JPS60174527A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPS60174527A
JPS60174527A JP59030661A JP3066184A JPS60174527A JP S60174527 A JPS60174527 A JP S60174527A JP 59030661 A JP59030661 A JP 59030661A JP 3066184 A JP3066184 A JP 3066184A JP S60174527 A JPS60174527 A JP S60174527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
delay time
resistance element
temperature
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP59030661A
Other languages
English (en)
Inventor
Noboru Kiyozuka
清塚 昇
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Priority to US06/703,472 priority patent/US4672237A/en
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00369Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters
    • H03K19/00376Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated 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】 (技術分野) 本発明は論理回路、特にECL(エミッタカップルドロ
ジック)回路の改良に関するものである。
(従来技術) 従来ECL回路は、その基本回路として第1図に示す回
路構成が知られている。すなわち、基準電圧(V[EF
)発生回路1の出力をベースに接続したトランジスタQ
!と、入力信号をベースで受ケるトランジスタQ1との
各エミッタを短絡して、これを定電流制御用電圧源(y
es)の出力をベースに接続したトランジスタQsのコ
レクタに接続し、さらにトランジスタQ3のエミッタは
定電流設定用の抵抗R+3を介し°C一方の電源端子へ
、又トランジスタQr−Qgのコレクタは論理レベル設
定用抵抗几1tR1を介して他方の電源端子へ接続した
カレントスイッチ部と、トランジスタQs(又はQ、)
のコレクタにベースを接続し、コレクタ紘電源端子へエ
ミッタは抵抗R4を介して電源端子へ接続し、エミ、り
から出力をとり出すエミッタホロア部とから構成されて
いる。
さらに、ECL回路の特徴として定電流制御用電圧源2
(VC8)には通常温度補償回路が内蔵されており、動
作温度の変動に対しても論理振幅が一定となる様設計さ
れ、安定動作の保証と、論理振幅の変動による動作速度
の遅れが極力小さくなる様工夫されている。
しかるに、従来のECL回路で使用されている抵抗素子
は、一般的に単結晶シリコン中に適音の不純物を注入し
て得られる、所請拡散抵抗を半導体基板に形成して得ら
れるもので、その抵抗値の温度依存性は正の値をもち、
温度上昇に伴って抵抗値も増加する。
一方、電圧源VC8が温度補償されているとはいえ、そ
の効果は第1図のトランジスタQ3のベース電位が温度
に対して一定であるという点にとど−iす、ECL回路
各部の電流値は下式の如く抵抗の温度係数にも依存して
おり、この影豐を除去することはできないことを認識し
た。1 ここで Ics :カレントスイッチ部電流IEF :
エミッタホロワ部電流 Vcc :電源電圧 vF :トランジスタQs 、Q4のベース脅エミッタ
間電圧(導通時) △Tj :動作温度上昇分 α ;抵抗素子の温度係数 上式において上述したように拡散抵抗は正の温度係数を
もっているのでα〉0である事から、温度上昇により各
部電流(工。8.工。F)は減少する事となる。さらに
、ECL回路各部の遅延時間は、各部の動作電流(IC
81IIF )に対しほぼ反比例の関係にあり、その依
存性を調べた結果、第2図および第3図に示す特性図が
得られた。図から明らかなように、従来のECL回路で
は、動作温度の上昇に伴い各部動作電流が減少し、それ
にともなって各部遅延時間が大きくなる。この遅延時間
の遅れがカレントスイッチ部およびエミッタホロア部に
おいて同時かつ同方向に発生するから、温度上昇前後で
の遅延時間の変動幅が大きく、論理回路の設計および使
用に大きな制限を与えることになる。さらに、遅延時間
のみならず消費電流に着目しても同様で式(1) 、 
(2)より温度上昇に対してICB s IIFとも減
少する為、温度上昇の前後での消費電流の変動幅が大き
く、これも論理回路の設′計および使用に大きな制限を
もたらすことになる。
(発明の目的) 本発明の目的は動作温度の変動に基づく遅延時間の変動
幅及び消費電流の変動幅を極力小さくする事により、使
い易く、システム設計のし易いECL論理回路を提供す
る事である。
(発明の構成) 本発明の論理回路は、電流スイッチ部に使用する抵抗素
子と、エミッタホロワ部に使用する抵抗素子との温度依
存性を逆にしたことを特徴とする。
すなわち、一方はその抵抗値の温度係数が正であり、他
方は温度係数が負の特性をもつものが各部に選択的に適
用される。
(発明の効果) 本発明は拡散抵抗は正の温度係数を有するものの、多結
晶シリコンに不純物を尋人し゛にれを抵抗として使用す
れは、不純物濃度がちければ正の係数となり、一方低ヰ
けれは負の係数となる知見に基づ〈。従って、本発明の
ようにECL回路においてカレントスイッチ部とエミッ
タ・ホロワと 餘使用する抵抗として、その温度係数が正、魚道となっ
ている素子を用いるこ七によって、動作温度の変動によ
る遅延時間および消費を力の変動の方向もそれぞれの2
つの回路部分で逆方向となる為、互いにその効果が相殺
され、温度変動による遅延時間及び消費電流の変動幅を
従来に比べ大幅に小さくすることが出来る。
(実施例の説明) 以下に第4図を参照して本発明の一実施例を説明する。
この実施例ではカレントスイッチ部に温度係数が負の抵
抗素子を、またエミッタホロワ部(出力部)に温度係数
が正の抵抗素子が用いられている。まず、遅延時間につ
いて説明する。
動作温度に△T(℃)の上昇があった場合、第4図にお
けるECL回路の各部電流の変化量は下式の如く表わさ
れる。
・・・・・・・(4) ここでαは、抵抗タイプ1(Rs+几*、FLs)の温
度係数 βは、抵抗タイプ2(R<)の温度係数本実施例ではα
く0.β〉0としているから、△Ics>0.ΔIEF
<0となり、温度上昇に伴ってicsは増加し、一方I
EFは減少する事になる。
さらに上記結果と第2図および第3図の遅延時間と’C
8+ IEFの関係から、温度上昇後にはその遅延時間
はカレントスイッチ部では△tpd(cs)だけ減少し
、エミッタホロワ部では△tpd(EF)だケ増加する
事に々す、全体の遅延時間としては△1pd(EFI−
△tl)d(C8) となる。
なお、従来回路の場合、変動蓋は△tpd(Er)+△
tpd(cs)となり、非常に大きいことがわかる。
温度変動に対する遅延時間の変動量の関係について、従
来回路と本実施例について実験した結果を第5図、第6
図に夫々示す。第5図の従来例に比べて、第6図の本実
施例は非常に変動量が改善されていることがわかる。
次に消*電力について説明する。
基本回路N個により構成される論理回路を考えた場合、
その金側消費電力PWは Pw = (Izr+ Ics ) X Vcc xN
 ++・・C5)と表わされる。ここで、動作温度△T
 (℃)の上昇があった場合式(3) 、 (4)より
Pw”((Igr−ΔIEF ) + (IC8+ΔI
c5))x vcc x N −−(6) となりPwとしての変動量は(−△IEF+ΔIcs 
)XVCCXN となる。
この変動量は従来回路の場合、(−△IEF−△IcS
 ) x VCCxNとなり、これに比べ”C本実施例
では遅延時間同様消費電力も大幅に小さくなっている事
がわかる。温度変動に対する消費電力の変動にの関係を
従来回路と本発明との場合に分は夫々第7図と第8図に
示す。
次に第4図を参照して本実施例のECL論理回路につい
て説明する。
回路溝或は従来と同様、入力信号をベースで受け、コレ
クタを抵抗R,/を介して電源端子(Vcc)K接続し
たトランジスタQ1と、基準電圧発生回路3の出力にベ
ースを接続し、コレクタを抵抗I(,1′を介して1!
諒端子(Vcc ) K接続したトランジスタQ2との
エミッタ同志を共通に#続し、さらに定1#i、流制御
用定電圧源4の出力をベースに接続しエミッタを抵抗i
(3′を介して固定電源端子(V GNDIに接続した
トランジスタQ3のコレクタと前記共通エミッタ接続点
とを接続した構成をもつカレント・スイッチ部と、トラ
ンジスタQx(Q茸でも町)のコレクタにベースを接続
しコレクタを電源端子(Vcc )へ接続し工ばツタを
出力として取り出すとともに抵抗lt4′を介して電源
端子(VGND )へ接続した構成をもつエミッタホロ
ワ部とからなるECL回路において、カレント・スイッ
チ部に使用する抵抗索子凡4′とエミッタホロワ部に使
用するKより構成されている。
例えは、抵抗1(、4/は止の温度係数をもつ拡散抵抗
(半専体晶板に不純物′を尋人しC得られる)を用い、
一方”’ti(2zおよびl(、、’は半導体、41i
板上に例えばP型不純物をイオン注入して形成した多結
晶シリコン抵抗を用いる。とくにP型多結晶シリコン抵
抗は不純物濃度を小さくすることによって負の温度係数
をもたせることができる。従っ“C1この濃度制御によ
り、前述した遅延時間の変動量、即ち、△tpd(gp
)−△tpd(C8)を零にすることもできる。
以上のように、ECL回路においてカレント・スイッチ
部に使用する抵抗とエミッタホロワ部に使用する抵抗に
それぞれの温度係数が正、負又は負、正と逆の関係をも
たせる事によって、温度変動に刻する各部の遅延時間お
よび消費電力の変動の方向を互いに逆にすることができ
、回路全体としての遅延時間、消費電力の変動幅を大幅
に少なくすることができる。
なお、実施例の説明ではカレント・スイッチ(CS)部
に負の温度係数をもつ抵抗素子を、エミッタホロワ(E
F)部に正の温度係数をもつ抵抗素子を夫々使用した場
合について述べたが、上記とは逆に、C8部に正の温度
係数をもつ抵抗、EF部に負の温度係数をもつ抵抗を用
いて構成する事も可能である。さらに、カレント・スイ
ッチ部の回路が縦型接続された多段論理レベルで構成さ
れたECL回路にも十分適用出来る事は言うまでもない
。又、正、負の温度係数をもつ抵抗素子としては、多結
晶シリコンによる抵抗素子のみでC8部とEF部との両
方を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のECL回路図、第2図はカレント・スイ
ッチ部電流とカレント・スイッチ部遅延時間の関係を示
す特性図、第3図はエミッタホロワ部電流とエミッタホ
ロワ部遅延時間の関係を示す特性図、第4図は本発明に
よるECL回路の一実施例の回路図、第5図は従来回路
の遅延時間の動作温度依存性を示す特性図、第6図は本
発明のECL回路での遅処時間の動作温度依存性を示す
特性図、第7図は従来回路の消費電力の動作温度依存性
を示す特性図、第8図は本発明のBCL回路での消費電
力の動作温度依存性を示す特性図である。 kLl −−−B4 * R1’−−一几4・・・・・
・抵抗素子、Qじ一−−Q4°°゛°°°トランジスタ
、1,3・・・・・・基準電圧発生回路、2,4・・・
・・・定電流制御用定電圧源。 菫 l 図 募:zvf!J 季3図 茅 4 M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電流スイッチ部と出力部とを有する論理回路に
JP59030661A 1984-02-21 1984-02-21 論理回路 Pending JPS60174527A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59030661A JPS60174527A (ja) 1984-02-21 1984-02-21 論理回路
US06/703,472 US4672237A (en) 1984-02-21 1985-02-20 Logic circuit having delay time free from temperature affection

Applications Claiming Priority (1)

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JP59030661A JPS60174527A (ja) 1984-02-21 1984-02-21 論理回路

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JPS60174527A true JPS60174527A (ja) 1985-09-07

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ID=12309929

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JP59030661A Pending JPS60174527A (ja) 1984-02-21 1984-02-21 論理回路

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JP (1) JPS60174527A (ja)

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US4672237A (en) 1987-06-09

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