならば
オン抵抗の小さなものから順次強制的にあるいはすでに
形成された上位ビットのインピーダンス制御信号に従っ
て選択的にオン状態としながら、電位比較回路つまり入
力バッファIBの出力信号として対応する反転インピー
ダンス制御信号AH3B〜AH0BならびにAL3B〜
AL0Bを選択的に有効レベルつまりロウレベルとする
ことによって自動的に行われる。したがって、この実施
例の入出力バッファIOBでは、従来のようなクロック
信号を必要とすることなくしかも比較的短い時間内でイ
ンピーダンス調整動作を実現し、出力バッファの出力イ
ンピーダンスとプリント配線の特性インピーダンスとを
一致させることができるものとなる。この結果、CMO
S論理集積回路装置に設けられるインピーダンス調整回
路の構成を簡素化できるとともに、クロック信号が不要
となることでインピーダンス調整回路を例えば入出力バ
ッファIOBが配置される基板周辺部に余裕をもって配
置することができるため、インピーダンス調整機能を有
するCMOS論理集積回路装置ならびにこれを含むディ
ジタル装置の低コスト化を図り、その急激な条件変化に
対するインピーダンス補正時間を短縮することができる
ものである。
【0040】図8には、この発明が適用された入出力バ
ッファIOBの第2の実施例の部分的なブロック図が示
されている。また、図9には、図8の入出力バッファI
OBに含まれる単位入出力バッファUIOB0〜UIO
Bm,UIOBH0〜UIOBH3ならびにインピーダ
ンス調整用単位入出力バッファUIOPL0〜UIOP
L3の一実施例の接続図が示され、図10には、図8の
入出力バッファIOBに含まれるインピーダンス調整用
単位入出力バッファの一実施例の回路図が例示されてい
る。なお、この実施例は、前記図1ないし図7の実施例
を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分
についてのみ説明を追加する。
【0041】図8において、この実施例の入出力バッフ
ァIOBは、ロウレベル調整用のインピーダンス調整回
路となる図1の単位入出力バッファUIOBL0〜UI
OBL3に代えて、インピーダンス調整専用の単位入出
力バッファUIOPL0〜UIOPL3を含む。これら
の調整用単位入出力バッファは、図10に調整用単位入
出力バッファUIOPとして例示されるように、内部電
圧供給点VTTと内部入出力端子IOとの間に並列形態
に設けられる5個の出力MOSFETNH1〜NH5
と、内部入出力端子IOと接地電位VSSとの間に並列
形態に設けられる5個の出力MOSFETNL1〜NL
5とを含む。このうち、出力MOSFETNH1のゲー
トには、インバータV1の出力信号が供給され、出力M
OSFETNH2〜NH5のゲートには、ノアゲートN
O1〜NO4の出力信号がそれぞれ供給される。また、
出力MOSFETNL1のゲートには、インバータV2
の出力信号が供給され、出力MOSFETNL2〜NL
5のゲートには、ノアゲートNO5〜NO8の出力信号
がそれぞれ供給される。
【0042】インピーダンス調整用単位入出力バッファ
UIOPのインバータV1及びV2の入力端子は、接地
電位VSSに結合される。また、ノアゲートNO1〜N
O8の一方の入力端子は、接地電位VSSに結合され、
その他方の入力端子は、反転インピーダンス調整端子H
3B〜H0BならびにL3B〜L0Bにそれぞれ結合さ
れる。これにより、出力MOSFETNH1及びNL1
は定常的にオン状態とされ、出力MOSFETNH2〜
NH5ならびにNL2〜NL5は、対応する反転インピ
ーダンス調整端子H3B〜H0BあるいはL3B〜L0
Bがロウレベルとされることでそれぞれ選択的にオン状
態とされる。
【0043】この実施例において、調整用単位入出力バ
ッファUIOPL3〜UIOPL0の反転インピーダン
ス調整端子HnBつまりH3B〜H0Bには、図9に示
されるように、ハイレベル出力調整用のインピーダンス
調整回路つまり単位入出力バッファUIOBH3〜UI
OBH0によって形成された反転インピーダンス制御信
号AH3B〜AH0Bがそれぞれ共通に供給される。こ
のため、これらの調整用単位入出力バッファUIOPL
3〜UIOPL0では、ハイレベル出力側の出力MOS
FETNH2〜NH5がこれらの反転インピーダンス制
御信号に従って選択的にオン状態となるが、前述のよう
に、反転インピーダンス制御信号AH3B〜AH0Bは
単位入出力バッファUIOB0〜UIOBmのハイレベ
ル出力時における出力インピーダンスを基準抵抗R1〜
R4つまり例えば50Ωに極力近づけるべく選択的にロ
ウレベルとされるため、オン状態となった出力MOSF
ETNH2〜NH5の合成オン抵抗はほぼ50Ωに近い
値となる。この結果、図8に示されるように、この実施
例の入出力バッファIOBでは、ロウレベル調整用の基
準抵抗R5〜R8を要することなく、言い換えるならば
インピーダンス調整端子TL0〜TL3を要することな
くインピーダンス調整動作を実現することができ、これ
によってただですら多いCMOS論理集積回路装置等の
外部端子数を削減し、そのさらなる低コスト化を推進す
ることができるものである。
【0044】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)インピーダンス調整機能を有し、ハイレベル出力
電圧供給点と出力端子との間ならびに出力端子とロウレ
ベル出力電圧供給点との間にそれぞれ並列形態に設けら
れ対応するインピーダンス制御信号の有効レベルを受け
て選択的にオン状態とされる複数の第1及び第2の出力
MOSFETを含む出力バッファと、一対の差動MOS
FETを中心とする入力バッファとを含む入出力バッフ
ァを備えるCMOS論理集積回路装置に、インピーダン
ス制御信号の各ビットに対応して、入出力バッファと同
一構成とされ、第1及び第2の出力MOSFETを第1
及び第2のインピーダンス調整MOSFETとし入力バ
ッファを電位比較回路とする複数のインピーダンス調整
回路を設けるとともに、これらのインピーダンス調整回
路の第1及び第2のインピーダンス調整MOSFETを
オン抵抗の小さなものから順次択一的にあるいはすでに
形成された上位ビットのインピーダンス制御信号に従っ
て選択的にオン状態としながら、電位比較回路の出力信
号として得られるインピーダンス制御信号の各ビットを
選択的に有効レベルとすることで、クロック信号を必要
とすることなくしかも比較的短い時間内に全ビットのイ
ンピーダンス制御信号を形成し、出力バッファの出力イ
ンピーダンスと電送線路の特性インピーダンスを一致さ
せることができるという効果が得られる。
【0045】(2)上記(1)項により、CMOS論理
集積回路装置に設けられるインピーダンス調整回路の簡
素化を図り、CMOS論理集積回路装置ならびにこれを
含むディジタル装置の低コスト化を図ることができると
いう効果が得られる。 (3)上記(1)項により、CMOS論理集積回路装置
等の急激な条件変化に対するインピーダンス補正時間を
短縮できるという効果が得られる。 (4)上記(1)項ないし(3)項において、インピー
ダンス調整用の基準抵抗として、例えばすでに形成され
たハイレベル調整用又はロウレベル調整用のインピーダ
ンス制御信号に従って選択的にオン状態とされる第1又
は第2のインピーダンス調整MOSFETのオン抵抗を
代用することで、インピーダンス調整機能を有するCM
OS論理集積回路装置の所要外部端子数を削減し、その
さらなる低コスト化を推進することができるという効果
が得られる。
【0046】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、入出力バッファIOBにハイレベル
調整用又はロウレベル調整用のインピーダンス調整回路
として設けられる単位入出力バッファの数は、任意に設
定できる。また、電送線路の特性インピーダンスZoの
値は、50Ω以外の任意の値を採りうるし、電源電圧V
CCや内部電圧VTTの極性及び絶対値ならびにインピ
ーダンス制御信号を含む各種制御信号の論理レベルも、
この実施例による制約を受けない。図3において、ハイ
レベル出力用の出力MOSFETNH1〜NH5は、P
チャンネルMOSFETに置き換えることができる。ま
た、単位入出力バッファUIOBは、ハイレベル出力用
又はロウレベル出力用出力MOSFETのいずれか一方
のみを含むものであってもよいし、出力MOSFETの
数や出力バッファOB及び入力バッファIBの具体的構
成等は、種々の実施形態を採りうる。
【0047】図4及び図5から類推できるように、例え
ばハイレベル調整用単位入出力バッファUIOBH0〜
UIOBH3のロウレベル出力側の出力MOSFETN
L1〜NL5や、単位入出力バッファUIOBH3の出
力MOSFETNH3〜NH5等、インピーダンス調整
に不必要なMOSFETは、割愛してもよい。また、図
8ないし図10では、ロウレベル調整用の単位入出力バ
ッファUIOBL0〜UIOBL3に設けられハイレベ
ル調整用のインピーダンス制御信号AH0B〜AH3B
に従って選択的にオン状態とされるハイレベル出力側の
出力MOSFETNH1〜NH5を基準抵抗R5〜R8
と置き換えているが、逆にハイレベル調整用の単位入出
力バッファUIOBH0〜UIOBH3に設けられロウ
レベル調整用のインピーダンス制御信号AL0B〜AL
3Bに従って選択的にオン状態とされる出力MOSFE
TNL1〜NL5を基準抵抗R1〜R4と置き換えるこ
ともできる。図10に示されるインピーダンス調整用単
位入出力バッファUIOPの具体的構成は、この実施例
による制約を受けない。
【0048】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるCM
OS論理集積回路装置ならびにその入出力バッファに適
用した場合について説明したが、それに限定されるもの
ではなく、例えば、入出力バッファ又は出力バッファと
して単体で形成されるものや同様な入出力バッファ又は
出力バッファを含むメモリ集積回路装置ならびに論理集
積回路装置及びメモリ集積回路装置を含むディジタルシ
ステムにも適用できる。この発明は、少なくともインピ
ーダンス調整機能を有する出力バッファならびにこのよ
うな出力バッファを含む装置及びシステムに広く適用で
きる。
【0049】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、インピーダンス調整機能を
有し、ハイレベル出力電圧供給点と出力端子との間なら
びに出力端子とロウレベル出力電圧供給点との間にそれ
ぞれ並列形態に設けられ対応するインピーダンス制御信
号の有効レベルを受けて選択的にオン状態とされる複数
の第1及び第2の出力MOSFETを含む出力バッファ
と、一対の差動MOSFETを中心とする入力バッファ
とを含む入出力バッファを備えるCMOS論理集積回路
装置等に、インピーダンス制御信号の各ビットに対応し
て、入出力バッファと同一構成とされ、第1及び第2の
出力MOSFETを第1及び第2のインピーダンス調整
MOSFETとし入力バッファを電位比較回路とする複
数のインピーダンス調整回路を設けるとともに、これら
のインピーダンス調整回路のインピーダンス調整MOS
FETをオン抵抗の小さなものから順次択一的にあるい
はすでに形成された上位ビットのインピーダンス制御信
号に従って選択的にオン状態としながら、電位比較回路
の出力信号として得られるインピーダンス制御信号の各
ビットを選択的に有効レベルとすることで、クロック信
号を必要とすることなくしかも比較的短い時間内に全ビ
ットのインピーダンス制御信号を形成し、出力バッファ
の出力インピーダンスと電送線路の特性インピーダンス
を一致させることができる。この結果、CMOS論理集
積回路装置等に設けられるインピーダンス調整回路の簡
素化を図り、CMOS論理集積回路装置等ならびにこれ
を含むディジタル装置の低コスト化を図ることができる
とともに、CMOS論理集積回路装置等の急激な条件変
化に対するインピーダンス補正時間を短縮することがで
きる。
【0050】上記入出力バッファのインピーダンス調整
用の基準抵抗として、すでに形成されたハイレベル調整
用又はロウレベル調整用のインピーダンス制御信号に従
って選択的にオン状態とされる第1又は第2のインピー
ダンス調整MOSFETのオン抵抗を代用することで、
CMOS論理集積回路装置の所要外部端子数を削減し
て、そのさらなる低コスト化を推進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用された入出力バッファの第1の
実施例を示す部分的なブロック図である。
【図2】図1の入出力バッファに含まれる単位入出力バ
ッファの一実施例を示す接続図である。
【図3】図1の入出力バッファに含まれる単位入出力バ
ッファの一実施例を示す回路図である。
【図4】図3の単位入出力バッファによるハイレベル出
力側のインピーダンス自動調整動作の一実施例を示す概
念図である。
【図5】図3の単位入出力バッファによるロウレベル出
力側のインピーダンス自動調整動作の一実施例を示す概
念図である。
【図6】図3の単位入出力バッファの一実施例を示す出
力信号経路図である。
【図7】図3の単位入出力バッファの一実施例を示す出
力信号波形図である。
【図8】この発明が適用された入出力バッファの第2の
実施例を示す部分的なブロック図である。
【図9】図8の入出力バッファに含まれる単位入出力バ
ッファの一実施例を示す接続図である。
【図10】図8の入出力バッファに含まれる調整用単位
入出力バッファの一実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
IOB・・・入出力バッファ、UIOB0〜UIOB
m,UIOBH0〜UIOBH3,UIOBL0〜UI
OBL3・・・単位入出力バッファ、IO0〜IOm・
・・入出力端子、TH0〜TH3,TL0〜TL3・・
・インピーダンス調整端子、R1〜R8・・・基準抵
抗。OB・・・出力バッファ、IB・・・入力バッフ
ァ、NH1〜NH5,NL1〜NL5,N1〜N2・・
・NチャンネルMOSFET、P1〜P3・・・Pチャ
ンネルMOSFET、V1〜V5・・・インバータ、N
A1〜NA2・・・ナンド(NAND)ゲート、NO1
〜NO8・・・ノア(NOR)ゲート。UIOPL0〜
UIOPL3・・・調整用単位入出力バッファ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ異なる所定のオン抵抗を有しハ
    イレベル出力電圧供給点と出力端子との間に並列形態に
    設けられかつ少なくとも対応する第1のインピーダンス
    制御信号の有効レベルを受けてそれぞれ選択的にオン状
    態とされる複数の第1の出力MOSFETあるいはそれ
    ぞれ異なる所定のオン抵抗を有し上記出力端子とロウレ
    ベル出力電圧供給点との間に並列形態に設けられかつ少
    なくとも対応する第2のインピーダンス制御信号の有効
    レベルを受けてそれぞれ選択的にオン状態とされる複数
    の第2の出力MOSFETを含む出力バッファと、上記
    第1のインピーダンス制御信号に対応して設けられ、対
    応する上記第1の出力MOSFETと同一のオン抵抗を
    有すべく形成されハイレベル出力電圧供給点と対応する
    第1のインピーダンス調整端子との間に並列形態に設け
    られかつオン抵抗の小さなものから順次択一的にあるい
    はすでに形成された上位ビットの上記第1のインピーダ
    ンス制御信号の有効レベルを受けて選択的にオン状態と
    される第1のインピーダンス調整MOSFETと、対応
    する上記第1のインピーダンス調整端子における電位と
    所定の基準電位とを比較し対応する上記第1のインピー
    ダンス制御信号をそれぞれ選択的に有効レベルとする第
    1の電位比較回路とをそれぞれ含む複数の第1のインピ
    ーダンス調整回路あるいは上記第2のインピーダンス制
    御信号に対応して設けられ、対応する上記第2の出力M
    OSFETと同一のオン抵抗を有すべく形成され対応す
    る第2のインピーダンス調整端子とロウレベル出力電圧
    供給点との間に並列形態に設けられかつオン抵抗の小さ
    なものから順次択一的にあるいはすでに形成された上位
    ビットの上記第2のインピーダンス制御信号の有効レベ
    ルを受けて選択的にオン状態とされる第2のインピーダ
    ンス調整MOSFETと、対応する上記第2のインピー
    ダンス調整端子における電位と上記基準電位とを比較し
    対応する上記第2のインピーダンス制御信号をそれぞれ
    選択的に有効レベルとする第2の電位比較回路とをそれ
    ぞれ含む複数の第2のインピーダンス調整回路とを具備
    することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記第1のインピーダンス調整端子のそ
    れぞれとロウレベル出力電圧供給点との間ならびに上記
    第2のインピーダンス調整端子のそれぞれとハイレベル
    出力電圧供給点との間には、上記出力端子を送端とする
    電送線路の特性インピーダンスに見合った基準抵抗が外
    付けされるものであって、上記第1のインピーダンス制
    御信号は、対応する上記第1のインピーダンス調整端子
    における電位が上記基準電位より低いときそれぞれ選択
    的に有効レベルとされるものであり、上記第2のインピ
    ーダンス制御信号は、対応する上記第2のインピーダン
    ス調整端子における電位が上記基準電位より高いときそ
    れぞれ選択的に有効レベルとされるものであることを特
    徴とする請求項1の半導体装置。
  3. 【請求項3】 上記出力バッファは、一対の差動MOS
    FETを含む入力バッファとともに入出力バッファを構
    成し、この入出力バッファは、上記第1及び第2のイン
    ピーダンス調整回路として併用されるものであって、上
    記入出力バッファからなる第1及び第2のインピーダン
    ス調整回路は、その上記入力バッファを上記第1又は第
    2の電位比較回路とし、その上記第1及び第2の出力M
    OSFETをそれぞれ上記第1及び第2のインピーダン
    ス調整MOSFETとするものであることを特徴とする
    請求項1又は請求項2の半導体装置。
  4. 【請求項4】 上記電送線路は、受信側の上記入力バッ
    ファの上記差動MOSFETのゲートを受端とするもの
    であって、上記基準電位は、上記ハイレベル出力電圧供
    給点におけるハイレベル出力電圧の電位と上記ロウレベ
    ル出力電圧供給点におけるロウレベル出力電圧の電位と
    の間の中間電位とされるものであることを特徴とする請
    求項1,請求項2又は請求項3の半導体装置。
  5. 【請求項5】 上記基準抵抗は、上記第2のインピーダ
    ンス調整回路を構成し上記第1のインピーダンス制御信
    号に従って選択的にオン状態とされる第1のインピーダ
    ンス調整MOSFETあるいは上記第1のインピーダン
    ス調整回路を構成し上記第2のインピーダンス制御信号
    に従って選択的にオン状態とされる第2のインピーダン
    ス調整MOSFETのオン抵抗をもって代用されるもの
    であることを特徴とする請求項3又は請求項4の半導体
    装置。
  6. 【請求項6】 上記第1及び第2の出力MOSFET
    は、ともにNチャンネルMOSFETであって、上記出
    力端子における出力信号の振幅は、回路の電源電圧及び
    接地電位間の電位差より小さくされるものであることを
    特徴とする請求項1,請求項2,請求項3,請求項4又
    は請求項5の半導体装置。
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