JPS6066518A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS6066518A
JPS6066518A JP17589483A JP17589483A JPS6066518A JP S6066518 A JPS6066518 A JP S6066518A JP 17589483 A JP17589483 A JP 17589483A JP 17589483 A JP17589483 A JP 17589483A JP S6066518 A JPS6066518 A JP S6066518A
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JP
Japan
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transistor
differential pair
voltage
emitter
power supply
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Application number
JP17589483A
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English (en)
Inventor
Hisayasu Sato
久恭 佐藤
Masahiro Ueda
昌弘 植田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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
    • H03K19/02Logic 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
    • 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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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】 〔発明の技術分野〕 この発明はエミッタ結合論理回路の電源電圧変動に対し
て安定な出力電圧が得られる半導体集積回路に関するも
のでるる。
〔従来技術〕
第1図は従来の半導体集積回路金示す回路図であり、−
例としてエミッタ結合論理回路を示す。
同図において、(Ql)および(Q2)はエミッタが共
通に接続された差動対トランジスタ、(Ra)および(
Rb)は一端が各々前記差動対トランジスタ(Ql)お
よび(Q2)のコレクタに接続され、他端が接地電圧V
ccの接地端子(Vc) に接続され、それぞれ抵抗値
R1およびR2の第1の負荷抵抗および第2の負荷抵抗
、(Rc)は前記差動対トランジスタ(Ql)および(
Q2)のエミッタ共通接続点と負電源端子(Vx )間
に接続された第3の負荷抵抗、(Rd )は一端が負電
源端子(VE) に接続され、他端が出力端子(0)に
接続された抵抗値R4の第4の負荷抵抗、(Re)は一
端が接地端子(Vc)’に接続された抵抗値R5の負荷
抵抗、(Rf)は一端が負電源端子(VE)に接続され
、差動対トランジスタ(Q2〕のベースに接続された抵
抗値R6の第6の負荷抵抗、(R9)は一端が負電源端
子(Vll)に接続された抵抗値R7の第7の負荷抵抗
、(Qs)はベースが前記差動対トランジスタ(Q2)
のコレクタに接続され、コレクタが接地端子(Vc)に
接続され、エミッタが出力端子(0に接続された第1の
トランジスタ、(Q4)はベースが第5の負荷抵抗(R
e)の他端に接続され、 コレクタが接地端子(Vc)
に接続され、エミッタが第6の負荷抵抗(Rf)の他端
に接続された第2のトランジスタ、(Q5)はベースが
第6の負荷抵抗(Rf)の他端に接続され、コレクタが
第5の負荷抵抗(Re)の他端に接続され、エミッタが
第7の負荷抵抗(Rり)の他端に接続された第3のトラ
ンジスタ、(VB)は前記差動対トランジスタ(Q2)
のベースに接続され、基準電圧VBBか印加する基準電
圧端子、(I)は前記差動対トランジスタ(Ql)のベ
ースに接続された入力端子でるる。
なお、上記差動対トランジスタ(Ql) 、 (Q2)
 。
第1の負荷抵抗(Ra)、第2の負荷抵抗(Rb) 。
第3の負荷抵抗(Re)から差動増幅回路を構成する。
上記第1のトランジスタ(Qs)および第4の負荷抵抗
(Rd)からエミッタフォロワ回路を構成する。また、
前記差動増幅回路とこのエミッタフォロワ回路によりエ
ミッタ結合論理回路(:ECL)のオアゲーIf構成す
る。また、第2のトランジスタ(Q4) 、第3のトラ
ンジスタ(Qs) 、第5の負荷抵抗(Re)、第6の
負荷抵抗(Rf)、第7の負荷抵抗(R2)により、基
準電圧発生回路全構成する。
次に、上記構成による半導体集積回路の動作について説
明する。まず、入力端子(I)に基準電圧VBB よシ
高い電圧全印加したとき、差動対トランジスタ(Q2)
は遮断状態になる。このため、第1のトランジスタ(Q
l)のベース電圧はほぼ接地電圧Vccと等しくなるの
で、出力端子(0)は高レベルの論理出力が出力される
。一方、入力端子(I)に基準電圧VBB より低い電
圧を印加したとき、差動対トランジスタ(Q2)は導通
状態になる。このため、第1のトランジスタ(Qs)の
ベース電圧は第3の負荷抵抗(Rc)i流れるスイッチ
ング電流Isと第2の負荷抵抗(Rh)の積で表わされ
る電圧降下の分だけ下がるため、出力端子0)は低レベ
ルの論理出力が出力される。次に、出力端子0)が高レ
ベルのときの出力電圧k VO)I とし、出力端子(
0)が低レベルのときの出力電圧f VOL とすると
、接地電圧Vcck基準にして、出力端子0)に出力さ
れる出力電圧VORオよびVOLは下記(1)式および
(2)式で近似することができる。
VOR−−VBE (Qs ) (1)Vot ニーV
BE (Qs) l5R2(2)差動対トランジスタ(
Q2)が導通状態でのスイッチング電流Is は下記(
3)で近似することができる。
Is = (Van VBE(Q2) VER) / 
Ra (3)ココT、 VBE(Qs ) 、 VBE
(Q2) u’ci”Lソt’Ltg l (1)トラ
ンジスタ(Qs)および差動対トランジスタ(Q2)の
ベース・エミッタ電圧でろる。また、基準電圧発生回路
における基準電圧VBBは第5の負荷抵抗(■ζe)お
よび第7の負荷抵抗(Ry) ’を流れる電流がほぼ等
しいと近似すると、下記(4)式で示すことかできる。
ここで、VBE(Q4)およびVni+ (Qs) i
jt レソtL第2のトランジスタ(Q4)および第3
のトランジスタ(Qs)のペース拳エミッタ電圧でるる
したがって、上記の(3)式から明らかなように、スイ
ッチング電流Is が電源電圧VIEの変動に影響され
、その結果、出力電圧voLが変動する。また上記の(
4)式から明らかなように、電源電圧v0が変動すれば
基準電圧VBBも変化する。したがってこの結果を第2
図の出力電圧VoH、V□tと基準電圧VBIの電源電
圧vEEの依存性で示すことができる。また、エミッタ
結合論理回路ゲートの雑音感度NSは出力電圧VOR+
 Votと基準電圧VBBで表わされ、出力電圧が高レ
ベル時の雑音感度NS([−])はvou−VBBで示
され、出力電圧が低レベル時の雑音感度(NL)はVB
B −VOl、であるが以上のように電源電圧VEEが
変化すれば、出力電圧VOtと基準電圧VBB が変化
するので、それに伴なって、雑音感度NS も変化する
。電源電圧が小さくなると、雑音感度NS も小さくな
る。
し力無しながら、従来のエミッタ結合論理回路でめる半
導体集積回路ではスイッチング電流が電源電圧VERに
依存しているので、電源電圧が変動すると、出力電圧V
OLが変動するうえ、雑音感度も出力電圧VOH+ v
ot、および基準電圧Vおが電源電圧によって変動する
のに伴って変化するなどの欠点があった。
〔発明の概要〕
したがって、この発明の目的は出力電圧が電源電圧によ
らずに安定にでき、しかも雑音感度も安定にすることが
できる半導体集積回路を提供するものである。
このような目的を達成するため、この発明はエミッタが
共通接続された差動対トランジスタと、一端が前記差動
対トランジスタのコレクタに接続され、他端が共通接続
されて接地端子に接続された第1および第2の負荷抵抗
と、一端が前記差動対トランジスタのエミッタ共通接続
点に接続され他端が負電源端子に接続された定電流管性
を有する第3の負荷抵抗から構成される差動増幅回路と
、ベースが前記差動対トランジスタのいずれか一方のコ
レクタに接続され、コレクタが前記接地端子に接続され
、エミッタが第4の負荷抵抗を介して前記負電源端子に
接続された第1のトランジスタから構成されるエミッタ
フォロワ回路とを備え、前記差動対トランジスタの一方
のベースに基準電圧が印加し、他方のベースに入力電圧
を印加し、前記第1のトランジスタのエミッタが出力端
子に接続されるように構成するものでろ9、以下実施例
を用いて詳細に説明する。
〔発明の実施例〕
第3図はこの発明に係る半導体集積回路の一実施例を示
す回路図でめる。同図において、(Rp、)は一端が差
動対トランジスタ(Q+)および(Q2〕のエミッタ共
通接続点に接続され、他端が負電源端子(VE)に接続
された定電流特性を有する抵抗、(Rp2)は一端が第
2のトランジスタ(Q4)のトランジスタのベースに接
続され、他端か負電源端子(VE )に接続された定電
流特性を有する抵抗である。
なお、前記抵抗(R111+ )および(Rpz)は第
4図に示すように公知の構造によって簡単に構成するこ
とができる。すなわち、第4図において、(S+ )は
通常回路の最も低い電位に接続される低濃度のp型シリ
コン基板、(S2)lIJ、’通常回路の最も高い電位
に接続されるn型エピタキシャル層、(S3)はp型拡
散層、(S4)は高濃度n型拡散層、(S5)はシリコ
ン酸化膜、(S61ま金属配線層、(S7)および(S
8)は取り出し電極である。なお前記エピタキシャル層
(S2)は取り出し電極(S7)に接続されてもよい。
また、p型拡散層(S3)と高濃度n型拡散層(S4)
で別々に取り出し電極(S7)および(S8)が接続さ
れ、高濃度n型拡散層(S4)の電極に回路の最も高い
電位もしくは任意の電位に接続してもよい。また、第5
図は第4図の等価回路であり、第6図は前記取り出し電
極(S8)に対して前記取シ出し電極(S7)に正の電
圧Vp金印加した場合の取p出し電極(S7)−取シ出
し電極(S8)間に流れる電流1pの特性を示す。この
図から明らかなように、電圧Vpが電圧VA より大き
い場合、電流Ipはtlとんど変化せず一定の電流とな
る。したがって、第2図においては抵抗(Rp+)およ
び(Rp2)の動作点を電圧VA (第6図参照)よシ
高い電圧に設定されるように回路定数が決められるもの
でるる。
次に、上記構成による半導体集積回路の動作について説
明する。まず、定電流特性を有する抵抗体(Rp+ )
および(Rpz)i流れる電流全それぞれ(Ip+)お
よび(IF5)とテると、出力端子(0)に現われる出
力電圧VOH+ VOL (接地電圧Vcck基準とす
る)は下記(5)式、(6)式で近似することができる
VOR” −VBR(Q3) (5) Vot = −VBE(Q3 ) I PI R2(6
)また、基準電圧VBBは下記(7〕式で近似すること
ができる。
VBB= VBK(Q4) IP2R5(7)ココ”r
、VBE(Q4) 、 VBE(Q3)はそれぞれトラ
ンジスタCQ<) 、 (Q3) のベース・エミッタ
電圧である。また、Ip+ 、 II)2は抵抗(Rp
+) 、 (Rp2)に印加される電圧が、電圧VA 
(第6図参照)より高い場合には、定電流特性に゛より
電源電圧の変動の影響を受けない。したがって、(5)
式および(6)式から明らかなように、出力電圧vOL
 、基準電圧VBeは電源電圧の変動によらず一定にな
る。また雑音感度も出力電圧VOR,VOLおよび基準
電圧VBBが電源電圧に影響されないため、常に同じで
ある。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、この発明に係る半導体集積
回路によれば電源電圧変動に対して安定な出力電圧およ
び雑音感度が得られるうえ、少々い素子数で回路全構成
できるのT1高集積化が可能になるなどの効果がめる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体集積回路を示す回路図、第2図は
第1図の出力電圧および基準電圧の電源電圧特性を示す
図、第3図はこの発明に係る半導体集積回路の一実施例
を示す回路図、第4図および第5図は第3図の定電流特
性全有する抵抗の断面図およびその等価回路、第6図は
第4図に示す抵抗の電圧電流特性を示す図でるる。 (Ql)および(Ql)・・・・差動対トランジスタ、
(Q3)・・・・第1のトランジスタ、(Q4)・骨壷
Φ第2のトランジスタ、(Q5)・・・・第3のトラン
ジスタ、(Ra)〜(R51)・・・拳第1〜第7の負
荷抵抗、(I)・・・・入力端子、0)・・・・出力端
子、(Vc)・・・・接地端子、(VE)・・・・負電
源端子、(V、 )・・・・基準電圧端子、(S+)・
・・・p型シリコン基板、(S2)・・・・n型エピタ
キシャル層、(83)・・・・p型拡散層、(S4)・
・・・高濃度n型拡散層、(S5)・・・・シリコン酸
化膜、(S6)・・・・金属配m瑠、(S7)および(
S8)・・・・取り出し電極。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第1図 第2図 VEE → 第3図 (■ε) 第4図 第5図 手続補正群(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭58−175894号2、発明
の名称 半導体集積回路 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 (2)同書第4頁第4行の「〜接続された」の後に「抵
抗値R3の」を加入する。 (3)同書第11頁第13行の「第2図」を「第3図」
と補正する。 (4)同書第13頁第18行の「〜第7の負荷抵抗、」
の後に[(RPI)、 (RP2)・・・定電流特性を
有する抵抗、」を加入する。 以上 別 紙 [(1)エミッタが共通接続された差動対トランジスタ
と、一端が前記差動対トランジスタのコレクタに接続さ
れ、他端が共通接続されて接地端子に接続された第1お
よび第2の負荷抵抗と、一端が前記差動対トランジスタ
のエミッタ共通接続点に接続され、他端が負電源端子に
接続された定電流特性を有する第3の負荷抵抗から構成
される差動増幅回路と、ベースが前記差動対トランジス
タのいずれか一方のコレクタに接続され、コレクタが前
記接地端子に接続され、エミッタが第4の負荷抵抗を介
して前記負電源端子に接続された第1のトランジスタか
ら構成されるエミッタフォロワ回路とを備え、前記差動
対トランジスタの一方のベースに基準電圧上印加し、他
方のベースに入力電圧を印加し、前記第1のトランジス
タのエミッタが出力端子に接続されることを特徴とする
半導体集積回路。 (2)エミッタが共通接続された差動対トランジスタと
、一端が前記差動対トランジスタのコレクタに接続され
、他端が共通接続されて接地端子に接続された第1およ
び第2の負荷抵抗と、一端が前記差動対トランジスタの
エミッタ共通接続点に接続され、他端が負電源端子に接
続された定電流特性を有する第3の負荷抵抗から構成さ
れる差動増幅回路と、ベースが前記差動対トランジスタ
のいずれか一方のコレクタに接続され、コレクタが前記
接地端子に接続され、エミッタが第4の負荷抵抗を介し
て前記負電源端子に接続された第1のトランジスタとか
ら構成されるエミッタフォロワ回路と、コレクタが前記
接地端子に接続され、エミッタが基準電圧端子に接続さ
れた第2のトランジスタと、一端が前記接地端子に接続
され、他端が前記第2のトランジスタのベースに接続さ
れた第5の負荷抵抗と、一端が前記第2のトランジスタ
のエミッタに接続され、他端が前記負電源端子に接続さ
れた第6の負荷抵抗と、一端が前記第2のトランジスタ
のベースに接続され、他端が前記負電源端子に接続され
た定電流特性を有する抵抗とから構成される基準電圧発
生回路とを備え、前記 。 差動対トランジスタの一方のベースに基準電圧を印加し
、他方のベースに入力電圧を印加し、前記第1のトラン
ジスタのエミッタが出力端子に接続されることを%徴と
する半導体集積回路。j以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エミツ7が共通接続された差動対トランジスタと
    、一端が前記差動対トランジスタのコレクタに接続され
    、他端が共通接続されて接地端子に接続された第1およ
    び第2の負荷抵抗と、一端が前記差動対トランジスタの
    エミッタ共通接続点に接続され、他端が負電源端子に接
    続された定電流特性を有する第3の負荷抵抗から構成さ
    れる差動増幅回路と、ベースが前記差動対トランジスタ
    のいずれか一方のコレクタに接続され、コレクタが前記
    接地端子に接続され、エミッタが第4の負荷抵抗を介し
    て前記負電源端子に接続された第1のトランジスタから
    構成されるエミツタ7オロワ回路とを備え、前記差動対
    トランジスタの一方のベースに基準電圧が印加し、他方
    のベースに入力電圧を印加し、前記第1のトランジスタ
    のエミッタが出力端子に接続されることを特徴とする半
    導体集積回路。
  2. (2)エミッタが共通接続された差動対トランジスタト
    、一端が前記差動対トランジスタのコレクタに接続され
    、他端が共通接続されて接地端子に接続された第1およ
    び第2の負荷抵抗と、一端が前記差動対トランジスタの
    エミッタ共通接続点に接続され、他端が負電源端子に接
    続された定電流特性を有する第3の負荷抵抗から構成さ
    れる差動増幅回路と、ベースが前記差動対トランジスタ
    のいずれか一方のコレクタに接続され、コレクタが前記
    接地端子に接続され、エミッタが第4の負荷抵抗を介し
    て前記負電源端子に接続された第1のトランジスタとか
    ら構成されるエミッタフォロワ回路と、コレクタが前記
    接地端子に接続され、エミッタが基準電圧端子に接続さ
    れた第2のトランジスタと、一端が前記接地端子に接続
    され、他端が前記第2のトランジスタのベースに接続さ
    れた第5の負荷抵抗と、一端が前記第2のl・ランジス
    タのエミッタに接続され、他端が前記負電源端子に接続
    された第6の負荷抵抗と、一端が前記第2のトランジス
    タのベースに接続され、他端が前記負電源端子に接続さ
    れた定電流特性を有する抵抗とから構成される基準電圧
    発生回路とを備え、前記差動対トランジスタの一方のベ
    ースに基準電圧が印加し、他方のベースに入力電圧全印
    加し、前記第1のトランジスタのエミッタが出力端子に
    接続されること全特徴とする半導体集積回路。
JP17589483A 1983-09-21 1983-09-21 半導体集積回路 Pending JPS6066518A (ja)

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