JPS5854734A - デイジタル論理回路 - Google Patents

デイジタル論理回路

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JPS5854734A
JPS5854734A JP56152044A JP15204481A JPS5854734A JP S5854734 A JPS5854734 A JP S5854734A JP 56152044 A JP56152044 A JP 56152044A JP 15204481 A JP15204481 A JP 15204481A JP S5854734 A JPS5854734 A JP S5854734A
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JP
Japan
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voltage
source
vg5l
level
drain
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Pending
Application number
JP56152044A
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English (en)
Inventor
Yasushi Kawakami
康 川上
Masahiro Akiyama
秋山 正博
Kotaro Sano
佐野 広太郎
Toshimasa Ishida
俊正 石田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5854734A publication Critical patent/JPS5854734A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09441Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET of the same canal type
    • H03K19/09443Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET of the same canal type using a combination of enhancement and depletion transistors
    • H03K19/09445Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET of the same canal type using a combination of enhancement and depletion transistors with active depletion transistors

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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】 この発明は、電界効果トランジスタ(以下、FETと云
う)を用いて、1電源で動作するディジタル論理回路に
関する。
トランジスタの論理回路において、通常、@埋素子とし
ては、シリコンのバイポーラ型トランジスタやFB’l
’が用いられる1、これに対し、よジ少ない消費電力で
、より高速の論理動作が必賛な論理回路においては、砒
ILガリウムのn型1.I EIllが用いられる。
現在の段階では、通常ケ゛−ト接合として、PN接合ま
たはショットキ接合を7−11いた接合型のn型F E
’1ゝが用いられる。
F ETはその動作形態から、エンハンスメントモード
型と、ディン0レツシヨンモード型の2袖類に分類する
ことかできる。第1図は上記2梗知のFETの基本動作
を示′j″図である1、以下−の例では、丁べてn型の
FETとフ〜る。
この第1図において、11は入力端子で、 i’ ET
Q□1(7)&’−)に接続される。F I’i ’I
I’ Q 1 lのソースは接地されておジ、ソース・
ドレイン+441 VCバイアス電源VDSと負荷抵抗
Itl、が接続されている。
FETQll がエンハンスメント型の1.ソースゲー
ト間の印加電圧■Gs−=:OVノトサ、F E Il
l Q11鉱ビンチオンの状態にあり、ドレイン・ソー
ス間に電流がmcれす、いわゆるオフ状態である。
トレイン・ソース間に電流會流し、いわゆるオフ状態に
するには、ソース・ダート間の印加電圧vcs ’に正
のスレッショルドVthより高くしなけれはならない。
−方、F E T Qt□ がディプレッションモード
型の場合を考えると、ソース・ダート間の印加電圧VG
S = oのとき、FETQttはオン状態にあり、こ
れをオフ状態にするには、ソース・ダート間の印加電圧
VGS’に負のスレッショルド電圧vthより低い負の
電B−にしなけれはならない。
デイグレツション型の接合型電界効果トランジスタ(以
下、D−JFETと云う)で論理回路全形成すると、エ
ンノ・ンスメント型の接合型電界効米トランジスタ(以
下、E−、T F、 E Tと称″t)で論理回路?形
成する場合に比べて、より高速の動作にすることができ
る。
ディジタル論理回路ヶトランジスタ回路で構成する場合
、通常「0」値全電圧のローレベル、「1」値を電圧の
ハイレベルとすることが多い。このような論理信号全処
理すべく、D−JPET−c論理回路全構成しようとす
ると、通常接地電位に対し、正と負の電圧の2種類の直
流電源會必をとした。
第2図(a)は従来の1釉類の直#r、電源を用いたD
−JFET のインバータ回路4示テ。この第2図(a
)において、VDDは血流電源、it2.は負荷抵抗、
Q、at  tl’i  D  −J  Tr”  E
 ’1.’  T: あ る。
第2図(b)、第2図<C)は第2図(a)の入力電圧
VINと出力電圧VOUT  を時系列で衣わしたもの
である。
この第2図(b)に示すごとく、時刻tがtl見、前ま
たはt2以後で、入力電圧V’INが口=−レレベの場
合に、出力電圧VOUT  はハイレベルにちゃ、−力
、時刻tが11と12の曲にあって、入力電圧V工Nか
ハイレベルの場合、出力電圧VOUT  −ローレベル
にあり、インバータの機能を有している。
しかしながら、時刻tか11と12の曲で、1)−JF
ET’Qtl  はオン状態にあるために、出力電圧v
otr’rμ正の電位にある。そこで、このインバータ
回路を多段にわたって縦絖接に、−3−ると、出力電圧
のローレベルが高い電6rとなって、次段の入力信号と
することができないため、このようなインバータ回路を
使用して論理回路を構成することは不可能であった。
D−JFE’I”を用いた論理回路のインバータ回路と
しては、出力電圧のローレベルを接地電位まで下げて、
次段の入力信号電位とすることがあった。
第3図(a)、第3図(b)はそれぞれ上記出力電圧を
次段の入力信号として用いるために、信号の電圧レベル
シフタ會もった従来のインノぐ一夕回路である。
このうち、第3図(a)においては、入力電圧VINは
D−JFBTQst  および負荷抵抗島2で反転され
て、D−JFETQ32  のダート電位■G3として
かかる。ダート電圧■G3のローレベルは正の電位であ
るから、ダイオードD31. D  J F E T 
Q3□。
負荷抵抗R3,、直流電源VSSでもって、電圧のシフ
)?11−行い、出力電圧voo’rのローレベルは0
■となる。
また、第3図(b)においては、入力電圧V工Nがロー
レベルのO■であるとき、ダイオードD32、負荷抵抗
Rss、直流電源VSSでもって、電圧奮シフトするこ
とによって、l) =J F ET Qxsのダート電
圧VG4 B負の電位となる。このとき、I)−JIi
”J℃TQs3はオフ状態である。
一方、入力電圧■工Nが71イレペルのとき、D −J
 P E T Qss  のダート電圧VG4は正の電
位となる。
そこで、D−JFET Qss はオン状態となる。ロ
ーレベルおよびハイレベルでのD −J I’Li’ 
T Qms のゲート電位vG4 iそれぞれ正と負の
適当なレベルにすることができるため、D −J l”
 E ’II” Q33、負荷抵抗R34、直流電源V
DDによって反転された18号は出力電圧VOUT  
として、ローレベルでtユぼ0■とすることができる。
第3図(a)、第3図(b)に示した基本インバータ回
路は正の電圧を印加1−る血流電源VDDと負の電圧全
印加する1llL流電源VSSか必要であることμ1.
I1.jらかである。
第4図はD−J1!゛ET全月」いた1種類の直流電源
で動作する従来のインバータ回路である。この第4図に
おいて、Q41はD−Jl;”IDT″C゛あり、出力
′電圧VOUT  を次段のD−JF’DTのダートに
印加1゛る場合、入力電圧VINのローレベルとして負
の電圧、ハイレベルとして正の電圧全入力すると、コン
デンサ041は電圧のレベルシフタとして働き、出力電
圧VOUT  のローレベルは負の電圧、ハイレベルは
正の電圧とすることができる。したがって、この基本イ
ンバータ回路を多段縦続接続して、論理N路を構成する
ことが可能である。
しかし、コンデンサ051は電圧のレベルシフタとして
の動作をするため、充電されている必要がある。そこで
、長時間にわたって隣接したトランジスタのオン、オフ
間のスイッチングかないど、コンデンサ041は電圧の
レベルシフタとしての機能を失ってし址い、正常なイン
バータとしての動作音しなくなる。なお、第4図におけ
るR41は負荷抵抗、VDD td 直流TJL 源T
 8 f) 、VDld D−JF ETQ41のドレ
イン電圧である。
この発明は、上記従来の欠点全除去するためになされた
もので、D−JFE’ll’を用いたインバータとE−
JPET會用いたインバータとを縦続接続して、直流電
源葡1釉類にすることのできるディジタル論理回路全提
供することを目的とする。
以下、この発明のディジタル論理回路の実施例について
図面に基つき説明する。第5図(a) H二その−実施
例ケ示す回路図である。この第5図に示T実施例【12
段縦続接続したインバータである。 D−J l!’ 
E ’PQ5 lのソース金接地し1、ドレインは負荷
抵抗R51ケ介して直流電源VDDの正極に+&絖延れ
ている。この直流電源VDDの負極は接地されている。
このD−JFETQIIlのダートには入力電IE■工
Nが印加されるようになっている、。
]) −JFBT Q5□のドレインはE−Jli’E
’r Qs□のダートに接続されている。このE −J
 F E ’11Qll11 ソースは接地され、ドレ
インは負荷抵抗■モ52葡介して直流電源VDDの正極
に接続されているとともpc、出力電圧VOUT  k
出力するようになっている。
次に、以上のように構成されたこの発明のディジタル論
理回路の動作について、第5図(b)〜第5図(d)の
波形図を参照して説明する。第5図(b、lは入力電圧
VINケ示し、第5図(C)はI)−J Ii’ E 
T Q5のドレイン電圧全示し、第5図(d)は出力電
圧YOU・l−金示す。
いま、入力電圧VINが第5図(b)に示すごとく、ロ
ーレベルでOVの信号であったとすると、電圧VGy(
第5図(CJ)カo−vペルーr:モ、D−JIi”E
TQ5、により、そのドレイン電圧は正の電圧VG5L
  となる。D−JPETQ、夏 のダート・ソース間
の電圧VG2 = Oのときのソース・ドレイン間室k
kIDs。
ソース・ドレイン間の抵抗全1−LDsとすれは、VG
7L= IDS X R4)Sであp、通常ソース・ド
レイン間電流IDSは1〜10mAT$、p、ソースe
ドレイン間抵抗RDSは10=100Ωである。したか
つて、ドレイン電圧VG5L k  0.5 V以下と
することは十分可能である。
通常、E−Jli’ETのスレッショルド電圧Vthは
0.01〜0,5Vで設計されるが、E−JFI”、’
I”Q、の場合、スレッショルド電圧Vthk上げて、
0.i〜1■の範囲の適当な電圧に設計すれば、第5図
(C)で示した電圧VG70ローレベルVG5L T 
E−J F’ETQ62はオフ状態となる。
したがって、E−JFETQ、2用いた後段のインバー
タは通常のノーマリオフ型として動作1〜る。
出力電圧VOUT  のローレベルはOVでないが、通
常0.1V以下′T:あp1出力電圧VOUT  のロ
ーレベルおよびハイレベルはそれぞれ入力電圧VINの
ローレベルおよびハイレベルと一致させることかできる
以上説明したように、上記実施例でに、D−J FE’
l’QL11によ、jl)NOT回鮎ないしN O14
回路もしくはNAND回路の論理回路全構成するととも
に、E−J F E T Q52によ!J N O’1
’ Cm路ないしN0Ith路もしくはNAND回路に
よる論理回路を縦続接続することによりインバータ葡構
成しているため、負の直流電圧紫必振とツーる電圧のレ
ベルシフタを用いずに、入力′電圧と出力電圧のローt
ノベル、ノ1イレペルを一致させることがEl能であり
、したかつて、■稲畑の直流電源Vこより動作させるこ
とが′Cきる。
上記から明らかな」、うに、この発明のディジタル論理
回路によれは、o −、r F1号TとE −J F 
E’1’奮ki列接続了゛ることにより2段のインバー
タを構成−3″るよう【こしたので、篭Et−二のレベ
ルシフタを・月Jいることが不要となpl 1釉類の油
流電源で動作することができる。これにともない、デイ
グレツシヨンモードで動作する電界効果トランジスタ全
論理素子とし7て利用了る高速の論理回路に利用するこ
とができる利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はFETの基本動作な示す図、第2図(a)はP
ETによる従来のインバータの基本回路を示す回路図、
第2図(b)および第2図(C)にそれぞれ第2図(a
)のインバータの動作全説明するための波形図、第3図
(a)および第3図(b)はそれぞれ従来の電圧レベル
シフタを用いたインバータ回路を示す回路図、第4図は
I)−JF’ETを用いた1種類の直流電源で動作yる
従来のインバータ回路奮示′T(ロ)略図、第5図(a
)はこの発明のデイソタル論理回路の一実施例ヶ示す回
路図、第5図(b)ないし第5図(d)はそれぞれh上
rイノタル論理(ロ)路の動作全説明するための波形図
である。 Q51・・・1)−JPET 、 Qr、a・・・E−
JPET 、+4.、。 R62・・・負荷抵抗、VDD・・・直流電源、VIN
・・・入力電圧、VOLIT  ・・・出力電圧。 174− 二 区       〉 ≦ 〉 175− 手続補正書 昭和57年3月31日 特許庁長官 島田春樹殿 1、事件の表示 昭和56年 特 許 該第152044  号2、発明
の名称 ディジタル論理回路 3、補正をする者 事件との関係    特  許 出願人(029)沖電
気工業体式会社 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和  年  月  日(自発
)6 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄お工び図面の一部 7、補正の内容 別紙の通り 7、 補正の内容 1) 明細書9頁6行r VG7L J紮r VG5L
 Jと訂正する。 2)同9頁16行r VO2JゲrVa5Jと訂正する

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 論理素子としてディプレッション型の接合型電界効果ト
    ランジスタ音用いるとともにバイアス電源として1棟類
    の電圧の直流電源のみ金柑いた第1の論理回路と、上記
    ディプレッション型電界効果トランジスタと同じ電導型
    のチャンネルをもつエンハンスメント型の接合型電界効
    果トランジスタを用いて上記第1の論理回路と縦続接続
    され第1の論理回路とともにインバータ葡構成する第2
    の論理回路とよりなるディジタル論理回路。
JP56152044A 1981-09-28 1981-09-28 デイジタル論理回路 Pending JPS5854734A (ja)

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JP56152044A JPS5854734A (ja) 1981-09-28 1981-09-28 デイジタル論理回路

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JP56152044A JPS5854734A (ja) 1981-09-28 1981-09-28 デイジタル論理回路

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JPS5854734A true JPS5854734A (ja) 1983-03-31

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ID=15531825

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JP56152044A Pending JPS5854734A (ja) 1981-09-28 1981-09-28 デイジタル論理回路

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JP (1) JPS5854734A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6039918A (ja) * 1983-07-18 1985-03-02 ジーメンス・アクチエンゲゼルシヤフト GaAs‐MESFET技術に基く論理回路装置
US7116153B2 (en) * 2004-03-25 2006-10-03 Richtek Technology Corp. Circuit for driving a depletion-type JFET

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6039918A (ja) * 1983-07-18 1985-03-02 ジーメンス・アクチエンゲゼルシヤフト GaAs‐MESFET技術に基く論理回路装置
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