JPS61270916A - 3ステ−ト・ドライバ回路 - Google Patents

3ステ−ト・ドライバ回路

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JPS61270916A
JPS61270916A JP60113651A JP11365185A JPS61270916A JP S61270916 A JPS61270916 A JP S61270916A JP 60113651 A JP60113651 A JP 60113651A JP 11365185 A JP11365185 A JP 11365185A JP S61270916 A JPS61270916 A JP S61270916A
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mos
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bipolar
mos transistor
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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、バイポーラCMOS(相補型金属酸化膜半
導体)混載型の集積回路上に設けられる3ステート・ド
ライバ回路に関する。
[発明の技術的背景] 従来、0MOS型の3ステート・ドライバ回路は、例え
ば第7図に示すように構成されている。
すなわち、入力データ信号りは、インバータ11により
反転された後、ノア回路12およびナンド回路13の一
方の入力端に供給される。上記ナンド回路13の他方の
入力端には制御信号ENが供給され、上記ノア回路12
の他方の入力端にはこの制御信号ENがインバータ14
を介して供・給される。上記ノア回路12の出力は、イ
ンバータ15により反転されて、一端が電源VDDに接
続されたPチャネル型のMOSトランジスタ16のゲー
トに供給される。
また、上記ナンド回路13の出力は、インバータ11に
より反転され、上記MOSトランジスタ16の他端と接
地点間に接続されたNチャネル型のMOSトランジスタ
18のゲートに供給される。そして、上記MOSトラン
ジスタ16と18との接続点から出力信号OUTを得る
ようになっている。なお、上記最終段のMOSトランジ
スタ16.18は、大容量の負荷をドライブするために
、W/L(W:グート幅、L:ゲート長)が大きく設定
されている。
次に、上記のような構成において動作を説明する。制御
信号ENがハイレベルの時、上記ノア回路12およびナ
ンド回路13の出力は、入力データ信号りに対しては単
なるインバータと同じになるため、この回路はドライバ
として動作する。一方、制御信号ENがローレベルの時
には、ノア回路12はローレベルを出力するためMOS
トランジスタ16はオフ状態、ナンド回路13はハイレ
ベルを出力するためMOSトランジスタ18もオフ状態
となり、出力端はハイインピーダンス状態となる。
第8図(a)、(b)および第9図(a)。
(b)はそれぞれ、前記第7図の回路をドライバとして
動作させた時のシュミレーション結果を示している。こ
こで、各回路を構成するNチャネル型のMOSトランジ
スタのゲート長はL12.2μm1Pチヤネル型のMO
SトランジスタはL−1,5μmであり、各MOSトラ
ンジスタのゲート幅Wは以下に示すように設定している
インバータ1、14・・・Wp/Wn−4,5/3ノア
回路12・Wp/Wn−9/6ナ ンド回路・・・Wp/Wn=6/4イ ンバータ15−Vl/Wn−27/18インバータ17
・Wp/Wn−18/12MOSトランジス91G・=
WD−202MOSトランジスタ18−W n −13
5なお、WpはPチャネル型のMOSトランジスタのゲ
ート幅であり、wnはNチャネル型のMOSトランジス
タのゲート幅である。また、各ゲート幅Wの単位はμm
である。
前記第7図の回路の出力端に5.OpFの容量性負荷を
接続したときのドライバ回路による出力遅延は、第8図
(b)および第9図(b)に示すように、立ち上がりが
3.5nS、立ち下がりが3.2nSとなっている。第
8図(a)、第9図(a)にはMOSトランジスタ16
.18に流れる電流を示しているが、貫通電流はごく僅
がであることが見て取れる。なお、第8図(a)、(b
)および第9図(a)、(b)にj5いr、−JFJi
lll[121は入力データ信号りの波形、破線22は
出力信号OUTの波形、一点鎖線23はMOSトランジ
スタ18のドレイン電流、破116はMOS トランジ
スタ16のドレイン電流である。
[背景技術の問題点] しかし、上述した従来の0MOS型の3ステート・ドラ
イバ回路は、大きな負荷ドライブ能力を得るためには、
最終段にゲート幅の大きなMOSトランジスタを必要と
し、また、それに合わせて他のインバータ、ノア回路、
ナンド回路等のディメンジョンを大きく設定する必要が
あり、パターン面積が大きくなる欠点があった。
[発明の目的] この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、パターン面積を増大させるこ
となく、大きな駆動能力が得られる3ステート・ドライ
バ回路を提供することである。
[発明の概要〕 すなわち、この発明においては、上記の目的を達成する
ために、バイポーラCMOS混載型集積回路で利用可能
なバイポーラトランジスタを利用して3ステート・ドラ
イバ回路を構成したもので、コレクタが電源に接続され
る第1バイポーラトランジスタと、この第1バイポーラ
トランジスタのエミッタにコレクタが接続されエミッタ
が接地点に接続される第2バイポーラトランジスタと、
上記第1バイポーラトランジスタのコレクタに一端が接
続されデータ入力信号が供給される第1インバータの出
力で導通制御される第1導電型の第1MOSトランジス
タと、この第1 MOS トランジスタの他端と上記第
1バイポーラトランジスタのベース間に接続され制御信
号が供給される第2インバータの出力で導通制御される
第1導電型の第2MO3トランジスタと、上記第1バイ
ポーラトランジスタのベースと接地点間に接続され上記
第1インバータの出力で導通制御される第2導電型の第
3MOSトランジスタと、一端が上記第2バイポーラト
ランジスタのコレクタに接続され上記第1インバータの
出力で導通制御される第2導電型の第4MOSトランジ
スタと、上記第4MOSトランジスタの他端と上記第2
バイポーラトランジスタのベース間に接続され制御信号
で導通制御される第2導電型の第5MOSトランジスタ
と、上記第1バイポーラトランジスタのベースと接地点
間に接続され上記第2.第3MOSトランジスタの接続
点の電位で導通制御される第2導電型の第6MOSトラ
ンジスタとによって3ステート・ドライバ回路を構成し
、前記第、第2バイポーラトランジスタの接続点から出
力−を得ようにしている。
C発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図に示す3ステート・ドライバ回路は、バイ
ポー50MOS混載型の集積回路上に形成されるもので
、′Il源VDDが供給される電源端子31には、NP
N型の第1バイポーラトランジスタ32のコレクタが接
続される。このバイポーラトランジスタ32のエミッタ
と接地点間には、NPN型の第2バイポーラトランジス
タ33のコレクタ、エミッタがそれぞれ接続される。上
記バイポーラトランジスタ32のコレクタ、ベース間に
は、Pチャネル型(第1導電型)の第、第2MOSトラ
ンジスタ34.35が直列接続される。
上記MoSトランジスタ34のゲートには、入力データ
信号りが供給される第1のインバータ36の出力端が接
続され、上記MoSトランジスタ35のゲートには制御
信号ENが供給される第2のインバータ37の出力端が
接続される。また、上記バイポーラトランジスタ32の
ベースと接地点間には、Nチャネル型(第2導電型)の
第3MOSトランジスタ38が接続され、このMOSト
ランジスタ38のゲートには上記インバータ3θの出力
端が接続される。一方、前記バイポーラトランジスタ3
3のコレクタ、ベース間には、Nチャネル型の第4.第
5MOSトランジスタ39.40が直列接続される。上
記MoSトランジスタ39のゲートには、前記インバー
タ36の出力端が接続され、上記MOSトランジスタ4
0のゲートには、制御信号ENが供給される。そして、
上記バイポーラトランジスタ33のベースと接地点間に
はNチャネル型の第6MOSトランジスタ41が接続さ
れ、このMOSトランジスタ41のゲートには前記MO
Sトランジスタ35と38との接続点が接続されて成る
次に、上記のような構成において動作を説明する。IJ
 III信号ENがハイレベルのとき、バイポーラトラ
ンジスタ32.33の導通および非導通状態は、入力デ
ータ信@Dのレベルによって制御される。
すなわち、入力データ信号りがハイレベルのときは、M
oSトランジスタ34のゲートにO−レベルの信号が入
力されるためこのMOS トランジスタ34はオン状態
となる。この時、制御信号ENのハイレベルによりMO
Sトランジスタ35のゲートにもローレベルの信号が供
給されるため、MOSトランジスタ35もオン状賂とな
り、パイボーラトランジスタ32のベースに電流が供給
されてこのバイポーラトランジスタ32がオン状態とな
る。この時、MOSトランジスタ39にもローレベルが
印加され、MOSトランジスタ39はオフ状態となる。
従って、バイポーラトランジスタ33はオフ状態となる
。上記バイポーラトランジスタ32のオン状態、33の
オフ状態により出力端子に接続された負荷が充電される
と、出力信号OUTがハイレベルとなる。これによって
バイポーラトランジスタ33のベース電位が上昇するが
、MOSトランジスタ41がオン状態となっているため
、バイポーラトランジスタ33のオフ状態は維持される
一方、入力データ信号りがローレベルのときは、MOS
トランジスタ39がオン状態となるため(このときMo
Sトランジスタ40は制御信号ENのハイレベルにより
オンしている)、バイポーラトランジスタ33にベース
電流が供給されてこのバイポーラトランジスタ33がオ
ン状態となる。この時、MOSトランジスタ34はオフ
状態、MOSトランジスタ38はオン状態となり、バイ
ポーラトランジスタ32のベースを接地電位に設定する
ため、バイポーラトランジスタ32は完全なオフ状態と
なる。
よって、出力端子に接続された負荷の電荷はバイポーラ
トランジスタ33により放電される。
また、制御信号ENがローレベルのときは、MoSトラ
ンジスタ35.40がオフ状態となるため、バイポーラ
トランジスタ32.33はオフ状態となり、出力端子は
ハイインピーダンス状態となる。
第2図(a)、(b)ないし第5図(a)。
(b)はそれぞれ、前記第1図の回路のシュミレーショ
ン結果を示している。ここでは、各Nチャネル型のMO
Sトランジスタのゲート長がL−1,2μm、Pチャネ
ル型のMOSトランジスタのゲート長をL−1,5μm
としている。また、ゲート幅Wは、 MOS トランジスタ39.40・W n = 10M
OSトランジスタ34.35・W l) −10MoS
トランジスタ41・・・Wn−3MoSトランジスタ3
8・・・Wn−6インバータ36・Wp/Wn−4,5
/3インバータ37・Wp/Wn −10/ 10なお
、バイポーラトランジスタ32.33のβF−85に設
定している。
出力端子に5.○pFの容量性負荷を接続したときの、
各バイポーラトランジスタ32.33に流れる電流は、
第2図(a)、第3図(a)に示すようになり、入力波
形に対する応答波形は、第2図(b)、第3図(b)に
示すようになった。立ち上がりおよび立ち下がり共に遅
延時間は3.2nSとなっている。この時の貫通電流は
、バイポーラトランジスタ32.33が同時にオン状態
となる期間がないため、図示するように無視し得る程度
となっている。
なお、第2図(a)、(b)および第3図(a)、(b
)において、一点鎖線51は入力データ信号りの波形、
破線52は出力信号OUTの波形、二点鎖線53はバイ
ポーラトランジスタ33のベース電位、破線54はバイ
ポーラトランジスタ32のベース電位、一点鎖線55は
バイポーラトランジスタ33のエミッタ電流、破線56
はバイポーラトランジスタ32のエミッタ電流である。
第4図(a)、(b)および第5図(a)。
(b)は、制御信号ENをローレベルに設定したときの
シュミレーション結果を示している。ここで示している
のはハイインピーダンスに設定された出力端子を別のイ
ンバータで駆動したときの電流波形と応答波形である。
第4図(a)、(b)は、入力データ信号りがローレベ
ル、第5図(a)、(b)は入力データ信号りがハイレ
ベルの場合である。これらの図から出力端子がハイイン
ピーダンスであることが確認される。
なお、第4図(a)、(b)および第5図(a)、(b
)において、一点鎖線61は出力端を駆動するインバー
タの入力波形、破線62は出力端子の波形、二点鎖線6
3はバイポーラトランジスタ33のベース電位、破線6
4はバイポーラトランジスタ32のベース電位、一点鎖
線65はバイポーラトランジスタ33のエミッタ電流、
破線66はバイポーラトランジスタ32のエミッタ電流
である。
このような構成によれば、出力段に大きな駆動能力を有
するバイポーラトランジスタ32.33を用いたので、
比較的小さなパターン面積でありながら大きな駆動能力
が得られる。また、前記第7図の回路では18個のMo
Sトランジスタを必要としたのに対し、前記第1図の回
路では12個のトランジスタで済む。しかも個々のトラ
ンジスタの寸法も小さくて良いので、回路全体のパター
ン面積は約、/2程度にすることができる。
第6図はこの発明の他の実施例を示している。
図において、前記第1図と同一構成部分には同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。すなわち、前記第1
図におけるバイポーラトランジスタ32、33のベース
と接地点間にそれぞれ、Nチャネル型の第7.第8MO
Sトランジスタ42.43を設けたもので、これらMO
Sトランジスタ42.43を制卸信号ENが供給される
インバータ37の出力で導通制御するようにしている。
このような構成によれば、制卸信号ENのローレベル時
にこれらMOSトランジスタ42.43がオン状態とな
り、バイポーラトランジスタ32.33のベースを接地
点に接続して確実にオフ状態とし、出力端子を完全なハ
イインピーダンス状態に設定することができる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、パターン面積を
増大させることなく、大きな駆動能力が得られる3ステ
ート・ドライバ回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係わる3ステート・ドラ
イバ回路を示す図、第2図ないし第5図はそれぞれ上記
第1図の回路の動作を説明するための波形図、第6図は
この発明の他の実施例を説明するための回路図、第7図
は従来の3ステート・ドライバ回路を示す図、第8図お
よび第9図はそれぞれ上記N7図の回路の動作を説明す
るための波形図である。 32、33・・・バイポーラトランジスタ、34、35
.38.39.40.4、42.43・・・MOSトラ
ンジスタ、36.37・・・インバータ、DD・・・電
源、D・・・入力データ信号、EN・・・制卸信号、0
0丁・・・出力信号。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 (b)    時間〔5°c)− 第3図 第6図 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コレクタが電源に接続される第1バイポーラトラ
    ンジスタと、この第1バイポーラトランジスタのエミッ
    タにコレクタが接続されエミッタが接地点に接続される
    第2バイポーラトランジスタと、上記第1バイポーラト
    ランジスタのコレクタに一端が接続され入力データ信号
    が供給される第1インバータの出力で導通制御される第
    1導電型の第1MOSトランジスタと、この第1MOS
    トランジスタの他端と上記第1バイポーラトランジスタ
    のベース間に接続され制御信号が供給される第2インバ
    ータの出力で導通制御される第1導電型の第2MOSト
    ランジスタと、上記第1バイポーラトランジスタのベー
    スと接地点間に接続され上記第1インバータの出力で導
    通制御される第2導電型の第3MOSトランジスタと、
    一端が上記第2バイポーラトランジスタのコレクタに接
    続され上記第1インバータの出力で導通制御される第2
    導電型の第4MOSトランジスタと、上記第4MOSト
    ランジスタの他端と上記第2バイポーラトランジスタの
    ベース間に接続され制御信号で導通制御される第2導電
    型の第5MOSトランジスタと、上記第1バイポーラト
    ランジスタのベースと接地点間に接続され上記第2、第
    3MOSトランジスタの接続点の電位で導通制御される
    第2導電型の第6MOSトランジスタとを具備し、前記
    第1、第2バイポーラトランジスタの接続点から出力を
    得ることを特徴とする3ステート・ドライバ回路。
  2. (2)前記第1バイポーラトランジスタのベースと接地
    点間に接続され前記第2インバータの出力で導通制御さ
    れる第2導電型の第7MOSトランジスタと、前記第2
    バイポーラトランジスタのベースと接地点間に接続され
    前記第2インバータの出力で導通制御される第2導電型
    の第8MOSトランジスタとをさらに具備してなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の3ステート・
    ドライバ回路。
JP60113651A 1985-05-27 1985-05-27 3ステ−ト・ドライバ回路 Granted JPS61270916A (ja)

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