JPS61293021A - 集積論理回路 - Google Patents

集積論理回路

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JPS61293021A
JPS61293021A JP61096581A JP9658186A JPS61293021A JP S61293021 A JPS61293021 A JP S61293021A JP 61096581 A JP61096581 A JP 61096581A JP 9658186 A JP9658186 A JP 9658186A JP S61293021 A JPS61293021 A JP S61293021A
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JP
Japan
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efet
circuit
logic
level
fet
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JP61096581A
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English (en)
Inventor
ウイリアム・エイチ・デーブンポート
ギャリー・ディー・マコーマック
ジョージ・エス・ラルー
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Qorvo US Inc
Original Assignee
Triquint Semiconductor Inc
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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
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0952Logic 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 Schottky type FET MESFET
    • HELECTRICITY
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    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
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    • H03K19/00369Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters
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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】 〔産業上の分野〕 本発明は集積論理回路、特に電界効果トランジスタ(F
ET)形の論理回路に関する。
〔従来技術とその問題点〕
エンハンスメントモード及ヒデゾレションモードMES
 (金属半導体) FF、T技術を使用するGaAmで
装造可能なNOR回路α1の一例全第5図に示す。この
Noa回MQ□はエンハンスメントモードのMIES 
FICT(以下EFETという) (14−0→とデプ
レションモードのMES FET (以下DF’ETと
いう)0樟とより構成される。EFETα4−〇〇は夫
々ダートに入力論理信号A及びBを受け、ソースは共に
負電源V。に接続され、ドレインは接続点(ホ)に共通
接続される。DFIT(illのドレインは正電源Vd
dに接続され、ダートとソースは接続点(ホ)に共通接
続され、電流源として動作する。当業者には十分理解さ
れるとおり、接続点四の信号は両信号A、BのNOR出
力(A NORB)である。通常、接続点い事の信号は
第5図中(6)で示すインバータの如き別の論理回路に
印加される。インバータo4はEFET(2)とDFE
T(ハ)で構成される従来構成である。
第5図の回路を半導体基板としてGaAsを使用するモ
ノリシックICで構成すると、正電源Vddは負を源v
ssより約1.5乃至25V高く、論理O及びlに対応
する負電源V0に対する電圧レベル(以下低出力電圧(
VOL)及び高出力電圧(VOH)という)は0,1及
び0,7■でなければならない。FETα4 、 C1
l及び勾のダート・ソース間電圧vglIに対するスレ
ッショルド値Vthは約0.25−0.4Vである。従
って、 EFETに)を信頼性の高い導通状態にし、 
EFET(ハ)のドレインi VOLレベルにするには
、接続点に)の電圧はFET @のソース電圧を少なく
とも0.4V超さなければならない。
即ち、 FET(イ)のvg、は少なくとも0.4Vで
なければならない。理想的には、全てのFET用V□は
同じテアッテ、もL FE’r (II )VOHカ0
.7 Vであると。
FET■の7g、は約0.3■のノイズマージン分だけ
Vthを超し、そのFETが十分に安定して導通状態に
なるようにする3、シかし乍ら、  ICチップの導電
線路には有限の抵抗があるので、v8.は一般に全FE
Tに同じに力らない。FET間のV、8のバラツキによ
り、 FKTα・のV、はFET e;!’l) (D
 Vsaを0.3Vも超すことがら9得る。そこで、F
ET(1@のVOLがそのFETのVsa より0.I
V高いと、FIT fiの7g8はVthと等しいか、
こf′Lを超して、その結果FET(イ)は。
本来非導通であるべきときに導通状態となる力λも知れ
ない。接続点…がVOLレベルのと@ FE’r(財)
が確実に非導通状態にあるようにするには、VOLレベ
ルはV□に近づけノイズマージン全増加すべきである。
〔発明の概要〕
本発明の集積論理回路は直結FET論理入力段とスーツ
4−バッファ論理出力段とにより構成される。
入力段はドレインが正基準電位レベルに接続され、ダー
トとソースが直結されたDFET構成と、入力論理信号
を受けるべく接続された少なくとも1個のグー) 、D
FETのソースに接続されたドレイン及び負基準電位レ
ベルに接続されたソースを有する第1 DFET構成と
より成る。出力段は第1 DFET構成と略同じであっ
て、ソースが負基準電位レベルに接続され、ダートが第
1 DFET構成のケ9−トに接続された第2 DFE
T構成より成る。出力段には更に、第1 DFET構成
のドレインの電位が所定レベル上越すx2第21EFE
T @成のドレインに電流全供給し、第1 DFET構
成のドレインが所定電位レベル以下となるとき第2 K
F’ET構成のドレイン電流を取り去る手段を含んでい
る。
第1 DFET構成のドレインが所定レベル以下で第2
 EFET 構成のドレイン電流をカットオフすること
により、この論理回路のスーツf−ノfツ7ア論理出力
段に完全無欠な電圧出力低レベルが確立される。
ここで、「スーパーバッファ」の語はシリコンNMO8
技術で使用されているものであって、ドライバ回路が容
量性負荷に対して略対称的に電荷を供給又は取9出すこ
とのできる能力を説明するために使用されている。この
技法はシリコンNMOSにおいて論理回路の動作速度を
増加するのに使用されている。GaA@MI8 FIE
T技術を用いて実施している本発明の好適実施例にあっ
ては、この「スー・9−バッファ」の語は論理回路に完
全無欠なVOLレベルを確立するために使用される。論
理回路のVOLVペルに完全無欠性が欠けることによる
問題は信号レベルの励振が大変大きく、一般的にはGa
AiME8 FET回路の数100mVに比してシリ:
17 y NMO8回路ではがルトのオーダーであるの
で、シリコンNMOS技術では問題なかった。
〔実施例〕
第1図に示す回路は接続点(20’)とFET(イ)の
ダート間にスーツ9−71777回路(ハ)を付加した
点を除き第5図の従来論理回路と同じでおる。回路(1
0’)はNOR回路のDCFL入力段を構成し5回路(
ハ)はNOR回路の出力段である。
第1図に示すとおル、接続点(20つはプルアップgF
ET p′4Of −)に接続され、f(FET (1
◆−αQ(21”−)は夫々付加EFET(ハ)−(至
)のゲートに接続さnる。EFETO壜ノソーストEF
ET(ハ)−(至)のドレインはNORf −)の出力
をなす接続点(ロ)に共通接続され、 IDFET(イ
)のf−)にも接続される。その結果、入力信号A。
Bが共に低レベルであって接続点04がvOHレベルで
あるべきときは、電流は接続点(20’)からPETO
優のダートに流扛、更にpgTO′4のソースからFE
Tに)のゲートに流れ、接続点(ロ)はVOHレベルに
維持さnる。他方、もし論理入力信号AとBの少なくと
も一方が高であり、接続点(20’ )と(ロ)を低レ
ベルに下げようとすると、FET(IIのドレイン電流
はFET C141−αQの少なくとも一方に流れ、接
続点(20’)の′電圧レベルは接続点(ロ)の電圧レ
ベルに対してFET p’Jのスレッショルド電圧Vt
h以下となる。従って、PET(3’Jはオフに切換わ
り、 F’ET(ハ)又は(ト)に電流を供給しなくな
る。この状態下では、接続点04は第5図の回路の接続
点−の電位よりは十分低電圧になる。その結果、第1図
の回路はFET毎の■IIのバラツキに対するノイズマ
ージンが良好に々る。
第2図の回路は本発明による集積論理回路の第2の実施
例を示す。同回路は第1図の回路のFET0→をDFK
T C(*とダイオード(至)に置換した点で相違する
。DFET (343はvg、が約−〇、4Vのピンチ
オフ電圧よシ高い限シ導通状態にとどまる。もし■8.
がこの負電圧より低下すると、 FIiiT(ロ)は非
導通状態になる。少なくとも入力論理信号A、Bの1つ
が高レベルであり、接続点(20’)と04が低電位レ
ベルになろうとすると、接続点(ロ)とFE’rJ4の
ソース間のダイオード(至)は、そのアノード・カソー
ド間の電圧降下は極めて低電流レベルでも約0,5Vで
あるので、 FET(ロ)のソースを接続点(20つに
対して十分に正電位に保持してFET(ト)を確実に非
導通状態にする。前述の如(、FET(ハ)と(ト)の
少なくとも一方が導通すると、接続点(ロ)は確実にV
OLレベルに保持される。
第3図は本発明による集積論理回路の第3の実施例であ
って、ダイオ−1′に)が接続点(20つと(ロ)の間
に接続されている。入力信号A、Hの両方が低レベルで
あると、接続点(20りと(ロ)の各々は高電圧レベル
となり、ダイオ−P(イ)両端の電圧は十分な電流を接
続点(ロ)に供給できる。しかし、少なくとも入力信号
の一方が高レベルであると、接続点(20’)と(ロ)
は低レベルとなろうとするので、ダイオード(6)の両
端電圧は多分的0.3 Vに低下する。ダイオードの指
数電流−電圧関係により、ダイオードを流れる電流は無
視できるレベルになる。よって、篇に)と■のいずれも
十分なドレイン電流を受けることはない、その結果、接
続点(ロ)はV□付近に保持される。第1図、第2図及
び第3図のスーツj−バッファ出力段(ハ)、 (26
’)及び(26っはNOR回路のみならず他の論理回路
にも適用可能である。例えば。
M l 図乃至第3 図ノイyバー p (12’)、
(12#)、(12Iv)は夫々DCFL入力段と適幽
なNOR回路のスー/l−バッファ出力段と類似形状の
スー・9−バッファ出力段とより構成される。更1cS
第4図には本発明の他の実施例であるNAND回路を示
す。このNAND回路はその出力がスー・母−バッファ
出力段■に接続された従来形式の入力DCFL段G1′
4より成る。少なくとも入力信号の一方が低レベルであ
nば、接続点に)トEFET−のソースの両方共に高レ
ベルに向Ln、DF′grに)がダート電流をEFET
Hに供給し、EFET−のソースはVOHレベルとなる
。信号A、Hの両方が高レベルとなると、FIT(47
9のv8.はスレツショルpt圧Vthより下がり、F
IT−は非導電状繍になり、その結果FIT(ト)のソ
ースはEFET−m−によ#)v0付近に保持さnる。
一般に、各論理回路はDCFL入力段とスーツJ?−バ
ッファ出力段を含み論理回路の完全無欠なVOLレベル
を確立する。
〔変形例〕
以上本発明の集積論理回路を複数の実施例に基づき説明
したが1本発明は何らここに例示した特定の論理回路に
制限すべきではなく1本発明の要旨を逸脱することなく
種々の変形変更が可能である0例えば、ここではNOR
回路、インバータ及びNAND回路について説明したが
1本発明は他の論理回路にも適用可能である。一般に、
論理回路への入力数が多くなnばなる程1本発明による
効果も大きくなる。
EFETより成るスーパーバッファ段はDCFL入力段
のEFET構成と実質的に同じであるEFKT構成より
成る。これは必ずしもスーパーバッファ段のEFET構
成があらゆる点でDCFL段のEFF:T構成と同じで
なければならないことを意味するものではなく。
本発明の必要とする範囲内でのみ同じであればよい。例
えば、第4図のNAND回路では、EFETiと輪は2
つの?−トを具える単−FETで置換可能である。こn
は直列接続した2個のFET M及び−と実質的に同じ
機能を果し、勿論本発明に属する。
異なるEFET構戊ハ寸法の異なるものでもよく、その
場合には電流や消費電力も異なる。
また以上は本発明を半導体材料としてGaAsを用いる
場合につき説明したが、低レベルの不確実性の問題はシ
リコン■8 F’ET技術にあっても生じるので1本発
明は何らGaAsのみに限定すべきものでもなり。
〔発明の効果〕
本発明による集積論理回路によnば、論理入力段の出力
側にスー・豐−バッファ出力段を接続するので、使用す
るデバイスのバラツキに関係なく確実に動作する各種論
理回路が得らnるので、特にGaAm FgTを使用す
る論理回路に好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるNOR回路を含む集積論理回路を
示す接続図、第2図及び第3図は本発明によるNOR回
路及びインバータを含む集積論理回路を示す接続図、第
4図は本発明によるNAND回路を含む集積論理回路を
示す接続図、第5図は従来の集積論理回路を示す接続図
である。 (10,(1oz)、@→は論理入力段IJ′4.(1
2勺はインバータ、(ハ)、 (26’) 、 @4け
スーツl−バッファ論理出力段である。 代 理  人    伊  藤    頁間  松隈秀

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電流源接続のDFET及びこれに直列接続され論理
    入力信号が印加される少なくとも2個のゲートを有する
    EFETより成る論理入力段と、上記EFETと同様構
    成のEFET及びこれに直列接続され上記論理入力段の
    出力が印加される可変電流源より成るスーパーバッファ
    論理出力段とを具え該出力段の上記EFETのドレイン
    から出力を得るようにした集積論理回路。 2、上記可変電流源はDFET、DFETとダイオード
    の直列接続回路又はダイオードにより構成される特許請
    求の範囲第1項記載の集積論理回路。
JP61096581A 1985-04-25 1986-04-25 集積論理回路 Pending JPS61293021A (ja)

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US726864 2000-11-30

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