JPS59181828A - Output buffer circuit of semiconductor element - Google Patents

Output buffer circuit of semiconductor element

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JPS59181828A
JPS59181828A JP58056025A JP5602583A JPS59181828A JP S59181828 A JPS59181828 A JP S59181828A JP 58056025 A JP58056025 A JP 58056025A JP 5602583 A JP5602583 A JP 5602583A JP S59181828 A JPS59181828 A JP S59181828A
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JP
Japan
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output
output buffer
transistor
potential
level
Prior art date
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Pending
Application number
JP58056025A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoji Yasuda
安田 洋史
Kiyobumi Ochii
落井 清文
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS59181828A publication Critical patent/JPS59181828A/en
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
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain high speed by bringing an output to an intermediate level between 0 level and 1 level prior to the change in an input signal so as to reduce the access time in an output buffer circuit. CONSTITUTION:The 1st transistor (TR)MOS1 conducting its output to a power supply VDD and the 2nd TRMOS2 conducting its output to ground VSS are provided in parallel with an output buffer TR comprising a load TRQ1 and a drive TRQ2. A transition detector circuit TD detects the change in an address input signal so as to give a detecting signal having a prescribed pulse width to a control circuit CS, the MOS1 and MOS2 are turned both on and the output is brought into the intermediate level. Since the level is set to the intermediate level unit the change in an output potential atteded with the change in an address signal is transmitted to the output buffer, the operation is quickened.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体メモリ、マイクロプロセッサ等の高速
性を要求される半導体素子の出力バッファ回路に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an output buffer circuit for semiconductor devices such as semiconductor memories and microprocessors that require high speed performance.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来、半導体メモリ、マイクロプロセッサ等のデジタル
信号を扱う半導体素子の出力バッファ回路は、たとえば
第1図に示すように出力OUT側の負荷を“1″レベル
に駆動するロードトランジスタQ1とパ0#レベルに駆
動するドライブトランジスタQ2とを設は各トランジス
タQ1  + Q 2のダートを制御することによシ”
 1 ”あるいは” o ”の読み出しを行なうように
している。
Conventionally, an output buffer circuit of a semiconductor device that handles digital signals such as a semiconductor memory or a microprocessor has a load transistor Q1 that drives a load on the output OUT side to a "1" level and a transistor with a pin level of 0#, as shown in FIG. By controlling the dart of each transistor Q1 + Q2, a drive transistor Q2 is set up to drive the
1" or "o" is read.

しかしながらこのような出力バッファ回路においては、
大きな負荷容量CLを駆動することになるために出力波
形の変化は緩慢になる。この場合、ロードトランジスタ
Qt+ドライブトランジスタQ2に充分な駆動能力があ
れば、出力信号を短時間で入力信号の変化に追従させる
ことができる。しかしながら出力バッファ段の駆動能力
をむやみに大きくすることば低消費′心力化を図るプヒ
めには好ましくない。
However, in such an output buffer circuit,
Since a large load capacitance CL is driven, the output waveform changes slowly. In this case, if the load transistor Qt+drive transistor Q2 has sufficient driving ability, the output signal can be made to follow the change in the input signal in a short time. However, unnecessarily increasing the driving capacity of the output buffer stage is not desirable for purposes of reducing power consumption and power.

このために、たとえば半導体メモリの場合、アドレス信
号が変化して所望の記憶セルを選択し、その記・は内容
が出力される壕でに要する時間、所謂アクセスタイムが
長くなり、高速化が妨げられるという問題があった。
For this reason, for example, in the case of semiconductor memory, the so-called access time, which is the time required for the address signal to change to select a desired memory cell and its contents to be output, becomes long, which hinders speeding up. There was a problem with being exposed.

第2図は半導体メモリでアドレス信号が変化して任意の
記憶セルが選択されその記憶内容がデータ出力として外
部へ出力される様子を示すタイムチャートでちる。すな
わち第2図(a)はアドレス信号、(b)はデータ信号
であり、データ出力が0”読み状態から1”読み状態へ
変化する場合、および1″読み状態から” o ”読み
状態へ変化する場合に遅れを生じ、アクセスタイムが長
くなる。
FIG. 2 is a time chart showing how an address signal changes in a semiconductor memory, an arbitrary memory cell is selected, and the stored contents are outputted to the outside as data output. In other words, FIG. 2 (a) is an address signal, and (b) is a data signal, and when the data output changes from a 0" reading state to a 1" reading state, and from a 1" reading state to an "o" reading state. If you do so, there will be a delay and the access time will be longer.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので入力信号の
変化に対して出方信号を短時間で追従させるようにし、
アクセスタイムを短かくして高速化を可能とする半導体
素子の出カパッファ回路を提供することを目的とするも
のである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and allows the output signal to follow changes in the input signal in a short time.
It is an object of the present invention to provide an output buffer circuit for a semiconductor device that can shorten access time and increase speed.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

すなわち本発明は、入力信号の変化に先だって出力を0
”レベルと“1″レベルとの中間のレベルとすることf
t’l?徴とするものである。
That is, the present invention sets the output to 0 before the input signal changes.
” level and “1” level f
t'l? It is a sign.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明の一実施例を第3図に示すブロック図を参四
して、半導体メモリに応用した例について詳細に説明す
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the block diagram shown in FIG. 3, with reference to an example in which the present invention is applied to a semiconductor memory.

第3図において、Ql  、Q2はそれぞれロードトラ
ンジスタおよびドライブトランジスタである。そしてこ
のロードトランジスタQ1およびドライブトランジスタ
Q2からなる出カッマッファトランジスタに並列に出力
を電源vDDに導通させるための第1のトランジスタM
O81、出力を接地vssに導通させるための第2のト
ランジスタMO82を設けている。そしてTDはトラン
ジションデテクタ回路でアドレス入力信号Aの変化を検
出し、所定パルス幅の検出信号りを制御回路C8へ与え
る。そしてこの制御回路C8の出力により、第1.第2
のトランジスタMO81、MOS 2 fi同時に導通
させ出力電位を1”レペ/l/ ト” 0”レベルの中
間の電位とする。すなわち第1.第2のトランジスタM
O8I。
In FIG. 3, Ql and Q2 are a load transistor and a drive transistor, respectively. A first transistor M is connected in parallel to the output buffer transistor consisting of the load transistor Q1 and the drive transistor Q2 to conduct the output to the power supply vDD.
O81, a second transistor MO82 is provided to conduct the output to ground vss. Then, the TD detects a change in the address input signal A using a transition detector circuit, and provides a detection signal with a predetermined pulse width to the control circuit C8. Then, the output of the control circuit C8 causes the first. Second
The transistors MO81 and MOS2fi are made conductive at the same time, and the output potential is set to an intermediate potential between the 1" level and the 0" level. That is, the first and second transistors M
O8I.

MOS 2 id 7ドレス入力信号の変化時、所定期
間だけ、共に導通し、出力電位を各トランジスタMO8
1、MOS 2のオン抵抗値の比に応じて定まる1”レ
ベルと”o’レベルとの中間の電位とする。したがって
、第1.第2の各トランジスタMO8l 、 MOS 
2のオン抵抗値をそれぞれR1,’Ft2とすれば出力
レベルの電位VOUTは次式で与えられる。
When the MOS 2 id 7 dress input signal changes, they are both conductive for a predetermined period and the output potential is changed to each transistor MO8.
1. The potential is set to be an intermediate potential between the 1" level and the "o' level, which is determined according to the ratio of the on-resistance values of MOS 2. Therefore, the first. Each second transistor MO8l, MOS
If the on-resistance values of 2 are R1 and 'Ft2, respectively, the output level potential VOUT is given by the following equation.

ナオ、この期間中筒1.第2のトランジスタMO81、
MOS 2は共に導通状態となるため電源’VDDから
接地VSSへ電流経路を生じる。したがって、消費電力
を低減するためには、第1.第2のトランジスタMO8
1、MOS 2の電流利得、すなわちトランスコンダク
タンスを出力バッファトランジスタのそれに比して小さ
くしなければならない。そして第1.第2のトランジス
タMO8J 、 MOS 2のトランスコンダクタンス
を小さくした場合、出力電位が1″あるいは゛0#レベ
ルから中間電位へ移行する際の変化は緩慢になるが、出
力電位の中間電位への変化は、アドレス信号の変化にと
もなう出力電位の変化が出力バッファへ伝わるまでに行
なわれればよいので時間的には十分な余裕がある。
Nao, tube 1 during this period. second transistor MO81,
Since both MOS 2 become conductive, a current path is created from the power supply 'VDD to the ground VSS. Therefore, in order to reduce power consumption, first. second transistor MO8
1. The current gain, or transconductance, of MOS 2 must be made smaller compared to that of the output buffer transistor. And the first. When the transconductance of the second transistor MO8J and MOS2 is made small, the change in the output potential from the 1'' or '0# level to the intermediate potential will be slow, but the change in the output potential to the intermediate potential will be slower. This can be done before the change in the output potential due to the change in the address signal is transmitted to the output buffer, so there is sufficient time.

したがって第4図(a)に示すようにアドレス入力信号
の変化に対してデータ信号は第4図(b)に示すように
”0″レベルから一旦、中間電位Mへ変化した後に“1
″レベルへ変化し、あるいは゛1″レベルから一旦、中
間電位Mへ変化した後に″0″レベルへ変化することに
なる。したがって、アクセスタイムt、を第1図に示す
従来の出力バッファ回路に比して著るしく短縮でき、動
作を高速化することができる。
Therefore, as shown in FIG. 4(a), in response to a change in the address input signal, the data signal once changes from the "0" level to the intermediate potential M, and then "1" as shown in FIG. 4(b).
'' level, or once changes from the ``1'' level to the intermediate potential M, and then changes to the ``0'' level. Therefore, the access time t can be significantly shortened compared to the conventional output buffer circuit shown in FIG. 1, and the operation speed can be increased.

なお、出力電位’r ” 1 ”レベルとパ0″レベル
との中間電位とするために第1.第2のトランジスタM
O81,MOS 2を導通させて移行している時に、出
力バッファトランジスタQl、Q2が一方でも導通状態
になると、これらのトラン・ゾスタを介して充放電がな
され、中間電位への移行が妨げられることになる。この
ような場合、たとえば第5図に示すブロック図のように
、トランジションデテクタ回路TDの出力りによシ第1
.第2のトランジスタMO81、MOS 2を導通して
出力電位を中間電位へ移行する間は出カバソファトラン
ジスタQl  、Q2の入力信号を断ち、強制的に非導
通状態に保持させるようにしてもよい。すなわち第5図
において、トランジションデテクタ回路TDの出力りを
NORグー) NOR1の一方の入力へは直接、NOR
ゲートNOR2の一方の入力へはインパータエNV1ヲ
介して与える。また上記NORグー) NORJ 、 
N0R2の他方の入力には図示しない記憶セルから読み
出したデータ信号を共通に与える。そして上記各NOR
ゲートNOR1、NOR2の出力をそれぞれインバータ
INV、? 、 INV 3’を介して出力バッファト
ランジスタQl  、Q2のダートへ与えるようにして
いる。このようにすればトランジションデテクタ回路T
Dから出力りが与えられる間は出力バッファトランジス
タQ1 、Qz’を非導通状態に保持することができる
。したがって、砥ヤ=が導通して電位の移行を妨げるこ
とを確実に防止することができる。
Note that in order to set the output potential to an intermediate potential between the 'r''1'' level and the Pa0'' level, the first and second transistors M
If one of the output buffer transistors Ql and Q2 becomes conductive while O81 and MOS 2 are turned on, charging and discharging will occur through these transistors, preventing the transition to the intermediate potential. become. In such a case, for example, as shown in the block diagram shown in FIG.
.. While the second transistors MO81 and MOS2 are turned on and the output potential is shifted to the intermediate potential, the input signals to the output sofa transistors Ql and Q2 may be cut off to forcibly maintain the non-conducting state. In other words, in Fig. 5, the output of the transition detector circuit TD is connected directly to one input of NOR1.
It is applied to one input of the gate NOR2 via the inverter NV1. Also the above NOR goo) NORJ,
A data signal read from a memory cell (not shown) is commonly applied to the other input of N0R2. And each NOR above
The outputs of gates NOR1 and NOR2 are connected to inverters INV and ?, respectively. , INV3' to the output buffer transistors Ql and Q2. In this way, the transition detector circuit T
The output buffer transistors Q1 and Qz' can be kept non-conductive while the output from D is applied. Therefore, it is possible to reliably prevent the abrasive wheel from becoming conductive and interfering with potential transition.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、入力信号の変化に応じて
出力信号が変化するまでの時間を著るしく短縮でき、そ
れによって高速化に適する半導体素子の出力バッファ回
路を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to significantly shorten the time required for an output signal to change in response to a change in an input signal, thereby providing an output buffer circuit for a semiconductor device suitable for high-speed operation. .

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

第1図は従来の出力バッファ回路の一例を示すブロック
図、第2図は第1図に示す出力/4ツファ回路の動作を
説明する波形図、第3図は本発明の一実施例を示すプロ
、ツク図、第4図は第3図に示す出力バッファ回路の動
作を説明する波形図、第5図は本発明の他の実施例を示
すブロック図である。 Ql  、Q2・・・出力バッファトランジスタ、cL
・・・負荷容量、MOS 1 、 MOS 2・・・第
1.第2のトランジスタ、TD・・・トランジションデ
テクタ回路、C8・・・制御回路。 −14′
Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional output buffer circuit, Fig. 2 is a waveform diagram explaining the operation of the output/4 buffer circuit shown in Fig. 1, and Fig. 3 shows an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a waveform diagram explaining the operation of the output buffer circuit shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. Ql, Q2...output buffer transistor, cL
...Load capacity, MOS 1, MOS 2...1st. Second transistor, TD...transition detector circuit, C8...control circuit. -14'

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)入力信号の変化が出力側へ伝わるのに先だって、
出力側の電位を電源電位と接地電位の中間の電位とする
ことを特徴とする半導体素子の出力バッファ回路。 (2、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、出力
と電源との間に介挿したロードトランジスタおよび出力
と接地電位との間に介挿したドライブトランジスタから
なる出力バッファの各ダートを制御して一方を選択的に
導通させるとともに上記出力バッファのゲートへ与えら
れる信号が変化するのに先だって、上記各出力バッファ
トランジスタにそれぞれ並列に接続した第1.第2のト
ランジスタを同時に導通させて出力側の電位ヲ亀源電圧
と接地電位との中間電位とすることを特徴とする半導体
素子の出力バッファ回路。 (3)特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、出力
バッファトランジスタの電流利得に比して第1.第2の
トランジスタの電流利得を小さくしたことを特徴とする
半導体素子の出力バッファ回路。 (4)特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、第1
.第2のトランジスタを導通させる期間は出力バッファ
トランジスタを強制的に非導通状態とすることを特徴と
する半導体素子の出力バッファ回路。
[Claims] (1) Before a change in the input signal is transmitted to the output side,
An output buffer circuit for a semiconductor device, characterized in that the potential on the output side is an intermediate potential between a power supply potential and a ground potential. (2. In the item described in claim 1, each dart of the output buffer is controlled by a load transistor inserted between the output and the power source and a drive transistor inserted between the output and the ground potential. and selectively conduct one of the output buffer transistors, and before the signal applied to the gate of the output buffer changes, the first and second transistors connected in parallel to each of the output buffer transistors are simultaneously rendered conductive and output. An output buffer circuit for a semiconductor device, characterized in that the potential on the side is set to an intermediate potential between the source voltage and the ground potential. (3) In the output buffer circuit according to claim 2, An output buffer circuit for a semiconductor device characterized in that the current gain of the first and second transistors is smaller than that of the first transistor.
.. An output buffer circuit for a semiconductor device, characterized in that the output buffer transistor is forcibly rendered non-conductive during a period in which the second transistor is conductive.
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Cited By (7)

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