JPS59139727A - Cmos integrated circuit device - Google Patents

Cmos integrated circuit device

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JPS59139727A
JPS59139727A JP58012724A JP1272483A JPS59139727A JP S59139727 A JPS59139727 A JP S59139727A JP 58012724 A JP58012724 A JP 58012724A JP 1272483 A JP1272483 A JP 1272483A JP S59139727 A JPS59139727 A JP S59139727A
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JP
Japan
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circuit
level
signal
cmo3
ecl
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Pending
Application number
JP58012724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norimasa Yasui
安井 徳政
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
Kotaro Nishimura
光太郎 西村
Masanori Odaka
小高 雅則
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Osamu Takahashi
収 高橋
Akira Yamamoto
昌 山本
Katsuro Sasaki
佐々木 勝朗
Kanji Yo
陽 完治
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP58012724A priority Critical patent/JPS59139727A/en
Publication of JPS59139727A publication Critical patent/JPS59139727A/en
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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
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/0185Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
    • H03K19/018507Interface arrangements
    • H03K19/018514Interface arrangements with at least one differential stage

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

Abstract

PURPOSE:To give direct access to a CMOS static RAM through an ECL circuit and to facilitate production of a CMOS IC device by using an input level converting circuit which receives a signal of a level of emitter coupled logic ECL and converts it into a CMOS signal. CONSTITUTION:An input level converting circuit is provided to a CMOS IC device to receive a signal of ECL level and converts it into a signal of MOS level. Then an external address or a control signal is supplied to the base of an nMOS FETQ10 from a terminal ECLIN. A differential nMOSFETQ9 is connected to the FETQ10, and the reference voltage Vref for level dicision is applied to the base of the FETQ9. Then a constant current source containing an nMOSFETQ13 is connected to a common source. While pMOSFETs Q11 and Q12 which work as current mirror type active loads are connected to the drains of FETs Q9 and Q10 respectively. The voltage Vref is produced by a circuit consisting of partial pressure resistances R3 and R4, MOSFETs Q1-Q8, etc. Then direct access is given to a CMOS RAM through an ECL circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、CMO3(相補型金属絶縁物半導体)集積
回路装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a CMO3 (complementary metal-insulator-semiconductor) integrated circuit device.

CMOSスタティック型RAM (ランダム アクセス
 メモリ)をECL (エミッタ カップルド ロジッ
ク)回路により直接アクセスするようにした0MO8−
ECLコンパチブルRAMが、l5SCDIGIIST
 OF TIICHNCAL PAPBR3誌の198
2年、2月号、 pp248〜249によって公知であ
る。
0MO8- in which CMOS static type RAM (Random Access Memory) is directly accessed by ECL (emitter coupled logic) circuit.
ECL compatible RAM is l5SCDIGIIST
OF TIICHNCAL PAPBR3 magazine 198
2, February issue, pp. 248-249.

第1図には、そのECLレベルの信号をCMOSレベル
に変換するための基準電圧発生回路が示されている。
FIG. 1 shows a reference voltage generation circuit for converting the ECL level signal to a CMOS level.

この回路では、バイポーラ型トランジスタを用いている
ので、CMO3集積回路の製造工程にバイポーラ型トラ
ンジスタの製造工程を追加する必要があり、製造工程が
複雑化するという欠点がある。また、0M03回路とバ
イポーラ型トランジスタとが同−ICチップ中に構成さ
れるため、寄生サイリスタによるランチアップが発生し
易いとう問題も生じる。
Since this circuit uses bipolar transistors, it is necessary to add a bipolar transistor manufacturing process to the CMO3 integrated circuit manufacturing process, which has the disadvantage of complicating the manufacturing process. Furthermore, since the 0M03 circuit and the bipolar transistor are configured on the same IC chip, there is a problem that launch-up due to a parasitic thyristor is likely to occur.

また、第2図には、上記基準電圧発生回路で形成した基
準電圧を用いて、ECLレベルの信号をCMOSレベル
の信号に変換するレベル変換回路が示されている。
Further, FIG. 2 shows a level conversion circuit that converts an ECL level signal into a CMOS level signal using the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit.

この回路では、回路素子数が13個と多いことの他、比
較的大きなバイアス電流を流しているので消費電流が大
きいという欠点がある。
This circuit has the disadvantage that in addition to the large number of circuit elements (13), the current consumption is large because a relatively large bias current is flowing.

さらに、第3図には、CMOSレベルの信号をECLレ
ベルの信号に変換する出力レベル変換回路が示されてい
る。
Further, FIG. 3 shows an output level conversion circuit that converts a CMOS level signal into an ECL level signal.

この回路では、CMOSインバータでバイポーラ型出力
トランジスタを駆動している。したがって、ハイレベル
出力信号を形成するとき、pチャンネルMO3FETの
ドレイン、ソース間電圧がほとんど0ボルトの下で比較
的大きなベース電流を供給するために、そのチップサイ
ズを太き(設定しなければならないという欠点がある。
In this circuit, a bipolar output transistor is driven by a CMOS inverter. Therefore, when forming a high-level output signal, in order to supply a relatively large base current when the drain-source voltage of the p-channel MO3FET is almost 0 volts, its chip size must be set large ( There is a drawback.

また、ロウレベル出力信号を形成するとき、nチャンネ
ルMOS F ETがオンして上記出力トランジスタを
オフさせるので、−2ボルトが出力される。したがって
、この出力信号を受けるECL回路の動作が遅くなって
しまう。
Further, when forming a low level output signal, the n-channel MOS FET is turned on and the output transistor is turned off, so that -2 volts is output. Therefore, the operation of the ECL circuit receiving this output signal becomes slow.

この発明の目的は、製造工程を複雑化することなくEC
Lレベルの信号を受けて安定して動作するCMO3集積
回路装置を提供することにある。
The purpose of this invention is to provide EC without complicating the manufacturing process.
An object of the present invention is to provide a CMO3 integrated circuit device that operates stably upon receiving an L level signal.

この発明の他の目的は、ECLレベルの信号を受けて動
作するとともに低消費電力化を図ったCMO5集積回路
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a CMO5 integrated circuit device that operates in response to ECL level signals and achieves low power consumption.

この発明の更に(勤の目的は、以下の説明及び図面から
明らかになるであろう。
Further objects of the invention will become apparent from the following description and drawings.

以下、この発明を実施例とともに詳細に説明する。Hereinafter, this invention will be explained in detail together with examples.

第4A図には、この発明が適用されるCMOSスタティ
ック型RAMのブロック図が示されている。
FIG. 4A shows a block diagram of a CMOS static RAM to which the present invention is applied.

同図は、記憶容量が16にビット、出力が1ビツトの5
−RAM集積回路(以下、ICと称する)の内部構成を
示している。
The figure shows a 5-bit device with a storage capacity of 16 bits and an output of 1 bit.
- The internal configuration of a RAM integrated circuit (hereinafter referred to as IC) is shown.

16にビットのメモリセルは、各々が128列(ロウ)
×32行(カラム)−4096ビツト(4にビット)の
記憶容量を持つ4つのマトリックス(メモリアレイM−
ARYI〜M−ARY4)から構成され、各マトリック
スはロウデコーダR−DCHの左右に2つづつに分けて
配置されている。
16 bit memory cells each with 128 columns (rows)
x 32 rows (columns) - 4 matrices (memory array M -
ARYI to M-ARY4), and each matrix is arranged in two parts on the left and right sides of the row decoder R-DCH.

ロウ系のアドレス選択線(ワード線WLI〜WL128
.WR1〜WR128)には、アドレス信号AO−A5
.A12.A13に基づいて得られる256通りのデコ
ード出力信号がロウデコーダR−DCRより送出される
Row address selection lines (word lines WLI to WL128
.. WR1 to WR128) have address signals AO-A5.
.. A12. 256 decoded output signals obtained based on A13 are sent out from the row decoder R-DCR.

このように各マトリックスのメモリセルM−CELはワ
ード線WLI〜WL12B、WRI〜WR12Bのいず
れか一本と、後に説明する相補データ線対D11.D1
1〜D132.D132のいずれか一対とに接続される
In this way, the memory cell M-CEL of each matrix is connected to one of the word lines WLI to WL12B and WRI to WR12B and a complementary data line pair D11. D1
1-D132. D132.

アドレス信号A5.A6は、4つのメモリマトリックス
のうち1つだけを選択するために用いられる0選択され
た1つのメモリマトリックスにおいて1つのカラムを選
択するためにアドレス信号A7〜Allが用いられる。
Address signal A5. A6 is used to select only one of the four memory matrices. Address signals A7 to All are used to select one column in one selected memory matrix.

メモリマトリックス選択回路GSは、上記アドレス信号
A5.A6に基づいて4つの組合せに解読する。
The memory matrix selection circuit GS receives the address signal A5. Decipher into four combinations based on A6.

カラムデコーダC−DCR1〜C−DCR4は、それぞ
れ上記アドレス信号A7〜Allに基づいて32通りの
カラム選択用デコード出力信号を提供する。
Column decoders C-DCR1 to C-DCR4 provide 32 types of column selection decode output signals based on the address signals A7 to All, respectively.

読み出し時においてコモンデータ線CDL。Common data line CDL during reading.

CDLは、コモンデータ線分割MO3FET (Ql、
Ql;・・・+Q4.Q4)によって各メモリマトリッ
クスごとに4分割され、書込み時においてコモン相補デ
ータ線対CDL、 δ下]、は共通に結合される。
CDL is common data line split MO3FET (Ql,
Ql;...+Q4. Q4) is divided into four for each memory matrix, and the common complementary data line pair CDL, δ lower], is commonly coupled during writing.

センスアンプSAIないしSA4は、上記分割されるコ
モン相補データ線対CDL、CDLに対応してそれぞれ
設けられる。
Sense amplifiers SAI to SA4 are provided corresponding to the divided common complementary data line pairs CDL and CDL, respectively.

この様にコモン相補データ線対CDL、CDLを分割し
、それぞれにセンスアンプSAIないしSA4を設けた
ねらいは、コモン相補データ線対CDL、CDLの寄生
容量を分割し、メモリセルからの情報読み出しの高速化
を図ることるある。
The purpose of dividing the common complementary data line pair CDL, CDL and providing each with sense amplifiers SAI or SA4 in this way is to divide the parasitic capacitance of the common complementary data line pair CDL, CDL, and to improve the readout of information from the memory cell. There are ways to speed up the process.

アドレスバッファADBは、14の外部アドレス信号A
O〜A13からそれぞれ14対相補アドレス信号!θ〜
互13を作成し、デコーダ回路(R−DCR,C−DC
R,GS)に送出する。
Address buffer ADB has 14 external address signals A
14 pairs of complementary address signals from O to A13 each! θ〜
13 and decoder circuits (R-DCR, C-DC
R, GS).

内部制御信号発生回路COM−GSは、2つの外部制御
信号面(チップセレクト信号)、Wl(ライトイネーブ
ル信号)を受けて、C3l(ロウデコーダ制御信号)、
5AC(センスアンプ制御信号)、we(書込み制御信
号)、DIC(データ人カバソファ制御信号)等を送出
する。
The internal control signal generation circuit COM-GS receives two external control signal planes (chip select signal) and Wl (write enable signal), and generates C3l (row decoder control signal),
It sends out 5AC (sense amplifier control signal), we (write control signal), DIC (data driver control signal), etc.

上記MOSスタティック型RAMの回路動作を第4B図
のタイミング図に従って説明する。
The circuit operation of the MOS static type RAM will be explained according to the timing diagram of FIG. 4B.

このMOSスタティック型RAMにおける全ての動作、
つまりアドレス設定動作、読み出し動作、書込み動作は
一方の外部制御信号CSがロウレベルの期間のみ行われ
る。この際、他方の外部制御信号W1がハイレベルなら
ば読み出し動作を行い、ロウレベルならば書込み動作を
おこなう。
All operations in this MOS static type RAM,
That is, the address setting operation, read operation, and write operation are performed only while one of the external control signals CS is at a low level. At this time, if the other external control signal W1 is at a high level, a read operation is performed, and if it is at a low level, a write operation is performed.

まず、アドレス設定動作及び読み出し動作について説明
する。
First, address setting operation and read operation will be explained.

アドレス設定動作は、外部制御信号CSがロウレベルで
ある場合、この期間に印加されたアドレス信号に基づい
て常に行われる。逆に外部制御信号C8をハイレベルに
しておくことによって、不確定なアドレス信号に基づ(
アドレス設定動作及び読み出し動作を防止できる。
The address setting operation is always performed based on the address signal applied during this period when the external control signal CS is at a low level. Conversely, by keeping the external control signal C8 at a high level, (
Address setting operations and read operations can be prevented.

外部制御信号C8がロウレベルになると、ロウデコーダ
R−DCRは、この信号に同期したハイレベルの内部制
御信号C3Iを受けて動作を開始する。上記ロウデコー
ダ(兼ワードドライバ)R−DCRは8種類の相補アド
レス信号10〜土5゜A12.A13を解読して1つの
ワード線を選択し、これをハイレベルにする。
When the external control signal C8 becomes low level, the row decoder R-DCR starts operating upon receiving a high level internal control signal C3I synchronized with this signal. The row decoder (also word driver) R-DCR has eight types of complementary address signals 10 to 5°A12. A13 is decoded to select one word line and set it to high level.

一方、4つのメモリアレイM−ARYI〜M−ARY4
のうち、いずれか1つがメモリアレイ選択信号m1〜m
4によって選択され、選択された1つのメモリアレイ(
例えばM−ARYI)中の1つの相補データ線対(例え
ばDll、Dll)がカラムデコーダ(例えばC−DC
Rl)によって選択される。
On the other hand, four memory arrays M-ARYI to M-ARY4
One of them is the memory array selection signal m1 to m
4 and one selected memory array (
For example, one complementary data line pair (for example, Dll, Dll) in the column decoder (for example, C-DC
Rl).

この様にして1つのメモリセルの選択(アドレス設定)
がなされる。
In this way, one memory cell is selected (address setting)
will be done.

アドレス設定動作によって選択されたメモリセルの情報
は、分割されたコモン相補データ線対のうちの1つに送
出されセンスアンプ(例えば5A1)で増幅される。
Information of the memory cell selected by the address setting operation is sent to one of the divided common complementary data line pairs and amplified by a sense amplifier (for example, 5A1).

この場合、4つのセンスアンプSAIないしSA4のう
ち、いずれか1つがメモリアレイ選択信号m1ないしm
4によって選択され、選択された1つのセンスアンプの
みがハイレベルの内部fllJII信号SACを受けて
いる期間動作する。
In this case, any one of the four sense amplifiers SAI to SA4 receives the memory array selection signals m1 to m.
4, and only one selected sense amplifier operates while receiving the high-level internal fllJII signal SAC.

この様に、4つのセンスアンプSAI N5A4のうち
、使用する必要のない残り3つのセンスアンプを非動作
状態とすることにより低消費電力化を図ることができる
。上記非動作状態の3つのセンスアンプの出力は、ハイ
インピーダンス(フローティング)状態とされる。
In this way, power consumption can be reduced by rendering the remaining three sense amplifiers, which do not need to be used, out of the four sense amplifiers SAI N5A4 into a non-operating state. The outputs of the three sense amplifiers in the non-operating state are in a high impedance (floating) state.

センスアンプの出力信号は、データ出力バッファDOB
により増幅され、出力データDoutとしてIC外部に
送出される。
The output signal of the sense amplifier is sent to the data output buffer DOB.
The signal is amplified by and sent to the outside of the IC as output data Dout.

上記データ出力バッファDOBは、ハイレベルの制御出
力DOCを受けている期間動作する。
The data output buffer DOB operates while receiving the high level control output DOC.

次に、書込み動作について説明する。Next, the write operation will be explained.

外部制御信号WEがロウレベルになると、これに同期し
たハイレベルの制御信号weがコ%ン相補データ線分割
用MO3FET (Ql、Ql ;・・・;Q4.Q4
)に印加され、コモン相補データ線対CDL、CDLが
共通に結合される。
When the external control signal WE becomes low level, the high level control signal we synchronized with this is applied to the component complementary data line dividing MO3FET (Ql, Ql;...;Q4.Q4
), and the common complementary data line pair CDL, CDL is commonly coupled.

一方、データ人力バッファDIRは、ロウレベルの制御
信号DIGを受けている期間、IC外部からの入力デー
タ信号Dinを増幅し、前記共通に結合されたコモン相
補データ線対CDL、CDLに送出する。
On the other hand, while receiving the low level control signal DIG, the data manual buffer DIR amplifies the input data signal Din from outside the IC and sends it to the commonly coupled common complementary data line pair CDL, CDL.

上記コモン相補データ線対CDL、CDL上の入力デー
タ信号は、アドレス設定動作によって定められたメモリ
セルM−CELに書き込まれる。
The input data signal on the common complementary data line pair CDL, CDL is written into the memory cell M-CEL determined by the address setting operation.

上記メモリセルM−CELは、相互において同じ構成と
されており、特に制限されないが、同図にその代表とし
て詳細に示されているように、そのゲート、ドレイン間
が互いに交差結線されたnチャンネル記憶MO3IET
Qml、Qm2と、そのドレインにそれぞれ設けられた
情報保持用抵抗R1、R2と、上記記憶MOS F B
TQml、 Qm2と一対の相補データ線り、Dとの間
にそれぞれ設けられたnチャンネル伝送ゲートMO3F
ETQn+3゜Qm4とで構成されている。
The memory cells M-CEL have the same configuration, and although not particularly limited, as shown in detail in the figure, the memory cells M-CEL are n-channels whose gates and drains are cross-connected to each other. Memory MO3IET
Qml, Qm2, information holding resistors R1 and R2 respectively provided at their drains, and the memory MOS F B
An n-channel transmission gate MO3F is provided between TQml and Qm2 and a pair of complementary data lines, D.
It is composed of ETQn+3°Qm4.

上記メモリセルM−CELは、上記抵抗R1゜R2との
接続点に電源電圧Vccが供給されることによって記憶
情報を保持する。
The memory cell M-CEL retains stored information by supplying the power supply voltage Vcc to the connection point with the resistor R1°R2.

上記抵抗R1,R2は、記憶情報の保持状態におけるメ
モリセルM−CELの消費電力を減少させるため、例え
ば、数メグオームないし数ギガオームのような高抵抗値
にされる。また、上記抵抗R1,R2は、メモリセルの
占有面積を減少させるため、例えば、MOSFETを形
成する半導体基板の表面に比較的厚い厚さのフィールド
絶縁膜を介して形成された比較的高抵抗のポリシリコン
層から構成される。
The resistors R1 and R2 are made to have a high resistance value, for example, several megohms to several gigaohms, in order to reduce the power consumption of the memory cell M-CEL in a state in which stored information is held. In order to reduce the area occupied by the memory cell, the resistors R1 and R2 are, for example, relatively high-resistance resistors formed on the surface of the semiconductor substrate forming the MOSFET via a relatively thick field insulating film. Consists of a polysilicon layer.

以上構成のCMOSスタティック型RAMをECL回路
から直接アクセス出来るようにするため、次のインター
フェイス回路が内蔵される。
In order to allow the CMOS static RAM having the above configuration to be directly accessed from the ECL circuit, the following interface circuit is built-in.

第5図には、ECLレベルの信号を受けてCMOSレベ
ルの信号に変換する入力レベル変換回路の一実施例の回
路図が示されている。
FIG. 5 shows a circuit diagram of an embodiment of an input level conversion circuit that receives an ECL level signal and converts it into a CMOS level signal.

上記外部アドレス信号、外部制御信号は、ECLレベル
の入力信号され、端子ECL  INから入力される。
The external address signal and external control signal are ECL level input signals and are input from the terminal ECL IN.

この入力信号は、nチャンネルMO3FETQIOのゲ
ートとに印加される。このMO3FETQI Oと差動
形態にされたnチャンネルMOSFETQ9のゲートに
は、そのレベル判定のための基準電圧V refが印加
されている。そして、上記MO3FETQ9.QIOの
共通ソースには、定電流源としてのnチャンネルMOS
FETQ13が設けられている。また、上記MO3FE
TQ9.QIOのそれぞれのドレインには、電流ミラー
形態のpチャンネルMO3FETQ11、Ql2がアク
ティブ負荷として設けられている。これにより、その利
得を大きくしている。
This input signal is applied to the gate of n-channel MO3FET QIO. A reference voltage V ref for level determination is applied to the gate of the n-channel MOSFET Q9 which is in a differential configuration with the MO3FET QIO. And the above MO3FETQ9. The common source of QIO is an n-channel MOS as a constant current source.
FETQ13 is provided. In addition, the above MO3FE
TQ9. A current mirror type p-channel MO3FET Q11, Ql2 is provided as an active load on each drain of the QIO. This increases the gain.

上記差動増幅回路の出力は、pチャンネルMO3FET
Q14とnチャンネルMO3FETQI5とで構成され
たCMOSインバータによって、さらに増幅され、CM
OSレベルの信号CMO5OUTに変換される。
The output of the differential amplifier circuit is a p-channel MO3FET.
Q14 and an n-channel MO3FET QI5, which further amplifies the CM
It is converted into an OS level signal CMO5OUT.

このレベル変換された信号CMO3OUTは、上記EC
Lレベルの信号ECL  INがアドレス信号ならば、
上記アドレスバッファADHに、制御信号ならば上記内
部制御信号発生回路COM−GSにそれぞれ伝えられる
This level-converted signal CMO3OUT is
If the L level signal ECL IN is an address signal,
If it is a control signal, it is transmitted to the address buffer ADH, and to the internal control signal generation circuit COM-GS.

上記外部ECL信号を判別するための基準電圧V re
fは、次の回路によって構成される。
Reference voltage V re for determining the above external ECL signal
f is composed of the following circuit.

この実施例では、いわゆるIOKタイプの外部ECL回
路に対して使用されることを前提としており、そのため
基準電圧Vrefに所定の電源電圧依存性を持たせてい
る。このため、電源電圧を分圧する分圧抵抗R1,R2
は、その抵抗比がR1/R1+R2=0.148に設定
されている。
In this embodiment, it is assumed that the circuit is used for a so-called IOK type external ECL circuit, and therefore the reference voltage Vref is made to have a predetermined dependence on the power supply voltage. Therefore, voltage dividing resistors R1 and R2 that divide the power supply voltage
The resistance ratio is set to R1/R1+R2=0.148.

上記の電源電圧依存性を持った電源電圧により次の定電
圧回路が動作させられる。
The following constant voltage circuit is operated by the power supply voltage having the above-mentioned power supply voltage dependence.

直列形態にされたpチャンネルMO3FETQ1とnチ
ャンネルMOSFETQ2とは、バイアス電流を形成す
る。上記MO3FETQ2と電流ミラー形態にされたn
チャンネルMOSFETQ4のドレインには、電流ミラ
ー形態とされたpチャンネルMO3FETQ3.Q5が
設けられる。
A p-channel MO3FET Q1 and an n-channel MOSFET Q2 arranged in series form a bias current. n made into a current mirror configuration with the above MO3FETQ2
The drain of the channel MOSFET Q4 is connected to a p-channel MO3FET Q3. Q5 is provided.

また、上記MO3FETQ4とともにnチャンネルMO
3FETQ8も上記MO3FETQ2に対して電流ミラ
ー形態とされる。
In addition, along with the above MO3FETQ4, an n-channel MO
3FETQ8 is also configured as a current mirror with respect to MO3FETQ2.

そして、そのゲートがN+型ポリシリコンで構成された
nチャンネルMO3FETQ6と、そのゲートがP生型
ポリシリコンで構成されたnチャンネルMO3FETQ
7のソースが共通化されて差動形態に接続される。これ
らのMO3FETQ6、Q7は、それぞれそのゲート、
ドレイン間が接続され、ダイオード形態とされている。
Then, there is an n-channel MO3FETQ6 whose gate is made of N+ type polysilicon, and an n-channel MO3FETQ whose gate is made of P-type polysilicon.
7 sources are shared and connected in a differential configuration. These MO3FETQ6, Q7 have their gates,
The drains are connected to form a diode.

上記MO3FETQ6のドレインには、上記MO3FE
TQ5からのバイアス電流が供給される。
The drain of the MO3FETQ6 is connected to the MO3FE
Bias current from TQ5 is supplied.

また、上記MO3FETQ6.Q7の共通化されたソー
スには、MO3FETQBで形成したバイアス電流を流
すようにしている。上記MO3FETQ7のドレインは
、上記分圧抵抗R1,R2で形成した電源電圧端子に接
続されている。
Moreover, the above MO3FETQ6. A bias current formed by MO3FETQB is made to flow through the common source of Q7. The drain of the MO3FET Q7 is connected to the power supply voltage terminal formed by the voltage dividing resistors R1 and R2.

したがって、MO3FETQ6の共通化された端子から
は、上記MO3FETQ7とMO3FETQ6とのしき
い値電圧の差の電圧Vrが上記電源電圧を基準にして得
られる。
Therefore, from the common terminal of MO3FETQ6, a voltage Vr corresponding to the difference in threshold voltage between MO3FETQ7 and MO3FETQ6 is obtained with the power supply voltage as a reference.

この電圧Vr自体を電源電圧依存性を持たない定電圧と
するため、上記MO3FETQ6.Q7に流れる電流を
等しくする。すなわち、MO3FET’Q8のドレイン
電流に対してMO3FETQ5のドレイン電流を1/2
に設定する。この電流比は、上記MO3FETQ4.Q
8及び/又はMO3FETQ3.Q5のサイズ比を適当
に選ぶことにより設定することができる。
In order to make this voltage Vr itself a constant voltage that has no dependence on the power supply voltage, the MO3FETQ6. Make the current flowing through Q7 equal. In other words, the drain current of MO3FETQ5 is 1/2 of the drain current of MO3FET'Q8.
Set to . This current ratio is determined by the MO3FETQ4. Q
8 and/or MO3FETQ3. It can be set by appropriately selecting the size ratio of Q5.

上記のようにMO3FETQ6.Q7の電流を等しくし
た場合、そのしきい値電圧である上記電圧Vrは、シリ
コンバンドギャップに相当する約1.2ボルトの定電圧
となる。
As mentioned above, MO3FETQ6. When the currents of Q7 are made equal, the voltage Vr, which is the threshold voltage, becomes a constant voltage of about 1.2 volts, which corresponds to the silicon band gap.

したがって、電源電圧Veeが−5,2ボルトのとき、
上記分圧された定電圧回路の電源電圧が−0,77ボル
トであるので、上記電圧Vrは、−1,97とECLレ
ベルに必要な−1,29ボルトの基準電圧V refに
対して低くなってしまう。
Therefore, when the power supply voltage Vee is -5.2 volts,
Since the power supply voltage of the voltage-divided constant voltage circuit is -0.77 volts, the voltage Vr is -1.97, which is lower than the reference voltage V ref of -1.29 volts required for the ECL level. turn into.

そこで、上記定電圧Vrを分圧する抵抗R3゜R4が設
けられている。この抵抗R3,R4により、上記定電圧
Vr’を分圧して、−0,52ボルトを形成する。これ
により、−1,29ボルトの基準電圧Vrefを形成す
ることができる。また、いわゆる100Kタイプの外部
ECL回路に対して使用されることを前提とした場合、
電源電圧依存性がないため、電圧分圧のための抵抗R1
,R2は除去できる。この場合、Vcc’ はVccに
接続されるものである。また、分圧抵抗R1,R2は、
基準電圧V refに電源電圧依存性を与えるために設
けられるものであるので、必ずしも抵抗で形成する必要
はなく、例えばMO3抵抗と抵抗素子との組合せでもよ
い。
Therefore, resistors R3 and R4 are provided to divide the constant voltage Vr. These resistors R3 and R4 divide the constant voltage Vr' to form -0.52 volts. This makes it possible to form a reference voltage Vref of -1.29 volts. Also, assuming that it is used for a so-called 100K type external ECL circuit,
Since there is no dependence on power supply voltage, resistor R1 for voltage division
, R2 can be removed. In this case, Vcc' is connected to Vcc. In addition, the voltage dividing resistors R1 and R2 are
Since it is provided to give power supply voltage dependence to the reference voltage V ref, it does not necessarily need to be formed of a resistor, and may be a combination of an MO3 resistor and a resistive element, for example.

第6図には、CMOSレベルの信号を受けてECLレベ
ルの信号に変換する出力レベル変換回路の一実施例の回
路図が示されている。
FIG. 6 shows a circuit diagram of an embodiment of an output level conversion circuit that receives a CMOS level signal and converts it into an ECL level signal.

この実施例では、上記第4A図におけるデータ出力バッ
フyDOBの出力回路が、次の出力レベル変換回路に置
き換えられる。
In this embodiment, the output circuit of the data output buffer yDOB in FIG. 4A is replaced with the following output level conversion circuit.

pチャンネルMO3FETQI 6とnチャンネルMO
3FETQI 7とは、CMOSインバータを構成し、
読み出し出力信号を受ける。このインバータの出力と電
源電圧端子Vccとの間に抵抗R5とダイオードDとが
並列形態に設けられる。そして、そのコレクタが上記電
源電圧端子Vccに接続され、そのベースに上記CMO
Sインバータからの出力信号が印加されたバイポーラ型
トランジスタQ20が設けられる。
p-channel MO3FETQI 6 and n-channel MO
3FETQI 7 constitutes a CMOS inverter,
Receives read output signal. A resistor R5 and a diode D are provided in parallel between the output of this inverter and the power supply voltage terminal Vcc. The collector thereof is connected to the power supply voltage terminal Vcc, and the base of the CMO terminal is connected to the power supply voltage terminal Vcc.
A bipolar transistor Q20 to which an output signal from the S inverter is applied is provided.

このトランジスタQ20のエミッタは、データ出力端子
Doutに接続され、IC外部においてECL回路用の
電源電圧Vtt(−2ボルト)との間に負荷抵抗R7が
設けられる。
The emitter of this transistor Q20 is connected to the data output terminal Dout, and a load resistor R7 is provided between the emitter and the ECL circuit power supply voltage Vtt (-2 volts) outside the IC.

この回路では、その入力信号がロウレベルのとき、pチ
ャンネルMO3FETQI 6がオンしてトランジスタ
Q20のベースに約Vccレベルを供給するので、その
出力レベルは約−0,9ボルトのECLハイレベルとす
ることができる。
In this circuit, when the input signal is at low level, p-channel MO3FET QI 6 turns on and supplies approximately Vcc level to the base of transistor Q20, so its output level should be ECL high level of approximately -0.9 volts. I can do it.

この実施例では、抵抗R5が設けられているので、この
抵抗R5からも上記トランジスタQ20へのベース電流
を供給することができるので、その分だけpチャンネル
MO3FETQI 6のチップサイズを小さくできる。
In this embodiment, since the resistor R5 is provided, the base current to the transistor Q20 can also be supplied from the resistor R5, so that the chip size of the p-channel MO3FET QI6 can be reduced by that amount.

また、その入力信号がハイレベルのとき、nチャンネル
MO3FETQI 7がオンしてダイオードDをオンさ
せる。したがって、トランジスタQ20のベース電位は
、このダイオードDの順方向電圧が印加されることにな
るので、その出力レベルは約−1,7ボルトのECLロ
ウレベルとすることができる。
Further, when the input signal is at a high level, the n-channel MO3FET QI 7 is turned on, turning on the diode D. Therefore, since the forward voltage of this diode D is applied to the base potential of the transistor Q20, its output level can be set to the ECL low level of about -1.7 volts.

第7図には、上記出力レベル変換回路の他の一実施例の
回路図が示されている。
FIG. 7 shows a circuit diagram of another embodiment of the output level conversion circuit.

この実施例では、上記第6図の回路におけるロウレベル
出力時に、nチャンネルMO3FETQ17に比較的大
きな電流が流れてしまうのを防止するため、MO3FE
TQI 7に直列形態に電流制限用の抵抗R6がもうけ
られる。
In this embodiment, in order to prevent a relatively large current from flowing through the n-channel MO3FET Q17 during low level output in the circuit shown in FIG.
A current limiting resistor R6 is provided in series with TQI 7.

さらに、出力信号をハイレベルからロウレベルに変化さ
せるとき、上記抵抗R6によってその立ち下がりが遅く
なってしまうのを防止するため、上記抵抗R6に並列形
態にnチャンネルMO3FETQ1Bが設けられる。そ
して、そのゲートには、上記インバータの入力信号を遅
延させる遅延回路DLと、その遅延信号を反転させるC
MOSインバータIVを通した信号が印加される。
Further, when changing the output signal from high level to low level, an n-channel MO3FET Q1B is provided in parallel with the resistor R6 in order to prevent the resistor R6 from delaying the fall of the output signal. The gate is provided with a delay circuit DL that delays the input signal of the inverter, and a delay circuit DL that inverts the delayed signal.
A signal passed through MOS inverter IV is applied.

上記入力信号がロウレベルからハイレベルに変化してそ
のECL出力をロウレベルからハイレベルに変化させる
とき、上記遅延回路での遅延時間だけMO3FETQI
 8がオンしつづけている。
When the input signal changes from low level to high level and its ECL output changes from low level to high level, the MO3FETQI changes by the delay time in the delay circuit.
8 keeps turning on.

したがってでMO3FETQI 7がオンしたときには
、両MO3FETQI 7.Ql 8を通して電流が流
れるのでECL出力信号の立ち下がりを速くするととも
に、定常状態では、MOS F ETQlBがオフして
抵抗R6による電流制限が行われる。
Therefore, when MO3FETQI 7 turns on, both MO3FETQI 7. Current flows through Ql8, which speeds up the fall of the ECL output signal, and in a steady state, MOS FETQlB is turned off and current is limited by resistor R6.

この実施例において、電流制限用抵抗R6ば、上記CM
OSインバータのnチャンネルMO3FETQ17とそ
の出力ノードとの間に設けるものであってもよい、また
、上記電流制限用抵抗R6だけを設けるものであっても
よい。さらに、抵抗R5を省略するものとしてもよい。
In this embodiment, the current limiting resistor R6 is the CM
It may be provided between the n-channel MO3FET Q17 of the OS inverter and its output node, or only the current limiting resistor R6 may be provided. Furthermore, the resistor R5 may be omitted.

この実施例では、入力レベル変換回路がMOSFETの
みで構成されており、また、出力レベル変換回路で用い
ているバイポーラ型トランジスタは、そのコレクタが回
路の接地電位、言い換えればCMO3集積回路の基板に
接続されているので、N型半導体基板をコレクタとし、
P型ウェル領域をベースとし、このP型つェル領域中に
形成したN型領域をエミッタとして構成できる。
In this example, the input level conversion circuit is composed of only MOSFETs, and the collector of the bipolar transistor used in the output level conversion circuit is connected to the ground potential of the circuit, in other words, to the substrate of the CMO3 integrated circuit. Since the N-type semiconductor substrate is used as the collector,
The P-type well region can be used as a base, and the N-type region formed in the P-type well region can be configured as an emitter.

すなわち、上記バイポーラ型トランジスタは、通常のn
チャンネルMO3FETと同様に形成できる。したがっ
て、この実施例では、公知のCMO8集積回路の製造工
程だけで上記ECL回路とコンパチブルなCMO3集積
回路装置を可成できる。
That is, the above bipolar transistor is a normal n
It can be formed in the same way as a channel MO3FET. Therefore, in this embodiment, a CMO3 integrated circuit device compatible with the above ECL circuit can be created using only the known CMO8 integrated circuit manufacturing process.

また、入力レベル変換回路の基準電圧V refは、シ
リコンバンドギャップを利用した極めて安定した定電圧
と、抵抗比とで設定できるので製造ノくラッキ等に影響
されない精度の高いものとすることができる。
In addition, the reference voltage V ref of the input level conversion circuit can be set with an extremely stable constant voltage using a silicon band gap and a resistance ratio, so it can be set with high accuracy without being affected by manufacturing errors, etc. .

なお、第り図の回路に比べて素子数が多くなっているが
、バイポーラ型トランジスタのような素子分離が不要な
MOSFETで構成されていることと、CM OS集積
回路に1つだけ設けるものでよいのでCMO3集積回路
全体から見たときには、チップサイズを大きくすること
はない。
Although the number of elements is larger than that of the circuit shown in Figure 2, it is composed of MOSFETs that do not require element isolation like bipolar transistors, and only one is provided in the CMOS integrated circuit. Therefore, when viewed from the perspective of the entire CMO3 integrated circuit, there is no need to increase the chip size.

また、入力レベル変換回路は、高利得の差動MOS F
 ET回路とインバータとで構成されており、その素子
数が7個と少なくできる。この入力レベル変換回路は、
各入力端子にそれぞれ設けられるので、CMO3集積回
路全体から見たときには、そのチップサイズを小さくで
きるとともに、その低消費電力化も図ることができる。
In addition, the input level conversion circuit is a high gain differential MOS F
It is composed of an ET circuit and an inverter, and the number of elements can be reduced to seven. This input level conversion circuit is
Since they are provided for each input terminal, the chip size can be reduced when viewed from the overall CMO3 integrated circuit, and power consumption can also be reduced.

この発明は、前記実施例に限定されない。The invention is not limited to the above embodiments.

上記CMOSスタティック型RAMにおいて、そのメモ
リセルは、pチャンネルMO3FETとnチャンネルM
O5FETとで構成されたフリップフロップ回路を用い
るものであってもよい。また、そのメモリアレイの構成
、周辺回路の構成は、種々の実施形態を採ることができ
るものである。
In the CMOS static type RAM mentioned above, the memory cells include a p-channel MO3FET and an n-channel MO3FET.
A flip-flop circuit configured with an O5FET may also be used. Further, the configuration of the memory array and the configuration of the peripheral circuit can take various embodiments.

さらに、この発明は、前記実施例のようなスタティック
型RAMの他、CMOSゲートアレイで構成された情報
処理装置等CMO3回路を用いたものに広く適用するこ
とができる。
Furthermore, the present invention can be widely applied to not only the static RAM as in the embodiment described above but also to information processing devices configured with CMOS gate arrays and other devices using CMO3 circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1¥!Jは、従来技術の一例を示す基準電圧発生回路
の回路図、 第2図は、従来技術の一例を示す入力レベル変換回路の
回路図、 第3図は、従来技術の一例を示す出力レベル変換回路の
回路図、 第4A図は、この発明が適用されるCMOSスタティッ
ク型RAMの一実施例を示すブロック図、第4B図は、
その動作を説明するためのタイハング図、 第5図は、この発明の一実施例を示す入力レベル変換回
路及びその基準電圧発生回路の回路図、第6図は、この
発明の一実施例を示す出力レベル変換回路の回路図、 第7図は、この発明の他の一実施例を示す出力レベル変
換回路の回路図である。 M−ARY1〜M−ARY4・・メモリアレイ(メモリ
マトリックス)、M−CEL・・メモリセル、O3・・
メモリマトリックス選択回路、C−DCR1〜C−DC
R4・・カラムデコーダ。 SAI〜SA4・・センスアンプ、COM−GE・・内
部制御信号発生回路、R−DCR・・ロウデコーダ、A
DH・・アドレスバッファ、  C−5W1〜C−3W
4・・カラムスイッチ。 第4B #/QH 〈込/lヒノTf C″7″C11−ン第  5 図 第  6  図 第  7 図 第1頁の続き 0発 明 者 高橋収 0発 明 者 山本昌 0発 明 者 佐々木勝朗 0発 明 者 陽完治 小平市上水本町1450番地株式会 社日立製作所武蔵工場内
1st ¥! J is a circuit diagram of a reference voltage generation circuit showing an example of the prior art, FIG. 2 is a circuit diagram of an input level converting circuit showing an example of the prior art, and FIG. 3 is an output level converting circuit showing an example of the prior art. A circuit diagram of the circuit, FIG. 4A is a block diagram showing an embodiment of a CMOS static type RAM to which the present invention is applied, and FIG. 4B is a circuit diagram of the circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram of an input level conversion circuit and its reference voltage generation circuit showing one embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a tie-hanging diagram for explaining its operation. Circuit Diagram of Output Level Conversion Circuit FIG. 7 is a circuit diagram of an output level conversion circuit showing another embodiment of the present invention. M-ARY1 to M-ARY4...Memory array (memory matrix), M-CEL...Memory cell, O3...
Memory matrix selection circuit, C-DCR1 to C-DC
R4...Column decoder. SAI~SA4...Sense amplifier, COM-GE...Internal control signal generation circuit, R-DCR...Row decoder, A
DH...address buffer, C-5W1 to C-3W
4. Column switch. 4B #/QH〈Incl./lHinoTf C″7″C11-n No. 5 Figure 6 Figure 7 Continuation of Figure 1 Page 0 Inventor: Osamu Takahashi 0 Inventor: Masa Yamamoto 0 Inventor: Katsuro Sasaki 0 Inventor: Yokanji, 1450 Kamisui Honmachi, Kodaira City, Hitachi, Ltd., Musashi Factory

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ダイオード形態のN十型ポリシリコンゲートのMO
SFETとP十型ポリシリコンゲートのMOSFETと
が差動形態にされてシリコンバンドギャップに相当する
定電圧を形成する定電圧発生回路と、上記定電圧発生回
路の出力電圧を分圧して入力信号レベルを判別するため
の基準電圧Vrefを形成する分圧抵抗とから成る基準
電圧発生回路と、上記基準電圧V refと外部端子か
ら入力される入力信号とを受ける差動MO3FET回路
を含みCMO3信号レベルに変換するレベル変換回路と
を具備することを特徴とするCMO3集積回路装置。 2、上記基準電圧V refは、ECL (又はCML
)レベルの入力信号レベルするためのレベルとされてな
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のCMO
3集積回路。 3、上記基準電圧発生回路は、上記基準電圧Vrefに
適当な電源電圧依存性を持つようにさせるための入力回
路を持゛っていることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載のCMO3集積回路。 4、上記入力回路は、分圧抵抗からなることを特徴とす
る特許′請求の範囲第3項記載のCMO3集積回路。 5、上記レベル変換回路を通した信号は、内蔵されたス
タティック型RAMに伝えられるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のCMO3集積回路装
置。 6、上記レベル変換回路を通した信号は、内蔵されたC
MOSゲートアレイによる情報処理回路に伝えられるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
CMO3集積回路装置。
[Claims] 1. MO of diode type N0 type polysilicon gate
A constant voltage generation circuit which forms a constant voltage corresponding to the silicon bandgap by differentially forming an SFET and a P-type polysilicon gate MOSFET, and an input signal level by dividing the output voltage of the constant voltage generation circuit. a reference voltage generation circuit consisting of a voltage dividing resistor that forms a reference voltage Vref for determining the CMO3 signal level; and a differential MO3FET circuit that receives the reference voltage Vref and an input signal input from an external terminal. A CMO3 integrated circuit device comprising a level conversion circuit for converting levels. 2. The above reference voltage V ref is ECL (or CML
) level of the input signal level.
3 integrated circuits. 3. Claim 2, characterized in that the reference voltage generation circuit has an input circuit for making the reference voltage Vref have an appropriate dependence on the power supply voltage.
The CMO3 integrated circuit described in section. 4. The CMO3 integrated circuit according to claim 3, wherein the input circuit comprises a voltage dividing resistor. 5. The CMO3 integrated circuit device according to claim 1, wherein the signal passed through the level conversion circuit is transmitted to a built-in static type RAM. 6. The signal passed through the level conversion circuit is connected to the built-in C
2. The CMO3 integrated circuit device according to claim 1, wherein the CMO3 integrated circuit device is transmitted to an information processing circuit using a MOS gate array.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63302622A (en) * 1987-06-02 1988-12-09 Hitachi Ltd Interface circuit
JPH0269021A (en) * 1988-07-22 1990-03-08 Siemens Ag Ecl-cmos converter
US5585743A (en) * 1992-10-14 1996-12-17 Fujitsu Limited ECL-CMOS level conversion circuit

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