JPS60194614A - インタ−フエ−ス回路 - Google Patents

インタ−フエ−ス回路

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JPS60194614A
JPS60194614A JP59049035A JP4903584A JPS60194614A JP S60194614 A JPS60194614 A JP S60194614A JP 59049035 A JP59049035 A JP 59049035A JP 4903584 A JP4903584 A JP 4903584A JP S60194614 A JPS60194614 A JP S60194614A
Authority
JP
Japan
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circuit
level
ecl
differential
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP59049035A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Masanori Odaka
小高 雅則
Katsumi Hagiue
萩上 勝巳
Nobuo Tanba
丹場 展雄
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60194614A publication Critical patent/JPS60194614A/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
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0016Arrangements for reducing power consumption by using a control or a clock signal, e.g. in order to apply power supply
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/0185Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
    • H03K19/018507Interface arrangements
    • H03K19/01855Interface arrangements synchronous, i.e. using clock signals
    • 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
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • 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】 〔技術分野〕 本発明はE CL (emHter coupled 
logic )レベル変換回路に適用して特に有効な技
術に関するもので、たとえばECLレベルからMO8レ
ベルへのレベル変換を行なうインターフェース回路に利
用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
ECL回路は、バイポーラトランジスタを非飽和状態で
動作させる構成であるので高速動作特性を示す。しかし
ながら、ECL回路は、電力消費量が大きい。これに対
して0M08回路は、比較的高速度をもって動作するこ
とが可能であるとともに、比較的低消費電力をもって動
作する。
そこで、本発明者等は、メモリのような、比較的大規模
になる回路を0M08回路から構成し、その0M08回
路とECL回路とを併用することを検討し、更に進んで
、0M08回路を集積回路化するとともに、その集積回
路によってECL回路の出力を直接受けることができる
ようにすることを検討した。
ECL回路と0M08回路のようなMO8回路との併用
においては、ECL回路の出力レベルと、MO8回路に
よって必要とされる信号レベルとが一致しないことから
、適当なレベル変換回路(インターフェース回路)が必
要になる。すなわち、ECL回路の出力レベル範囲は、
例えば−0,9ボルトのようなハイレベルと−1,7ボ
ルトのようなロウレベルとの比較的せまい範囲にある。
これに対して、CMO8回路は、それを構成するPチャ
ンネルMO8FETとNチャンネルMO8FETとを相
補的に良好にスイッチ動作させるために、言いかえると
、PチャンネルMO8FETとNチャンネルMO8FE
Tとの同時導通なできるだけ避けることによって低消費
電力特性を損うことがないようにするために比較的大き
い振幅の信号を必要とする、 そこで、本発明者等は、先ず、MOSFETからなる差
動増幅回路をレベル変換回路として設け、その差動増幅
回路に適当なレベルシフト回路を介してECL信号を供
給することを検討した。しかしながら、この場合、BC
L信号のレベル振幅が小さいこと及びMOSFETから
なる差動増幅回路の利得を充分に大きくすることが困難
であることから、充分な振幅の信号を得ることが難しい
ことが明らかとなった。また、充分な振幅信号を得るた
めに、複数の増幅回路を縦続接続する場合は、信号遅延
が大きくなり、その結果高速応答の信号を得ることが難
しいことも明らかとなった。
次に、本発明者等は、レベル変換回路をECL回路と同
様にバイポーラトランジスタがら構成し、かつ出力動作
点を安定にするためにバイポーラトランジスタからなる
差動トランジスタの共通エミフタに流すべき電流を定電
流トランジスタによって形成することを検討した。この
場合、一般にバイポーラトランジスタがMO8FETK
比較して大きい相互コンダクタンスをもつことから、回
路の利得を充分忙大きくすることができる。しかしなが
ら、この場合、得るべき出力のロウレベルが制限されて
しまうことが明らかとなった。すなわち、定電流トラン
ジスタを定電流動作(非飽和動作)させるためにそのコ
レクタ電位(差動トランジスタの共通エミッタ電位)を
比較的高い値にさせなければならないこと、それに応じ
て差動トランジスタのペースに加える電位を充分に低下
させることが困難なこと、差動トランジスタのペース電
位を比較的高いレベルにさせなげればならないことに応
じて差動トランジスタを非飽和領域で動作させるにはそ
のコレクタ電位の下限を比較的高いレベルに制限しなけ
ればならないことから、得るべき出力のロウレベルが制
限される。
なお、差動トランジスタのコレクタ電位がそのベース電
位よりも低下されるような動作状態が生ずると、公知の
ように小数キャリヤの蓄積による影響によってそのトラ
ンジスタのスイッチング速度が大幅に低下される。その
結果、ECL回路の高速度特性を充分に生かせなくなる
。また、後で説明するこの発明の実施例のように半導体
集積回路技術によって1つの半導体基板上に相補MO8
FETと、pn接合によって互いに分離されたバイポー
ラトランジスタとを形成する場合には、バイポーラトラ
ンジスタが飽和動作されると、それに併って相補型MO
8FETを形成している半導体領域に小数キャリヤが注
入されるよう罠なってしまう。相補型MO8FETを形
成している半導体領域に小数キャリヤが注入されると、
CMO8ICにおいて知られているようなラッチアップ
の危険性が生ずる。
〔発明の目的1 本発明の目的は、動作速度を速くすると共に誤動作が少
なく、かつ消費電力の小さいECLレベルへのレベル変
換を行なうインターフェース回路を提供するものである
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、ECLレベル()1イレペルー09ポルト、
ローレベル−1,7ボルト)信号な入力とし、レベルシ
フト回路を構成するエミ、ンタフオロワ回路からの出力
を入力信号とする差動トランジスタにバイアス電流を流
すよう忙、上記差動トランジスタの共通エミッタに定電
流回路としてのMOSFET(絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ)を接続する。上記定電流MO8FETのゲ
ートに基準電圧を供給し飽和領域で動作させる。これに
より上記差動トランジスタに流れる電流は一定になる。
したがって出力は、比較的大きな振幅となりかつ安定し
た出力レベルとなる。さらに上記定電流MO8FETを
オフ状態にすることにより上記定電流MO8FETに流
れる電流はカットされ電力消費量を減らすことができる
〔実施例1〕 以下本発明の一実施例を図面を参照し具体的に説明する
第1図は、本発明の一実施例を示す回路図である。本実
施例回路は、ECL回路を構成する集積回路(以下IC
と称す)1からのECLレベル信号を入力としこのEC
Lレベル信号をMOSレベル信号に変換するインターフ
ェース回路2と、上記MOSレベル信号が供給されるC
MO8RAM3と、このMOSレベル信号をECLレベ
ル信号に膏換するレベル変換回路4とから構成される。
ICIからのECLレベル信号が供給されるインターフ
ェース回路2は、レベルシフト回路ヲ構成するトランジ
スタQ、とダイオードD、とMO8F E T Q4 
とによるエミッタフォロワ回路と、このレベルシフト出
力を入力とする差動トランジスタQ、と、基準電圧が供
給される差動トランジスタQ、と上記差動トランジスタ
Q、及びQ、の共通エミッタに設けられた定電流MO8
FETQeと、電源端子Vcc(OV)及び上記差動ト
ランジスタQ、及びQ3の共通コレクタの間に設けられ
たクランプダイオードD、及びり、と、上記差動トラン
ジスタQ、のコレクタ負荷抵抗R1と、差動トランジス
タQ、及び定電流MO8FETQ。
及びエミッタフォロワ回路のMO8FETQ4に供給さ
れる基準電圧を設定するための基準電圧発生回路を構成
するダイオードD4及び抵抗R2゜R3及びダイオード
D、、D6及びMO3FETQ4及びQ、のゲート抵抗
R8の間に設けられたMO8FETQaと定電流MOS
 F E T Qsのゲートソース間に設けられたMO
S F E T Q?と差動増幅回路の出力が供給され
るCMO8(Complementary MO8)イ
ンバータから構成される。
ECL回路1よりECLレベル信号(ハイレベに−Q、
9 V、 0− レベル−1,7V )が出力サレ、レ
ベルシフト回路を構成するエミツタ7オロワ回路のトラ
ンジスタQ、のベースに供給される。
差動トランジスタQ、に供給される入力レベルは、トラ
ンジスタQ1におけるレベルシフト量(ベース、エミッ
タ間電圧)とダイオードD、におけるレベルシフト量を
それぞれ0.8Vとするとハイレベルは−2,5Vとな
りローレベルは−3,3Vとなる。これにまり差動トラ
ンジスタQ、のベースに供給される入力レベルは、上記
差動トランジスタQ、に供給される入力レベルの中心電
位、すなわち−2,9■に設定される。すなわち通常の
ECL回路における基準電圧−1,3Vより上記レベル
シフト量だけシフトした電圧−2,9■とするものであ
る。したがって、差動トランジスタQ3が非飽和領域で
動作するという条件のもとでのコレクタ電圧は、−2,
9V付近まで下げることができ出力振幅を大きくするこ
とができる。この回路の出力レベルは、定電流MO8F
ETQ、の電圧降下で決定される。すなわち上記Nチャ
ンネルMO8FETQ、を飽和惟域で動作させる。すな
わち基準電圧発生回路において、信号φ1によりMO8
FETQ、をオン状態にさせ、定電流MO8FETQ、
のゲート・ソース間電圧をVO2とし、ドレイン拳ソー
ス間電圧をvD8とし、しきい値電圧をvthとすると
上記NチャンネルMO8FETQ、のゲートにVl)s
>Yos−Vthとなる電圧を印加させる。これにより
定電流MO8FETQsは、オン状態にされ定電流源と
なる。したがって差動トランジスタQ−、Qsに流れる
電流は一定となる。これにより出力信号は比較的大きい
振幅になりかつ安定したレベルとなる。さらにダイオー
ドD、、D3のクランプ動作により次段のCMOSイン
バータの動作速度は高速動作となりCMOSインバータ
を介した出力信号は次段のCMO8RAM回路3に供給
される。そしてこのCMO8RAM3の出力信号は、次
段のレベル変換回路4に供給されMOSレベルがECL
レベルに変換され出力される。定電流MO8FBTQ。
のゲートに供給される電圧は、電源電圧の変動如応じて
変動するのが望ましい。一方MO8FETQ4ノゲート
電圧を電源[圧VBE(−5,2V)にすることにより
上記定電流MO8FETQ、及びMO8FETQ4はオ
フ状態にされる。これにより、動作を行なわないときは
上記定電流MO5FETQ!及びQ、に流れる電流をカ
ットすることができるため消費電力を小さくすることが
できる。
第2図は、本発明の他の実施例を示す回路図である。本
実施例回路は、第1図と同様KECL回路からのECL
レベル信号を入力としこのECLレベル信号をCMOS
レベル信号に変換するレベル変換回路6とこのCMOS
レベル信号が供給されるCMO8RAM3と、このCM
O8RAM3の出力が供給されるレベル変換回路4から
構成される。ECL回路からのECLレベル信号が供給
されるレベル変換回路6は、レベルシフト回路を構成す
るトランジスタQ、及びダイオードD、とMO8FET
Q4 とによるエミッタフォロワ回路と、このレベルシ
フト出力を入力とする差動トランジスタQt及びQ3と
、これらの差動トランジスタQ、、Q、の共通エミッタ
に接続された定電流MO8FETQ、と、上記差動トラ
ンジスタQ、。
Q、の負荷回路を構成するダイオードD、、D。
及び抵抗R0と、上記差動トランジスタQsK供給され
る基準電圧を設定するための基準電圧発生回路を構成す
るダイオードD4及び抵抗R,,R8及びダイオードD
、、D、と、エミッタフォロワ回路のMO8FETQ4
及び差動トランジスタQ、。
Q、の共通エミッタに接続された定電流MO8FETQ
sに供給される基準電圧を設定するための基準電圧発生
回路を構成する抵抗R4及びMO8FETQ+oと、差
動増幅回路の出力が供給されるCMOSインバータを構
成するMO8FETQ、。
Q、から構成される。
実施例1と同様にECL回路からECLレベル信号が出
力され、レベルシフト回路を構成するトランジスタQs
K供給される。差動トランジスタQtrtc供給される
入力レベルは、トランジスタQ。
Kおけるレベルシフト量(ペース−エミッタ間電圧)と
ダイオードD、におけるレベルシフト量をそれぞれ0.
8ボルトとすると、ハイレベルは−2,5ボルトとなり
、ローレベルは−3,3ボルトとなる。これにより差動
トランジスタQ3のベース忙供給される入力レベルは、
上起差動トランジスタQtK供給される入力レベルの中
点電位に設定される。すなわち通常のECL回路におけ
る基準電圧−1,3ボルトより上記レベルシフ)tげf
fシフトした電圧−2,9ボルトに設定される。したが
って差動トランジスタQaが非飽和領域で動作するとい
う条件のもとでのコレクタ電圧は、−2,9ボルト付近
まで下げることができ、出力振幅を大きくすることがで
きる。この回路の出力ローレベルは、定電流MO8FE
TQfiの電圧降下で決定される。すなわちこの定電流
MO8FETQ、を飽和領域で動作させる。MO8FE
TQ、のゲート・ソース間電圧をVGI?、ドレイン−
ソース間電圧VOS、しきい値電圧vthとすると、基
準電圧発生回路により上記M OS F E T Q 
sのゲートにvos >VO2−Vth となる電圧を
供給するにれにより上記MO8FETQ、は、オン状態
にされ、定電流源となる。基準電圧発生回路は抵抗R4
とMO8FETQI。から構成され、カレントミラー回
路を構成している。定電流MO8FETQ、の電流を抵
抗R3のばらつきに対応して変化させその結果出力レベ
ルを所定の範囲にすることができる。これにより出力振
幅は安定したレベルとなる。
逆に基準電圧発生回路におけるM OS F E TQ
yを信号φ、によりオン状態にさせ、定電流MO8FE
TQ、のゲート電圧を電源電圧VxE(−5,2V)K
するとこの定電流MO8FETQ、は、オフ状態処され
る。これにより、動作を行なわないときKは上記定電流
MO8FETQ、に流れる電流を力/卜することができ
るための消費電力を小さくすることができる。
〔効果〕
+11 ECLレベル信号を入力とするレベルシフト回
路を構成するトランジスタQ!のエミッタにダイオード
D1を接続し、上記ECLレベル信号をレベルシフトし
てこのレベルシフトされた信号な差動トジンジスタQ、
に供給することにより、差動トランジスタQ8が非飽和
領域で動作するため、差動トランジスタQ3の飽和領域
での動作が防止でき動作速度の高速化が図れるという効
果が得られる。
(2)差動トランジスタQ、及びQsの共通エミッタに
定電流MO8FETQ、を接続し、この定電流MO8F
ETQ、のゲー)K基準電圧発生回路からの基準電圧を
供給して、上記定電流MO8FBTQ、をオン状態で動
作させるようにしたことにより、上記差動トランジスタ
Q2及びQ、に流れる電流は一定されるため出力振幅は
安定したレベルとなる。これにより誤動作防止が図れる
という効果が得られる。
(3)定電流M OS F E T Q sのゲートに
基準電圧を供給して、この定電流MO8FETをオフ状
態にすることによりこの定電流MO8FETに流れる電
流は、力y)されるため、レベル変換動作を行なわない
ときには、上記のように定電流MO8F E T Qs
をオフ状態にしてやることにより、定電流MO8FET
Q、に流れる電流をカットできるため電力消費量を小さ
くすることができるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
たとえば、ECL回路からのECLレベル信号が供給さ
ハるレベルシフト回路は、ダイオードを2段設けてもよ
い。この場合、第1図及び第2図に示すようにダイオー
ドを1段設けたときよりもさらに出力振幅を大きくでき
る。
〔利用分野〕
この発明は、たとえばECLレベル変換回路の入出力バ
ッファ回路として、広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す回路図である。 第2図は、本発明の他の実施例を示す回路図である、 l・・・ECL回路、2・・・インターフェース回路、
3・・・CMO8RAM、4・・・レベル変換回路、5
・・・集積回路、6・・・レベル変換回路、Q、、Qt
 、Qs・・・バイポーラトランジスタ、Qa + Q
s + Qe *Qy = Qs 、 Qo 、 Q+
o−MOSFET、D、。 Dt −Ds −D4− Ds 、Da ・・・ダイオ
ード、R,IRl 、Rs −R4・・・抵抗 箱 1 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ECLレベル信号を入力とするレベルシフト回路と、こ
    のレベルシフト回路からの出力を入力とする差動トラン
    ジスタと、上記差動トランジスタにバイアス電流を流す
    ように上記差動トランジスタの共通エミッタに接続され
    た定電流MO8FETとこの定電流MO8FETのゲー
    トに基準電圧を供給する基準電圧発生回路とを含み、上
    記ECLレベル信号がMO8レベル信号に変換され次段
    のCMO8論理回路忙供給されてなることを特徴とする
    インターフェース回路。
JP59049035A 1984-03-16 1984-03-16 インタ−フエ−ス回路 Pending JPS60194614A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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