JPH10336011A - 可変スルレートバッファ - Google Patents

可変スルレートバッファ

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JPH10336011A
JPH10336011A JP9157648A JP15764897A JPH10336011A JP H10336011 A JPH10336011 A JP H10336011A JP 9157648 A JP9157648 A JP 9157648A JP 15764897 A JP15764897 A JP 15764897A JP H10336011 A JPH10336011 A JP H10336011A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】CMOS回路で、信号を伝送路にインターフェ
ースする出力バッファで、可変のスルレートを持ち、か
なり大きなスルレートまで対応する出力バッファの提
供。 【解決手段】出力バッファのドレイン、ゲート間にミラ
ー回路を設ける。このミラー回路により出力波形にかな
り大きなスルレートをかけることができると共に、ミラ
ー回路をコントロール回路でON、OFFさせ、可変の
スルレートバッファを構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特にCMOS回路において信号を伝送路にインター
フェースする出力バッファに関する。
【0002】
【従来の技術】図5に、従来のCMOS出力バッファの
構成の一例を示す。図5を参照すると、出力バッファに
あたるPチャネルMOSトランジスタ(「Pチャネルト
ランジスタ」という)4及びNチャネルMOSトランジ
スタ(「Nチャネルトランジスタ」という)5と、これ
らを駆動するインバータ10で構成されている。この回
路構成の場合、出力バッファに要求される駆動能力と、
最近のスイッチング速度の高速化とあいまって、スイッ
チング時に、出力波形に多大のノイズが発生するように
なる。
【0003】このノイズを防ぐための構成として、例え
ば図6に示すようなノイズ低減回路が用いられている。
図6は、例えば特開平5−191241号公報等に提案
される半導体集積回路の構成を示す図であって、出力バ
ッファと出力バッファの入力信号のスルレートを可変に
するスルレート設定手段と、スルレート設定手段のため
の制御信号が入力される制御端子を備えたものである。
【0004】図6を参照すると、出力バッファにあたる
Pチャネルトランジスタ4及びNチャネルトランジスタ
5の各々ゲートには、これらを駆動するインバータ1
1、12を備えている。インバータ11を構成するNチ
ャネルトランジスタのソースとグランド間には制御端子
ENにゲートを接続したNチャネルトランジスタと、制
御端子ENのインバータ出力をゲート入力とするNチャ
ネルトランジスタ及びゲートを電源電位としたNチャネ
ルトランジスタとが並列に接続されている。インバータ
12を構成するPチャネルトランジスタのソースと電源
間には制御端子ENにゲートを接続したPチャネルトラ
ンジスタとゲート端子をグランド電位としたPチャネル
トランジスタ、及び制御端子ENのインバータ出力をゲ
ート入力とするPチャネルトランジスタが並列に接続さ
れている。
【0005】インバータ11について、ノードn1がH
レベルからLレベルに変化する時、この時の時定数を小
さくし、ノードn1の波形のスルレートを大きくする。
またEN端子の値により、ノードn1の時定数を可変に
することにより、スルレートの値を変化させる。
【0006】ノードn1がLレベルからHレベルに変化
する時、この時に時定数を大きくしノードn1の波形の
スルレートを小さくする。
【0007】一方、インバータ12について、ノードn
2がLレベルからHレベルに変化する時の、この時の時
定数を小さくし、ノードn2の波形のスルレートを大き
くする。またEN端子の値により、ノードn2の時定数
を可変にすることにより、スルレートの値を変化させ
る。
【0008】ノードn2がHレベルからLレベルに変化
する時、この時に時定数を大きくしノードn2の波形の
スルレートを小さくする。
【0009】上記構成により、出力バッファにあたるP
チャネルトランジスタ4のHレベルからLレベルのゲー
ト波形、及びNチャネルトランジスタ5のLレベルから
Hレベルのゲート波形を鈍らすことにより、出力端子O
UTの出力波形にスルレートを設ける。
【0010】またEN端子によりスルレートの値を可変
させることにより、出力ノイズを抑える。
【0011】そして、出力バッファにあたるPチャネル
トランジスタ4及びNチャネルトランジスタ5のON
(オン)、OFF(オフ)に、時間差をもうけることに
より信号変化の際の貫通電流を抑えることができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】近年デバイス技術の進
歩により、スイッチング速度が高速になってきている。
この様な状況の中で、比較的大きなスルレートを作るこ
とは難しくなってきている。また数nsから数十nsの
ようにかなり幅の広いスルレートを要求された場合、従
来の回路構成では不可能である。
【0013】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、CMOS回路に
おいて信号を伝送路にインターフェースする出力バッフ
ァで、可変のスルレートを持ち、かなり大きなスルレー
トまで対応することが可能な出力バッファ回路を提供す
ることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ミラー回路を用いて出力波形にスルレー
トをかけ、その回路をON、OFFさせることにより出
力波形にかなり幅の広いスルレートをかけるようにした
ものである。より詳細には、本発明は、出力端子とゲー
ト端子にミラー回路を備え、そのミラー容量によってス
ルレートを形成する出力バッファにおいて、前記ミラー
回路をコントロール回路にてオン・オフさせることによ
り、スルレートの値を可変にすることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態におい
て、出力バッファを構成するPチャネルトランジスタ及
びNチャネルトランジスタのドレイン、ゲート間にミラ
ー回路を設け、このミラー回路により出力波形にかなり
大きなスルレートをかけることができる。
【0016】そして、ミラー回路をコントロール回路で
ON、OFFさせ、すなわち、出力バッファのドレイン
−ゲート間にミラー容量とトランスファ回路を直列に接
続し、このトランスファ回路をON、OFFさせること
により、可変のスルレートバッファを構成することがで
きる。
【0017】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。
【0018】図1は、本発明の一実施例の構成を示す図
である。図1を参照すると、本実施例においては、出力
バッファにあたるPチャネルトランジスタ4及びNチャ
ネルトランジスタ5をPチャネルトランジスタ7及びN
チャネルトランジスタ8で駆動する構成になっている。
この出力バッファを構成するPチャネルトランジスタ及
びNチャネルトランジスタのドレイン、ゲート間にミラ
ー回路1を構成する。このミラー回路1をON、OFF
させるために、トランスファ回路6、6′とコントロー
ル回路2を設け、コントロール回路2の出力A1、A2
により、ミラー回路をON、OFFさせる。すなわち、
ミラー回路1は、並列接続されて二つの容量の一端がP
チャネルトランジスタ4のドレインとNチャネルトラン
ジスタ5のドレインの接続点に共通接続され、他端はそ
れぞれトランスファ回路6、6′を介して自トランジス
タのゲートに接続されている。
【0019】EN端子がHレベルの時、コントロール回
路2のノードA1はLレベル、ノードA2はHレベルに
なるため、トランスファ回路6、6′はONする。即ち
出力バッファのドレイン、ゲート間のミラー回路がON
の状態であり、フィードバックがかかる状態になってい
る。
【0020】この時、端子INがHレベルからLレベル
になる時、図のノードn1、ノードn2はLレベルから
Hレベルになり、OUT端子はHレベルからLレベルに
なる。ミラー回路1はONしているので、ノードn2が
Hレベルになろうとする状態と、OUT端子がLレベル
になろうとする状態の間にミラー容量が入り、出力バッ
ファのドレイン、ゲート間にフィードバックがかかる。
このため、出力波形のHレベルからLレベルに大きなス
ルレートがかかるようになっている。
【0021】端子INがLレベルからHレベルになる
時、ノードn1、n2はHレベルからLレベルになり、
OUT端子はLレベルからHレベルになる。ミラー回路
はONしているのでノードn1がLレベルになろうとす
る状態と、OUT端子がHレベルになろうとする状態間
にミラー容量が入り出力バッファのドレイン、ゲート間
にフィードバックがかかる。このため、出力波形のLレ
ベルからHレベルに大きなスルレートがかかるようにな
っている。
【0022】EN端子がLレベルの時、ノードA1はH
レベル、ノードA2はLレベルになるため、トランスフ
ァ回路6はOFFする。即ち出力バッファのドレイン、
ゲート間のミラー回路がOFFの状態であり、フィード
バックがかからない状態になるため、出力波形のLレベ
ルからHレベル又はHレベルからLレベルに小さなスル
レートがかかるようになっている。
【0023】このようにして、コントロール回路でミラ
ー回路を制御することにより、大きなスルレートと小さ
なスルレートを出力波形にかけることができる。
【0024】図2は、本発明の第2の実施例の構成を示
す図である。図2を参照すると、出力バッファにあたる
Pチャネルトランジスタ4及びNチャネルトランジスタ
5をPチャネルトランジスタ7及びNチャネルトランジ
スタ8で駆動する構成になっている。この出力バッファ
のドレイン、ゲート間にミラー回路1を構成する。この
ミラー回路1をON、OFFさせるためにトランスファ
回路6、9とコントロール回路2を設ける。
【0025】このコントロール回路2は可変のディレイ
回路3を備えており、このディレイ値により、トランス
ファ回路6、9のON時間をコントロールし、フィード
バックをかける時間を制御する。
【0026】本発明の第2の実施例の動作について説明
する。
【0027】EN端子がHレベルの時、ノードA1、A
2、B1、B2はIN端子の状態により決まり、トラン
スファ回路6または9がON、OFFする仕組みにな
る。
【0028】この時、端子INがHレベルからLレベル
になる時、ノードn1、n2はLレベルからHレベルに
なり、OUT端子はHレベルからLレベルになる。この
時トランスファ回路9は可変ディレイ回路3のディレイ
時間だけONし、その後OFFする仕組みになってい
る。
【0029】上記したように、ミラー回路がONしてい
る時はノードn2がHレベルになろうとする状態と、O
UT端子がLレベルになろうとする状態間にミラー容量
が入り出力バッファのドレイン、ゲート間にフィードバ
ックがかかる。この時ディレイ回路3のディレイ時間を
変化させることにより可変のスルレートがかかるように
なっている。
【0030】IN端子はLレベルからHレベルになる
時、ノードn1、n2はHレベルからLレベルになり、
OUT端子はLレベルからHレベルになる。この時トラ
ンスファ回路6は可変ディレイ回路3のディレイ時間だ
けONし、その後OFFする仕組みになっている。
【0031】以上説明したように、ミラー回路がONし
ている時はノードn1がLレベルになろうとする状態
と、OUT端子がHレベルになろうとする状態間にミラ
ー容量が入り出力バッファのドレイン、ゲート間にフィ
ードバックがかかる。この時ディレイ回路3のディレイ
時間を変化させることにより可変のスルレートがかかる
ようになっている。
【0032】EN端子がLレベルの時、ノードA1はL
レベル、ノードA2はLレベルに、ノードB1はHレベ
ル、ノードB2はLレベルになるため、トランスファ回
路6、9はOFFする。即ち出力バッファのドレイン、
ゲート間のミラー回路がOFFの状態であり、フィード
バックがかからない状態になるため、出力波形のLレベ
ルからHレベル又はHレベルからLレベルに小さなスル
レートがかかるようになっている。
【0033】このようにして、コントロール回路でミラ
ー回路のON、OFFの制御とコントロール回路の中の
ディレイ回路によりミラー回路のON時間を制御するこ
とにより、大きなスルレートと中間なスルレートと小さ
なスルレートを出力波形にかけることができる。
【0034】この動作を、回路シミュレータであるSP
ICEを用いてシミュレーションを行い検証した。
【0035】図3は、本発明の第1の実施例のSPIC
Eによるシミュレーション結果(トランジェント解析結
果)を示す図である。IN端子に波形を入力し、OUT
端子の波形を観測している。EN端子を制御してミラー
回路がOFF、即ちフィードバックがかからない状態と
ミラー回路がON、即ちフィードバックがかかる状態の
波形を示す。波形Aは入力波形、波形B、Cは出力波形
で、波形Bはミラー回路OFFの状態、波形Cはミラー
回路ONの状態である。波形Cは波形Bよりも大きなス
ルレートがかかっていることがわかる。
【0036】図4は、本発明の第2の実施例のシミュレ
ーション結果(トランジェント解析結果)を示す図であ
る。IN端子に波形を入力し、OUT端子の波形を観測
している。EN端子を制御してミラー回路がOFF、即
ちフィードバックがかからない状態とミラー回路がO
N、即ちフィードバックがかかる状態で、ディレイ値を
変えた波形を示す。波形Aは入力波形、波形B、C、D
は出力波形で、波形Bはミラー回路OFFの状態、波形
Cはミラー回路ONの状態で、ディレイ値小、波形Dは
ミラー回路ONの状態で、ディレイ値大の波形である。
波形B、C、Dの順番に大きなスルレートがかかってい
ることがわかる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
かなり広い幅にわたって可変にスルレート波形を出力す
ることができる、という効果を奏する。その理由は、出
力端子とゲート端子との間にミラー回路を備え、そのミ
ラー容量によってスルレートを形成する出力バッファに
おいて、ミラー回路をコントロール回路にてオン・オフ
させ、スルレートの値を可変としたためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図3】本発明の第1の実施例のSPICEによるシミ
ュレーション結果を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例のSPICEによるシミ
ュレーション結果を示す図である。
【図5】従来の出力バッファを示す図である。
【図6】従来のノイズ低減型出力バッファを示す図であ
る。
【符号の説明】
1 ミラー回路 2 コントロール回路 3 可変ディレイ回路 4 Pチャネル出力トランジスタ 5 Nチャネル出力トランジスタ 6 トランスファ回路 7 出力トランジスタ駆動Pチャネルトランジスタ 8 出力トランジスタ駆動Nチャネルトランジスタ 9 トランスファ回路 10 出力トランジスタ駆動インバータ 11 Pチャネル出力トランジスタ駆動インバータ 12 Nチャネル出力トランジスタ駆動インバータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力バッファの出力端子と該出力バッファ
    を構成するPチャネルMOSトランジスタ及びNチャネ
    ルMOSトランジスタのゲート端子との間にミラー容量
    及びトランスファ回路をそれぞれ備え、 前記トランスファ回路を制御信号によりオン・オフさせ
    ることによりスルレートの値を可変にする、ことを特徴
    とする出力バッファ。
  2. 【請求項2】出力端子と出力バッファを構成するトラン
    ジスタのゲート端子にミラー回路を備え、そのミラー容
    量によってスルレートを形成する出力バッファにおい
    て、 前記ミラー回路をコントロール回路にてオン・オフさせ
    ることにより、スルレートの値を可変にすることを特徴
    とする出力バッファ。
  3. 【請求項3】前記コントロール回路が遅延回路を備え、
    前記ミラー回路のオン時間をコントロールすることによ
    りスルレートの値を可変にする、ことを特徴とする請求
    項2記載の出力バッファ。
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