JPS5890828A - トランジスタ回路 - Google Patents

トランジスタ回路

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Publication number
JPS5890828A
JPS5890828A JP57192137A JP19213782A JPS5890828A JP S5890828 A JPS5890828 A JP S5890828A JP 57192137 A JP57192137 A JP 57192137A JP 19213782 A JP19213782 A JP 19213782A JP S5890828 A JPS5890828 A JP S5890828A
Authority
JP
Japan
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transistor
circuit
level
signal
inverting
Prior art date
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Pending
Application number
JP57192137A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Matsue
松江 繁樹
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS5890828A publication Critical patent/JPS5890828A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H03K19/096Synchronous circuits, i.e. using clock signals

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  • Mathematical Physics (AREA)
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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】 本発明はトランジスタ回路に関するもので、とくに絶縁
ゲート蓋電界効果トランジスタ(以下IGFgTと称す
)を用いた反転回路に関するものである。
IGFgTの111であるMO8FgTを用いた回路は
、メモリ回路から演算回路にいたるまで各種のものが発
表され製造されている。MO8FETを用いた回路の性
能を表わすパラメータの1つに消費電力があるが、最近
のメモリ回路の中には、スタンドパイ時の消費電力が零
のものもあシ、消費電力の小さな回路、消費電力が零の
回路かいろいろと求められている。
本発明は、非動作時の消費電力を小さく4する丸めの新
しい回路を提供するものであシ、消費電力が小さく且つ
特性の優れた回路を提供するものである。
以下、Nチャンネル11M08)ランジスタの場合を例
にとって具体的な回路について説明を行なう。
第1図(a)は、従来よシ知られている反転回路であり
、出力φ1には入力φの反転したレベルが出る。入力φ
が低レベルであれば、トランジスタQ11はOF F 
L、負荷トランジスタQ12によって出力φ1は高レベ
ルとなる。このとき、φ1の高レベルは、電源電圧VD
Dよりトランジスタの閾値電圧(以下VTHと呼ぶ)だ
け下がったレベルとなる。入力φが高レベルであれば、
トランジスタQllはONし、出力φ1は低レベルに下
がる。
第1図偵)の従来回路は、出力φlが高レベルの期間は
、トランジスタQll、Q12に1流が流れないため電
力は消費しないが、出力φlが低レベルの期間にはトラ
ンジスタQll、Q12を通して電源VDDからGND
端子に電流が流れ、電力を消費する。
第1図(b)は%第1図(息)の回路の変形であり、同
じ反転回路であるが、入力φが高レベルより低レベルに
変化したとき、出力−1はコンデン?−012の効果に
よ)電源VDDのレベルまで高いレベルとなる。この回
路は、プートストラップ回路と呼ばれているものである
。(b)図の回路も出力−1が低レベルの際電力を消費
する。
第2図は、反転回路2段を縦続接続した従来例である。
回路動作としては普通のものであシ、φ1にφと逆相が
、−2にφと同相の出力が出る。
この回路は、φl、φ2が互に逆相でメジ、どちらか一
方の低レベルとなっている側で電力を消費する。
一般に、従来のメモリ回路あるいは演算回路に。
は第2図のように複数段接続され九反転回路が含まれて
おシ、それらのどれかが電力を消費している。第1図の
ように1段の反転回路では、出力を高レベルにしておけ
ば電力を消費しないが、複数段の反転回路を含む回路に
おいて消費電力を少なくシ、できればある位相では電力
消費を零にしようとすれば特別な回路が必要となる。
fIK3図は1本発明の詳細な説明するための図である
。トランジスタQ21.Q22で構成する第2の反転回
路の負荷MO8Q22のゲートにタイきングφが入って
いる。タイきングφが低レベルのとき、第1の反転回路
はφ1が高レベルとなって電力は消費しない。このとき
、第2の反転回路は、トランジスタQ21がONKなり
、出力φ2は低レベルとなるが、Q22のゲートに低レ
ベルが入っている丸めトランジスタQ22は0FFL、
電力を消費しない。すなわち、第3図の回路は。
タイミングφが世レベルで、出力φ1が高レベル、出力
φ2が低レベルのとき全く電力を消費しない。
したがって、メモリ回路あるいは演算回路の中で。
φ1が高レベル、−2が低レベルである期間の長い回路
にこれを用いれば、全体として消費電力は大巾に小さく
なる。
第3図の回路は、消費電力の点では小さいが、φ2の高
レベルが電源VDDよ、9 V!H1段分下がる欠点を
有している。
第4図は、第3図の回路を1部変更し、第2の反転回路
に消費電力の少ない良さと、プートストラップ回路によ
シ出力の十分高くなる良さを入れたものである。この回
路は、トランジスタQ24゜Q21の入力の間に遅延回
路DLを入れることによりコンデンサー022にチャー
ジを畜積し、プートストラップ回路として動作させてい
る。
第4図は、出力φ2の高レベルが第3図のものより改良
されてはいるが、φが高レベルになりブートストラップ
の容量が働き始める直前、B点はφよりVTH1段下が
ったレベルまでしか上っておらず、コンデンサー022
のチャージがや+少ない傾向を有している。
第5図は本発明の一実施例を示す図である。第4図と異
なシ、トランジスタQ23のゲートが電源電圧VDDに
接続され、ソースはタイミングパルスφに、ドレインは
負荷トランジスタQ22のゲートに接続されている。タ
イミングφが低レベルのとき、出力φ1は高レベル、出
力φ2は低t、・ベル、且つ2つの反転回路は電力を全
く消費していない。タイミングφが高レベルに上るとき
、φはトランジスタQ23を通してB点(Q22のゲー
ト)のレベルを上げてゆき容量C22をプリチャージす
る。このとき、トランジスタQ23はゲートを電源VD
Dに接続されているため、B点はφのレベルに追従し、
B点がVDDより77111段分下がったレベルまで上
る。タイミングφがVDDよ6v丁H1段分下がったレ
ベルを越えて高レベルになるとトランジスタQ23はB
点會高レベルに上げる方向にしか働かなくなる。やがて
トランジスタQ21が0FFL/、φ2のレベルが上夛
始め、コンデンサー022’に通してB点のレベルが上
ると、−のレベルがVDDより■TH1段分丁かつ九レ
ベル以上に上っていればトランジスタQ23はOF F
になったままであシ、B点のチャージは逃げず、効率の
良いプートストラップ回路として働く。
第5図の回路は、φ2が上がり始める初期において、B
点のレベルを十分高レベルに上げることができるため、
第2の反転回路のブートストラップ機構を十分活用でき
、さらにφが低レベルに下がったときもQ23を通して
B点のレベルを急ぎ低レベルにすることができ、且つ第
3図、第4図の回路の持つ消費電力の小さいという特徴
も維持している。
例えば、メモリ回路のように一定状虐に保持している期
間が平均的に長く、選択されて動作する期間の平均的に
短い回路においては、保持時に高レベルを必要とするタ
イミングをφ1とし、保持時に低レベルを必要とするタ
イミングをφ2とすれば、保持時の消費電力を零とする
ことができる。
第5図の回路においては、タイミングφIt−直接トラ
ンジスタQ21のゲートに接続しているが、この間に遅
延機能を有する回路を入れても良く、この場合にはC2
2のプリチャージがよシ確実となる。
第6図は、本発明の別の実施例を示す図である。
タイミングφによりて、タイミングφ1.φ2゜φ3.
φ4が順次動作するようになっているが、タイミングφ
が低レベルのとilこの回路全体は全く電力を消費しな
い。また、φで制御されている−2.φ4の出力もブー
トストラップによって十分高レベルになることができる
。ここでは4段の場合を例にし友が、高レベル、低レベ
ルの混在する複数段の反転回路の一般的な場合と考える
ことかで亀る。
第7図は、本発明の実施例の反転回路をより一般的に表
現したものである。ゲートをタイミングφn−1に接続
したトランジスタQnlに直列に負荷トランジスタQn
2t−接続し、この負荷MO8)ランジスタQn2のゲ
ートに、ゲートを電源VDDに接続され九トランジスタ
Qn3を通してタイミングφxf接続し、かつQn2の
ゲートとソースの間に容量Cn2を接続している。φX
が低レベル、φn−1が高レベルの際は電力を消費せず
に出力φnを低レベルとし、φXが高レベルになるとC
n2にプリチャージして、φn−1が低レベルになると
容量Cn2の帰還を利用して出力φnは高レベルとなる
。この回路において、タイミングφXは外部よシ印加さ
れるものでよいし、自分自身も含まれる回路の内部で発
生され九タイミングでも良い。
第8図は、第7図の回路の動作の一例を示すタイミング
図である。
第8図のタイミングにおいて、φnが高レベルに上る際
は、φXが高レベルになった後φn−1が低レベルにな
る如く示されているが、φnの負荷容量が大きい場合、
−n−1が低レベルになった後で、φXが高レベルとな
ってもプートストラップの効果は得られる。
なお1以上の説明ではNチャンネル型MO8)ランジス
タの場合を例としてきたが、各電位の極性関係を変更し
てPチャンネル型MO8ト2ンジスタを用いることがで
きるのは当然であるし、また消費電力の小さくヰる点で
はトランジスタQnlがIGFET以外のトランジスタ
、例エババイボー2トランジスタ、であっても全く同様
に本発明の主旨は生かされる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)は従来よシ知られている反転
回路であり、Ql 1 、Ql2.Ql3はそれぞれM
OSトランジスタである。(a)図においてQllはイ
ンバータM08トランジスタ、Ql2は負荷MOSトラ
ンジスタと呼ばれる。(b)図は、(a)図の負荷MO
8)ランジスタQ12をトランジスタQ12゜Ql3と
コンデンサーC12で置換えたものであシ、出力レベル
がVDD電源まで動く特徴を持つ。 第2図は、反転回路2段を縦続接続したものであり、従
来よシ知られている回路例である。φ1はφと逆相、φ
2はφと同相の出力が出る。 第3図、第4図は本発明の基本的な椅え方を説明する丸
めの図であシ、2段目の反転回路の負荷MO8のゲート
にはタイミングφが入ってお9、タイミングφが非動作
レベルにおるときは縦続接続された2段の反転回路はい
ずれも電力を消費しない特徴を有する。 第5図は、本発明の一実施例を表わす回路図である。タ
イミングφは、2段目の反転回路の負荷MO8のゲート
に同じ(MOS)シンジスタQ23を通して入りている
。 第6図は、本発明の別の実施例を表わす回路図である。 各反転回路の間にあるDLI 、DL2 。 DL3は、それぞれ各タイミングの間の遅延回路を表わ
し、実際にはMOSトランジスタで構成される機能回路
でもよい。タイミングφは偶数段目の反転回路の負荷M
O8のゲートに入っておシ、タイミング−が非動作レベ
ルにあればすべての反転回路は電力を消費しないように
なっている。 第7図は、本発明の別の実施例を表わす回路図である。 トランジスタQn 1 、 Qn 2で構成する反転回
路の負荷MO8のゲートにはタイミングφXが入ってお
り、タイミングφX、φn−1の組合せによって動作す
る。 第8図は、第7図に示さnた回路の動作の一例を表わす
タイミング波形図でわシ、タイミングφXが動作レベル
になってからしばらくしてφn−1が非動作レベルとな
ハ出力φnを動作レベルに動かしている。 茶l躬 $2日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  第1の入力トランジスタと定常的に導通状態
    にバイアスされ九第1の負荷トランジスタを有し入力信
    号が第一のレベルのときに上記入力トランジスタが非導
    通となる第1の反転回路と、第2の入力トランジスタと
    ゲートに制御信号が印加された第2の負荷トランジスタ
    を有し上記制御信号が上記第2の入カド2ンジスタの導
    通l;先立って上記第2の負荷トランジスタを導通せし
    めるようになされ九第2の反転回路とを縦続接続して上
    記入力信号の補信号および真信号を発生せしめると共に
    上記第一の反転回路における入力信号が上記第一のレベ
    ルの時に上記第1および第2の反転回路が共に電力を消
    費しない状態になることを特徴としたトランジスタ回路
  2. (2)入力信号を受けその反転信号を出力する第1の反
    転回路であって該入力信号が該入力信号を受ける入力ト
    ランジスタを非導通とする第1のレベルの時に電力を消
    費しない第1の反転回路と、電界効果トランジスタを負
    荷トランジスタとし、上記第1の反転回路の出力信号を
    人力する第2の反転回路であってゲート電極を電源に接
    続された電界効果トランジスタのソースおよびドレイン
    のうちの一方を負荷トランジスタのゲートに接続し、他
    方に上記出力信号よシも早く変化する制御信号を供給し
    、負荷トランジスタのゲートと出力端子との間に容量を
    設け、上記入力信号が上記第1のレベルの時は実質的に
    電力を消費しない第2の反転回路とを有し、上記第1お
    よび第2の反転回路から上記入力信号の補信号および真
    信号をほぼ同時に得るとともに上記入力信号が上記−レ
    ベルの時には電力を消費しないことを特徴とするトラン
    ジスタ回路。
JP57192137A 1982-11-01 1982-11-01 トランジスタ回路 Pending JPS5890828A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63190423A (ja) * 1986-11-13 1988-08-08 フェアチャイルド セミコンダクタ コーポレーション バイポーラトランジスタスイッチング向上回路
JPS63190420A (ja) * 1986-11-13 1988-08-08 フェアチャイルド セミコンダクタ コーポレーション 高速ブートストラップドライバ回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63190423A (ja) * 1986-11-13 1988-08-08 フェアチャイルド セミコンダクタ コーポレーション バイポーラトランジスタスイッチング向上回路
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