JPS5856531A - 論理回路 - Google Patents
論理回路Info
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- JPS5856531A JPS5856531A JP56155175A JP15517581A JPS5856531A JP S5856531 A JPS5856531 A JP S5856531A JP 56155175 A JP56155175 A JP 56155175A JP 15517581 A JP15517581 A JP 15517581A JP S5856531 A JPS5856531 A JP S5856531A
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- Japan
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- voltage
- potential
- current
- diode
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
- H03K19/0952—Logic 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 Schottky type FET MESFET
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はノーマリオン型シ、ットキーグー) FET
をドライバとするインバータを含む論理回路に関する。
をドライバとするインバータを含む論理回路に関する。
GaA−を用いたショットキーゲートFETからなる論
理回路は、GaAa のキャリア移動度が81のそれ
に比べて大きいために、超高速のディジタル回路に向い
ている。なかでもノーマリオン型のシ1.トキーf−ト
FETt用いた論理回路は、高速の動作を行うことがで
きる。
理回路は、GaAa のキャリア移動度が81のそれ
に比べて大きいために、超高速のディジタル回路に向い
ている。なかでもノーマリオン型のシ1.トキーf−ト
FETt用いた論理回路は、高速の動作を行うことがで
きる。
第1図(1)はノーマリオン型ショットキーゲートFE
T′Ik用いた論理回路として良く知られているBFL
(Buffered Follower、Logic
)と呼ばれている回路であり、伽)はその論理図でお
る。
T′Ik用いた論理回路として良く知られているBFL
(Buffered Follower、Logic
)と呼ばれている回路であり、伽)はその論理図でお
る。
Ql−Qlは全てノーマリオン型である。Ql 。
Q4 *Qs *Q−は電流源負荷、Q*eQ*u
それぞれインバータGl*G1のドライバ、QIQtu
ノースフォロアとして働< e D *〜D6はレベル
シフト動作を行うシ、、トキーダイオードである。論理
振幅は+0.5v〜−2vの約2.5vである。
それぞれインバータGl*G1のドライバ、QIQtu
ノースフォロアとして働< e D *〜D6はレベル
シフト動作を行うシ、、トキーダイオードである。論理
振幅は+0.5v〜−2vの約2.5vである。
この回路の欠点の1つFi”DD(正)とv8゜(負)
の2を源を必要とすることである。
の2を源を必要とすることである。
単一電源で動作する回路にはノーマリオフ形シ、、トキ
−f−)FETを使用した第2図に示した論理回路が考
えられている。この回路はDCFL (Dlract
Couplad Fune’tlon Logie )
と呼ばれている。Qtx*Qssは電流負荷としてのノ
ーマリオン型FETであシ、QxztQxaはドライバ
としてのノーマリオフ型FETである0回路は帥構成と
なっている。この論理回路はv十の単一電源で動作する
という長所に加えて、構成が簡単で素子数が少なくてす
むという特徴がある。しかしQts+Qx<のr−ト、
ソース間は順方向に電圧が加わるために、r−ト電圧は
ショットキーの順方向電圧(約0.8V)にクランプさ
れる。このため低レベルの浮き上がりを考慮すると論理
振幅は0.6v程度しかとれず、ノイズマーシン電圧が
非常に小さくなってしまう。さらに、LSIレベルで考
えると、数百〜数千のトランジスタを同一チップに作る
ために、ピンチオフ電圧のばらつき、ファンアウト数の
違いによる、オン電圧の変化などを考慮しなければなら
ず、ます1すノイズマージン電圧は小さくなる。ちなみ
に、ノイズマージンを圧t−0として、100素子レベ
ルのICで許容されるピンチオフ電圧のばらつきは約2
0mVであるという報告もある(昭和56年電子通信学
会全国大会1ノーマリオフGaAs IC用FETシ
きい値′1圧の検討”平山他)。
−f−)FETを使用した第2図に示した論理回路が考
えられている。この回路はDCFL (Dlract
Couplad Fune’tlon Logie )
と呼ばれている。Qtx*Qssは電流負荷としてのノ
ーマリオン型FETであシ、QxztQxaはドライバ
としてのノーマリオフ型FETである0回路は帥構成と
なっている。この論理回路はv十の単一電源で動作する
という長所に加えて、構成が簡単で素子数が少なくてす
むという特徴がある。しかしQts+Qx<のr−ト、
ソース間は順方向に電圧が加わるために、r−ト電圧は
ショットキーの順方向電圧(約0.8V)にクランプさ
れる。このため低レベルの浮き上がりを考慮すると論理
振幅は0.6v程度しかとれず、ノイズマーシン電圧が
非常に小さくなってしまう。さらに、LSIレベルで考
えると、数百〜数千のトランジスタを同一チップに作る
ために、ピンチオフ電圧のばらつき、ファンアウト数の
違いによる、オン電圧の変化などを考慮しなければなら
ず、ます1すノイズマージン電圧は小さくなる。ちなみ
に、ノイズマージンを圧t−0として、100素子レベ
ルのICで許容されるピンチオフ電圧のばらつきは約2
0mVであるという報告もある(昭和56年電子通信学
会全国大会1ノーマリオフGaAs IC用FETシ
きい値′1圧の検討”平山他)。
本発明は上記の点に鑑み、ノーマリオン型シ冒ットキー
グートFETをドライΔするインノ々−タを含む論理回
路でおって、論理振幅を十分大きくすることができ、し
かも単一電源で動作可能とした論理回路を提供するもの
である。
グートFETをドライΔするインノ々−タを含む論理回
路でおって、論理振幅を十分大きくすることができ、し
かも単一電源で動作可能とした論理回路を提供するもの
である。
本発明は、ノーマリオン型シ、ットキーr−) FET
をドライバとしそのドレインを負荷を介して!#の高電
位端に接続してなるインバータを複数個縦続した回路を
含む論理回路において、(1)複数個のインバータのド
ライバFETのソースを共進接続して、このソースと前
記電源の低電位端との間にソース電位をその低電位端よ
り浮かす少くとも1個のダイオードまたに抵抗を接続す
ること、および(2)複数個のインノ9−夕はレベルシ
フト回路を介して縦続すること、を特徴としており、こ
れによシ上記目的を達成することができる。
をドライバとしそのドレインを負荷を介して!#の高電
位端に接続してなるインバータを複数個縦続した回路を
含む論理回路において、(1)複数個のインバータのド
ライバFETのソースを共進接続して、このソースと前
記電源の低電位端との間にソース電位をその低電位端よ
り浮かす少くとも1個のダイオードまたに抵抗を接続す
ること、および(2)複数個のインノ9−夕はレベルシ
フト回路を介して縦続すること、を特徴としており、こ
れによシ上記目的を達成することができる。
第3図は本発明の論理回路の原理図を示す。
Q11〜Qssはピンチオフ電圧がほぼ−vs8に等し
いノーマリオンタイプ型ショットキーr−トFETから
なるドライバでおり、そのソースは共通接続されている
。v、BはこれらのFETのソース電位を接地電位から
浮かすための定電圧である。またvL はドレイン電
位からr−)電位をレベルシフトするための定電圧であ
る。
いノーマリオンタイプ型ショットキーr−トFETから
なるドライバでおり、そのソースは共通接続されている
。v、BはこれらのFETのソース電位を接地電位から
浮かすための定電圧である。またvL はドレイン電
位からr−)電位をレベルシフトするための定電圧であ
る。
Qsa〜QssはそれぞれQmx−Qmxの電流源負荷
である。
である。
次に第3図の電圧、電流の関係を、考える。この回路の
入力端r−)電圧が最初、接地電位に近いときは、Qt
tのゲート、ソース電圧は−v811にほぼ等しく、そ
のピンチオフ電圧が−VsgであるのでQzlUピンチ
オフしており、流れる電流はほぼ0である。この時Qs
lのPレイン電圧は約0.8V+V88+VLとなる。
入力端r−)電圧が最初、接地電位に近いときは、Qt
tのゲート、ソース電圧は−v811にほぼ等しく、そ
のピンチオフ電圧が−VsgであるのでQzlUピンチ
オフしており、流れる電流はほぼ0である。この時Qs
lのPレイン電圧は約0.8V+V88+VLとなる。
これは次段のFET −Q 、2(711” −) 、
ソース接合がショットキー接合で順方向にバイアスされ
るためQ!、のゲートはQmxのソース電位(vs8)
から順方向にショットキー電圧(約O,S V )だけ
高い電圧(o、sv+Vs8)にクランプされるためで
ある。
ソース接合がショットキー接合で順方向にバイアスされ
るためQ!、のゲートはQmxのソース電位(vs8)
から順方向にショットキー電圧(約O,S V )だけ
高い電圧(o、sv+Vs8)にクランプされるためで
ある。
よってQzlのドレイン、ソース電圧vD11ハ約o、
sv+v□となる。この状態は第4図の■DB −ID
特性図で示すとA点である。
sv+v□となる。この状態は第4図の■DB −ID
特性図で示すとA点である。
次にトランジスタQzmの状態を考える。Q■はダート
がソースに対して0.8v高いのでオン状態にあり、負
荷Qzsの電流はQssのドレインを流となってチャン
ネルを流れる。よってそのドレイン電位は婆−スミ位と
ほぼ等しい電位■s8まで降下し、■Dsはほぼ0であ
る。この状態をVD、−I、の関係を示す第4図で示す
とB点となり、流れている電流は負荷QCsの電流工。
がソースに対して0.8v高いのでオン状態にあり、負
荷Qzsの電流はQssのドレインを流となってチャン
ネルを流れる。よってそのドレイン電位は婆−スミ位と
ほぼ等しい電位■s8まで降下し、■Dsはほぼ0であ
る。この状態をVD、−I、の関係を示す第4図で示す
とB点となり、流れている電流は負荷QCsの電流工。
である、ここで負荷Qsaの電流はQxsのf−)を通
してソースに流れ込んでいる。
してソースに流れ込んでいる。
次にこの回路の入力端電位を正に加えていくと第5図に
示したような入、出力特性が得られる。ここでしきい値
電圧は ■L メルトとなる。ここでピンチオフ電圧はIv、
I≦IVL1の関係が成立している。
示したような入、出力特性が得られる。ここでしきい値
電圧は ■L メルトとなる。ここでピンチオフ電圧はIv、
I≦IVL1の関係が成立している。
以上から本発明の論理回路は、ノーマリオン型のPET
をドライバとして用いながら、単一電源で動作を行い、
しかも論理振幅がO,SV以上とれる高速動作に適した
論理回路であることが明らかである。
をドライバとして用いながら、単一電源で動作を行い、
しかも論理振幅がO,SV以上とれる高速動作に適した
論理回路であることが明らかである。
次に本発明の具体的な実施例について説明する。第6図
は本発明の一実施例を示す、第3図と同じ働きをするも
のには同一の記号を付けである。電流源負荷Q114〜
Q■はノーアリオン型のショットキ−f −) FET
のダートとソースを接続したアクティブローPである。
は本発明の一実施例を示す、第3図と同じ働きをするも
のには同一の記号を付けである。電流源負荷Q114〜
Q■はノーアリオン型のショットキ−f −) FET
のダートとソースを接続したアクティブローPである。
レベルシフト用定圧VLvL を得るためにショット
キーダイオードOat〜D1mを用いておシ、シフト電
圧はショットキーの順方向電圧(約0.8V)である。
キーダイオードOat〜D1mを用いておシ、シフト電
圧はショットキーの順方向電圧(約0.8V)である。
さらにこのレベルシフト電圧ヲ一定に保つためにQ24
〜Qzsに比べて電流値の小さな電流源として、ノーマ
リオン型シ、ットキ−’r’ −) FET Q zt
〜Q!9が接続されている。また、ドライバFETの共
通接続したノース電位を接地電位よりも正にする定電圧
v88としてやはりショットキーダイオードI)stを
利用して、その順方向電圧(約O,SV)を用いている
。ここで、このダイオードD31に流れる電流は、常に
電流源負荷Q24〜Q26の電流の総和となるので一定
であり、定電圧として動作することになる。
〜Qzsに比べて電流値の小さな電流源として、ノーマ
リオン型シ、ットキ−’r’ −) FET Q zt
〜Q!9が接続されている。また、ドライバFETの共
通接続したノース電位を接地電位よりも正にする定電圧
v88としてやはりショットキーダイオードI)stを
利用して、その順方向電圧(約O,SV)を用いている
。ここで、このダイオードD31に流れる電流は、常に
電流源負荷Q24〜Q26の電流の総和となるので一定
であり、定電圧として動作することになる。
本回路のFETのピンチオフ電圧は約−〇、8Vとなり
、又論理振幅は約1,6■となる。
、又論理振幅は約1,6■となる。
第7図〜第12図は第6図を変形した実施例の要部を示
すものである。第7図では、ソース電位を決める定電圧
源として抵抗R1を用いている。R1に流れる電流は全
ての電流源負荷の和Σ■1となるので一定であり、よっ
てソース電。
すものである。第7図では、ソース電位を決める定電圧
源として抵抗R1を用いている。R1に流れる電流は全
ての電流源負荷の和Σ■1となるので一定であり、よっ
てソース電。
位1’iR1sΣ11となる。またレベルシフト用定電
圧源には抵抗R3を用いている。FET 1にオフさせ
るためにQ10による電流値を11としてl Rx 4
s l”1vplノ関係となっている。
圧源には抵抗R3を用いている。FET 1にオフさせ
るためにQ10による電流値を11としてl Rx 4
s l”1vplノ関係となっている。
第8図はソース電位を浮かすために2個のシ、ットキー
ダイオードD 111 e D 311を用い、レベル
シフト用としても2個のショットキーダイオードD 1
11 + D 11mを使用して、論理振幅を0.8+
2V、、(上2゜4V)とした回路である。
ダイオードD 111 e D 311を用い、レベル
シフト用としても2個のショットキーダイオードD 1
11 + D 11mを使用して、論理振幅を0.8+
2V、、(上2゜4V)とした回路である。
ピンチオフ電圧V、はl vpi< $2V881の関
係である。
係である。
第9図は電流源FET −Q 2rのドレイン電位を接
地電位から■l18だけ浮かすことによって、より良好
な定電流動作を行なわせるための構成である。f−)電
位uVB8から0.8+2V、s’)で動作し論理振幅
は0.8十“v88(=1.6V)である。
地電位から■l18だけ浮かすことによって、より良好
な定電流動作を行なわせるための構成である。f−)電
位uVB8から0.8+2V、s’)で動作し論理振幅
は0.8十“v88(=1.6V)である。
第10図はgg6図の回路に、D31と逆並夕IJにシ
ョットキーダイオードD3!に入1z−Chる。このダ
イオードD3gは逆バイアスされているために容量とし
て働き、スイッチング動作上でQitのソース電位に若
干生じるり、ゾルを吸収するためのデカップリング容量
動作を行っている。
ョットキーダイオードD3!に入1z−Chる。このダ
イオードD3gは逆バイアスされているために容量とし
て働き、スイッチング動作上でQitのソース電位に若
干生じるり、ゾルを吸収するためのデカップリング容量
動作を行っている。
第11図はレベルシフトをFET −QLを利用して行
っている例である。 FET −QLのピンチオフ電圧
はほぼ0■であり、その時の電流値は電流源FET−Q
ztのそれとほぼ等しくなるように設定されている。ソ
ースフォロアのレベルシフトを使うことによってさらに
次段へのドライブ能力が増す。
っている例である。 FET −QLのピンチオフ電圧
はほぼ0■であり、その時の電流値は電流源FET−Q
ztのそれとほぼ等しくなるように設定されている。ソ
ースフォロアのレベルシフトを使うことによってさらに
次段へのドライブ能力が増す。
第12図はレベルシフトに第11図と同様のソースフォ
ロアとショットキーダイオードD、1の組合せを使用し
た例でおる。
ロアとショットキーダイオードD、1の組合せを使用し
た例でおる。
さらに図示は行なわなかったがショットキーダイオード
のブレークダウン電圧を利用したレベルシフトも考えら
れる。
のブレークダウン電圧を利用したレベルシフトも考えら
れる。
さらに以上の回路の組合わせも当然可能である。
以上、本発明によれば通常のノーマリオン型ショットキ
ーダー) FETのプロセスを利用して、ノーマリオン
型のFET構成による、論理振幅が0.8v以上と大き
く、しかも、単一電源で動作する高速ディジタル回路が
実現できる。
ーダー) FETのプロセスを利用して、ノーマリオン
型のFET構成による、論理振幅が0.8v以上と大き
く、しかも、単一電源で動作する高速ディジタル回路が
実現できる。
第1図(、) 、 伽)は従来の7−マリオン型ショッ
トキーr−)FET構成による論理回路(BFL )と
その論理図、第2図は従来のノーマリオフ型シ、、トキ
−f−)FET構成による論理回路(DCFL)図、第
3図は本発明の原理構成を示す図、第4図はその動作を
説明するためのI、 −VD8%性図、第5図は同じく
入出力%性図、第6図は本発明の一実施例の論理回路図
、第7図〜第12図は本発明の他の実施例の要部を示す
図である。 Q zs + Q 1m l Q 2B ”’ドライ”
FET%Q za +Q ms r Q xs−電流
源負荷FET% Dsx t Dxs tD2露tI)
ms・・・シ1.トキーダイオード、Qxv・・・電流
源FET%R1+ R鵞・・・抵抗、QL・・・ソース
フォロアFET 。 (a ) ? ■− 第2図 ■+ 第3図 、■−と 第4図 第5図 1シ ・第7図 第8図 第9函 第12図
トキーr−)FET構成による論理回路(BFL )と
その論理図、第2図は従来のノーマリオフ型シ、、トキ
−f−)FET構成による論理回路(DCFL)図、第
3図は本発明の原理構成を示す図、第4図はその動作を
説明するためのI、 −VD8%性図、第5図は同じく
入出力%性図、第6図は本発明の一実施例の論理回路図
、第7図〜第12図は本発明の他の実施例の要部を示す
図である。 Q zs + Q 1m l Q 2B ”’ドライ”
FET%Q za +Q ms r Q xs−電流
源負荷FET% Dsx t Dxs tD2露tI)
ms・・・シ1.トキーダイオード、Qxv・・・電流
源FET%R1+ R鵞・・・抵抗、QL・・・ソース
フォロアFET 。 (a ) ? ■− 第2図 ■+ 第3図 、■−と 第4図 第5図 1シ ・第7図 第8図 第9函 第12図
Claims (2)
- (1) ノーマリオン型シヨ、トキーr−トFETを
ドライ・々としそのドレインを負荷を介して電源の高電
位端に接続してなるインバータを複数個縦続した回路を
含む論理回路において、前記複数個のインバータのドラ
イバFETのソースを共通接続してこのソースと前記電
源の低電位端との間にソース電位を上記低電位端より浮
かす少くとも1個のダイオードまたは抵抗を接続し、か
つ前記複数個のインバータはレベルシフト回路を介して
縦続してなることを特徴とする論理回路。 - (2) レベルシフト回路は少なくとも1個のダイオ
ードまたは抵抗からなりその終端と前記低電位端との間
に電流源を有する特許請求の範囲第1項記載の論理回路
。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56155175A JPS5856531A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 論理回路 |
EP82108934A EP0075915B1 (en) | 1981-09-30 | 1982-09-27 | Logic circuit operable by a single power voltage |
DE8282108934T DE3276988D1 (en) | 1981-09-30 | 1982-09-27 | Logic circuit operable by a single power voltage |
US06/427,725 US4491747A (en) | 1981-09-30 | 1982-09-29 | Logic circuit using depletion mode field effect switching transistors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56155175A JPS5856531A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 論理回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5856531A true JPS5856531A (ja) | 1983-04-04 |
JPH0311129B2 JPH0311129B2 (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=15600129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56155175A Granted JPS5856531A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 論理回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5856531A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6030640U (ja) * | 1983-08-08 | 1985-03-01 | 沖電気工業株式会社 | ディジタル論理回路 |
JPS61131617A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Toshiba Corp | Mos型半導体装置 |
JPS6297427A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-05-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置 |
JP2012530441A (ja) * | 2009-06-17 | 2012-11-29 | エプコス アーゲー | 低電流インバータ回路 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50149244A (ja) * | 1974-04-08 | 1975-11-29 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155175A patent/JPS5856531A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50149244A (ja) * | 1974-04-08 | 1975-11-29 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6030640U (ja) * | 1983-08-08 | 1985-03-01 | 沖電気工業株式会社 | ディジタル論理回路 |
JPS61131617A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Toshiba Corp | Mos型半導体装置 |
JPH0528528B2 (ja) * | 1984-11-30 | 1993-04-26 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
JPS6297427A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-05-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置 |
JP2012530441A (ja) * | 2009-06-17 | 2012-11-29 | エプコス アーゲー | 低電流インバータ回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0311129B2 (ja) | 1991-02-15 |
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