JPS5911034A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPS5911034A JPS5911034A JP57119815A JP11981582A JPS5911034A JP S5911034 A JPS5911034 A JP S5911034A JP 57119815 A JP57119815 A JP 57119815A JP 11981582 A JP11981582 A JP 11981582A JP S5911034 A JPS5911034 A JP S5911034A
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- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
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- H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
- H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
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- 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
- H03K19/0944—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 MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
- H03K19/09448—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 MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]
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】
本発明は半導体集積回路装置に係り、特に、CM(、)
S )ランジスタ及びバイポーラトランジスタからなる
高速で低消費電力の半導体集積回路装置に関する。
S )ランジスタ及びバイポーラトランジスタからなる
高速で低消費電力の半導体集積回路装置に関する。
従来のCMO8+・ランジスタのみを使用した論理回路
を第1図に示す。ここでは2人力NANDについ−C示
す。
を第1図に示す。ここでは2人力NANDについ−C示
す。
この2人力N A、N I)回路は2つの並列接続され
たPMO8)ラノンスタ200.j01と2つの直列匿
続されたNMOS)ランジスタ202,203とから構
成される。人力204と205が共に11″レベルであ
るとNMOS)ランジスタ202,203がオン状態に
なり、PMOSトランジスタ200゜201はオフ状態
になる。したがって出力206は′0”レベルとなる。
たPMO8)ラノンスタ200.j01と2つの直列匿
続されたNMOS)ランジスタ202,203とから構
成される。人力204と205が共に11″レベルであ
るとNMOS)ランジスタ202,203がオン状態に
なり、PMOSトランジスタ200゜201はオフ状態
になる。したがって出力206は′0”レベルとなる。
人力204あるいは205のどちらか一方が10”レベ
ルであるとPMO8トランジスタ201あるいは200
のどちらか一方がオン状態になり、NMOSトランジス
タ202あるいは203のどちらか一方がオフ状態にな
る。
ルであるとPMO8トランジスタ201あるいは200
のどちらか一方がオン状態になり、NMOSトランジス
タ202あるいは203のどちらか一方がオフ状態にな
る。
したがって出力206は′″1″1″レベル。この動作
で判るように人力レベルが“1″か10”レベルに決ま
ると電源207から接地までに導電パスを作ることはな
い。故にCMO8回路は低消費電力という特長を有して
いる。しかしMOS )ランジスタの伝達コンダクタン
スがバイポーラトランジスタに比して小さいため、9荷
容量が大きいとその充放電に時間がかかυ、スピードが
遅くなる欠点があった。
で判るように人力レベルが“1″か10”レベルに決ま
ると電源207から接地までに導電パスを作ることはな
い。故にCMO8回路は低消費電力という特長を有して
いる。しかしMOS )ランジスタの伝達コンダクタン
スがバイポーラトランジスタに比して小さいため、9荷
容量が大きいとその充放電に時間がかかυ、スピードが
遅くなる欠点があった。
第2図は従来のバイポーラトランジスタのみによる2人
力NAND回路を示す。
力NAND回路を示す。
この2人力NAND回路はマルチエミッタのNPNトラ
ンンスタ(以後NPNと略す1300.NPN:(01
、302303、ダイオード304、それに抵抗305
,306,307,308から構59、−aれる。人力
309,310が共に“1ルベルの時、NPN300の
ベース、エミッタ接合は逆バイアスされるので、抵抗3
05に流れるベースFl(、流はNPN301のベース
電流となる。したがってNPN301はオンとなり、抵
抗307の非接地l11j端子′市位が上デ↑しNPN
303はオンとなるので出力311は′″00ルベルる
。なお、この時、抵抗306の電源312と反対側の端
子用1位が低下するのでNPN302はオフとなる。
ンンスタ(以後NPNと略す1300.NPN:(01
、302303、ダイオード304、それに抵抗305
,306,307,308から構59、−aれる。人力
309,310が共に“1ルベルの時、NPN300の
ベース、エミッタ接合は逆バイアスされるので、抵抗3
05に流れるベースFl(、流はNPN301のベース
電流となる。したがってNPN301はオンとなり、抵
抗307の非接地l11j端子′市位が上デ↑しNPN
303はオンとなるので出力311は′″00ルベルる
。なお、この時、抵抗306の電源312と反対側の端
子用1位が低下するのでNPN302はオフとなる。
−狐 人7J309,310のうちどちらかが″0#レ
ベルの時はNPN300のベース、エミッタ接合に順バ
イアスされ、抵抗305を流れるベース…、流は大部分
人力309または310に流れ込むのでNPN300は
飽和状聾となる。したがってNPN301のベースへは
人力309または310の″O″レベルがほぼそのまま
伝達され、NPN301はオフとなるので、N1)N3
03がオフとなる。一方抵抗306のMta312と反
対側の端子の可5位が上昇するのでNPN302がオン
になり、NPN302のエミッタi(流が負荷を充電し
、出力311は′″1”レベルとなる。
ベルの時はNPN300のベース、エミッタ接合に順バ
イアスされ、抵抗305を流れるベース…、流は大部分
人力309または310に流れ込むのでNPN300は
飽和状聾となる。したがってNPN301のベースへは
人力309または310の″O″レベルがほぼそのまま
伝達され、NPN301はオフとなるので、N1)N3
03がオフとなる。一方抵抗306のMta312と反
対側の端子の可5位が上昇するのでNPN302がオン
になり、NPN302のエミッタi(流が負荷を充電し
、出力311は′″1”レベルとなる。
この様なバイポーラトランジスタ回路では、大きな電流
を低インピーダンス回路に流し込んだり、流し出しだり
するので消*電力が大きい欠点がある。集積度に関して
もバイポーラトランジスタ回路は(J408回路に比べ
てかなり劣る。一方、スピードは高い伝達コンダクタン
スtg性のため速いという特徴を有している。
を低インピーダンス回路に流し込んだり、流し出しだり
するので消*電力が大きい欠点がある。集積度に関して
もバイポーラトランジスタ回路は(J408回路に比べ
てかなり劣る。一方、スピードは高い伝達コンダクタン
スtg性のため速いという特徴を有している。
以上述べてきた0M08回路、バイポーラ回路の欠点を
補うために、第3図に示すようなインバータ回路が知ら
れている。このインバータはPMO850、NPN53
.PNP)ランジスタ(以下PNPと略す)54から成
る。人力55が0”レベルの時、PMO850はオンと
なりNMO851はオフとなる。したがってNPN53
とPNP54のベース電位が上昇し、NPN53はオン
となりP N I354はオフとなり、出力56は“1
”レベルとなる。人力55が1”レベルの時ごPMO8
50はオフとなりNMO851はオンとなる。
補うために、第3図に示すようなインバータ回路が知ら
れている。このインバータはPMO850、NPN53
.PNP)ランジスタ(以下PNPと略す)54から成
る。人力55が0”レベルの時、PMO850はオンと
なりNMO851はオフとなる。したがってNPN53
とPNP54のベース電位が上昇し、NPN53はオン
となりP N I354はオフとなり、出力56は“1
”レベルとなる。人力55が1”レベルの時ごPMO8
50はオフとなりNMO851はオンとなる。
したがってNPN53とPNP54のベース電位が低下
し、NPN53はオフとなりPNP54はオフとなり、
出力56は10″レベルとなる。
し、NPN53はオフとなりPNP54はオフとなり、
出力56は10″レベルとなる。
しかし、バイポーラトランジスタの1つにPNP54を
用いているため、出力信号56の立下りが遅くなるとい
う欠点があった。これは、PNPはNPNよりも、電流
増幅率等の性能が落ちるためである。
用いているため、出力信号56の立下りが遅くなるとい
う欠点があった。これは、PNPはNPNよりも、電流
増幅率等の性能が落ちるためである。
本発明の目的は、以上述べてきた0M08回路、バイポ
ーラトランジスタ回路の欠点を補い、0MO8)ランジ
スタ及びバイポーラトランジスタからなる高速で低消費
電力の半導体集積回路装置を提供するにある。
ーラトランジスタ回路の欠点を補い、0MO8)ランジ
スタ及びバイポーラトランジスタからなる高速で低消費
電力の半導体集積回路装置を提供するにある。
本発明は、0M08回路の低消費電力特性及びバイポー
ラ回路の高スピード特性に着目し、両ゲートを組合せだ
複合回路により高速で低消費電力の回路を得ようとする
ものである。
ラ回路の高スピード特性に着目し、両ゲートを組合せだ
複合回路により高速で低消費電力の回路を得ようとする
ものである。
そのためZr ’I” ]、ゲートで行やれているよう
な2個のNPN)ランジスタを’Ft源端子端子地端子
間に直列接続したいわゆるトーテムポール型出力段と0
M08回路からなる論理回路、バイポーラトランジスタ
を駆動する回路から成り、該駆動回路の相補出力を該出
力段のバイポーラトランジスタのベースに供給すること
により、高人力インピーダンス、低出力インピーダンス
回路を実現する。この場合、MOSトランジスタとNP
Nトランジスタはダーリントン接続され、大きな伝達コ
ンダクタンスを得ることができる。
な2個のNPN)ランジスタを’Ft源端子端子地端子
間に直列接続したいわゆるトーテムポール型出力段と0
M08回路からなる論理回路、バイポーラトランジスタ
を駆動する回路から成り、該駆動回路の相補出力を該出
力段のバイポーラトランジスタのベースに供給すること
により、高人力インピーダンス、低出力インピーダンス
回路を実現する。この場合、MOSトランジスタとNP
Nトランジスタはダーリントン接続され、大きな伝達コ
ンダクタンスを得ることができる。
本発明の第1の特徴とするところけ、コレクタが電源端
子に、エミッタが出力端子に接続される11(7)NP
Nバイポーラトランジスタと、コレクタが上記出力端子
に、エミッタが固定直付端子に接続される第2のNPN
バイポーラトランジスタと、ゲートが入力端子に、ソー
ス及びドレインがそれぞれ上記第1のNPNバイポーラ
トランジスタのコレクタとベースとに接続されるP型電
界効果トランジスタと、ゲートが上記入力端子に、ドレ
イン及びソースがそれぞれ上記第2のNPNバイポーラ
トランジスタのコレクタとベースとに接続されるN型電
界効果トランジスタとを具備することにある。
子に、エミッタが出力端子に接続される11(7)NP
Nバイポーラトランジスタと、コレクタが上記出力端子
に、エミッタが固定直付端子に接続される第2のNPN
バイポーラトランジスタと、ゲートが入力端子に、ソー
ス及びドレインがそれぞれ上記第1のNPNバイポーラ
トランジスタのコレクタとベースとに接続されるP型電
界効果トランジスタと、ゲートが上記入力端子に、ドレ
イン及びソースがそれぞれ上記第2のNPNバイポーラ
トランジスタのコレクタとベースとに接続されるN型電
界効果トランジスタとを具備することにある。
本発明の第2の特徴とするところは、コレクタが電源端
子に、エミッタが出力端子に接続される第1のNPNバ
イポーラトランジスタと、コレクタが上記出力端子に、
エミッタが固定電位端子に接続される第2のNPNバイ
ポーラトランジスタと、kf内(k≧2)の入力端子と
、各ゲートがそれぞれ異なる上記入力端子に、各ソース
及び各ドレインが上記第1のNPNバイポーラトランジ
スタのコレクタとベースとの間に11V列にそれぞれ接
続されるに個のP型篭界効果トランジスタと、各ゲート
がそれぞれ異なる上記入力端子に、各ドレイン及び各ソ
ースが上記第2のNPNバイポーラトランジスタのコレ
クタとベースとの間に直列にそれぞれ接続されるに個の
N型電界効果トランジスタとを具備することにある。
子に、エミッタが出力端子に接続される第1のNPNバ
イポーラトランジスタと、コレクタが上記出力端子に、
エミッタが固定電位端子に接続される第2のNPNバイ
ポーラトランジスタと、kf内(k≧2)の入力端子と
、各ゲートがそれぞれ異なる上記入力端子に、各ソース
及び各ドレインが上記第1のNPNバイポーラトランジ
スタのコレクタとベースとの間に11V列にそれぞれ接
続されるに個のP型篭界効果トランジスタと、各ゲート
がそれぞれ異なる上記入力端子に、各ドレイン及び各ソ
ースが上記第2のNPNバイポーラトランジスタのコレ
クタとベースとの間に直列にそれぞれ接続されるに個の
N型電界効果トランジスタとを具備することにある。
本発明の第3の特徴とするところは、コレクタが電源端
子に、エミッタが出力端子に接続される第1のN P
Nバイポーラトランジスタと、コレクタが上記出力端子
に、エミッタが固定電位端子に接続される第2のNPN
バイポーラトランジスタと、k個(k≧2)の入力端子
と、各ゲートがそれぞれ異なる上記入力端子に、各ソー
ス及び各ドレインが上記第1ONPNバイポーラトラン
ジスタのコレクタとベースとの間に直列にそれぞれ接続
されるに個のP型電界効果トラノジスタと、各ゲートが
それぞれ異なる上記入力端子に、各ドレイン及び各ソー
スが上記第2のNPNバイポーラトランジスタのコレク
タとベースとの間に並列にそれぞれ接続されるに個のN
型電界効果トランジスタとを具備゛しることにある。
子に、エミッタが出力端子に接続される第1のN P
Nバイポーラトランジスタと、コレクタが上記出力端子
に、エミッタが固定電位端子に接続される第2のNPN
バイポーラトランジスタと、k個(k≧2)の入力端子
と、各ゲートがそれぞれ異なる上記入力端子に、各ソー
ス及び各ドレインが上記第1ONPNバイポーラトラン
ジスタのコレクタとベースとの間に直列にそれぞれ接続
されるに個のP型電界効果トラノジスタと、各ゲートが
それぞれ異なる上記入力端子に、各ドレイン及び各ソー
スが上記第2のNPNバイポーラトランジスタのコレク
タとベースとの間に並列にそれぞれ接続されるに個のN
型電界効果トランジスタとを具備゛しることにある。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
(実施例 1)
第4図は、トーテムポール出力形インバータを示す。
第4図に於いて、14は、コレクタが電源端子1に、エ
ミッタが出力端子17に接続される第1のNPNバイポ
ーラトランジスタ(以F単に第1のNPNと称す)、1
5Vよ、コレクタが出力端子17に、エミッタが接地筒
1位GNDである固定電位端子に接続される第2のNP
Nバイポーラトランジスタ(以下単に第2のNPNと称
す)、10は、ゲートが入力端子16に、ソース及びド
レインがそれぞれ第1のNPNのコレクタとベースとに
接続されるP型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下
単にPMO8と称す)、11は、ゲートが入力端子16
に、ドレイン及びソースが第2のNPNのコレクタとベ
ースとに接続されるN型絶縁ゲート電界効果トランジス
タ(以下単にNMOSと称す)、12及び13は、第1
.第2のNPNのベースとエミッタとの間に設けられる
抵抗である。
ミッタが出力端子17に接続される第1のNPNバイポ
ーラトランジスタ(以F単に第1のNPNと称す)、1
5Vよ、コレクタが出力端子17に、エミッタが接地筒
1位GNDである固定電位端子に接続される第2のNP
Nバイポーラトランジスタ(以下単に第2のNPNと称
す)、10は、ゲートが入力端子16に、ソース及びド
レインがそれぞれ第1のNPNのコレクタとベースとに
接続されるP型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下
単にPMO8と称す)、11は、ゲートが入力端子16
に、ドレイン及びソースが第2のNPNのコレクタとベ
ースとに接続されるN型絶縁ゲート電界効果トランジス
タ(以下単にNMOSと称す)、12及び13は、第1
.第2のNPNのベースとエミッタとの間に設けられる
抵抗である。
表1は本実施例の論理動作を示すものである。
表 1
」
人力16が@0”レベルの時、PMO810がオンとな
りNMO8II がオフとなる。したがって第1のNP
NI4のベース電位が上昇し、第1のNPNI 4はオ
ンとなり、第2のNPNI5は抵抗13を介してベース
、エミッタ間が短絡されオフとなるので、第1のNPN
I4のエミッタ電流は負荷を充電し出力17は11ルベ
ルとなる。
りNMO8II がオフとなる。したがって第1のNP
NI4のベース電位が上昇し、第1のNPNI 4はオ
ンとなり、第2のNPNI5は抵抗13を介してベース
、エミッタ間が短絡されオフとなるので、第1のNPN
I4のエミッタ電流は負荷を充電し出力17は11ルベ
ルとなる。
人力16が11″レベルの時、PMO8IOがオフとな
りNMO811がオンとなる。したがって第1のNPN
I 4のベース、エミッタ間は抵抗12を介して短絡さ
れ第1のNPNI4はオフとなり、第2のNPNI5の
ベース、コレクタ間はNMO811を介して短絡される
ので、第2ONPN15のベースには出力17から電流
が供給され、第2のNPNI5はオンとなり、出力17
は@O″レベルとなる。抵抗12.13はNPN)ラン
ジスタがオンの時には、ベース電流を分流するが、NP
Nトランジスタがオフに切換わった時に蓄積電荷を引き
抜く働きをする。
りNMO811がオンとなる。したがって第1のNPN
I 4のベース、エミッタ間は抵抗12を介して短絡さ
れ第1のNPNI4はオフとなり、第2のNPNI5の
ベース、コレクタ間はNMO811を介して短絡される
ので、第2ONPN15のベースには出力17から電流
が供給され、第2のNPNI5はオンとなり、出力17
は@O″レベルとなる。抵抗12.13はNPN)ラン
ジスタがオンの時には、ベース電流を分流するが、NP
Nトランジスタがオフに切換わった時に蓄積電荷を引き
抜く働きをする。
本実施例によれば、0MO8と、パイボーラトランジス
タの最小構成でインバータ回路が実現できる。
タの最小構成でインバータ回路が実現できる。
また、本実施例によれば、′電流増@率が低いNPNバ
イポーラトランジスタをイ吏用し7ていないので、出力
信号の立「すが遅くなることはなくなり、高速動作i」
能である。
イポーラトランジスタをイ吏用し7ていないので、出力
信号の立「すが遅くなることはなくなり、高速動作i」
能である。
(実施例 2)
第5図にトーテムポール出力形2人力NAND回路を示
す。
す。
第5図に於いて、26は、コレクタが電源端子1に、エ
ミッタが出力端子29に接続される第1のNPN、27
は、コレクタが出力端子29に、エミッタが接地電位G
NDである固定電位端子に接続される第2のNPN、2
8は2個の入力端子、20及び21は、各ゲートがそれ
ぞれ異なる入力端子28に、各ソース及び各ドレインが
、第1のNPN26のコレクタとベースとの間に並列に
それぞれ接続されるPMO8,22及び23は、各ゲー
トがそれぞれ異なる入力端子28に、各ドレイン及び各
ソースが第2のNPN27のコレクタとベースとの間に
直列にそれぞれ接続されるNMO8゜24及び25は、
第1及び第2のN P N 26及び27のベースとエ
ミッタとの間に設けられる抵抗である。
ミッタが出力端子29に接続される第1のNPN、27
は、コレクタが出力端子29に、エミッタが接地電位G
NDである固定電位端子に接続される第2のNPN、2
8は2個の入力端子、20及び21は、各ゲートがそれ
ぞれ異なる入力端子28に、各ソース及び各ドレインが
、第1のNPN26のコレクタとベースとの間に並列に
それぞれ接続されるPMO8,22及び23は、各ゲー
トがそれぞれ異なる入力端子28に、各ドレイン及び各
ソースが第2のNPN27のコレクタとベースとの間に
直列にそれぞれ接続されるNMO8゜24及び25は、
第1及び第2のN P N 26及び27のベースとエ
ミッタとの間に設けられる抵抗である。
表2は本実施例の論理動作を示すものである。
表 2
まず人力28のどちらかが′0”レベルの時、PMO8
20,21のどちらかがオンとなり、NMO822、2
3のどちらかがオフとなる。したがって第1のNPN2
60ベ一ス電位が上昇し、第1のNPN26はオンとな
り、第2のNPN27は抵抗25を介してベース、エミ
ッタ間が短絡されオフとなるので第2のNPN26のエ
ミッタ電流は負荷を充電し出力29は@1”レベルとな
る。
20,21のどちらかがオンとなり、NMO822、2
3のどちらかがオフとなる。したがって第1のNPN2
60ベ一ス電位が上昇し、第1のNPN26はオンとな
り、第2のNPN27は抵抗25を介してベース、エミ
ッタ間が短絡されオフとなるので第2のNPN26のエ
ミッタ電流は負荷を充電し出力29は@1”レベルとな
る。
人7J28の両方が”0”レベルの時、PMO820,
21の両方がオンとなり、NNl0822.23の両方
がオフとなる。したがって動作は上記と同じで出力29
は1″′となる。
21の両方がオンとなり、NNl0822.23の両方
がオフとなる。したがって動作は上記と同じで出力29
は1″′となる。
一方人力28の両方が11゛ルベルの時、PMO820
,21の両方がオフとなり、NMO822゜23の両方
がオンとなる。したがって第1のNPN261dベース
、エミッタ間が抵抗z4を介して短絡されオフとなり、
第2のNPN27のベース、コレクタ間はNMO822
,23を介して短絡されるので、第2ON P N 2
7のベースには出力29からnA:流が供給され、第2
のNPN27はオンとなり、出力29はuO”レベルと
なる。
,21の両方がオフとなり、NMO822゜23の両方
がオンとなる。したがって第1のNPN261dベース
、エミッタ間が抵抗z4を介して短絡されオフとなり、
第2のNPN27のベース、コレクタ間はNMO822
,23を介して短絡されるので、第2ON P N 2
7のベースには出力29からnA:流が供給され、第2
のNPN27はオンとなり、出力29はuO”レベルと
なる。
本実施例に於いても、第1の実施例と同様な効果が達成
できる。
できる。
尚、本実施例では2人力NAND回路を例にとって説明
したが、3人力NAND、4人力NAND等の一般のに
人力NAND回路(k22)に、本発明は適用できる。
したが、3人力NAND、4人力NAND等の一般のに
人力NAND回路(k22)に、本発明は適用できる。
(実施例 3)
第6ン1にトーテムボール出力形2人力NOR回路を示
す。
す。
第6図に於いて、:36は、コレクタが電源端子1に、
エミッタが出力端子39に接続される第1のNPN、3
7は、コレクタが出力端子39に、エミッタが接地電位
G N I)である固定電位端子に接続される第2のN
PN、38は2個の入力端子、30及び31は、各ゲー
トがそれぞれ異なる入力端子38に、各ソース及び各ド
レインが、第1のNPN36のコレクタとベースとの間
に直列にそれぞれ接続されるPMO8,32及び、33
は、各ゲートがそれぞれ異なる入力端子38に、各ドレ
イン及び各ソースが第2のNPN37のコレクタとベー
スとの間に並列にそれぞれ接続されるNMO8゜34及
び35は、第1及び第2のNPN36及び37のベース
とエミッタとの間に設けられる抵抗である。
エミッタが出力端子39に接続される第1のNPN、3
7は、コレクタが出力端子39に、エミッタが接地電位
G N I)である固定電位端子に接続される第2のN
PN、38は2個の入力端子、30及び31は、各ゲー
トがそれぞれ異なる入力端子38に、各ソース及び各ド
レインが、第1のNPN36のコレクタとベースとの間
に直列にそれぞれ接続されるPMO8,32及び、33
は、各ゲートがそれぞれ異なる入力端子38に、各ドレ
イン及び各ソースが第2のNPN37のコレクタとベー
スとの間に並列にそれぞれ接続されるNMO8゜34及
び35は、第1及び第2のNPN36及び37のベース
とエミッタとの間に設けられる抵抗である。
表3は本実施例の論理動作を示すものである。
まず人力38の両方が″O”レベルの時、Pへ1(IS
30,31の両方がオンとなり、NMO832,33の
両方がオフとなる。し7bかってralのN1)N36
のベース雫1位が上昇し、第1のNPN361tJ、)
r7となり、m 20f’J l’ N :37 f’
、l: 41に抗35を介してベース、エミッタ間が旬
バ;されオフとなるので第1のN P N 36のエミ
ッタT19.流V:iV1荷を光MF、 L出力39は
“1”レベルとなる。
30,31の両方がオンとなり、NMO832,33の
両方がオフとなる。し7bかってralのN1)N36
のベース雫1位が上昇し、第1のNPN361tJ、)
r7となり、m 20f’J l’ N :37 f’
、l: 41に抗35を介してベース、エミッタ間が旬
バ;されオフとなるので第1のN P N 36のエミ
ッタT19.流V:iV1荷を光MF、 L出力39は
“1”レベルとなる。
人/J:(8のどちらかが11ルベルの時、))N+0
830.31のどちらかがオフとなり、NMO8J2,
33のどちらかがオンとなる。したがって7、fl 1
(7) N P N 36はペース、エミッタ間が抵抗
34を介してr7絡されオフとなシ、第2ONl)N3
70ペース、コレクタ間4N+40832か:3 ?、
のオフの方を介して短絡されるので、第2のNPN37
のペースには出力39からMjRが[((給され、第2
のNPN37はオンとなり、出力39は“0″レベルと
なる。
830.31のどちらかがオフとなり、NMO8J2,
33のどちらかがオンとなる。したがって7、fl 1
(7) N P N 36はペース、エミッタ間が抵抗
34を介してr7絡されオフとなシ、第2ONl)N3
70ペース、コレクタ間4N+40832か:3 ?、
のオフの方を介して短絡されるので、第2のNPN37
のペースには出力39からMjRが[((給され、第2
のNPN37はオンとなり、出力39は“0″レベルと
なる。
人力38の両方が11ルベルの時、P 八、□+o s
30.31の両方がオフとなり、NMO832,33の
両方がオンとなる。したがって動作は上記と同じで出力
39は′″0″0″レベル。
30.31の両方がオフとなり、NMO832,33の
両方がオンとなる。したがって動作は上記と同じで出力
39は′″0″0″レベル。
本実施例に於いても、第1の実施例と同11!な効果が
達成できる。
達成できる。
尚、本実施例では2人力NOR回路を例にとって説明し
たが、3人力NOR,4人力NOR等の一般のに人力N
OR,回路(k≧2)に、本発明は適用できる。
たが、3人力NOR,4人力NOR等の一般のに人力N
OR,回路(k≧2)に、本発明は適用できる。
(実施例 4)
第7図は出力部に、π4図に示したトーテムポール出力
形インバーダを採用したラッチを示す。
形インバーダを採用したラッチを示す。
第7図に於いて、42はラッチパルス4010反転を作
るCMOSインバータ、40はデータ人力400を伝陣
するトランスファゲート、43は記憶部を構成するCM
OSインバータ、41けトランスファゲートであり、第
4図と同一符号は同−物及び相当物を示す。
るCMOSインバータ、40はデータ人力400を伝陣
するトランスファゲート、43は記憶部を構成するCM
OSインバータ、41けトランスファゲートであり、第
4図と同一符号は同−物及び相当物を示す。
データ入力400をラッチする際にはラッチパルス40
1を1′にする。するとトランスファゲート40け、オ
ンとなりトランスファゲート41はオフとなりデータが
書込寸れる。その後ラッチパルス401を”0″にする
とトランスファゲート40はオフとなり、トランスファ
ゲート41はオンとなる。したがってインバータ43、
トーテムポール出力形インバータ及びトランスファゲー
ト41でデータを保持する。
1を1′にする。するとトランスファゲート40け、オ
ンとなりトランスファゲート41はオフとなりデータが
書込寸れる。その後ラッチパルス401を”0″にする
とトランスファゲート40はオフとなり、トランスファ
ゲート41はオンとなる。したがってインバータ43、
トーテムポール出力形インバータ及びトランスファゲー
ト41でデータを保持する。
本実施例によればCMOS駆動段とバイポーラ出力段2
段の醋小構成のラッチ回路が実現でき、高速、低消費電
力及び高集積のLSI化が可能である。
段の醋小構成のラッチ回路が実現でき、高速、低消費電
力及び高集積のLSI化が可能である。
(実施例 5)
第8図はトーテムポール出力形インバータ回路の他の実
施例を示す。
施例を示す。
第4図の実施例に於ける抵抗12を第2のN型絶縁ゲー
トを界効果トランジスタ(以下単に第2のNMO8と称
す)90に置き換えた実施例である。
トを界効果トランジスタ(以下単に第2のNMO8と称
す)90に置き換えた実施例である。
第2のNMO89,0のゲートは入力端子16に、ドレ
イン及びソースはそれぞれ第1ONPN14のペースと
第2ONPNI 5のベースとに接続される。第4図と
同じ部品は同じ番号で示す。第4図とほぼ同じ動作であ
る。
イン及びソースはそれぞれ第1ONPN14のペースと
第2ONPNI 5のベースとに接続される。第4図と
同じ部品は同じ番号で示す。第4図とほぼ同じ動作であ
る。
第4図の実施例1と異なる点は第1のNPN14がオフ
になる時、即ち人力16が11”レベルの時、第2のN
MOS 90がオンになり、第1のNPN14の蓄積電
荷を引き抜く点である。第4図では抵抗12がこの働き
をしているが、本実施例では第2のNMOS 90 の
ソースを第2ONPN15のベースに接続することによ
り、さらにベースIfiL流を増加させて第2のNPN
15がオンになるのを速めている。
になる時、即ち人力16が11”レベルの時、第2のN
MOS 90がオンになり、第1のNPN14の蓄積電
荷を引き抜く点である。第4図では抵抗12がこの働き
をしているが、本実施例では第2のNMOS 90 の
ソースを第2ONPN15のベースに接続することによ
り、さらにベースIfiL流を増加させて第2のNPN
15がオンになるのを速めている。
本実施例によれば、抵抗12を第2のNMO890で置
換したことKよって集積度の向上が図れ、さらに、第2
のNMO890のソースを第2のNPN15のベースに
接続することにより、高速化が達11νできる。
換したことKよって集積度の向上が図れ、さらに、第2
のNMO890のソースを第2のNPN15のベースに
接続することにより、高速化が達11νできる。
実施例
第9図はトーデムボール出力形インバータ回路のl11
11の実施例を示す。
11の実施例を示す。
第8図の実施例5に於ける抵抗13を第2のP型電界効
果トランジスタであるPチャネル接合型1界効果トラン
ジスタ(以下PJFETと略す)100に1w換した例
である。PJFET 100 のゲートは入力端子16
にソース及びドレインはそれぞれ第2のNPNのベース
とエミッタとに接続される。
果トランジスタであるPチャネル接合型1界効果トラン
ジスタ(以下PJFETと略す)100に1w換した例
である。PJFET 100 のゲートは入力端子16
にソース及びドレインはそれぞれ第2のNPNのベース
とエミッタとに接続される。
第9図に於いて、第4図及び第8図と同じ部品は同1〕
番号で示す。
番号で示す。
第8図の実施例5と異なる点は第2のNPNI5がオフ
になる時、即ち人力16が″′0″レベルの時、第2の
NPNI5の蓄積電荷をPJ F’ET100に介して
引き抜く点である。蓄積電荷を引き抜く時にはPJFE
Tlooのオン抵抗が小さくなり、第2ONPN15を
速くオフにする。また、人力16が“1″レベルの時に
はPJ FEi” 100がオフになり、第2のNPN
I5へのベース供給電流が分流されないので第2のN
P N 15が速くオンになる。
になる時、即ち人力16が″′0″レベルの時、第2の
NPNI5の蓄積電荷をPJ F’ET100に介して
引き抜く点である。蓄積電荷を引き抜く時にはPJFE
Tlooのオン抵抗が小さくなり、第2ONPN15を
速くオフにする。また、人力16が“1″レベルの時に
はPJ FEi” 100がオフになり、第2のNPN
I5へのベース供給電流が分流されないので第2のN
P N 15が速くオンになる。
本実施例によれば、四に高速化の効果がある。
(実施例 7)
第10図はトーテムポール出力形インバータ回路の他の
実施例を示す。
実施例を示す。
本実施例は第8図に示す実施例5に於ける抵抗13を第
3のN型絶縁ゲート電界効果トランジスタc以下単に第
3のNMOSと称す)110に置換した例であり、第4
図及び第8図と同じ部品は同じ番号で示す。第3のNへ
10!9110のゲートは第・1のNPNI 4のベー
スに、ドレイン及びソースはそれぞれ第2のNPNI5
のベースとエミッタとに接続される。
3のN型絶縁ゲート電界効果トランジスタc以下単に第
3のNMOSと称す)110に置換した例であり、第4
図及び第8図と同じ部品は同じ番号で示す。第3のNへ
10!9110のゲートは第・1のNPNI 4のベー
スに、ドレイン及びソースはそれぞれ第2のNPNI5
のベースとエミッタとに接続される。
第8図の実施例5と異なる点は第2のN P N15が
オフになる時、即ち人力16が“0”レベルの時、第2
のNPNI 5の蓄積電荷を第3のNMO8110を介
して引き抜く点である。人力16が10″ルベルの時に
は第1のNPNI4の高いベース王位が43のNMO8
110のゲートに加わり第3のNMO811,0がオン
となり、第2のNPNI5のベース、エミッタ間を短絡
するのである。
オフになる時、即ち人力16が“0”レベルの時、第2
のNPNI 5の蓄積電荷を第3のNMO8110を介
して引き抜く点である。人力16が10″ルベルの時に
は第1のNPNI4の高いベース王位が43のNMO8
110のゲートに加わり第3のNMO811,0がオン
となり、第2のNPNI5のベース、エミッタ間を短絡
するのである。
木ψ、#i例によれば、抵抗を使用しないので、更に高
集積化ができる効果がある。
集積化ができる効果がある。
第8図、第9図、第10図では第4図の変形例と1.7
でインバータ回路してついて説明しだが、第5図等の多
入力NANDや第6図等の多入力N0TL回路や第7図
のラッチ回路等への適用も同様に可能である。
でインバータ回路してついて説明しだが、第5図等の多
入力NANDや第6図等の多入力N0TL回路や第7図
のラッチ回路等への適用も同様に可能である。
す、上、1.SIに1吏用する論理回路について説明し
てきたが、■、SIの出力を外部へ出す出力回路につい
ても本発明は適用できる。その実施例を第11図、第1
2図、第13図に示す。3つの例はインバータ回路であ
るが、多入力NAND回路や多入力N OFt回路への
適用も同守に可能である。
てきたが、■、SIの出力を外部へ出す出力回路につい
ても本発明は適用できる。その実施例を第11図、第1
2図、第13図に示す。3つの例はインバータ回路であ
るが、多入力NAND回路や多入力N OFt回路への
適用も同守に可能である。
(実施例 8)
第111図は第8191とほぼ同じ構成で、同様な動作
をする。
をする。
第11図に於いて、第8図と同一符号は同−物及び相当
物を示し、125は第8図等の第1のNPNのベースと
コレクタとの間にショットキーバリヤダイオードを設け
たもの、126は第2のNPHのベースとコレクタとの
間にショットキーバリヤダイオードを設けたもの、12
3はゲートが入力端子16に、ドレイン及びソースがそ
れぞれ電源端子1と第2のNPNI26のベースとに接
続される第4のN型電界効果トランジスタ(以下単に第
4のNMO8と称す)である。
物を示し、125は第8図等の第1のNPNのベースと
コレクタとの間にショットキーバリヤダイオードを設け
たもの、126は第2のNPHのベースとコレクタとの
間にショットキーバリヤダイオードを設けたもの、12
3はゲートが入力端子16に、ドレイン及びソースがそ
れぞれ電源端子1と第2のNPNI26のベースとに接
続される第4のN型電界効果トランジスタ(以下単に第
4のNMO8と称す)である。
第8図の実施例5と異なる第1点はN P N 125
と126をショットキーバリヤダイオード付にしたこと
である。これはNPN)ラノジスタが飽和することによ
って発生する蓄積電5荷を引き抜く時間を短縮するため
である。
と126をショットキーバリヤダイオード付にしたこと
である。これはNPN)ラノジスタが飽和することによ
って発生する蓄積電5荷を引き抜く時間を短縮するため
である。
異なる第2点は、第4のNMO8123を電源と第2の
NPNI26のベース間に設置し、ゲートを人力16と
接続することである。
NPNI26のベース間に設置し、ゲートを人力16と
接続することである。
これは、出力回路の場合、出力ロウレベルの電圧Voh
でシンク電流Iot、を流し込む必要があるので、人力
16が11”レベルの時、第2のNPN126のベース
に重加を流し続けておく必要があるためである。
でシンク電流Iot、を流し込む必要があるので、人力
16が11”レベルの時、第2のNPN126のベース
に重加を流し続けておく必要があるためである。
本実施例によれば、高速、低消費電力の出力回路を実現
することができる。
することができる。
(実施例 9)
第12り1は第9図に示す実施例6とほぼ同じ構成及び
動作である。@12図に於いて、第9図及び第11図と
同一符号は同−物及び相当物を示し、第111菌の抵抗
13を第9図と同様にPJ FET100で置換したも
のである。第9図と異なる点は実施例8と同様に、第1
及び第2のN P N 125゜126をショットキー
バリヤダイオード付にした事と第2のNPN1260ペ
ース電流供給用の第4のNMO8123を設置したこと
である。本実施例によれば、虹に高速の出力回路を実現
することができる。
動作である。@12図に於いて、第9図及び第11図と
同一符号は同−物及び相当物を示し、第111菌の抵抗
13を第9図と同様にPJ FET100で置換したも
のである。第9図と異なる点は実施例8と同様に、第1
及び第2のN P N 125゜126をショットキー
バリヤダイオード付にした事と第2のNPN1260ペ
ース電流供給用の第4のNMO8123を設置したこと
である。本実施例によれば、虹に高速の出力回路を実現
することができる。
(実施例 10)
第13図は第10図とほぼ同じ構成及び動作である。第
13図に於いて、l’810図及び第11図と同一符号
は同−物及び相当物を示し、第11図の抵抗13を第3
のNMO8110で置換したものである。第10図と異
なる点は実施例8と同様に、第1及び第2のNPN12
5,126をショットキーバリヤダイオード付にした事
と、第2のNPN126のベース電流供給用の第4のN
MO8123を設置したことである。本実施例によれば
、更に高集積の出力回路を実現することができる。
13図に於いて、l’810図及び第11図と同一符号
は同−物及び相当物を示し、第11図の抵抗13を第3
のNMO8110で置換したものである。第10図と異
なる点は実施例8と同様に、第1及び第2のNPN12
5,126をショットキーバリヤダイオード付にした事
と、第2のNPN126のベース電流供給用の第4のN
MO8123を設置したことである。本実施例によれば
、更に高集積の出力回路を実現することができる。
以上述べた様に本発明によれば、バイポーラトランジス
タの回路の高駆動能力とCMO8回路の低消費電力特性
を兼ね備えた回路を最小段数で構成し、高速、低消費電
力の半導体集積回路装置を得ることができる。
タの回路の高駆動能力とCMO8回路の低消費電力特性
を兼ね備えた回路を最小段数で構成し、高速、低消費電
力の半導体集積回路装置を得ることができる。
第1図は従来のCMO8回路図、第2図は従来のTTL
回路図、第3図は従来例であるインバータ回路図、第4
図は本発明の第1の実施例であるインバータ回路、第5
図は本発明の第2の実施例である2人力NAND回路、
第6図は本発明の第3の実施例である2人力NOR回路
、第7図は本発明の第4の実施例であるラッチ回路、第
8図は本発明の1τ5の実姑則であるインバータ回路、
第9(宮1け本悄明の第6の実施例でおるインバータ回
路、第10図it本発明の第7の実施例であるインバー
タ回路、411図は本発明の第8の実施例である反転出
力回路、;2112図は本発明のg9の′#、旅例であ
る反・駈出力回路、第13図は本発明の第10の実施例
である反転出力回路である。 14.15・・・Nt)N)ランジスタ、10・・・P
MOSトランジスタ、11,90,110,123・・
・Nム108トランジスタ、12.1:(・・・抵抗、
100・・・PチャネルJPET、125,126・・
・ショット第1図 躬3図 61図 躬2図 筋70 53図 男7n 躬70口 1)u図 躬/3図
回路図、第3図は従来例であるインバータ回路図、第4
図は本発明の第1の実施例であるインバータ回路、第5
図は本発明の第2の実施例である2人力NAND回路、
第6図は本発明の第3の実施例である2人力NOR回路
、第7図は本発明の第4の実施例であるラッチ回路、第
8図は本発明の1τ5の実姑則であるインバータ回路、
第9(宮1け本悄明の第6の実施例でおるインバータ回
路、第10図it本発明の第7の実施例であるインバー
タ回路、411図は本発明の第8の実施例である反転出
力回路、;2112図は本発明のg9の′#、旅例であ
る反・駈出力回路、第13図は本発明の第10の実施例
である反転出力回路である。 14.15・・・Nt)N)ランジスタ、10・・・P
MOSトランジスタ、11,90,110,123・・
・Nム108トランジスタ、12.1:(・・・抵抗、
100・・・PチャネルJPET、125,126・・
・ショット第1図 躬3図 61図 躬2図 筋70 53図 男7n 躬70口 1)u図 躬/3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 コレクタが箱1源端子に、エミッタが出力端子に
接続される第1のNPNバイポーラトランジスタと、コ
レクタが上記出力端子に、エミッタが固定電位端子に接
続される第2のNPNバイポーラトランジスタと、ゲー
トが入力端子に、ソース及びドレインがそれぞれ上記第
1のNPNバイポーラトランジスタのコレクタとベース
とに接続されるP型電界効果トランジスタと、ゲートが
上記入力端子に、ドレイン及びソースがそれぞれ上記第
2のNPNバイポーラトランジスタのコレクタトベース
とに接続されるN型電界効果トランジスタとを具備する
ことを特徴とする半導体集積回路装置ff0 2、 l特許請求の範囲第1項に於いて、上記第1゜
162のNPNバイポーラトランジスタのうち少なくと
も一方のベースとエミッタとの間に抵抗を設けることを
特徴とする半導体集積回路装置。 3、特許請求の範囲第1項に於いて、ゲートが上記入力
端子に、ドレイン及びソースがそれぞれ上記第1のNP
Nバイポーラトランジスタのベースと上記第2のNPN
バイポーラトランジスタのベースとに接続される第2の
N型電界効果トランジスタを具備することを特徴とする
半導体集積回路装置。 4、特許請求の範囲第1項または第3項に於いて、ゲー
トが上記入力端子に、ソース及びドレインがそれぞれ上
記第2のNPNバイポーラトランジスタのベースと、エ
ミッタとに接続される第2のP型区界効果トランジスタ
を具備することを特徴とする半導体集積回路装置。 5、特許請求の範囲第1項または第3項に於いて、ゲー
トが上記第1のNPNバイポーラトランジスタノベース
に、ドレイン及びソースがそれぞれ上記第2ONPNバ
イポーラトランジスタのベースとエミッタとに接続され
る第3のN型電界効果トランジスタを具備することを特
徴とする半導体集積回路装置。 1’i、 Iiケ14′F請1えのイ・61j’A・
JT 1項から第5項のいす扛かに於いで、ゲー l・
が上記入力端子に、ドレイン及1びノースがそれぞれ上
m171′t?端子と上記第2のNL’Nバイポーラト
ラ//スタのベースとに接続され5ろT、P 4 I7
) p4型’tIf、弁効果l・ランジスタを具備する
ことをf!N 慮とする半導体重積回路装置。 7、 lVキπ1゛i;〜求の11・i5囲第1項か
ら第6項のいずれかに於いて、」−起生1.第2のN
P Nバイポーラトラ、/ジスタはショットキ・バリヤ
ダイオード付NPNバイポーラトランジスタであること
を特徴とする゛t62.惇体集積同体集積回 路装置レツiが市1源端子に、エミッタが出力端子に接
続される第1のNPNバイポーラトランジスタと、コレ
クタが一ヒ記1+、lυ端子に、エミッタが固定161
1位ffMt−r−に接続される第2のNPNバイポー
ラトランジスタと、kffla(k≧2)の入力端子と
、各ゲートがそれぞれ異なる上記入力端子に、各ソース
及び各ドレ・インが上記第1のNPNバイポーラトラン
ジスタのコレクタとベースとの間に並列にそれぞれ接1
4cされるに個のP型電界効果トランジスタと、各ゲー
トがそれぞれ異なん上記入力端子に、各ドレイン及び各
ソースが上記第2のNPNバイポーラトランジスタのコ
レクタとベースとの間に直列にそれぞれ接続されるに個
のN型電界効果トランジスタとを具備することをI特徴
とする半導体集積回路装置。 9 特許請求の範囲第8項に於いて、上記第1゜第2の
NPNバイポーラトランジスタのうち少なくとも一方の
ベースとエミッタとの間に抵抗を設りることを特徴とす
る半導体集積回路装置。 10 コレクタが電源端子に、エミッタが出力端子に
接続される第1のNPNバイポーラトランジスタと、コ
レクタが上記出力端子に、エミッタが固定m位端子に接
続される第2のNPNバイポーラトランジスタと、k個
(k≧2)の入力端子と、各ゲートがそれぞれ異なる上
記入力端子に、各ソース及び名ドレインが上記第1のN
PNバイポーラトランジスタのコレクタとベースとの間
に直列にそれぞれ接続されるに個のP型電界効果トラン
ジスタと、各ゲートがそれぞれ異なる上記入力端r−に
各ドレイン及び−ソースが上記第2のNPNバΔ イボーラトランジスタのコレクタとベースとの間に並列
にそれぞれ接続されるに個のN型電界効果トランジスタ
とを具備することを特徴とする半導体集積回路装置。 11、 !R許請求の・hi>間第10項に於いて、
上記第1゜i’fi 2のNPNバイポーラトランジス
タのうち少なくとも一方のベースとエミッタとの間に抵
抗を設けることを特徴とする半導体集積回路装置。
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