JPS5854732A - Ttl論理回路 - Google Patents

Ttl論理回路

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Publication number
JPS5854732A
JPS5854732A JP15199981A JP15199981A JPS5854732A JP S5854732 A JPS5854732 A JP S5854732A JP 15199981 A JP15199981 A JP 15199981A JP 15199981 A JP15199981 A JP 15199981A JP S5854732 A JPS5854732 A JP S5854732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
circuit
buffer circuit
logic level
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15199981A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Tanizawa
谷澤 哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to EP82305013A priority patent/EP0076099B1/en
Priority to DE8282305013T priority patent/DE3275895D1/de
Priority to US06/423,716 priority patent/US4562364A/en
Publication of JPS5854732A publication Critical patent/JPS5854732A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はTTL()ランジスタ・トランジスタ。
ロジック)論理回路に係シ、特にスイッチングの過渡状
態において高インピーダンス状態′fr:通るようにし
て過渡電流の低減を計ったTTLイン・々−タに関する
TTLインバータは半導体集積回路の基本素子として用
いられるものであり、PNPトランジスタまたはNPN
)ランジスタで構成されたインバータが知られている。
以下の説明は、NPNIランジランで構成されたT T
 T、インバータについて行うが、本発明はP N’ 
P )ランジスタで構成され?cTTLインバータにつ
いても適用され得る。
従来のT ’f” Lインバータは、ペースに印加され
た入力信号の位相を同方向位相と逆方向位相に分けるフ
ェーズスプリッタ用トランジスタと、上記同方向位相信
号を受けてこれを反転する反転用トランジスタと、この
反転用トランジスタにIN列接続されており上記逆方向
位相信号を受けるオフバッファ回路とを備えており、入
力端に印加された入力信号を反転して出力端に1看るも
のであるが、出力端における信号の電位が高論理レベル
から低論理レベルに、或いはその逆に遷移するスイッチ
ングの過渡状態においては、オフバッファ回路と反転用
トランジスタが共に導通状態と々る期間があり、この期
間に大きな過渡電流が流れる。この過渡電流は電源電圧
に変動をもたらし、外部お□よび内部回路の誤動作の原
因となっていた。特に大規模集積論理回路においては、
多数のインバータにおける過渡電流が加算される結果、
上記誤動作は一層深刻々問題であった。
本発明の目的は、上述の従来のTTLインノ々−タにお
ける問題にかんがみ、フェーズスプリッタ用トランジス
タに替えて、オフバッファ回路駆動用トランジスタと反
転用トランジスタとを別々に設けるという構想に基づき
、TTL論理回路において、スイッチングの過渡状態で
流れる過渡電流を低減し、それによりTTL論理回路の
誤動作を防止することにある。
以下、本発明の実施例を添附の図面に基づいて従来例と
対比しながら説明する。
第」図は従来のTTLインバータを示す回路図である。
第1図において、Trlはフェーズスプリッタ用トラン
ジスタであり、入力端Aを介してそのペースに印加され
る入力信号と同位相の出力をコレクタに、逆位相の出力
をエミッタに得る。ダーリントン接続されたトランジス
タTrzおよびTiはオフバッファ回路を構成しており
、入力端A カ低論理レベルのときにトランジスタTr
lが非導通(オフ)と々ってそのコレクタCに接続され
たトランジスタTr8のペースが高論理レベルと々シ、
オフバッファ回路が導通(オン)して、トランジスタT
rsのエミッタに接続された出力端りは高論理レベルと
なる。トランジスタT r3に直列接続されたトランジ
スタ’]’r4は反転用トランジスタであり、入力端A
が高論理レベルのときにトランジスタTrlがオンとな
ってそのエミッタに接続されたトランジスタTr4のペ
ースBが高論理レベルとなり、トランジスタTr4はオ
ンとなるので、出力端りは低論理レベルと々る。出力端
りに接続された容量Cは出力線が持つ負荷容量である。
出力端DKは負荷抵抗りが接続されている。トランジス
タTrlのエミッタと接地間に直列接続されたダイオー
ドD、と抵抗R1け、反転用トランジスタTr4がオフ
になるとき、そのベース電荷を引抜いてスイッチング速
度を速めるためのものである。
第2図に第1図の回路の点A、B、C,Dにおける電圧
波形を示す。第2図に点線で示したスイッチングの過渡
状態で、以下に述べる如く太き々過渡電流が流れる。入
力端Aが低論理レベルから高論理レベルに遷移する場合
の過渡電流を第3図について説明する。以下の説明につ
いては、トランジスタTr1〜Tr4f、オン状態K 
スルヘー ス−xミyタ間電圧”kvB11!(約0.
8 V)とし、ダイオFDtのオン状態におけるカソー
ド呼アノード間電圧奢VBEより小のVfとする(約0
.5 V )。入力端子Aにおける入力信号の電圧がト
ランジスタ’l’rlのベース拳エミッタ間電圧VBl
nとダイオードD1のカソード・アノード間電圧Vf 
 との和より小のときは、トランジスタ’l’r1はオ
フなので、そのコレクタCは電源電圧■CCにほぼ等[
バ、エミッタBは接地電位に等しい。従って、トランジ
スタ、Trl、Ti3はオン、トランジスタTr4はオ
フでを1、出力端りの電位はトランジスタTrxのペー
ス電位から2段分のペース・エミッタ電圧2VBBを差
し引いたVac−2VBBI  の高論理レベルVok
となっている。
入力端Aの信号レベルが’yBB+yfに達すると、ト
ランジスタTr1が導通し始め、それに伴って0点の電
位が下がシ始めてトランジスタTrs、Trsは飽和し
なくなり、出力端りの電位も下がシ始める。入力端Aの
信号レベルが2VBFlに達すると、トランジスタTr
4がオンに寿る。この時、Ti3も依然としてオンであ
ったので、瞬間的に電源’Va。
からトランジスタ’l’r3.Tr4fil’介して接
地電源Vssに大きな過渡電流が流れてしまう。入力端
Aの信号レベルが2V”Bl!]より大きくなろうとす
ると(実際は2VBKでクランプされて電位は上らず)
大きなペース電流が流れてトランジスタTrtij完全
に飽和し、そのコレクタCの電位はトランジスタTr1
のコレクターエミッタ間電圧■cI!liとトランジス
タTriのペース舎エミッタ間電圧VBHIの和となり
、Trl、Ti3は完全にオフして出力端りの電位はト
ランジスタ’l’r4のコレクタ中エミッタ間電圧Vc
iに等しい低論理レベルVOLに々る。
入力端Aの信号レベルが2VBE]以上の高論理レベル
からVBE十Vf以下の低論理レベルに遮移する場合も
同様に、入力信号のレベルが2VBBのとき大きな過渡
電流か流れる。通常、高速動作及び出力論理レベルの安
定性を考慮した設計をするため、この過渡電流はどうし
ても大きなものとなってしまう。
本発明は上記過渡電流を防止することを目的としており
X第4図および編5図について本発明の詳細な説明する
第4図は本発明の一実施例によるTTLインバータを示
す回路図である。第4図においては、第1図のフェーズ
スプリッタ用トランジスタTrlに替えて、反転用トラ
ンジスタ駆動用トランジスタTr!Iとオフバッファ回
路駆動用トランジスタTr6 を用いている。トランジ
スタTriのベースは入力端Aに接続されており、コレ
クタは負荷抵抗R4を介して1!a線VOOK接続され
ておシ、エミッタは反転用トランジスタTr40ペース
に接続されていると共に、反転用トランジスタ’l’r
4のオフ時におけるベース電荷引抜用のダイオードD2
および抵抗R6を介して接地されている。
D!およびR−単なる抵抗でもよい。トランジスタTr
6のペースは抵抗R6を介して久方☆:;aAに接続さ
れておシ、コレクタはオフバッファ回路を構成するトラ
ンジスタTr2のペースに接続されていると共に負荷抵
抗R茸ヲ介して電源ffMVc oに接続されておシ、
エミッタはダイオードD3を介して接地されている。抵
抗R5は、トランジスタ’l’r6がオンのときに入力
端がVBE +V fにフラングされるのを防ぐために
設けられている。オンバッファ回路を構成するトランジ
スタT】2およびrf raと、反転用トランジスタT
r4、負荷容量Cおよび負荷抵抗りは第1図と同様であ
る。
第4図の回路の動作を第5図に示した゛[ff圧誠7形
図によシ説明する。入力端Aにおける信号レベルがvB
Eより小のときは従来同様に、オフバッファ回路のトラ
ンジスタTg、Tryはオン、反転用トランジスタ’l
”r4はオフであシ、出力端1〕は高論理レベルVoH
である。入力信号レベルがVBm+Vfに々ると、オフ
バッファ回路駆動用トランジスタTr6が飽和に達し、
そのコレクタCの電位は電源電圧VOOから、トランジ
スタTr6の飽和時のコレクタ・エミッタ間電圧VO]
riとダイオードD3のカソード争アノード間電圧Vf
の和まで低下し始める。
従って、トランジスタTr6のコレクタCと出力端りの
間の電位差が2VBBより小に々るとT r2 、 T
 r3はオフとなる。入力信号レベルが2VBEよp小
の間は反転用トランジスタTr4はオフなので、スイッ
チングの過渡状態でトランジスタTrB 、 Tr4’
fr流れる過渡電流は零である。入力信号レベルが2V
B]I!に彦ると、トランジスタTr@ 、 ’l’r
4がオフ1/C々シ、出力端りの電位はトランジスタ’
l’r4のコレクタ寺エミッタ間電圧vcEに等しい低
論理レベルVOLになる。
入力信号レベルが2VB1以上の高論理レベルからVB
E以下の低論理レベルに遷移するスイッチングの過程に
おいても同様に、過渡電流は流れない、。
入力端Aに接続される回路としては、第6図に示したマ
ルチエミッタトランジスタや、第7図に示した2つのP
NP)ランジスタからなるA ND回路等がある。
以上の説明から明らかなように、本発明により、オフバ
ッファ回路駆動用トランジスタと反転用トランジスタ駆
動用トランジスタとを別々に設けたことによ、!11、
TTL論理回路のスイッチングの過渡状態で流れる電流
d零であり、従って電源電圧に対する雑音が低減され、
誤動作が防止できる。
々お、前述の実施例においては、動作速度を速めるため
にトランジスタT rf 、 Tr4 、 i”riお
よびTr6fシロットキΦバリア付トランジスタとした
が、これらのトランジスタはショットキΦバリア型でな
くても本発明の範囲に含まれる1、また、トランジスタ
Tr2〜Tr6けPNP)ランジスタでもよい。さらに
、ダイオードD3はシ田ソトキ・バリアーダイオードと
したが、トランジスタのコレクタとベースを短絡してか
つV f kVBBより小さくしたものでも実現可能で
ある。
さらに、前述の実施1+すでは、オフバッファ回路は2
つのトランジスタTr3とTrsで構成したが、本発明
により、トランジスタTrHf省略し、トランジスタT
r2のエミッタ′f:直接出力端りに接続することによ
り、高論理レベルVOHが第5図に示したものよシVB
Eiだけ高いTTLインバータが得られる。従来は、高
いVOHを持つT T T、インバータをこのように簡
単には実ザ1できガかった。す々わち、第1図の回路の
出力端が低論理レベルVOLのとき、オフバッファ回路
の両端C,D間の電圧は第3図かられかるようにvBl
ll!でアシ、オフバッファ回路を1個のトランジスタ
のみで構成すると、オフバッファ回路が常時オン状態と
ガってしまう。
これに対し、第4図に示した実施例の回路の出力端が低
論理レベルVOLのとき、オンバッファ回路の両端C,
D間の電圧は第5図かられかるようにVf″″cあり、
オフパラフッ回#!rを1個のトランジスタで構成して
も、出力端が低論理レベルVOLのときにオフバッファ
回路はオンとはならない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のTTLインバータの1例を示す回路図、
第2図は第1図の回路の各点における電圧波形図、第3
図は第1図の回路のスイッチングの過渡状態を説明する
ための電圧波形図、第4図は本発明の一実施例によるT
TLインバータを示す回路図、第5図は第4ソ1の回路
のスイッチングの過渡状態をn)?、明するための電圧
波形図、第6図1および第7図は第4図の回路の入力端
に接続される回路例を示す回路図である。 A・・・入力端、D・・・出力M、’f’ r2 、 
T、 rs・・・オフバッファ回路のトランジスタ、T
r4・・・反転用トランジスタ、Trll・・・反転用
l・ランジメタ駆動用トランジスタ、Tr6・・・オフ
バッファ回路駆動用トランジスタ、VB]ii・・・ト
ランジスタのベース・工2ツタ間電圧、■f・・・ダイ
オードのカソード・アノード間電圧。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士  背 木   朗 弁理士 西舘和之 弁理士  内 1)幸 男 弁理士  山 口 昭 之 1 く   al:l   Q   O 手続補正書 昭和9年 /θ月2P日 特許庁長官 若杉和 夫 殿 1、事件の表示 昭和56年 特許願  第151999号2、発明の名
称 TTL論理回路 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 (522)  x士通株式会社 4、代理人 (外 3名) 5 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄 6、補正の内査 明、1iIll書の特許請求の範vHの欄を別紙のim
り補正する。 7 添付書類の目録 補正特許a〆l求の範1ノH−通 2、特許請求の範囲 1人力信号が印加される入力端と、 該入力信号の論理出力を得る出力端と、該入力信号が低
論理レベルの時にオンとなって該出力端を高論理レベル
にするオフバッファ[!11路と、 該入力信号を制御電極に受ける第1のトランジスタを含
み該入力信号が高論理レベルの時にオンとなって該出力
端を低論理レベルにする出力反転II′7回路と、 該入力端と該オフバッファ回路の間に接続され、かつ該
入力端に制御電極が接続された第2のトランジスタを含
み、該11′1力反転回路より低い閾値のオフバッファ
駆動回路とを有し、 該オフバッファ回路は該出力反転回路がオンす後にオン
するようにしたことを特徴とするTTL論理回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入力端に印加された入力信号を反転して出力端に得
    るTTL論理回路において、該入力信号が低論理レベル
    のときに導通状態と々つで該出力端ヲ冒論理レベルに保
    存するオフバッファ回路、該オフバッファ回路に直列に
    接続されており該入力信号が高論理レベルのときに導通
    状態となって該出力端を低論理レベルに保存する反転用
    トランジスタ、該入力端と該オフバッファ回路との間に
    接続されておシ比較的似い閾値電圧を持つオフバッファ
    回路駆動回路、および該入力端と該反転用トランジスタ
    との間に接続されており比較的高いIJIIt電圧を持
    つ反転用トランジスタ駆動回路を具備することを特徴と
    するTTL論理回路。
JP15199981A 1981-09-26 1981-09-28 Ttl論理回路 Pending JPS5854732A (ja)

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JP15199981A JPS5854732A (ja) 1981-09-28 1981-09-28 Ttl論理回路
EP82305013A EP0076099B1 (en) 1981-09-26 1982-09-23 A ttl circuit
DE8282305013T DE3275895D1 (en) 1981-09-26 1982-09-23 A ttl circuit
US06/423,716 US4562364A (en) 1981-09-26 1982-09-27 TTL Circuit in which transient current is prevented from flowing therethrough

Applications Claiming Priority (1)

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JP15199981A JPS5854732A (ja) 1981-09-28 1981-09-28 Ttl論理回路

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5086967A (ja) * 1973-11-30 1975-07-12
JPS5560339A (en) * 1978-10-31 1980-05-07 Fujitsu Ltd Logic circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5086967A (ja) * 1973-11-30 1975-07-12
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