JPH09162721A - Current switching type logic circuit - Google Patents

Current switching type logic circuit

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JPH09162721A
JPH09162721A JP7317638A JP31763895A JPH09162721A JP H09162721 A JPH09162721 A JP H09162721A JP 7317638 A JP7317638 A JP 7317638A JP 31763895 A JP31763895 A JP 31763895A JP H09162721 A JPH09162721 A JP H09162721A
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JP
Japan
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emitter
transistor
current
differential
base
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Withdrawn
Application number
JP7317638A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Hayakawa
敦史 早川
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

PROBLEM TO BE SOLVED: To operate the logic circuit under a low power supply voltage by avoiding a process error and effect of an operating temperature. SOLUTION: A base of a 1st differential transistor(TR) Q5 is connected to an emitter of a 1st emitter follower TR Q3 via a 1st emitter resistor R11 , a base of a 2nd differential transistor(TR) Q6 is connected to an emitter of a 2nd emitter follower TR Q4 via a 2nd emitter resistor R12 , and a 2nd constant current source 11 supplying an emitter current to the 1st and 2nd emitter follower TRs Q3 , Q4 is configured by a current mirror circuit. Furthermore, the resistance of the 1st emitter resistor R11 and the 2nd emitter resistor R12 is selected nearly twice the resistance of a load resistor of a reference current side TR Q10 of the current mirror circuit. A base-emitter voltage of the TR of the current mirror circuit cancels the base-emitter voltage of the 1st or 2nd emitter follower TR Q3 or Q4 and the base-emitter voltage of the 1st or 2nd differential TR Q5 or Q5 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電流切換型論理回
路(いわゆるCML;Current Mode Logic)に関し、特
に、低い電源電圧でも安定した動作が得られる電流切換
型論理回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current switching type logic circuit (so-called CML; Current Mode Logic), and more particularly to a current switching type logic circuit capable of obtaining stable operation even at a low power supply voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】飽和動作トランジスタを用いたスイッチ
ング回路では、オン状態にあるトランジスタに流れるベ
ース電流(定常ベース電流)が、トランジスタを飽和さ
せるのに必要な最小限のベース電流の数倍にも及ぶこと
が少なくない。このため、トランジスタのベース領域に
余分な電荷が蓄えられる結果となり、ターンオフに際し
ては、コレクタ電流が切れる前にこの電荷を再結合させ
るための(又は逆方向ベース電流として取り除くため
の)遅れ時間が必要になる。この時間が蓄積時間であ
り、この時間の短縮化が飽和論理回路の高速化を図る場
合の重要な鍵になる。しかし、蓄積時間を完全になくす
ことは不可能で、この意味から飽和動作トランジスタを
用いた論理回路には動作速度の限界があった。
2. Description of the Related Art In a switching circuit using a saturation operation transistor, the base current (steady base current) flowing through the transistor in the ON state reaches several times the minimum base current required to saturate the transistor. Not a few things. This results in extra charge being stored in the base region of the transistor, which requires a delay time at turn-off to recombine this charge (or remove it as a reverse base current) before the collector current is cut off. become. This time is the accumulation time, and shortening this time is an important key for increasing the speed of the saturation logic circuit. However, it is impossible to completely eliminate the accumulation time, and in this sense, the logic circuit using the saturation operation transistor has a limit in operation speed.

【0003】これに対して、電流切換型論理回路は、ト
ランジスタを非飽和領域で動作させるため、きわめて動
作速度が早い特長があり、ORやNORなどの論理回路
や各種の高速演算回路に多用されている。図4は従来の
電流切換型論理回路の構成図である。この電流切換型論
理回路は、入力部1と出力部2にそれぞれ電流切換型論
理回路を有し、その間をエミッタフォロワー部3で接続
する構成となっている。なお、この図は、出力部2をそ
のまま外部負荷に接続するいわゆる直結型の例を示して
いるが、これに限定されない。出力部2と外部負荷の間
に電流増幅用のバッファを接続するタイプであってもよ
い。
On the other hand, the current switching type logic circuit has a characteristic that the transistor operates in a non-saturated region and thus has an extremely high operating speed, and is often used in logic circuits such as OR and NOR and various high-speed arithmetic circuits. ing. FIG. 4 is a block diagram of a conventional current switching type logic circuit. The current switching type logic circuit has a current switching type logic circuit in each of the input section 1 and the output section 2, and the emitter follower section 3 is connected between them. In addition, although this figure shows a so-called direct connection type example in which the output unit 2 is directly connected to an external load, the present invention is not limited to this. A type in which a buffer for current amplification is connected between the output unit 2 and an external load may be used.

【0004】この図において、Q1 〜Q6 はバイポーラ
トランジスタ、R1 〜R4 は抵抗、Vi1、Vi2は入力電
圧、Vout1、Vout2は出力電圧、VCCは電源電圧、4〜
7は定電流源、I1 〜I4 は定電流である。なお、定電
流源4〜7の構成は、典型的には図5に示すように、抵
抗R5 を介してエミッタ接地されたバイポーラトランジ
スタQ7 のベースに定電圧Vconst を与えるというもの
である。
In this figure, Q 1 to Q 6 are bipolar transistors, R 1 to R 4 are resistors, V i1 and V i2 are input voltages, V out1 and V out2 are output voltages, V CC is a power supply voltage, 4 to
7 is a constant current source, and I 1 to I 4 are constant currents. The configuration of the constant current sources 4 to 7 is such that a constant voltage V const is typically applied to the base of a bipolar transistor Q 7 whose emitter is grounded via a resistor R 5 , as shown in FIG. .

【0005】ここで、出力部2を例に、電流切換型論理
回路の基本動作を説明する。いま、Q5 、Q6 それぞれ
のベース電位に同一の添え字を付してV5 、V6 と識別
すると、一方が他方よりも十分に小さい場合、例えば、
5 <<V6 の場合には、Q5はオフ状態にあり、I4
すべてオン側のQ6 を流れる。V5 が増加し、V5 =V
6 になると、原理的にはQ5 、Q6 に同量の電流(I4
/2)が流れる。V5がさらに増加すると、Q5 がオン
するが、Q5 のベース−エミッタ間電圧はほぼ一定値で
あるため、共通エミッタ電位(便宜的に「VEcomm 」)
も高くなり、Q 6 をオフ状態に追い込む。その結果、I
4 のすべてがQ5 を流れ、差動対を形成するQ5 、Q6
のオンオフの切り換えが、きわめて高速に行われるとい
う意図した動作が得られる。
Here, taking the output unit 2 as an example, a current switching type logic
The basic operation of the circuit will be described. Q nowFive, Q6Respectively
With the same subscript to the base potential of VFive, V6And identify
Then if one is sufficiently smaller than the other, for example,
VFive<< V6In case of, QFiveIs off, IFourIs
All on side Q6Flows through. VFiveIncreases, VFive= V
6Then, in principle, QFive, Q6The same amount of current (IFour
/ 2) flows. VFiveIs further increased, QFiveIs on
Yes, but QFiveThe base-emitter voltage of is almost constant
Therefore, the common emitter potential (for convenience, "VEcomm")
Becomes higher, Q 6Drive off. As a result, I
FourIs all QFiveFlow through the Q to form a differential pairFive, Q6
Switching on and off is very fast.
The intended behavior is obtained.

【0006】ところで、このような動作を得るには、差
動対を構成するトランジスタQ5 、Q6 を非飽和領域で
用いることが肝要である。飽和領域に入ってしまうと、
冒頭で述べたように、オン状態のトランジスタのベース
に余分な電荷が蓄積されるからである。Q5 、Q6 を飽
和させないためには、Q5 、Q6 のコレクタ−エミッタ
間電圧を規定の電圧以内に抑える必要がある。規定の電
圧はトランジスタの特性にもよるが、およそ0.2V〜
0.3V程度であり、決して余裕のある大きな値ではな
い。コレクタ−エミッタ間電圧がこの規定の電圧を越え
てしまうと、もはや非飽和領域での動作は叶わず、動作
速度の低下が避けられない。
By the way, in order to obtain such an operation, it is essential to use the transistors Q 5 and Q 6 forming a differential pair in the non-saturation region. Once in the saturation region,
This is because, as described at the beginning, extra charge is accumulated in the base of the transistor in the on state. For Q 5, Q 6 and does not saturate the, Q 5, the collector of Q 6 - it is necessary to suppress the emitter voltage within a specified voltage. The specified voltage depends on the transistor characteristics, but is approximately 0.2V
It is about 0.3V, which is by no means a large value. When the collector-emitter voltage exceeds this specified voltage, the operation in the non-saturated region is no longer possible, and a decrease in operating speed cannot be avoided.

【0007】このため、従来の電流切換型論理回路で
は、エミッタ電流を定電流化してコレクタ電流の大きさ
を制限することにより、非飽和領域での動作を維持して
いる。例えば、Q5 のコレクタ−エミッタ間電圧VCE5
は、次式(1)で与えられる。
Therefore, in the conventional current switching type logic circuit, the operation in the non-saturation region is maintained by making the emitter current constant and limiting the magnitude of the collector current. For example, the collector-emitter voltage V CE5 of Q 5
Is given by the following equation (1).

【0008】[0008]

【数1】 [Equation 1]

【0009】Q5 のコレクタ電位は、電源電圧VCCから
3 の電圧降下(R3 ・I4 )を引いた電位であり、こ
の電位と共通エミッタ電位VEcomm との間の電位差が規
定の電圧以内に収まるように、I4 の大きさを最適設計
する。
[0009] The collector potential of Q 5 extends from the power supply voltage V CC is a potential obtained by subtracting the voltage drop R 3 a (R 3 · I 4), the potential difference between the potential and the common emitter potential V eComm is defined The size of I 4 is optimally designed so as to be within the voltage.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の電流切換型論理回路にあっては、共通エミッタ電
位VEcomm の誤差が避けられず、特に、低電圧電源で使
用する場合に動作安定性を損なうという問題点があっ
た。R3 やI4 の値を理想的なものとすると、共通エミ
ッタ電位VEcomm は、次式(2)で与えられる。
However, in such a conventional current switching type logic circuit, an error of the common emitter potential V Ecomm is unavoidable, and especially when used in a low voltage power supply, operational stability is improved. There was a problem of being damaged. If the values of R 3 and I 4 are ideal, the common emitter potential V Ecomm is given by the following equation (2).

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】ここに、VBE3 はQ3 のベース−エミッタ
間電圧、VBE5 はQ5 のベース−エミッタ間電圧であ
り、Q3 とQ5 を同一プロセスで作ったとすると、V
BE3 =V BE5 であるから、これらを「2・VBE」と置き
換えると、式(2)は次式(3)のようになる。すなわ
ち、VEcomm は電源電圧VCCからVBE2段分下がった電
位で与えられる。
Where VBE3Is QThreeBase-emitter
Voltage, VBE5Is QFiveThe base-emitter voltage of
, QThreeAnd QFiveIf you make the same process,
BE3= V BE5Therefore, these are "2VBEAnd put
In other words, the equation (2) becomes the following equation (3). Sand
Chi, VEcommIs the power supply voltage VCCTo VBE2 steps down
Given in rank.

【0013】[0013]

【数3】 (Equation 3)

【0014】式(3)を前式(1)に代入すると、次式
(4)になる。
Substituting equation (3) into equation (1), the following equation (4) is obtained.

【0015】[0015]

【数4】 (Equation 4)

【0016】この式(4)から言えることは、たとえR
3 やI4 の値が理想的であっても、V BEにばらつきがあ
った場合には、そのばらつきに比例してVCE5 が変化す
るため、非飽和領域での動作に支障をきたすと言うこと
である。VBE のばらつきの要因は、プロセス誤差によ
るもの(固定誤差)と、温度変化によるもの(可変誤
差)の二通りある。一例として、固定誤差を50mV、
可変誤差を250mV(但し1℃あたりの誤差を2mV
とし使用温度範囲を−40℃〜+85℃までの125℃
としたときの計算例)とするVBE を考えると、式
(4)においては「2・VBE」であるため、VCE5 は5
0mV+250mVの2倍(すなわち600mV)もの
大きな誤差を含むことになる。したがって、当然、この
誤差以上のマージンを確保しなければならないから、特
に、マージンを確保しにくい低電圧電源で使用できない
という問題点があった。
What can be said from this equation (4) is that even if R
ThreeAnd IFourEven if the value of BEVariation
If it does, V is proportional to the variation.CE5Changes
Therefore, it will hinder the operation in the unsaturated region.
It is. VBEThe cause of the dispersion of
One (fixed error) and one due to temperature change (variable error)
There are two types of difference). As an example, the fixed error is 50 mV,
Variable error 250mV (however, the error per 1 ° C is 2mV
And operating temperature range is -40 ℃ to + 85 ℃ up to 125 ℃
And the calculation example)BEGiven the formula
In (4), “2 · VBE", So VCE5Is 5
Double of 0mV + 250mV (that is, 600mV)
It will include a large error. So, of course, this
Since it is necessary to secure a margin more than the error,
In addition, it cannot be used with a low-voltage power supply where it is difficult to secure a margin.
There was a problem.

【0017】そこで、本発明は、このような技術的課題
に鑑みてなされたもので、共通エミッタ電位の決定要素
からトランジスタのベース−エミッタ電圧(VBE)を排
除し、プロセス誤差や使用温度の影響を回避して、以て
低電圧電源での使用を可能にすることを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above technical problems, and eliminates the base-emitter voltage (V BE ) of a transistor from the determinants of the common emitter potential, thereby reducing process error and operating temperature. The purpose is to avoid the influence and thus enable the use in a low-voltage power supply.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、第1の差動トランジスタ及
び第2の差動トランジスタを有し、第1の差動トランジ
スタのコレクタと電源との間に負荷抵抗を接続し、第2
の差動トランジスタと前記電源との間にも負荷抵抗を接
続し、かつ、第1の差動トランジスタと第2の差動トラ
ンジスタのエミッタを共通にして第1の定電流源に接続
して構成する電流切換型論理回路において、前記第1の
差動トランジスタのベースを第1のエミッタ抵抗を介し
て第1のエミッタフォロワートランジスタのエミッタに
接続し、前記第2の差動トランジスタのベースを第2の
エミッタ抵抗を介して第2のエミッタフォロワートラン
ジスタのエミッタに接続し、該第1及び第2のエミッタ
フォロワートランジスタのエミッタ電流を供給する第2
の定電流源をカレントミラー回路で構成し、かつ、該カ
レントミラー回路の基準電流側トランジスタの負荷抵抗
の値に対して前記第1のエミッタ抵抗及び第2のエミッ
タ抵抗の値をほぼ2倍の大きさにしたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a first differential transistor and a second differential transistor, and a collector of the first differential transistor. Connect a load resistor between the
Load resistance is also connected between the differential transistor and the power supply, and the emitters of the first differential transistor and the second differential transistor are commonly connected to the first constant current source. In the current switching type logic circuit, the base of the first differential transistor is connected to the emitter of the first emitter follower transistor through the first emitter resistor, and the base of the second differential transistor is connected to the second differential transistor. A second emitter follower transistor connected to the emitter of the second emitter follower transistor via an emitter resistor of the second emitter follower transistor to supply the emitter current of the first and second emitter follower transistors.
Of the constant current source is constituted by a current mirror circuit, and the values of the first emitter resistance and the second emitter resistance are approximately doubled with respect to the value of the load resistance of the reference current side transistor of the current mirror circuit. It is characterized by being sized.

【0019】又は、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の発明において、前記カレントミラー回路の基準電流
側トランジスタのベース−コレクタ間にベース電流補償
用トランジスタを接続し、かつ、該カレントミラー回路
の基準電流側トランジスタの負荷抵抗の値に対して前記
第1のエミッタ抵抗及び第2のエミッタ抵抗の値をほぼ
1倍の大きさにしたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a base current compensating transistor is connected between the base and collector of the reference current side transistor of the current mirror circuit, and the current mirror circuit is connected. It is characterized in that the values of the first emitter resistance and the second emitter resistance are approximately one time larger than the value of the load resistance of the reference current side transistor of the circuit.

【0020】又は、請求項3記載の発明は、第1の差動
トランジスタ及び第2の差動トランジスタを有し、第1
の差動トランジスタのコレクタと電源との間に負荷抵抗
を接続し、第2の差動トランジスタと前記電源との間に
も負荷抵抗を接続し、かつ、第1の差動トランジスタと
第2の差動トランジスタのエミッタを共通にして第1の
定電流源に接続して構成する電流切換型論理回路におい
て、前記第1の差動トランジスタのベースを第1のエミ
ッタフォロワートランジスタのエミッタに接続し、前記
第2の差動トランジスタのベースを第2のエミッタフォ
ロワートランジスタのエミッタに接続し、該第1及び第
2のエミッタフォロワートランジスタの各ベースを前段
の差動増幅段の差動出力にそれぞれ接続し、該差動増幅
段の定電流源をカレントミラー回路で構成し、かつ、該
カレントミラー回路の基準電流側トランジスタの負荷抵
抗の値に対して該差動増幅段の差動トランジスタの共通
負荷抵抗の値をほぼ2倍にしたことを特徴とする。
Alternatively, the invention according to claim 3 has a first differential transistor and a second differential transistor,
A load resistor is connected between the collector of the differential transistor and the power source, a load resistor is also connected between the second differential transistor and the power source, and the first differential transistor and the second differential transistor are connected. In a current switching type logic circuit configured by connecting the emitter of a differential transistor to a first constant current source in common, the base of the first differential transistor is connected to the emitter of a first emitter follower transistor, The base of the second differential transistor is connected to the emitter of the second emitter follower transistor, and the bases of the first and second emitter follower transistors are respectively connected to the differential outputs of the preceding differential amplification stage. , A constant current source of the differential amplification stage is configured by a current mirror circuit, and the load current value of the reference current side transistor of the current mirror circuit The value of the common load resistor of the differential transistors of the dynamic amplification stage is characterized by the almost doubled.

【0021】請求項1又は2又は3記載の発明では、カ
レントミラー回路のトランジスタのベース−エミッタ間
電圧によって、第1又は第2のエミッタフォロワートラ
ンジスタのベースエミッタ間電圧及び第1又は第2の差
動トランジスタのベースエミッタ間電圧が打ち消され
る。このため、第1及び第2の差動トランジスタの共通
エミッタ電位の決定要素から問題となるベース−エミッ
タ電圧を排除でき、プロセス誤差や使用温度の影響を回
避して、低電圧電源での使用を可能にすることができ
る。
According to the first or second or third aspect of the present invention, the base-emitter voltage of the first or second emitter follower transistor and the first or second difference are determined by the base-emitter voltage of the transistor of the current mirror circuit. The base-emitter voltage of the dynamic transistor is canceled. Therefore, the problematic base-emitter voltage can be eliminated from the deciding element of the common emitter potential of the first and second differential transistors, the influence of process error and operating temperature can be avoided, and use in a low voltage power supply can be avoided. You can enable it.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は請求項1記載の発明に係る電流
切換型論理回路の一実施例を示す図である。なお、従来
例(図4)と共通する構成要素には同一の符号を付して
ある。本実施例の電流切換型論理回路は、従来例と同様
に入力部1と出力部2を有するが、その間を接続するエ
ミッタフォロワー部10の構成が一部(破線の部分)異
なっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a current switching type logic circuit according to the invention described in claim 1. The same components as those in the conventional example (FIG. 4) are designated by the same reference numerals. The current switching type logic circuit of the present embodiment has an input section 1 and an output section 2 as in the conventional example, but the configuration of the emitter follower section 10 connecting them is partially different (broken line portion).

【0023】この図において、Q1 〜Q6 、Q10〜Q12
はバイポーラトランジスタ、R1 〜R4 、R10〜R12
抵抗、Vi1、Vi2は入力電圧、Vout1、Vout2は出力電
圧、VCCは電源電圧、4、7は定電流源、I1 、I4
定電流である。抵抗値の関係は、R1 =R2 、R3 =R
4 、R11=R12であり、かつ、2・R10=R11(=
12)である。
In this figure, Q1~ Q6, QTen~ Q12
Is a bipolar transistor, R1~ RFour, RTen~ R12Is
Resistance, Vi1, Vi2Is the input voltage, Vout1, Vout2Is the output power
Pressure, VCCIs a power supply voltage, 4 and 7 are constant current sources, and I1, IFourIs
It is a constant current. The relation of resistance is R1= RTwo, RThree= R
Four, R11= R12And, 2 · RTen= R11(=
R 12).

【0024】ここに、Q5 は発明の要旨に記載の第1の
差動トランジスタに相当し、Q6 は第2の差動トランジ
スタに相当する。また、R3 はQ5 のコレクタと電源V
CC間に接続された負荷抵抗に相当し、R4 はQ6 のコレ
クタと電源間に接続された負荷抵抗に相当し、さらに、
定電流源7は、第1の差動トランジスタ(Q5 )と第2
の差動トランジスタ(Q6 )共通エミッタに接続された
定電流源に相当する。
Here, Q 5 corresponds to the first differential transistor described in the gist of the invention, and Q 6 corresponds to the second differential transistor. R 3 is the collector of Q 5 and the power source V
It corresponds to the load resistance connected between CC , R 4 corresponds to the load resistance connected between the collector of Q 6 and the power supply, and
The constant current source 7 includes a first differential transistor (Q 5 ) and a second differential transistor (Q 5 ).
Corresponding to a constant current source connected to the common emitter of the differential transistor (Q 6 ) of FIG.

【0025】第1の差動トランジスタ(Q5 )のベース
は、第1のエミッタ抵抗に相当する抵抗R11の一端に接
続されており、R11の他端は、第1のエミッタフォロワ
ートランジスタに相当するQ3 のエミッタに接続されて
いる。また、第2の差動トランジスタ(Q6 )のベース
は、第2のエミッタ抵抗に相当する抵抗R12の一端に接
続されており、R12の他端は、第2のエミッタフォロワ
ートランジスタに相当するQ4 のエミッタに接続されて
いる。
The base of the first differential transistor (Q 5 ) is connected to one end of a resistor R 11 corresponding to the first emitter resistor, and the other end of R 11 is connected to the first emitter follower transistor. It is connected to the corresponding emitter of Q 3 . The base of the second differential transistor (Q 6 ) is connected to one end of a resistor R 12 corresponding to the second emitter resistor, and the other end of R 12 corresponds to the second emitter follower transistor. It is connected to the emitter of Q 4 .

【0026】破線で囲まれた部分のQ10〜Q12は、いわ
ゆるカレントミラー回路を構成しており、第1及び第2
のエミッタフォロワートランジスタ(Q3 及びQ4 )の
エミッタ電流を一定に保つ第2の定電流源11として機
能する。I10はカレントミラー回路の基準電流、I11
びI12は基準電流と一対一の関係にある出力電流であ
る。すなわち、I10=I11=I12の関係にある。
Q 10 to Q 12 surrounded by a broken line constitute a so-called current mirror circuit, and the first and second parts are formed.
Function as a second constant current source 11 for keeping the emitter currents of the emitter follower transistors (Q 3 and Q 4 ) of the above. I 10 is a reference current of the current mirror circuit, and I 11 and I 12 are output currents having a one-to-one relationship with the reference current. That is, there is a relation of I 10 = I 11 = I 12 .

【0027】このような構成において、従来例と同様
に、Q5 のベース電位をV5 、Q6 のベース電位を
6 、Q5 及びQ6 の共通エミッタ電位をVEcomm と表
し、R3 とI4 を理想的なものとすると、本実施例のV
Ecomm は、次式(5)で与えられる。
In such a configuration, as in the conventional example, the base potential of Q 5 is V 5 , the base potential of Q 6 is V 6 , the common emitter potential of Q 5 and Q 6 is V Ecomm, and R 3 is R 3. And I 4 are idealized, V of this embodiment is
Ecomm is given by the following equation (5).

【0028】[0028]

【数5】 (Equation 5)

【0029】なお、I11=I12、R11=R12であるか
ら、式(5)のI11をI12に置き換えると共に、R11
12に置き換えてもVEcomm は変わらない。以下、I11
とR11で説明する。この式(5)に対応する従来式は
(3)式である。二つの式(3)(5)を見比べると、
本実施例では、R11の電圧降下分を示す項(−I11・R
11)が増えている。この項のI11は、カレントミラー回
路の基準側電流I10に等しいから、次式(6)で与えら
れる。
Since I 11 = I 12 and R 11 = R 12 , V Ecomm does not change even if I 11 in formula (5) is replaced with I 12 and R 11 is replaced with R 12 . Below, I 11
And R 11 . The conventional formula corresponding to the formula (5) is the formula (3). Comparing the two equations (3) and (5),
In this embodiment, terms indicating the voltage drop of the R 11 (-I 11 · R
11 ) is increasing. Since I 11 of this term is equal to the reference side current I 10 of the current mirror circuit, it is given by the following equation (6).

【0030】[0030]

【数6】 (Equation 6)

【0031】Vxは、負荷抵抗R10の一端側の電位であ
り、VBE10は、同負荷抵抗R10の他端側の電位である。
すなわち、式(6)の「Vx−VBE10」の項は負荷抵抗
10の電圧降下分を表している。VBE11は、Q11のベー
ス−エミッタ間電圧であり、Q3 やQ5 などと同じ製造
プロセスを経ていれば、VBE3 やVBE5 と等値で、か
つ、同一の温度特性を有している。
Vx is a potential on one end side of the load resistor R 10 , and V BE10 is a potential on the other end side of the load resistor R 10 .
That is, the term “Vx−V BE10 ” in the equation (6) represents the voltage drop of the load resistance R 10 . V BE11 is the base-emitter voltage of Q 11 , and if it has undergone the same manufacturing process as Q 3 and Q 5 , it is equivalent to V BE3 and V BE5 and has the same temperature characteristics. There is.

【0032】式(6)を上式(5)に代入すると、次式
(7)になり、さらに、VBE10=V BEであるから、式
(7)は次式(8)になる。
Substituting equation (6) into equation (5) above yields
(7), and VBE10= V BETherefore, the formula
(7) becomes the following equation (8).

【0033】[0033]

【数7】 (Equation 7)

【0034】[0034]

【数8】 (Equation 8)

【0035】式(8)のVBEの項は二つある。一つは
「2・VBE」、他の一つは「(R11/R10)・VBE」で
ある。前者は従来例でも存在するが、後者は本実施例特
有の項である。「2・VBE」を消すためには、「R11
10」の答を“2”にすればよい。すなわち、R10の値
に対してR11(及びR12)の値を2倍にすればよい。こ
のような関係に設定すれば、上式(8)の右辺第2項
(−2・VBE+(R11/R10)・VBE)が消去されるか
ら、結局、次式(9)に示すように、VEcommをVBE
影響されない純粋な形で求めることができる。
There are two V BE terms in equation (8). One is “2 · V BE ” and the other is “(R 11 / R 10 ) · V BE ”. The former exists also in the conventional example, but the latter is a term peculiar to the present embodiment. To erase "2 ・ V BE ", press "R 11 /
The answer to "R 10 " should be "2". That is, the value of R 11 (and R 12 ) may be doubled with respect to the value of R 10 . If such a relationship is set, the second term (−2 · V BE + (R 11 / R 10 ) · V BE ) on the right side of the above equation (8) is erased, so that the following equation (9) is eventually obtained. , V Ecomm can be obtained in a pure form that is not affected by V BE .

【0036】[0036]

【数9】 (Equation 9)

【0037】したがって、式(9)を前式(1)に代入
すると、次式(10)のようになり、VCE5 の安定化を
図ることができ、特に、マージンを確保しにくい低電圧
電源にも支障なく使用できるという、従来技術にはない
有益な技術を提供できる。
Therefore, by substituting the equation (9) into the equation (1), the following equation (10) is obtained, and V CE5 can be stabilized, and in particular, a low voltage power source in which it is difficult to secure a margin. In this way, it is possible to provide a useful technology that can be used without any problems, which is not available in the conventional technology.

【0038】[0038]

【数10】 (Equation 10)

【0039】図2は請求項2記載の発明に係る電流切換
型論理回路の一実施例を示す図であり、上記実施例の変
形態様例である。なお、上記実施例と共通する構成要素
には同一の符号を付してある。上記実施例との相違点
は、エミッタフォロワー部10′のカレントミラー回路
11′にある。具体的には、Q10、Q11のベース電流に
よる影響を避けるために、Q10のベース−コレクタ間に
ベース電流補償用トランジスタQ13を挿入したことが相
違点の一つである。これによれば、Q10、Q11のベース
電流によるカレントミラー比のずれ、すなわち、Q11
コレクタ電流が基準側のR10を流れる電流よりもQ10
ベース電流+Q11のベース電流分少なくなってしまうと
いった、カレントミラー特性の不整合問題を回避できる
から、特に、カレントミラー比の精度を必要とする用途
に好適である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the current switching type logic circuit according to the invention described in claim 2, and is a modification of the above embodiment. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals. The difference from the above embodiment is the current mirror circuit 11 'of the emitter follower section 10'. Specifically, one of the differences is that a base current compensation transistor Q 13 is inserted between the base and collector of Q 10 in order to avoid the influence of the base currents of Q 10 and Q 11 . According to this, the deviation of the current mirror ratio due to the base currents of Q 10 and Q 11 , that is, the collector current of Q 11 is smaller than the current flowing through R 10 on the reference side by the amount of the base current of Q 10 + the base current of Q 11. Since it is possible to avoid the problem of mismatching of the current mirror characteristics such as the above, it is particularly suitable for an application requiring accuracy of the current mirror ratio.

【0040】ここで、相違点の他の一つは、ベース電流
補償用トランジスタQ13の挿入に伴うもので、R10とR
11(及びR12)の値の比を1対1にした点にある。すな
わち、「R11/R10」の答を“1”にした点にある。次
式(11)は、本実施例におけるI10(=I11=I12
の式である。上記実施例の対応する式(6)との相違
は、VBEが2倍になっていることである。増えたVBE
ベース電流補償用トランジスタQ13のベース−エミッタ
間電圧である。
The other difference is that the base current compensating transistor Q 13 is inserted, and R 10 and R
The point is that the ratio of the values of 11 (and R 12 ) is 1: 1. That is, the answer of "R 11 / R 10 " is "1". The following expression (11) is I 10 (= I 11 = I 12 ) in this embodiment.
It is an expression of. The difference from the corresponding equation (6) in the above embodiment is that V BE is doubled. The increased V BE is the base-emitter voltage of the base current compensation transistor Q 13 .

【0041】[0041]

【数11】 [Equation 11]

【0042】式(11)を前式(5)に代入すると、次
式(12)になる。VBEを消去するためには、「R11
10」の答を“1”にしなければならない。
Substituting equation (11) into equation (5), the following equation (12) is obtained. To erase V BE , use "R 11 /
R 10 the answer to the question of the "must be set to" 1 ".

【0043】[0043]

【数12】 (Equation 12)

【0044】図3は請求項3記載の発明に係る電流切換
型論理回路の一実施例を示す図である。なお、従来例
(図4)と共通する構成要素には同一の符号を付してあ
る。本実施例は、出力部2とエミッタフォロワー部3が
従来例と同じ構成で、入力部20の構成が一部(破線の
領域)異なっている。すなわち、入力部20の定電流源
を、バイポーラトランジスタQ20、Q21及び負荷抵抗R
20からなるカレントミラー回路21で構成すると共に、
20の値に対する、入力部20の差動トランジスタ
1 、Q2 の共通負荷抵抗R21の値の比を1対2にした
点が異なっている。
FIG. 3 is a diagram showing one embodiment of a current switching type logic circuit according to the invention of claim 3. The same components as those in the conventional example (FIG. 4) are designated by the same reference numerals. In the present embodiment, the output unit 2 and the emitter follower unit 3 have the same configuration as the conventional example, but the configuration of the input unit 20 is partially different (the broken line region). That is, the constant current source of the input section 20 is connected to the bipolar transistors Q 20 , Q 21 and the load resistor R.
It is composed of a current mirror circuit 21 consisting of 20
The difference is that the ratio of the value of the common load resistance R 21 of the differential transistors Q 1 and Q 2 of the input section 20 to the value of R 20 is 1: 2.

【0045】このような構成において、出力部2の共通
エミッタ電位VEcomm は、次式(13)で与えられる。
この式は最初の実施例の式(5)と同じ形であり、R20
とR 21との比を1対2の関係にすることによって、V
Ecomm よりVBEの影響を排除できる。
In such a structure, the output unit 2 is commonly used.
Emitter potential VEcommIs given by the following equation (13).
This formula has the same form as the formula (5) of the first embodiment, and R20
And R twenty oneBy making the ratio of
EcommMore VBEThe effect of can be eliminated.

【0046】[0046]

【数13】 (Equation 13)

【0047】なお、以上の説明では、バイポーラトラン
ジスタを例にしているが、MOSトランジスタで構成し
た電流切換型論理回路を排除するものではない。むしろ
MOSトランジスタのしきい値電圧Vth(バイポーラの
BEに相当するもの)の温度変動は、バイポーラに比べ
て大きいから、MOS型に適用することは好ましいこと
である。
In the above description, a bipolar transistor is taken as an example, but the current switching type logic circuit composed of MOS transistors is not excluded. Rather, the temperature variation of the threshold voltage V th of the MOS transistor (corresponding to V BE of bipolar) is larger than that of bipolar, so it is preferable to apply it to the MOS type.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば、共通エミッタ電位の決
定要素からトランジスタのベース−エミッタ電圧
(VBE)を排除でき、プロセス誤差や使用温度の影響を
回避することができる。したがって、特に、低電圧電源
でも支障なく使用できる有益な回路技術を提供できる。
According to the present invention, the base-emitter voltage (V BE ) of the transistor can be eliminated from the determinants of the common emitter potential, and the influence of process error and operating temperature can be avoided. Therefore, in particular, it is possible to provide a useful circuit technique that can be used even with a low-voltage power supply without any trouble.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1記載の発明に係る一実施例の構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment according to the first aspect of the present invention.

【図2】請求項2記載の発明に係る一実施例の構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram of one embodiment according to the invention described in claim 2;

【図3】請求項3記載の発明に係る一実施例の構成図で
ある。
FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment according to the invention of claim 3;

【図4】従来例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional example.

【図5】定電流源の一般的な構成図である。FIG. 5 is a general configuration diagram of a constant current source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 :第1のエミッタフォロワートランジスタ Q4 :第2のエミッタフォロワートランジスタ Q5 :第1の差動トランジスタ Q6 :第2の差動トランジスタ Q10:基準電流側トランジスタ R3 :負荷抵抗 R4 :負荷抵抗 R10:負荷抵抗 R11:第1のエミッタ抵抗 R12:第2のエミッタ抵抗 VCC:電源 7:第1の定電流源 11:第2の定電流源Q 3: the first emitter follower transistor Q 4: second emitter follower transistor Q 5: first differential transistor Q 6: second differential transistors Q 10: the reference current-side transistor R 3: the load resistance R 4 : Load resistance R 10 : load resistance R 11 : first emitter resistance R 12 : second emitter resistance V CC : power supply 7: first constant current source 11: second constant current source

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の差動トランジスタ及び第2の差動ト
ランジスタを有し、 第1の差動トランジスタのコレクタと電源との間に負荷
抵抗を接続し、 第2の差動トランジスタと前記電源との間にも負荷抵抗
を接続し、かつ、第1の差動トランジスタと第2の差動
トランジスタのエミッタを共通にして第1の定電流源に
接続して構成する電流切換型論理回路において、 前記第1の差動トランジスタのベースを第1のエミッタ
抵抗を介して第1のエミッタフォロワートランジスタの
エミッタに接続し、 前記第2の差動トランジスタのベースを第2のエミッタ
抵抗を介して第2のエミッタフォロワートランジスタの
エミッタに接続し、 該第1及び第2のエミッタフォロワートランジスタのエ
ミッタ電流を供給する第2の定電流源をカレントミラー
回路で構成し、かつ、 該カレントミラー回路の基準電流側トランジスタの負荷
抵抗の値に対して前記第1のエミッタ抵抗及び第2のエ
ミッタ抵抗の値をほぼ2倍の大きさにしたことを特徴と
する電流切換型論理回路。
1. A first differential transistor and a second differential transistor, wherein a load resistor is connected between the collector of the first differential transistor and a power supply, and the second differential transistor and the A current switching logic circuit configured by connecting a load resistor also to a power source and connecting the first differential transistor and the second differential transistor to the first constant current source with the emitters of the first differential transistor and the second differential transistor in common. In, the base of the first differential transistor is connected to the emitter of the first emitter follower transistor via a first emitter resistor, and the base of the second differential transistor is connected via a second emitter resistor. A second constant current source connected to the emitter of the second emitter follower transistor and supplying the emitter current of the first and second emitter follower transistors is a current mirror. And the value of the first emitter resistance and the value of the second emitter resistance are approximately twice as large as the value of the load resistance of the reference current side transistor of the current mirror circuit. Current switching type logic circuit.
【請求項2】前記カレントミラー回路の基準電流側トラ
ンジスタのベース−コレクタ間にベース電流補償用トラ
ンジスタを接続し、かつ、 該カレントミラー回路の基準電流側トランジスタの負荷
抵抗の値に対して前記第1のエミッタ抵抗及び第2のエ
ミッタ抵抗の値をほぼ1倍の大きさにしたことを特徴と
する請求項1記載の電流切換型論理回路。
2. A base current compensating transistor is connected between a base and a collector of the reference current side transistor of the current mirror circuit, and the load current value of the reference current side transistor of the current mirror circuit is compared with the load resistance value of the transistor. 2. The current switching type logic circuit according to claim 1, wherein the values of the first emitter resistance and the second emitter resistance are set to approximately 1 times.
【請求項3】第1の差動トランジスタ及び第2の差動ト
ランジスタを有し、 第1の差動トランジスタのコレクタと電源との間に負荷
抵抗を接続し、 第2の差動トランジスタと前記電源との間にも負荷抵抗
を接続し、かつ、第1の差動トランジスタと第2の差動
トランジスタのエミッタを共通にして第1の定電流源に
接続して構成する電流切換型論理回路において、 前記第1の差動トランジスタのベースを第1のエミッタ
フォロワートランジスタのエミッタに接続し、 前記第2の差動トランジスタのベースを第2のエミッタ
フォロワートランジスタのエミッタに接続し、 該第1及び第2のエミッタフォロワートランジスタの各
ベースを前段の差動増幅段の差動出力にそれぞれ接続
し、 該差動増幅段の定電流源をカレントミラー回路で構成
し、かつ、 該カレントミラー回路の基準電流側トランジスタの負荷
抵抗の値に対して該差動増幅段の差動トランジスタの共
通負荷抵抗の値をほぼ2倍にしたことを特徴とする電流
切換型論理回路。
3. A first differential transistor and a second differential transistor, wherein a load resistance is connected between the collector of the first differential transistor and a power supply, and the second differential transistor and the A current switching logic circuit configured by connecting a load resistor also to a power source and connecting the first differential transistor and the second differential transistor to the first constant current source with the emitters of the first differential transistor and the second differential transistor in common. At the base of the first differential transistor is connected to the emitter of a first emitter follower transistor, the base of the second differential transistor is connected to the emitter of a second emitter follower transistor, Each base of the second emitter follower transistor is connected to the differential output of the preceding differential amplification stage, and the constant current source of the differential amplification stage is configured by a current mirror circuit. In addition, the value of the common load resistance of the differential transistor of the differential amplification stage is almost doubled the value of the load resistance of the reference current side transistor of the current mirror circuit. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300803B1 (en) 1999-01-21 2001-10-09 Nec Corporation Phase-comparison circuit
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