JPS6010815A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPS6010815A
JPS6010815A JP59097640A JP9764084A JPS6010815A JP S6010815 A JPS6010815 A JP S6010815A JP 59097640 A JP59097640 A JP 59097640A JP 9764084 A JP9764084 A JP 9764084A JP S6010815 A JPS6010815 A JP S6010815A
Authority
JP
Japan
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transistor
base
circuit
emitter
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP59097640A
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English (en)
Inventor
デニス・クラ−ク・バンカ−
フランク・アルフレツド・モンテガリ
ジヨン・ポ−ル・ノ−スワ−シイ
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPS6010815A publication Critical patent/JPS6010815A/ja
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
    • H03K19/013Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
    • H03K19/086Emitter coupled logic

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、低電圧ブツシュ・プル出力を有する、改良さ
れた低電圧高速論理回路に関するものである。この回路
は、ブツシュ・プル・ダーリントン電流シンクを使用し
、改善されたノイズ・1〜レランスをもっている。
[従来技術] IBM Technical Disclosure 
Bulletin、 Vol、 20゜No、 5.0
ctober 1977、1764−1765頁はダー
リントン電流シンク論理回路を示している。第4図はこ
の文献に示されているダーリントン電流シンク論理回路
を示している。この回路は入力トランジスタT1〜T3
、電流シンク回路T4、R1、出力回路T5、R3、飽
和防止クランプ用のショットキー・バリア・ダイオード
D1、D2、抵抗R2を有する。入力トランジスタT1
〜T3への入力がすべて低レベルの場合は、抵抗R2を
介してT4のベースに電流が供給されると共にダイオー
ドD1を介してT4のコレクタに電流が供給され、T4
に電流が流れる。この時ノードEの電位が下がり、T5
はオフになる。したがって、出力Fは高レベルになる。
入力トランジスタT1〜T3のどれかがオンになると、
ダイオードD1は逆バイアスされ、T4のエミッタとベ
ースの電位は入力トランジスタを通ってT4に流れる電
流により上昇し、結果としてT5がオンになり、出力F
が低レベルになる。
[発明が解決しようとする問題点コ 上記従来の論理回路は種々の問題を有する。先ず、出力
回路に抵抗R3を使用しているため電力消費が大きい。
抵抗を大きくすれば電力消費を減じることができるが、
この場合は高論理レベル出力が減衰するため好ましくな
く、また抵抗を用いたときはRC時定数によって出力の
立上り遷移が遅くなる問題がある。電力消費が大きいた
め、回路集積密度を上げることができず、結果として伝
搬遅延も大きくなる。更に、高論理レベルが減衰する上
に、容量性負荷によってそのスイッチング特性が大きな
影響を受けるから、特にファンアウトが大きいときは高
論理レベルのノイズ・1ヘレランスフアが減少する。し
たがって十分な大きさの高論理レベルを達成し、且つ信
頼性ある動作をするのに十分な高論理レベル・トレラン
スを得るためには、抵抗を小さくするか電源電圧を高く
する必要があり、一層重力消費を増す結果になっていた
本発明はこれらの問題点を解決できる、半導体集積回路
で実施するのに適した論理回路を提供するものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は出力回路として、ブツシュ・プル動作をする1
対のトランジスタを使用する。一方の出 1カトランジ
スタのベースは電流シンク・トランジスタのベースに接
続され、他方の出力トランジスタのベースは入力回路(
入力トランジスタのコレクタ)に接続されると共に抵抗
(R3)を介して電源に接続される。
[実施例] 第1図は高レベルを2進1とする正論理でN。
R論理機能を行なう本発明の第1の実施例である。
なお、低レベルを2進1とする負論理を用いればNAN
D−理機能を行なう事ができる。第1図では、高レベル
は(十V 1− V’BE−)によって示され、低レベ
ルは(接地電圧+VBE−VD2)によって示される。
なお、■B11,5、V++Hsは夫々トランジスタT
5、T6のベース・エミッタ電圧、Vn2はダイオード
D2の電圧降下である。
入力トランジスタT1、T2またはT3のベースの1つ
以上が高レベルのとき、T6はオフ、T5はオンとなり
、低レベル出力が生じる。すなわち、実現される論理機
能はNOR機能である。この状態のとき、VAは装置T
5によって(接地電圧+VBりにクランプされ、ベース
駆動はR2によって供給される。抵抗R3は、入力トラ
ンジスタT1、T2およびT3の飽和を避けると共に、
ノード電圧VsがT6をオフに保つのに十分な程度に低
くなるようにR1に対して適正に選択される必要がある
全ての入力が低レベルであるという条件は、逆の回路状
態、すなわち出力が高レベルである状態を与える。この
状態のとき、入力l−ランジスタはオフであり、Vnは
杓子■1に上昇する。この時T6はアップ・レベルに対
するエミッタ・フォロワ・ドライブを与える。T5はオ
フであり、■。
は大体((R1/、(R1+R2)X (Vl−(−V
 2 ) VllE4) ) テある。コノ式は、T5
をオフ状態にして出力を高レベルに維持する際のR2お
よびR1の設計依存性を示している。ダイオードD1お
よびD2は、飽和防止用のクランプダイオードとして働
ら<、DiとD2は、低順方向電圧(300mV)のシ
ョットキー・バリア・ダイオードであるのが好ましい。
もちろん、ダイオードD1、D2を使用するのが望まし
いが、除去することも可能であり、また第2図に関して
説明するようにダイオードD1を除去してトランジスタ
の飽和特性を利用することもできる。
出力回路のトランジスタT5、T6はブツシュ・プル動
作し、抵抗負荷を含まないから非常に消費電力が低い。
また、一般に回路遅延は無負荷遅延と負荷(例えばファ
ンアウト、配線キャパシタンスなど)による付加遅延の
2つの部分からなると考えることができるが、本発明の
回路はブツシュ・プル駆動によりオン、オフ両方のスイ
ッチング動作が非常に高速であり、また電流供給/電流
吸込み能力が高いから、容量性負荷あるいは大きなファ
ンアラ1−に影響を受けることもない。従って、回路遅
延は非常に小さい。容量性負荷に対する感度(単位負荷
当りの遅延)は最小限に抑えられるから、論理回路装置
の遅延を配線前により正確に予測でき、ゲート・アレイ
に理想的である。例えば、ゲー1〜・アレイの配線が完
了した時、論理ゲートの出力が大きな容量性を持つこと
になったとしても、これによる影響は最小である。負荷
、ファンアウトに影響されないから、ノイズ・トレラン
スが高く、低い電源電圧で動作でき、消費電力を一層低
減できる。また、信号振幅を小さくでき、更に動作速度
を改善できる。
第2図は本発明の第2の実施例を示している。
第2図は第1図と基本的に同じであるが、相違点は、第
2図ではクランプ・ダイオードD1が設けられておらず
、従って装置T4が飽和できるようになっていることで
ある。従ってこの場合は、出力トランジスタT5のベー
スを入力1ヘランジスタのエミッタに容量結合すること
が可能になる。このことの効果は、入力トランジスタが
エミッタ・フォロワ様式で出力1〜ランジスタをほぼ直
接に駆動することである。従って、「出力の降下」が大
幅に加速される。
第2図の実施例において、トランジスタT4は全ての入
力が低レベルのとき飽和するように予調整される。T4
が飽和するのは、全ての入力が低] レベルで、T4のコレクタ回路中に高いインピーダンス
が存在するときである。抵抗R2を通る電流はT4のベ
ース・コレクタ接合に順バイアスをかけて高い拡散容量
を与えると共に、R1を通って一層2へと流れ、ノード
Gに低電圧を与えてT5をターン・オフさせる。
このとき、入力トランジスタのエミッタ回路には、T4
のベース・コレクタのキャパシタンスおよびT5のベー
ス・エミッタ接合を介して接地へ至る低インピーダンス
路が存在する。1つ以上の入力が上昇すると、このエミ
ッタ回路の低いインピーダンスによって、T1、T2、
またはT3が迅速にターン・オンでき、エミッタ・フォ
ロワT6のベースに迅速な負方向遷移を与える。同時に
、T4のベース・コレクタ・キャパシタンスを介してT
5のベース・エミッタ接合に送られる電流はT5を迅速
にターン・オンさせる。T6の迅速なターン・オフとT
5の迅速なターン・オンが組み合わされて、極めて迅速
な負方向遷移を出力端子に与える。またT4のエミッタ
はそのコレクタに送られる電流によってプルアップされ
、それによって飽和キャパシタンスが減少し、小さなベ
ース・エミッタ電流しか流れなくなる。ノードGの電圧
はT5によって接地電圧よりもIVIIEだけ高い電圧
にクランプされ、D2はT5の飽和を防止する働きをす
る。
トランジスタT4の飽和によって大きなベース−コレク
タ・キャパシタンスが生じる場合は、第3、図に示すよ
うな飽和防止クランプ回路網を使用するのが好ましい。
このクランプ回路は、抵抗R3A、R3Bの直列回路と
並列にトランジスタを接続しそのベースを抵抗R3A、
R3Bの共通接続点に接続したものであるが、これは米
国特許第3505535号に開示され記載されているも
のである。これは、入力の1つが上昇中であり、1゛5
を駆動する電流サージが存在するとき、入力装置が飽和
するのを防止する。
PPDC8回路は、別のPPDC8回路と「ドツティン
グ」しても、なおプッシュプル動作を保持することがで
きる。これは、第5図に示すようにして実現される「2
ワイヤ」ドツトである。プッシュプル・ドツティングの
際、・エミッタ・フォロワ(T6)がプルアップし、共
通エミッタ(1゛5)がプルダウン中のとき、望ましく
ない条件が生じる。この状況は、出力装fit(T5)
のベースを接続することによって防止される。ドツトさ
れた回路のうちの1つの全ての入力が低レベルの場合、
並列な抵抗R2、飽和T4を通る電流径路が両方の出力
装置をオフに保つ。図に示した抵抗値と電圧値は、単な
る代表例であり、本発明の動作を理解しやすくするため
に示したものであり、これに限られるわけでないことは
明らかであろう。
第5図では、説明の便宜上、2つのPPDC8回路だけ
を「ドラ1へ」シて示しであるが、当該技術の専門家に
は理解できるように、3個以上のPPDC8回路をrド
ツト」することもできる。
[発明の効果] 本発明の回路は電力消費が少なく、高速動作が可能であ
り、且つノイズ・トレランスが大きく、また容量性負荷
あるいはファンアウトに影響されないという利点がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のブツシュ・プル・ダーリントン電流シ
ンク論理回路の第1の実施例の回路図、第2図は本発明
の第2の実施例の回路図、第3図は本発明の第3の実施
例の回路図、第4図は従来のダーリントン電流シンク論
理回路図、第5図は2個のプッシュプル・ダーリントン
電流シンク論理回路をドツト結合した回路図である。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人 弁理士 岡 1) 次 生 (外1名) 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1、第2、第3の電位源と、 それぞれエミッタ、ベース、コレクタを有する第1、第
    2、第3のトランジスタであって、第1トランジスタの
    ベースは第2トランジスタのベースと共通接続され、第
    2トランジスタのエミッタは上記第2電位源に接続され
    そのコレクタは第3トランジスタのエミッタに接続され
    ると共に出方端子を形成し、第3トランジスタのコレク
    タは上記第1電位源に接続されているものと、エミッタ
    が上記第1トランジスタのコレクタに接続され、コレク
    タが上記第3トランジスタのベースに接続され、そのベ
    ースに2進入カを受取る入力トランジスタと、 上記第1トランジスタのエミッタと上記第2電位源との
    間に接続された第1抵抗と、 上記第1および第2トランジスタの共通接続ベースと上
    記第1電位源との間に接続された第2抵抗と、 上記第3トランジスタのベースと上記第1電位源との間
    に接続された第3g抗と、 を有する論理回路。
JP59097640A 1983-06-29 1984-05-17 論理回路 Pending JPS6010815A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/508,967 US4531067A (en) 1983-06-29 1983-06-29 Push-pull Darlington current sink (PPDCS) logic circuit
US508967 1990-04-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6010815A true JPS6010815A (ja) 1985-01-21

Family

ID=24024799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59097640A Pending JPS6010815A (ja) 1983-06-29 1984-05-17 論理回路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4531067A (ja)
EP (1) EP0132523A1 (ja)
JP (1) JPS6010815A (ja)

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EP0132523A1 (en) 1985-02-13
US4531067A (en) 1985-07-23

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