JPS595748A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPS595748A JPS595748A JP57113887A JP11388782A JPS595748A JP S595748 A JPS595748 A JP S595748A JP 57113887 A JP57113887 A JP 57113887A JP 11388782 A JP11388782 A JP 11388782A JP S595748 A JPS595748 A JP S595748A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体集積回路装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device.
論理用LSI(大規模集積回路)とし℃、内部論理ゲー
トをOM L (Ourrent Mode Logi
c )又はBOL (Emitter 0oulple
d Logic )を用いて、その入出力部にT T
L (Transistor Tran−sistor
Logic)回路に対応した信号レベル変換回路を設
けて、TTLゲートのLSIに比べて高速化を図ったも
のが、I EBEJournal ofSolid−8
tate 0ircuits誌のVolsc−14m5
(1979年lθ月号)pps18〜822におい1
公知である。The logic LSI (large scale integrated circuit) is used as an internal logic gate, and the internal logic gate is OML (Ourrent Mode Logi).
c) or BOL (Emitter 0ulple
d Logic), and the input/output section is T
L (Transistor
The IEBEJournal ofSolid-8 is equipped with a signal level conversion circuit compatible with the IBEJournal ofSolid-8, which is equipped with a signal level conversion circuit compatible with the TTL gate LSI.
Volsc-14m5 from tate 0ircuits magazine
(1979 lθ month issue) pps18-822 smell 1
It is publicly known.
このLSIで用いられている入力レベル変換回路は、第
1図に示すように、トランジスタQ、。と抵抗凡、。、
R,、で構成されている。The input level conversion circuit used in this LSI is a transistor Q, as shown in FIG. and resistance van,. ,
It is composed of R.
この入力レベル変換回路には、次のような欠点のあるこ
とが本願発明者の研究により℃明らかとされた。Through research conducted by the inventor of the present application, it has become clear that this input level conversion circuit has the following drawbacks.
上記レベル変換回路の入力電圧−電流特性は、第2図に
実線で示すような特性を示すものである。The input voltage-current characteristic of the level conversion circuit is as shown by the solid line in FIG.
この特性から明らかなように、TTL信号をロウレベル
にしたときの入力電流IILが大きくなるものである。As is clear from this characteristic, the input current IIL increases when the TTL signal is set to low level.
したがって、上記TTL信号を形成するTTL回路とし
て、例えばLS(ロウパワー・ショットキー)タイプの
TTL回路を用いた場合、せいぜい3個のファン・アウ
ト数しか取れないものとなってしまう。また、上記入力
電流”ILが大きいため、入力部での消費電力が大きく
なつ工しまり。Therefore, if, for example, an LS (Low Power Schottky) type TTL circuit is used as the TTL circuit for forming the TTL signal, the number of fan-outs will be three at most. Also, because the input current IL is large, the power consumption at the input section becomes large.
サラに、そのロジックスレッショルド電圧が、1ボルト
以下となって、ロウレベル側マージンが小さくなりてし
まう。In general, the logic threshold voltage becomes 1 volt or less, and the low level side margin becomes small.
また、入力信号が変化したとき、上記入力電流IILが
流れたり、流れなかつたりして、内部論理ブロックの電
源電圧線に比較的大きいスイッチング電流による電圧変
動を発生させるものであるため、内部論理ブロックの信
号振幅マージンを小さくシ又、誤動作の原因罠なってし
まう。Furthermore, when the input signal changes, the input current IIL flows or does not flow, causing a voltage fluctuation due to a relatively large switching current in the power supply voltage line of the internal logic block. If the signal amplitude margin is reduced, it may also become a cause of malfunction.
この発明の目的は、比較的高速で、入力電流を小さくし
た半導体集積回路装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device that is relatively high-speed and requires a small input current.
この発明の他の目的は、以下の説明及び図面から明らか
になるであろう。Other 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3図には、この発明の一実施例のブロック図が示さ4
ている。FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of the present invention.
ing.
同図におい1、点線で囲まれた各回路ブロックは、公知
の半導体集積回路の製造方法によりて1個の半導体基板
上におい工形酸される。In the figure, each circuit block surrounded by a dotted line 1 is formed on a single semiconductor substrate by a known semiconductor integrated circuit manufacturing method.
この実施例の半導体集積回路装置LSIは、入力レベル
変換部1と内部論理ゲート部2及び出力レベル変換部3
とにより構成されている。The semiconductor integrated circuit device LSI of this embodiment includes an input level conversion section 1, an internal logic gate section 2, and an output level conversion section 3.
It is composed of.
入力レベル変換部】は、T T Lレベルの入力信号を
受けて、内部論理ゲート部2の論理信号に従った信号レ
ベルに変換するものである。内部論理ゲート部2は、そ
の高速論理処理のために、CML(又はEOL)論理ゲ
ートで構成され、所望の論理処理動作を行なうものであ
る。また、出力レベル変換部3は、上記内部論理ゲート
郁2で形成された出力すべき信号を受け℃、これをT
’r L信号レベルに変換して、外部端子OUT、ない
しOUT から出力するものである。The input level converting section] receives an input signal of TTL level and converts it to a signal level according to the logic signal of the internal logic gate section 2. The internal logic gate section 2 is composed of CML (or EOL) logic gates for high-speed logic processing, and performs desired logic processing operations. Further, the output level converter 3 receives the signal to be output formed by the internal logic gate 2 and converts it to T.
'r It is converted to an L signal level and output from the external terminal OUT or OUT.
この実施例では、論理処理を行なう論理ゲートとして、
OML (又はEOL’)ゲートを用いることにより、
T ’1” Lゲートを用いる場合に比べ又、より高速
化を図るものである。そして、その入出力部に、TTL
回路に対するレベル変換回路を設は又いるので、外部か
ら見た場合、広く利用されているTTLゲートの半導体
集積回路と同等に扱うことができるものとなる。In this embodiment, as a logic gate that performs logic processing,
By using OML (or EOL') gate,
This is intended to achieve higher speed than when using a T '1'' L gate.
Since a level conversion circuit is also provided for the circuit, when viewed from the outside, it can be treated in the same way as a widely used TTL gate semiconductor integrated circuit.
f84図には、上記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. f84 shows a circuit diagram of an embodiment of the input level conversion circuit.
外部端子INには、’r T Lレベルの入カイ言号が
印加される。この入力信号は、TTL回路と同様な電源
電圧vl (5ボルト)で動作する抵抗R8とダイオー
ドD、 とで構成されたダイオード論理回路に入力さ
れる。上記端子INと接地電位との間には、入力信号の
アンダーシュートをクランプするためのダイオードD、
が設けられ1いる。An input signal at the 'rTL level is applied to the external terminal IN. This input signal is input to a diode logic circuit composed of a resistor R8 and a diode D, which operates at the same power supply voltage vl (5 volts) as the TTL circuit. A diode D for clamping the undershoot of the input signal is connected between the terminal IN and the ground potential.
There are 1.
このようなダイオード論理ブロックは、公知のLSタイ
プのTTL回路における入力論理ブロックと同様である
。そして、上記ダイオード論理回路の出力信号は、レベ
ル変換用のトランジスタQ。Such a diode logic block is similar to the input logic block in a known LS type TTL circuit. The output signal of the diode logic circuit is transmitted to a transistor Q for level conversion.
のベースに印加される。このトランジスタQ、のエミッ
タには、ダイオードD、lのカソードが接続され、両者
は差動形態とされる。is applied to the base of The emitter of this transistor Q is connected to the cathodes of diodes D and I, and both are in a differential configuration.
上記トランジスJQ+ のエミッタとダイオードD、の
カソードとの結合点と、回路の接地電位との間には、抵
抗)L、が設けられる。また、トランジスタQ1のコレ
クタは、内部OML (又はECL)ゲートの電源電圧
(例えば2ボルト)端子V。A resistor L is provided between the connection point between the emitter of the transistor JQ+ and the cathode of the diode D and the ground potential of the circuit. Also, the collector of transistor Q1 is connected to the power supply voltage (eg, 2 volts) terminal V of the internal OML (or ECL) gate.
に接続される。上記ダイオードD、のアノードと上記電
源電圧端子vfどの間には、負荷抵抗R1が設けられ、
レベル変換された出力信号を形成する。connected to. A load resistor R1 is provided between the anode of the diode D and the power supply voltage terminal vf,
Forming a level-converted output signal.
内部OMLゲートは、特に制限されないが、論理ブロッ
クを構成する差動形態グ)トランジスタQ。The internal OML gate may include, but is not limited to, a differential type transistor Q that constitutes a logic block.
ないしQ4 と、これらのトランジスタQ、な〜)しQ
4の共通エミッタと回路の接地電位との間に設けられた
抵抗R6と、上記トランジスタQ、な℃・しQ4のコレ
クタ負荷抵抗kL4.R11とに構成されている。よ記
トランジスタQ、、Q、のコレクタは、共通化されて一
方の負荷抵抗R4が接続され、トランジスタQ4のコレ
クタに他方の負荷抵抗R3が接続される。そし又、トラ
ンジスタQ!。or Q4 and these transistors Q, etc.
A resistor R6 is provided between the common emitter of the transistors Q4 and the ground potential of the circuit, and a collector load resistor kL4 of the transistor Q4 is provided. R11. The collectors of the transistors Q, Q, are shared and connected to one load resistor R4, and the collector of the transistor Q4 is connected to the other load resistor R3. And again, transistor Q! .
Qsのベースには、それぞれ入力信号力−日】刃口さね
1、トランジスタQ、のベースには、ロジックスレッシ
ョルドとしての基準電圧Vrefか印加される。A reference voltage Vref as a logic threshold is applied to the base of the transistor Q and the base of the transistor Q, respectively.
上記入力トランジスタQ、、Qt等の数は、そのゲート
のファン・イン数に対応して設けられるものである。The number of the input transistors Q, , Qt, etc. is provided in accordance with the fan-in number of the gate.
上記内部論理ゲート2は、特に制限されな〜1カー、上
記のよりなOMLゲートが多数形成され、所望の論理処
理機能を持つように、各ゲート間の結線をマスタースラ
イス方式により形成するものである。これにより、多品
種の半導体集積回路装置忙おける量産性の向上を図り又
いる。The internal logic gate 2 is formed by forming a large number of the above-mentioned OML gates, but is not particularly limited, and the connection between each gate is formed by a master slice method so as to have the desired logic processing function. be. As a result, it is possible to improve the mass productivity of a wide variety of semiconductor integrated circuit devices.
第5図には、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. 5 shows a circuit diagram of an embodiment of the output level conversion circuit.
OMLゲートで形成された出力すべき信号は、上記内部
電源電圧V2で動作する差動トランジスタ回路に入力さ
れる。この差動トランジスタ回路は、士紀OMLゲート
と同様な回路とされ℃いる。The signal formed by the OML gate to be output is input to the differential transistor circuit operating at the internal power supply voltage V2. This differential transistor circuit is similar to the Shiki OML gate.
タタ、ソノ出力ハイレベル(Vt レベル)ヲレベルシ
フトするため化ダイオードD4が、出力信号を形成する
トランジスタQ、のコレクタに設けられる点において、
上記OMLゲートと異なっている。In that the diode D4 for level shifting the output high level (Vt level) is provided at the collector of the transistor Q that forms the output signal.
This is different from the above OML gate.
上記トランジスタQsのコレクタ出力は、トランジス’
Q ? ト抵抗kL 1(1からなるエミツタ7オロ
ワ回路を通して、次の出力回路に伝えられる。The collector output of the above transistor Qs is transistor'
Q? It is transmitted to the next output circuit through an emitter 7 lower circuit consisting of a resistor kL1 (1).
出力回路は、公知のTTLゲートにおけるフユーズスプ
リットトランジスタQllと、トーテムポール型の出力
回路とで構成されており、これらは上記エミッタフォロ
ワ回路とともに、TTL回路と同様な電源電圧vI (
5ボルト)で動作させられる。The output circuit is composed of a fuse split transistor Qll in a known TTL gate and a totem pole type output circuit, and together with the emitter follower circuit, these are connected to the same power supply voltage vI (
5 volts).
なお、出力トランジスタQ4 nのベース、エミッタ間
に設けられたトランジスタQ、及び抵抗R1□R,sは
、定電流詠を構成し、トランジスタQ+nのオフへの切
り換わりを速くするために設けられている。また、トラ
ンジスタQI!のベース、エミッタ間に設けられた抵抗
比、4は、バイアス抵抗であり、このトランジスタQ+
tのベースと上記トランジスタQ8のコレクタ間に設け
られたダイオードD、は、トランジスタQ1.のオフへ
の切り換すな速くするために設けられている。Note that the transistor Q provided between the base and emitter of the output transistor Q4n, and the resistor R1□R,s are provided to form a constant current circuit and to speed up the switching of the transistor Q+n to off. There is. Also, transistor QI! The resistance ratio 4 provided between the base and emitter of is a bias resistor, and this transistor Q+
A diode D is provided between the base of transistor Q8 and the collector of transistor Q8. Provided for faster switching off.
したがり1、この実施例の半導体集積回路装置において
は、TTLレベルの信号を受けて、内部においてこれら
をOMLゲートも論理処理した後その出力信号をTTL
レベルにもどして出力するので、見かけ上TTLゲート
の半導体集積回路装置と同等に扱うことができるととも
に、TTLゲートの半導体集積回路装置に比べて、高速
動作を行なうものとなる。Therefore, in the semiconductor integrated circuit device of this embodiment, after receiving TTL level signals, the OML gate also performs logic processing on these signals internally, and then the output signals are converted to TTL.
Since the output is returned to the same level, it can be handled in an appearance equivalent to a TTL gate semiconductor integrated circuit device, and can operate at a higher speed than a TTL gate semiconductor integrated circuit device.
そし又、その入力レベル変換回路は、LSタイプのTT
Lゲートと同様なダイオード論理回路を用いているので
、第2図に点線で示すように、一般のL8−TTLゲー
トの入力特性と等しくすることができる。この特性から
明らかなように、その入力電流”ILは、0.5mA以
下の小さな電流値となるので、この実施例の半導体集積
回路装置の入力信号を形成する通常のTTL回路又はこ
の実施例の半導体集積回路装置のファンアウト数が多く
取れることになる。そし℃、この入力電流”ILは、内
部論理ゲートとは別の入力、出力レベル変換回路用の電
源電圧V、から供給されるのでそのスイッチング電流に
よる電圧変動が内部論理ゲートに悪影響を及ぼすことに
ならない。Moreover, the input level conversion circuit is an LS type TT.
Since a diode logic circuit similar to the L gate is used, the input characteristics can be made equal to those of a general L8-TTL gate, as shown by the dotted line in FIG. As is clear from this characteristic, the input current "IL" is a small current value of 0.5 mA or less. This means that the semiconductor integrated circuit device can have a large fan-out number.This input current "IL" is supplied from a different input from the internal logic gate, the power supply voltage V for the output level conversion circuit. Voltage fluctuations due to switching current will not adversely affect internal logic gates.
また、入力レベル変換回路でのロジックスレッショルド
電圧は、第2図の特性図から明らかなように、約1.5
ボルトとなって、TTL回路のロジックスレッシ箇ルド
電圧と適合させることができる。このため、ロジックス
レッショルド電圧に対−jるローレベル側のレベルマー
ジンを大きくすることができるので、入力部での耐雑音
を高めることができる。Furthermore, the logic threshold voltage in the input level conversion circuit is approximately 1.5, as is clear from the characteristic diagram in Figure 2.
volts and can be matched with logic threshold voltages of TTL circuits. Therefore, the level margin on the low level side with respect to the logic threshold voltage -j can be increased, so that the noise resistance at the input section can be improved.
さら忙、レベル変換部は、例えば、内部論理信号のハイ
レベルヲ2.0ボルト、口9レベルヲ1.4ボルトとす
る場合には、抵抗R1を1,3にΩ、抵抗R3を1.6
にΩのようにすることにより、簡単に形成できる。そし
て、このレベル変換部ではトランジスタQ、とダイオー
ドD3とが差動形態に動作するので、内部電源電圧端子
v2から見た場合、小さなスイッチング電流しか流れな
いので、電源電圧V、の変動幅を小さくできるものであ
る。For example, if the high level of the internal logic signal is set to 2.0 volts and the level of the internal logic signal is set to 1.4 volts, the level converter will set the resistor R1 to 1.3 Ω and the resistor R3 to 1.6 volts.
It can be easily formed by making it like Ω. In this level converter, the transistor Q and the diode D3 operate in a differential manner, so when viewed from the internal power supply voltage terminal v2, only a small switching current flows, reducing the fluctuation width of the power supply voltage V. It is possible.
なお、このレベル変換部においては、その出力ハイレベ
ルは、内部電源電圧V、で決足され、その出力ロウレベ
ルは、抵抗)(、、、R2の比及びダイオードD、の順
方向電圧により任意に設定できるものである。In this level converter, the output high level is determined by the internal power supply voltage V, and the output low level is determined arbitrarily by the ratio of the resistors) (..., R2 and the forward voltage of the diode D). It is configurable.
また、この実施例の入力レベル変換回路は、レベル変換
部に差動回路を用いているので、信号伝達速度が速くな
るものである。Furthermore, since the input level conversion circuit of this embodiment uses a differential circuit in the level conversion section, the signal transmission speed is increased.
この発明は、前記実施例に限足されない。This invention is not limited to the above embodiments.
例えば、第6図の実施例回路に示すように、入力レベル
変換回路は、その入力部におい工、ダイオードD1.D
、’を用いて論理処理機能をも付カロするものであって
もよい。For example, as shown in the embodiment circuit of FIG. 6, the input level converting circuit has an input section that includes a filter, a diode D1. D
, ' may also be used to add logical processing functions.
また、レベル変換部は、ダイオードD、をトランジスタ
Q+’に置き換えるものであってもよい。Furthermore, the level converter may replace the diode D with a transistor Q+'.
この場合には、トランジスタQI′のベースに、所定の
基準電圧vrefを印加する必要がある。In this case, it is necessary to apply a predetermined reference voltage vref to the base of transistor QI'.
さらに、レベル変換部でのスイッチング動作により、電
源電圧v1の供給線にスイッチング電流が流れるのを防
止するために、トランジスタQ。Further, a transistor Q is provided to prevent a switching current from flowing into the supply line of the power supply voltage v1 due to the switching operation in the level converter.
のコレクタにダミー抵抗R、’を設は又、変換部には入
力レベルに無関係に一足の電流を流すようにしてもよい
。あるいは、抵抗R8を定電流源に置き換えるものとし
てもよい。A dummy resistor R,' may be provided at the collector of the converter, or a current may be caused to flow through the converter regardless of the input level. Alternatively, the resistor R8 may be replaced with a constant current source.
また、内部論理ゲートは、エミッタフォロワ出力トラン
ジスタを付加するもの、抵抗R6を定電流源尾置き換え
るもの等糧々変形できるものである。Further, the internal logic gate can be modified as much as possible, such as by adding an emitter follower output transistor or by replacing the resistor R6 with a constant current source.
さらに、出力レベル変換回路は、TTLレベルの出力信
号を形成するものであれば伺んであってもよい。Furthermore, the output level conversion circuit may be of any type as long as it forms a TTL level output signal.
第1図は、従来技術の一例を示す回路図、第2図は、入
力レベル変換回路の特性図、第3図は、この発明の一実
施例を示1ブロック図、
第4図は、その入力レベル変換回路とOMLゲートの一
実施例を示す回路図、
第5図は、その出力レベル変換回路の一実施例を示す回
路図、
第6図は、入力レベル変換回路の他の一実施例を示す回
路図である。
1・・・入力レベル変換部、2・・・内部論理ゲート部
、3・・・出力レベル変換部。
第 3 図FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the prior art, FIG. 2 is a characteristic diagram of an input level conversion circuit, FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. A circuit diagram showing one embodiment of an input level conversion circuit and an OML gate, FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the output level conversion circuit, and FIG. 6 is another embodiment of the input level conversion circuit. FIG. 1... Input level conversion section, 2... Internal logic gate section, 3... Output level conversion section. Figure 3
Claims (1)
電圧で動作するダイオード論理ブロックと、このダイオ
ード論理ブロックの出刃信号を受け、上記TTL回路用
の電源電圧より小さい内部CML(又はEOL )回路
用の電源電圧で動作し、上記内部OML(又はEOL)
回路への入力信号レベルを形成する差動回路とで構成さ
れたレベル変換回路を含むことを特徴とする半導体集積
回路装置。 2、上記差動−1路は、上記ダイオード論理ブロックの
出力信号がそのベースに印刀口されたトランジスタト、
このトランジスタに差動形態に設ffうitだダイオー
ドと、上記トランジスタのエミッタとダイオードのカソ
ードに共通に設けられた抵抗凡。 と、上記ダイオードのアノードと内部OML(又はBO
L)回路用の電源電圧との間に設けられた抵抗凡、とで
構成され、上記抵抗帽とダイオードのアノードとの結合
点から上記内i0ML(又はEOL)回路への入力信号
を得るものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体集積回路装置。[Claims] 1. A diode logic block that receives TTI level signals and operates with a power supply voltage for the TTL circuit; Operates with the power supply voltage for the CML (or EOL) circuit, and the above internal OML (or EOL)
1. A semiconductor integrated circuit device comprising a level converting circuit configured with a differential circuit that forms an input signal level to the circuit. 2. The differential-1 path is a transistor whose base is stamped with the output signal of the diode logic block;
This transistor has a diode installed in a differential configuration, and a resistor that is commonly installed between the emitter of the transistor and the cathode of the diode. and the anode of the above diode and the internal OML (or BO
L) It consists of a resistor installed between the circuit power supply voltage and the input signal to the i0ML (or EOL) circuit described above is obtained from the connection point between the resistor cap and the anode of the diode. The first claim characterized in that
The semiconductor integrated circuit device described in Section 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57113887A JPS595748A (en) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57113887A JPS595748A (en) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS595748A true JPS595748A (en) | 1984-01-12 |
Family
ID=14623612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57113887A Pending JPS595748A (en) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS595748A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01177219A (en) * | 1988-01-07 | 1989-07-13 | Fujitsu Ltd | Master-sliced type semiconductor integrated circuit device |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP57113887A patent/JPS595748A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01177219A (en) * | 1988-01-07 | 1989-07-13 | Fujitsu Ltd | Master-sliced type semiconductor integrated circuit device |
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