JPS6010918A - 電流スイツチ論理回路 - Google Patents

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〕 本発明は、低電圧２相論理回路、特に電流スイッチング
・エミッタ・フォロワ型の論理回路に関するものである
。

〔従来技術〕

第２図および第３図は、先行技術にもとづくこの一般形
式の論理回路を示したもので、第２図は半電流スイッチ
ング回路、第３図は低電圧インバータ回路を示す。第１
図の半電流スイッチング回路において、トランジスタ１
２と１３の導電性チャネル（コレクターエミッタ径路）
は並列に結合されており、そのコレクタは抵抗１１を経
て正の電源電位ＶＨに、エミッタは抵抗１４を経て負の
電源ＶＬに接続されている。トランジスタ１２と１３の
コレクタは、またエミッタ・フォロワ出力トランジスタ
１５のベースに印加され、トランジスタ１５のコレクタ
はＶ）４に直接接続され、エミッタは抵抗１６を経てＶ
Ｌにつながっている。

動作に当っては、それぞれトランジスタ１２および１３
のベースに印加される入力信号ＡおよびＢの論理ノアが
トランジスタ１５のエミッタ出力端子１７で生ぜられる
。特に、入力論理信号ＡとＢの一方が正即ち上昇状態に
なることによって。

トランジスタ１２と１３のどちらかがターン・オンした
とき、トランジスタ１５のベースは負の方向に引かれ、
それによってトランジスタ１５中の電流が減り、従って
出力端子１７が抵抗１６を介して負の方向に引かれる。

一方、入力信号ＡとＢが共に負即ち降下状態にあるとき
、トランジスタ１２と１３はターン・オフされ、それに
よってベース電流が抵抗１１を経てトランジスタ１５の
ベースに流れるようになる。これによってトランジスタ
が強くターン・オンされ、出力端子１７を正方向に引き
上げる。

第２図の低圧インバータ回路において、入力信号がトラ
ンジスタ２１のベースに印加され、トランジスタ２１の
コレクタは抵抗２４を経て正の電源電位ＶＨに接続され
、エミッタは抵抗２６を経て負の電源電位ｖしに接続さ
れている。ショットキー・バリア・ダイオード２５は、
抵抗２４と並列に接続されている。トランジスタ２１の
コレクタは、エミッタ・フォロワ構成の形で接続されて
いる、トランジスタ２２のベースに給電する。トランジ
スタ２２のコレクタは、正の電源電位ＶＨに直接に接続
されており、トランジスタ２３のベースも入力信号を受
取る。抵抗２７は、トランジスタ２３のエミッタをｖＬ
に接続している。抵抗２８は、トランジスタ２２と２３
の接続点とｖＬの間に接続されている。

入力信号が降下状態のとき、トランジスタ２１と２３は
オフとなり、トランジスタ２２はオンである。従って出
力端子２９上の出力信号φは、トランジスタ２２によっ
て正になる。他方、入力信号が上昇状態のとき、トラン
ジスタ２１と２３はオンでありトランジスタ２２は低電
流状態である。

即ち、端子２９の出力信号Ｔは降下状態にある。

こうして、入力信号の反転がもたらされる。

先行技術の第２図の回路は、実際に例えばＶＨとＶＬの
電圧差が２ボルトの低い電源電圧から動作でき、全く優
れた電力−性能上の利益をもつが、これらの回路のノイ
ズ・マージンは多くの用途で望まれるほど高くはない。

また、先行技術にもとづく第２図および第３図の回路は
、同位相出力を与えない。即ちどちらの出力も反転され
た信号である。さらに多くの状況の下では、回路の遅延
時間が第２図や第３図の回路で達成できるものより　。

も少ない論理回路を提供することが望ましい。

米国特許第３５０９３６３号には、入力論理信号の遅延
した同位相レプリカを、電流を回路の入力ステージに供
給する電流電源に対する基準として使用する、電流スイ
ッチング型トランジスタ論理回路が記載されている。こ
れは、入力信号の状態変化が起こる直前の入力信号の値
に近似する基準信号をもたらすという利点をもつ、入力
信号に対して基準信号を遅延させねばならないので、そ
れによって若干の速度上の利益が得られるが１回路の最
適遅延時間を得ることはできない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

低い電源電圧から動作することができ、高いノイズ・マ
ージンと高いスイッチング速度を兼ね備えた電流スイッ
チング論理回路は従来なかった。

また反転された出力および反転されない出力をもつ、か
かる電流スイッチング論理回路は従来なかった。

〔問題点を解決しようとするための手段〕上記本発明の
電流スイッチ論理回路は、電流スイッチング手段に印加
される少なくとも１つの入力論理信号およびその入力論
理信号の上昇レベルおよび降下レベルを区別するために
使用される基準電位に応答して、上記入力論理信号の論
理オア、ノアまたは反転などの予定の論理機能を表す信
号を発生するための電流スイッチ手段、並びに基準電位
を少なくとも１つの入力論理信号と逆位相で変化させる
ための手段を含む。［逆位相」とは、入力信号が正の方
向に動くとき、基準電位が、負の方向に動き、また逆の
場合も同様であることをいう。基準電位を変化させるた
めの手段は電流スイッチ手段と同じ上記少なくとも１つ
の入力論理信号を受けるインバータとすることができる
。電流スイッチ手段は、上記少なくとも１つの入力論理
信号を受取るように接続された制御電極、基準電位を受
取るように結合された第１の電流チャネル電極、および
入力論理信号の所期の予定論理機能を表す信号がそこで
生成される第２の電流チャネル電極をもつトランジスタ
から構成することができる。［制御電極ｊとは、バイポ
ーラ・トランジスタの場合ではベース電極であり、電界
効果トランジスタの場合はゲートを指し、「第１電流チ
ヤネル電極」および「第２電流チヤネル電極」とは、バ
イポーラ・トランジスタの場合では、エミッタ電極およ
びコレクタ電極を指し、電界効果トランジスタの場合は
、ソース電極およびドレイン電極を指す。電流スイッチ
手段によって発生される入力論理信号の予定の論理機能
を表す信号に従って所期の上昇および降下論理信号レベ
ルをもつ出力論理信号を発生するための、出力ステージ
を設けることができる。出力ステージは、真の（反転さ
れない信号）および補の（反転された信号）出力信号を
もたらすことができる。

さらに、本発明は、入力分相トランジスタ回路の同相出
力および反転出力がそれぞれエミッタ・フォロワ・トラ
ンジスタ回路に結合され、そのうち同相出力は基準トラ
ンジスタを経てその対応するエミッタ・フォロワ・トラ
ンジスタ回路に結合された２相電流スイッチング論理回
路によって実施できる。トランジスタ・インバータ・フ
ィードバック回路は、入力分相トランジスタ回路への入
力と基準トランジスタの基準ノードとの間に結合され、
基準ノードの基準電位を入力信号の位相とは逆位相で変
化する。それによって、高いノーズ・マージンをもち低
い回路電圧から動作できる論理回路が得られる。

〔実施例〕

次に第１図を参照しながら、本発明に従う、参照番号４
０で全体的に示した低電圧２相論理回路について説明す
る。入力端子５１上の入力信号が、トランジスタＴ１と
Ｔ２のベースに印加される。

トランジスタＴｌとＴ２のコレクタは、それぞれ抵抗４
１と４２を経て正の電源電位ＶＨに接続され、そのエミ
ッタはそれぞれ抵抗４４と４５を通して負の電源電位Ｖ
Ｌに接続されている。抵抗４２．４５および４６の抵抗
値は、トランジスタＴ２のコレクタ上の電圧のスイング
がトランジスタＴＩのコレクタ上のスイングよりも小さ
くなるように選ばれていることを指摘しておく。入力ト
ランジスタＴｌのコレクタ出力は、エミッタ・フォコ ロワ出力トランジスタＴ４のベースに送られ、トランジ
スタＴ４のコレクタはＶＨに直接接続されエミッタは抵
抗４８を経てＶＬに接続されている。

トランジスタＴ２のコレクタ出力はトランジスタＴ３の
ベースに印加され、トランジスタＴ３のコレクタは第２
の出カニミッタ・フォロワ・トランジスタＴ５のベース
を駆動し、又抵抗４３を通して正の電源電位ｖＨに接続
されている。トランジスタＴ３のエミッタは、電流スイ
ッチを形成する入力トランジスタＴ１のエミッタに、す
なわちその基準ノード５２に直接接続されている。出力
トランジスタＴ５のコレクタは、ＶＨに直接接続され、
そのエミッタは抵抗４７を通してＶＬに接続されている
。端子４９上の反転されない出力信号φがトランジスタ
Ｔ５のエミッタで生ぜられ、そして端子５０上の反転さ
れた出力φはトランジスタＴ４のエミッタで生ぜられる
。

第１−の回路はインバーターバッファ回路であるが、次
に第５図の波形図を参照しながらその動作について説明
する。端子５１上の入力信号が降下状態のとき、トラン
ジスタＴ１とＴ２は共にターン・オフされる。このとき
ベース電流がトランジスタＴ４に流れることができ、そ
れによって出力端子５０を上昇論理レベルにする。トラ
ンジスタＴ２はターン・オフされ、それによってベース
電流を抵抗４２と４６によって生成されるバイアス抵抗
を経てトランジスタＴ３に供給する。この作用によって
トランジスタ回路中を流れるエミッタ電流が減少し、出
力端子４９上の反転されない出力信号φを降下論理状態
に保持する。上記の状態が、第５図の左側、すなわち第
５図の入力信号が上昇し始める前の部分に図示されてい
る。

入力端子５１上の入力信号が上昇し始めると、トランジ
スタＴ１とＴ２のコレクタの電圧が負の方向に動く。従
ってトランジスタＴ３に対するベース駆動が減少し、そ
れによってトランジスタＴ３を経てトランジスタＴ１の
エミッタと抵抗４４の接続点のノード５２に供給される
電流の量が減る。これは、ノード５２を入力信号と逆位
相で駆動する効果をもち、Ｔ１をすぐに導通させる。そ
の結果、回路のノイズ・マージンが広くなり、従来可能
であったよりも、低い電源電圧で信号スイツチング速度
が増大する。

端子５１上の入力信号が上昇レベルに達すると、トラン
ジスタＴ４の電流が減少し、トランジスタＴ５の電流が
増加する。すなわち入力端子５１の入力信号の反転形と
非反転形が、それぞれ出力端子５０および４９上にもた
らされる。第５図の波形図から、出力信号φとφはアー
スに対して対称であり、論理回路にとって望ましいこと
であるが、はぼ同時にアース・レベルを横切ることが了
解できる。

第４図は、第３図の回路をオアーノア・ゲート回路の形
にしたものを示したものである。第４図の回路では、ト
ランジスタＴ６とＴ７が追加され、それらのベースに第
２の入力信号Ｂが印加されている。入力信号Ａは、トラ
ンジスタＴ１とＴ２のペースに印加される。Ｔ６とＴ７
は、それぞれトランジスタＴ１とＴ２に並列に接続され
ている。

その他の点では、回路構成は第３図の場合と同じである
。上記のように回路動作を遂行することにより、通常の
技術をもつ当該技術の専門家なら容易に了解できるよう
に、この場合、端子４９および５０上の出力信号はそれ
ぞれＡ＋ＢおよびＡ＋Ｂを表すことになる。

以上で本発明の良好な実施例の説明を終わる。

良好な実施例について説明してきたが、通常の技能をも
つ当該技術の専門家なら自明のように、本発明の精神お
よび範囲から外れることなく、それに多数の修正と変更
を加えることができる。特に、バイポーラ・トランジス
タの場合について水元明詮特に説明してきたが、本発明
は電解効果トランジスタ回路の場合にも同様に適用でき
る。

〔発明の効果〕

本発明は、低い電源電圧から動作することかでき、高い
ノイズ・マージンおよび高いスイッチング速度を有する
電流スイッチ論理回路を実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の論理回路の第１の実施例を示す図で
ある。 第２図は、先行技術にもとづく半型流スイッチ　１ング
回路を示す図である。 第３図は、先行技術にもとづく低圧インバータ回路を示
す図である。 第４図は、本発明の論理回路の第２の実施例を示す図で
ある。 第５図は第３図の回路の動作を説明するための波形図で
ある。 ５１・・・・入力、Ｔ１・・・・入力分相トランジスタ
、Ｔ２・・・・インバータ帰還トランジスタ、Ｔ３・・
・・基準トランジスタ、Ｔ４、Ｔ５・・・・エミッタ・
フォロワ・トランジスタ。 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　山　本　仁　朗 （外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも１つの入力論理信号及び基準電位に応答して
   上記少なくとも１つの入力論理信号の予定の論理機能を
   表わす信号を発生する電流スイッチ装置と。 上記少なくとも１つの入力論理信号と反対の位相で上記
   基準電位を変える装置とを備えた電流スイッチ論理回路
   。