JPS59175218A - Cmosインバ−タ - Google Patents

Cmosインバ−タ

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JPS59175218A
JPS59175218A JP58049592A JP4959283A JPS59175218A JP S59175218 A JPS59175218 A JP S59175218A JP 58049592 A JP58049592 A JP 58049592A JP 4959283 A JP4959283 A JP 4959283A JP S59175218 A JPS59175218 A JP S59175218A
Authority
JP
Japan
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transistor
output
turns
current
voltage
Prior art date
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JP58049592A
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English (en)
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JPH0254698B2 (ja
Inventor
Tomonobu Iwasaki
岩崎 智信
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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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
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0013Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Electronic Switches (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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、PチャネルMO3)ランジスタとNチャネル
MOS)ランジスタを用いるCMに)Sインバータに関
し、特にそのP、NチャネルMOS)ランジスタを通っ
て電源からグランドへ流れるトランジェント電流をなく
して低消費電流化を図ろうとするものである。
従来技術と問題点 第1図に示すように、CMOSインバータはPチャネル
MO3)ランジスタTpとNチャネルMOSトランジス
タTNとを組合せたもので、定常状態ではいずれか一方
がオンで他方はオフであり、電源Vccからグランドへ
流れる定常電流はない。
例えば入力VINtJ(L(ロー)レベルであればトラ
ンジスタTpがオンして負荷容量Cを充電し、出力Vo
urはH(ハイ)レベル、逆に入力VINがHレベルで
あればトランジスタTNがオンして容量Cの電荷を放電
し、出力vOIJTはLレベルである。
Icはこのときインバータを流れ−る充、放電電流であ
る。充放電がすめば電流Icはなくなる。
CMOSインバータが他のインバータに比べて低消費電
流であるのは、上述したように電流が流れるのは入、出
力がH,Lに変るときだけで、定常状態では電流は流れ
ないからである。しかしながら細かに見るとCMOSイ
ンバータでは入力VINの変化時に流れる電流は充放電
電流Icだけではなく、電源VccからPチャネルトラ
ンジスタTpとNチャネルトランジスタTNを通ってグ
ランドへ流れる電流があり、これはいわば無効電流であ
るから消費電流は更に節減可能なはずである。即ち入力
VINがH,Lに変化するときトランジスタTI)、T
Nが共にオンとなる期間があり、この期間にこれらのト
ランジスタ’rp、”rNを通って電[Vccからグラ
ンドへ流れるトランジェント電流7tが生じる。第2図
は入力VINがLからHに立上る場合の説明図で、VI
NがvNになるとTNばオン、TpはVpになってオフ
であるからVN<VIN<Vpなる期間tでは’rp、
”rN共にオフ”??あって電流Vccからグランドへ
電流Itが流れる。
ここで、V、、VpはそれぞれトランジスタTN。
Tpのスレッショルド電圧(Vth)である。このトラ
ンジェント電流Itはトランジスタ’rp、T。
のオン抵抗が高ければさほど問題とはならない。
しかし、発振器或いは出力段に用いるインバータとしで
は駆動能力を大とするために、上記のオン抵抗を小さく
する傾向にあるのでトランジェント電流Itが大となり
、期間tは短いといえども低消費電流化の妨げとなる。
発明の目的 本発明は、簡単な回路を追加するだけでCMOSインバ
ータのトランジェント電流rtを零にし、一層の低消費
電流化を図ろうとするものである。
発明の構成 本発明のCMO’sインバータは、2111i1のPチ
ャネルMO3)ランジスタと2個のNチャネルMOSト
ランジスタを直列に接続すると共に中央のPチャネルM
O3)ランジスタとNチャネルMO3I−ランシスタの
接続点を出力端子とし、さらに入力を遅延させる遅延回
路を設けて一方のPチャネルMOSトランジスタとNチ
ャネルMO3)ランジスタの組を該遅延回路の出方で駆
動し、且つ他方のPチャネルMO5I−ランジスタとN
チャネルMOSトランジスタの組を前記入力で直接駆動
するようにしてなることを特徴とするが、以下図示の実
施例を説明しながらこれを詳細に説明する。
発明の実施例 第3図は本発明の一実施例で、TI、T2はPチャネル
MO3I−ランジスタ、T3’、T4はNチャネルMO
3)ランジスタ、DLYは遅延回路である。トランジス
タT + −T a’は電源Vccとアース間に直列に
接続され、且っT1とT4が対となって直接人力VIN
によって駆動されるのに対し、出力vc+u’rを取り
出すT2,73対はVINを適量遅延させた遅延回路D
LYの出力aで駆動される。
本例の遅延回路DLYは通常のCMOSインバータT 
N V I、  I N V tを2段縦続接続したも
のであるが、これは遅延線等の他の遅延素子を用いたも
のでもよい。
第4図は各部の信号波形図で、■1〜V4はトランジス
タT1〜T4の各vthである。同図は入力vINがL
からHへ立上る場合を示したものであるが、この変化の
過程で最初に状態を変化させるのはトランジスタT4で
ある。っまりVINがV4まで上昇するとトランジスタ
T4がオンする。更にvrNが上昇してVlに達すると
トランジスタT1がオフになるが、ここまでの期間t1
はトランジスタT2もオンであるから出力vou’rは
Hレベルである。この間遅延出力aはしてあるからトラ
ンジスタT2はオン、T3はオフであるが、やがてa>
V3になるとトランジスタT3がオンになる。
トランジスタT3がオンになると、既にトランジスタT
4はオン、そしてTIはオフであるがら出力■OUTは
Lとなる。これが期間t3である。この後遅延出力aが
更に上昇してa−〉V2になるとトランジスタT−2が
オフになるが、既にトランジスタT1がオフとなってい
るのでV(XJ↑=Lの状態に変化は住じない。
本例のインバータにおけるトランジェント期間t2は、
VIN>V、でトランジスタT+がオフ、且つa<’J
3でトランジスタT3がオフであるから出力vouTは
フローティング状態になる。従って、全期間t1〜t3
を通してトランジスタT+〜T4が同時にオンすること
はないので、トランジェント期間t2といえども第1図
のItOような電源、グランド間を流れる直流的な電流
は生じない。
遅延回路DLYを2段のCMOSインバータINVi、
INV2で構成する場合、その回路形式は第1図と同様
になる。このため、これらのインバータINV1.TN
V2には各々トランジエン]・電流(1t′ とする)
が流れる。従って、これらのトランジェント電流の和2
It′が、第1図のトランジェント電流Itより小さい
場合に本発明の構成は有効となる。遅延用のインバータ
INV1.INV2の出力インピダンスは高くてもよい
ので、トランジェント電流It′は小さくできる。これ
に対し発振回路等に利用する際はトランジスタT I−
T aのオン抵抗を小さくして負荷電流(第1図のIc
)を大とするので、上記の条件に見合う。尚、遅延回路
DLYを受動素子で構成すればトランジェント電流は全
く流れない。
第5図は本発明のCMOSインバータを適用した発振回
路の一例で、1は外付けの水晶振動子、2.3はIcの
端子ピン、4は第3図の構成のCMOSインハーク、5
ば起動用の高抵抗である。
この回路はインバータ4についてみると入力がHのとき
出力ば■7、このL出力が帰還されて入力となるので矛
盾している。入力がLのときも同様で出力はHlこれが
帰還されて入力となるのでやはり矛盾している。この矛
盾が発振条件となる。発振周波数は水晶振動子1により
規制されて一定となる。水晶振動子を備えるこの発振回
路の出力波形は正弦波に近くこのためインバータとして
第1図の回路を用いるとトランジスタ’rp、’rNが
共にオンになって電流rtが流れる期間tが大になり(
矩形波出力ならt#O)、消費電流増加が無視できない
期間tを減少させる又は零にするにはスレッショルド電
圧Vp、VNを調整することも考えられる。例えばvN
、vpを逆にして第1図のvNの位置にVpを、Vpの
位置にvNを持ってくるとtはいわば負になりこの期間
の間は両トランジスタがオフになるが、この種のインバ
ータ又は発振回路は集積回路に組込まれ、他のトランジ
スタと共に作られるので、このようにスレッショルド電
圧を変えると他の1−ランジスタのマージンが小になっ
て動作が不安定になり、また製造上の困難も伴なう。こ
の点本発明のようにVp、vNには手を加えず、回路的
にTp、TPIの同時オンを回避することは有効である
。なお第5図の発振回路は集積回路のクロック源などと
して用いられる。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、CMOSインバータ
のトランジェント電流Itを低減できるので、一層の低
消費電流化が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のCMOSインバータの回路図、第2図は
その動作特性図、第3図は本発明の一実施例を示す回路
図、第4図はその動作特性図、第5図は本発明の応用例
を示す発振回路の構成図である。 図中、T1.T2はPチャネルMosトランジスタ、T
3.T4ばNチャネルMO3I−ランジスタ、DLYは
遅延回路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2個のPチャネルMOSトランジスタと2個のNチャネ
    ルMOS)ランジスタを直列に接続すると共に中央のP
    チャネルMO3)ランジスタとNチャネルMOS)ラン
    ジスタの接続点を出力端子とし、さらに入力を遅延させ
    る遅延回路を設けて一方のPチャネルMOSトランジス
    タとNチャネルMOS)ランジスタの組を該遅延回路の
    出力で駆動し、且つ他方のPチャネルMO3)ランジス
    タとNチャネルMOS)ランジスタの組を前記入力で直
    接駆動するようにしてなることを特徴とするCMOSイ
    ンバータ。
JP58049592A 1983-03-24 1983-03-24 Cmosインバ−タ Granted JPS59175218A (ja)

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