JPS6143799B2 - - Google Patents

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JPS6143799B2
JPS6143799B2 JP54002636A JP263679A JPS6143799B2 JP S6143799 B2 JPS6143799 B2 JP S6143799B2 JP 54002636 A JP54002636 A JP 54002636A JP 263679 A JP263679 A JP 263679A JP S6143799 B2 JPS6143799 B2 JP S6143799B2
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JP
Japan
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circuit
pulse
mos transistor
mos
boot
Prior art date
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Application number
JP54002636A
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Japanese (ja)
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JPS5597096A (en
Inventor
Hiroo Wakaumi
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、MOS構造でIC化される高速MOSド
ライブ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high-speed MOS drive circuit implemented as an IC with a MOS structure.

電荷結合素子(以下、CCDと略称する)を動
作させるためには、MOSキヤパシタでなる転送
電極駆動用の駆動パルスあるいはDCバイアスさ
らに、入力部においてアナログ信号を電荷として
のサンプル信号に変換するための制御用のパル
ス、出力部において検出増幅するための制御用の
パルス等が必要である。特に後者の入力・出力
(I/O)部に供給すべきパルスとして、ビデオ
帯域用のCCDにおいてはマルチ転送チヤネル方
式を採用するしないに拘らず、10MHz以上のサン
プルレートの高速・高電圧スイツチングパルスが
要求される。かかるパルスは、その立上り・立下
り時間が10nsec以下で、そのデユーテイサイク
ルも小さい。(50%以下)のが通例である。この
I/O制御用のパルスの供給を受ける電極部の面
積は小さいので、パルス供給側のドライブ回路の
負荷容量は余り大きくなく、ドライブ回路の配線
容量も含めて数pFの値である。しかし、CCDが
広いダイナミツクレンジとリニアリテイの良い特
性を確保するためには、これらI/O部のパルス
振幅としてTTLレベルに留まらず通常10V以上の
ピークレベルが望まれる。しかも、高速スイツチ
ングのパルスを必要とする故、従来のエンハンス
メント形のMOS構造で実現することはほとんど
不可能である。特に、このようなドライブ回路
は、パルスのリンギングやクロツク周波数外の高
調波の輻射即ちクロストークを無くすため、
CCDと同一チツプ上にIC化することが好ましい
と考えられている。このIC化により、低コス
ト、使い易いデバイスを提供できることにもな
る。CCDは本質的にMOS構造であることから、
そのチツプ上にIC化する場合に望ましい回路は
高速スイツチング特性を与えるMOS構成でなけ
ればならない。しかも、IC化する場合にそのパ
ルスドライブ回路の入力がTTLコンパチブルで
あることが必要である。これは、デバイスの使い
易さから、重要な条件である。このTTLレベル
のパルスとその出力パルス間の遅延時間は、かか
る高速動作のCCDに必要なパルス系の位相合わ
せを容易にするために、できる限り小さいことが
望まれる。かかる条件を満たすような回路構成と
しては、従来第1図に示すようなED MOS構造
が考えられてきた。同図に示した回路は、第2図
に示す動作タイミングでスイツチングを行い、デ
ユーテイ25%の出力パルスV0を供給しうる高速
ドライブ回路の一例である。以下、この回路の動
作を説明する。MOSトランジスタM1とM2か
らなる単位素子はEDの1段インバータ回路であ
り、TTLレベルの入力パルス11を位相反転し
てデプレツシヨン型のMOSトランジスタM1の
ドレインに供給される電源VGGに等しい振幅のパ
ルスN1に増幅する。MOSトランジスタM3,M4
からなる単位素子は、後述するブート回路のプル
アツプ端子電位を制御するためのバツフア回路で
ある。負荷容量CLへ充放電電流を供給するため
のブート回路は、MOSトランジスタM5,M6,M7
とブート容量Cbとで形成される。このブート回
路は、NOR形の論理動作を行い、TTLレベルの
入力パルスI1,I2のいずれか一方が高レベル
(オン)のときにV0を低レベル(OV)に維持
し、いずれも低レベル(オフ)に遷移したときに
M5から供給される充電電流により負荷CLを高レ
ベルの電位に充電する。今、入力パルスI2のク
ロツク周波数が入力パルスI1の2倍に設定され
ているため、入力パルスI2がオンの状態でも入
力パルスI1がオフする期間T1が存在し、この
期間でMOSトランジスタM4がカツトオフす
る。従つて、高レベルの入力パルスI2によりタ
ーンオンしたMOSトランジスタM7のドレイン
部V0が低レベル時に入力パルスI1の位相反転
増幅されたパルスN1(高レベル)がデプレツシ
ヨン型のMOSトランジスタM3をターンオンさ
せてバツフア回路の出力端子N2の電位を第2図
の実線21に示す如く上昇させる。このトランジ
スタM3はデプレツシヨン型のため、閾値電圧
(〓−数V)よりも高いゲート電圧N1(VGG
等しい)の供給を受ける期間で常にターンオン
し、時刻t1においてほゞVGGの電位に達する。こ
の時のN2の電位は、バツフア回路を構成する
MOSトランジスタM3の駆動能力によつて決ま
るが通常ほゞVGGになるように定数を設計するの
がブート回路のドライブ能力を低下させないため
に好ましい。次に、入力パルスI2がオフ状態に
変わると、MOSトランジスタM7がターンオフ
するため、T2の期間ではデプレツシヨンMOSト
ランジスタM5のゲート・ソース間電圧、即ちブ
ート容量Cbの端子間充電電圧(約VGGに等し
い)により得られた高い相互コンダクタンスgm
がMOSトランジスタM5に大きな負荷充電電流
を与え、V0の電位を電源をVDDの近傍まで引き
上げようとする。しかし、従来の構成ではV0
電位の上昇と共につり上げられるN2の電位がV
GG以上になるや否や、デプレツシヨンMOSトラ
ンジスタM3がターンオンしてしまい、N2端子
から電源VGGへ逆方向のリーク電流が流れ始め
る。この現象は、M3がデプレツシヨン型の
MOSトランジスタであるが故に生じるもので、
端子N1とVGGの電位が等しいT2の期間では
MOSトランジスタM3のドレイン(N2)とそ
のソース(VGG)間にわずかに電圧が印加される
だけで閾値電圧の低い(一数V)MOSトランジ
スタM3はターンオンしてしまうのである。この
ため時刻t1に約VGGの充電電圧を保持していたブ
ート容量の端子間は、かかる逆方向リーク電流に
より実線22に示すように放電し乍らわずかに上
昇することになる。MOSトランジスタM5の負
荷充電速度よりもMOSトランジスタM3のリー
ク電流による放電速度の方が速ければN2の端子
は全く上昇しないことになる。このようなリーク
現象が起こるため、MOSトランジスタM5のド
レイン・ソース間電圧が減衰する結果、ダイナミ
ツク動作におけるMOSトランジスタM5のgmが
減少するという問題があつた。従つて、出力端子
V0の電位も実線24に示すようなゆるやかな上
昇特性を示し、gmの減少に伴う充電速度の低下
により電源VDDの電位まで上昇しないうちにオフ
状態に遷移してしまうことになつた。このような
パルスは高速動作のCCDのI/O制御用として
は有用ではない。また、十分なる電圧振幅が得ら
れないためCCDの動作ダイナミツクレンジを低
下させるばかりでなく、入力可能な信号レベルを
下げるためリニアリテイも劣化させる。
In order to operate a charge-coupled device (hereinafter abbreviated as CCD), a drive pulse or DC bias is required to drive the transfer electrode of the MOS capacitor, and a drive pulse or DC bias is required to drive the transfer electrode of the MOS capacitor. Control pulses, control pulses for detection and amplification in the output section, etc. are required. In particular, as pulses to be supplied to the input/output (I/O) section of the latter, high-speed, high-voltage switching with a sample rate of 10 MHz or higher is required in video band CCDs, regardless of whether or not a multi-transfer channel method is adopted. A pulse is required. Such a pulse has a rise/fall time of 10 nsec or less and a short duty cycle. (50% or less) is the norm. Since the area of the electrode portion receiving the I/O control pulses is small, the load capacitance of the drive circuit on the pulse supply side is not very large, and is several pF including the wiring capacitance of the drive circuit. However, in order to ensure that the CCD has a wide dynamic range and good linearity, the pulse amplitude of these I/O sections is not limited to the TTL level, but usually requires a peak level of 10 V or more. Moreover, since it requires high-speed switching pulses, it is almost impossible to implement with a conventional enhancement type MOS structure. In particular, such drive circuits are designed to eliminate pulse ringing and harmonic radiation outside the clock frequency, that is, crosstalk.
It is considered preferable to implement the IC on the same chip as the CCD. This integration into ICs also makes it possible to provide low-cost, easy-to-use devices. Since CCDs are essentially MOS structures,
When implementing an IC on the chip, the desired circuit must have a MOS configuration that provides high-speed switching characteristics. Moreover, when implementing an IC, the input of the pulse drive circuit must be TTL compatible. This is an important condition for ease of use of the device. It is desirable that the delay time between this TTL level pulse and its output pulse be as small as possible in order to facilitate phase alignment of the pulse system required for such a high-speed CCD. Conventionally, an ED MOS structure as shown in FIG. 1 has been considered as a circuit configuration that satisfies these conditions. The circuit shown in the figure is an example of a high-speed drive circuit that performs switching at the operation timing shown in FIG. 2 and can supply an output pulse V 0 with a duty of 25%. The operation of this circuit will be explained below. The unit element consisting of MOS transistors M1 and M2 is a one-stage ED inverter circuit, which inverts the phase of the TTL level input pulse 11 and generates a pulse with an amplitude equal to the power supply V GG supplied to the drain of the depletion type MOS transistor M1. Amplify to N1. MOS transistor M3 , M4
The unit element consisting of is a buffer circuit for controlling the pull-up terminal potential of a boot circuit to be described later. The boot circuit for supplying charge/discharge current to the load capacitance C L includes MOS transistors M 5 , M 6 , M 7
and boot capacitance C b . This boot circuit performs NOR type logic operation and maintains V 0 at a low level (OV) when either TTL level input pulse I1 or I2 is at a high level (on), and both are at a low level. (off)
The charging current supplied from M5 charges the load C L to a high level potential. Now, since the clock frequency of the input pulse I2 is set to twice that of the input pulse I1, even when the input pulse I2 is on, there is a period T1 in which the input pulse I1 is off, and during this period, the MOS transistor M4 is cut off. do. Therefore, when the drain part V0 of the MOS transistor M7 turned on by the high level input pulse I2 is at a low level, the phase inverted amplified pulse N1 (high level) of the input pulse I1 turns on the depletion type MOS transistor M3. The potential of the output terminal N2 of the buffer circuit is increased as shown by the solid line 21 in FIG. Since this transistor M3 is a depletion type, it is always turned on during the period when it is supplied with the gate voltage N1 (equal to V GG ) which is higher than the threshold voltage (〓-several volts), and reaches a potential of approximately V GG at time t1. reach The potential of N2 at this time constitutes a buffer circuit.
Although it is determined by the driving ability of the MOS transistor M3, it is usually preferable to design the constant so that it is approximately V GG in order not to reduce the driving ability of the boot circuit. Next, when the input pulse I2 turns off, the MOS transistor M7 turns off, so during the period T2 , the voltage between the gate and source of the depletion MOS transistor M5, that is, the charging voltage between the terminals of the boot capacitor C b (approximately V High transconductance gm obtained by (equal to GG )
applies a large load charging current to the MOS transistor M5, attempting to raise the potential of V 0 to the vicinity of V DD of the power supply. However, in the conventional configuration, the potential of N2, which is raised as the potential of V 0 rises, is V
As soon as the voltage exceeds GG , the depletion MOS transistor M3 turns on, and a leakage current in the opposite direction begins to flow from the N2 terminal to the power supply VGG . This phenomenon is caused by M3 being a depletion type.
This occurs because it is a MOS transistor.
In the period T2 when the potentials of terminal N1 and VGG are equal,
Just by applying a slight voltage between the drain (N2) and the source (V GG ) of the MOS transistor M3, the MOS transistor M3, which has a low threshold voltage (several volts), is turned on. Therefore, the voltage between the terminals of the boot capacitor, which had been holding a charging voltage of about V GG at time t 1 , is discharged and slightly increased as shown by the solid line 22 due to this reverse leakage current. If the discharge speed due to the leakage current of the MOS transistor M3 is faster than the load charging speed of the MOS transistor M5, the voltage at the N2 terminal will not rise at all. Due to the occurrence of such a leakage phenomenon, the drain-source voltage of the MOS transistor M5 is attenuated, resulting in a problem that the gm of the MOS transistor M5 during dynamic operation is reduced. Therefore, the output terminal
The potential of V 0 also showed a gradual rising characteristic as shown by the solid line 24, and due to the decrease in charging speed due to the decrease in gm, the transition to the off state occurred before the potential rose to the potential of the power supply V DD . Such pulses are not useful for I/O control of high-speed CCDs. Furthermore, since a sufficient voltage amplitude cannot be obtained, not only the operational dynamic range of the CCD is reduced, but also the linearity is degraded because the signal level that can be input is reduced.

本発明の目的はかかる欠点を除去せしめた高速
MOSドライブ回路を提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate such drawbacks and to provide a high-speed
Our goal is to provide MOS drive circuits.

本発明によれば、半導体基板上にIC化される
MOS構造のドライブ回路であつて、第2入力パ
ルスを反転増幅するEDインバータ回路と、此の
EDインバータ回路の出力パルスと第1入力パル
スとで制御されるEDNORゲート回路と、此の
EDNORゲート回路の出力パルスの供給を受ける
負荷MOSトランジスタと、前記第1の入力パル
スの供給を受けるドライブMOSトランジスタか
ら成るEDバツフア回路と、前記第1入力パルス
とその2倍のクロツク周波数の前記第2入力パル
スで制御されるNORのブート回路とで構成さ
れ、前記EDインバータ回路、EDNORゲート回
路、EDバツフア回路のロード側のMOSトランジ
スタは第1の電源に接続されて前記NORのブー
ト回路がブート動作を行うのに必要なパルスを供
給し、第2または第1の電源に接続された前記
NORのブート回路が前記第2または第1の電源
の電圧値をピーク値とする出力パルスを供給する
ようにしたことを特徴とする高速MOSドライブ
回路が得られる。
According to the present invention, an IC is formed on a semiconductor substrate.
This is a drive circuit with a MOS structure, and an ED inverter circuit that inverts and amplifies the second input pulse.
The EDNOR gate circuit controlled by the output pulse of the ED inverter circuit and the first input pulse, and this
an ED buffer circuit comprising a load MOS transistor supplied with the output pulse of the EDNOR gate circuit, a drive MOS transistor supplied with the first input pulse; The NOR boot circuit is controlled by two input pulses, and the load-side MOS transistors of the ED inverter circuit, EDNOR gate circuit, and ED buffer circuit are connected to the first power supply, and the NOR boot circuit boots. said circuit connected to the second or first power supply and providing the necessary pulses to carry out the operation;
A high-speed MOS drive circuit is obtained, characterized in that the NOR boot circuit supplies an output pulse whose peak value is the voltage value of the second or first power supply.

以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明を
行う。第3図は本発明の高速MOSドライブ回路
の−実施例を示す。同図において、第1図に示す
ものと同一記号は同一構成要素を表わす。本発明
の回路の動作は、一部を除いて第1図に示した高
速ドライブ回路の動作原理に同様である。本発明
の従来回路構成と異なる点は、バツフア回路の制
御パルスを供給するインバータ回路の代わりに
NORゲートを設け、このNORゲートを第2の入
力パルスを反転増幅するE/D形のインバータ回
路で制御するようにしたことである。かかる構成
をとることにより、出力端子V0の電位が上昇す
る期間T2(第2図参照)において、その直前に
おいて充電されたブート容量Cb端子間電圧(約
GGに等しい)を保持した状態のままバツフア回
路の出力端子N2の電位は上昇できる。即ち、第
2の入力パルスI2はデプレツシヨンMOSトラ
ンジスタM8とエンハンスメントMOSトランジ
スタM9とで構成されたインバータ回路で反転増
幅されてN3のパルスとなる。このN3のパルス
はデプレツシヨンMOSトランジスタM1と2つ
のエンハンスメントMOSトランジスタM10,
M2とで構成されたNORゲート回路のドライブ
MOSトランジスタM10のゲートに供給され、
このNORゲートを制御する。第4図は、本実施
例に示した回路の動作タイミングを示したもの
で、以下この図を用いて説明を行う。このN3の
パルスがオフの期間T1では、NORゲートのもう
一方の入力パルスI1もオフの状態にあるため、
NORゲートの出力N1は高レベルの電位(オ
ン)に維持される。次に、T2の期間では、第2
の入力パルスI2の状態遷移(オンからオフへ)
に伴つてインバータ回路の出力N3はオン状態に
なるため、バツフア回路の電源側MOSトランジ
スタであるデプレツシヨンMOSトランジスタM
3のゲートに低レベルのパルス(OV)を供給す
る。このM3は、デプレツシヨン型のMOSトラ
ンジスタで構成されている。しかし、そのゲート
電位N1は、T1の期間の終りt1に約VGGの電源
電圧まで上昇したバツフア回路の出力N2の電位
に比して、その閾値電圧(〓−数V)よりもはる
かに低い電位に設定されるため、M3のMOSト
ランジスタはカツトオフ状態に移る。この時、バ
ツフア回路の構成要素であるMOSトランジスタ
M4もカツトオフ状態にあるから、端子N2は浮
遊状態におかれる。従つて、入力パルスI1とI
2が共にオフ状態の期間T2では、T1の期間に
NOR型のブート回路を構成するブート容量Cb
充電された約VGGの電圧はそのまま保持される。
また、このT2の期間では、エンハンスメント
MOSトランジスタM6,M7のゲートに供給さ
れるI1,I2の入力パルスが共にオフ状態にお
かれるため、出力部の負荷容量CLを直接駆動す
るブート回路のドライブ側MOSトランジスタM
6,M7がカツトオフ状態になる。他方ブート回
路のロード側MOSトランジスタM5は負の数V
の閾値電圧を有するデプレツシヨンMOSトラン
ジスタである上、そのゲート・ソース間には約V
GGの電圧が印加された状態にあるから、ターンオ
ンして電源VDDより負荷CLへ充電電流を供給
し、出力端子V0の電圧を実線25に示す如く上
昇せしめVDDの電位にまで充電する。かかる遷移
状態(T2期間)において、バツフア回路の出力
N2の電位はVGG以上の値になるが、デプレツシ
ヨンMOSトランジスタM3のゲート電位が低
く、M3が常にカツトオフ状態におかれるため、
N2からVGGへの大きなリーク電流は全く生じな
い。リークがあるとしても、N2の端子を形成す
るN+不純物拡散層とP形半導体基板間の逆方向
接合電流であるが、この電流値は通常非常に小さ
いnAのオーダであるため、数百μA〜数mAの回
路電流に比して無視できる。このようにブート容
量の充電電圧のリークがないため、T2の期間で
はN2の電位は実線23に示すようなVGG+VDD
に近いピーク電位にまで達する。出力端子V0
電位上昇は、リークのないこのブート容量の充電
電圧により得られるMOSトランジスタM5の大
きなgmにより高速に行なわれる。即ち、出力パ
ルスV0として安定した高速、高振幅のパルスが
得られるため従来のドライブ回路にみられた
CCDのダイナミツクレンジやリニアリテイの低
いという問題がなくなる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 shows an embodiment of the high speed MOS drive circuit of the present invention. In this figure, the same symbols as those shown in FIG. 1 represent the same components. The operation of the circuit of the present invention is similar to the principle of operation of the high-speed drive circuit shown in FIG. 1, except for some parts. The difference from the conventional circuit configuration of the present invention is that instead of an inverter circuit that supplies control pulses for the buffer circuit,
A NOR gate is provided, and this NOR gate is controlled by an E/D type inverter circuit that inverts and amplifies the second input pulse. By adopting such a configuration, during the period T2 (see Figure 2) in which the potential of the output terminal V0 rises, the voltage across the boot capacitor Cb (approximately equal to VGG ) that was charged immediately before was maintained. The potential of the output terminal N2 of the buffer circuit can be increased in this state. That is, the second input pulse I2 is inverted and amplified by an inverter circuit composed of a depletion MOS transistor M8 and an enhancement MOS transistor M9, and becomes a pulse N3. This N3 pulse is applied to the depletion MOS transistor M1 and the two enhancement MOS transistors M10,
Drive of NOR gate circuit composed of M2 and
Supplied to the gate of MOS transistor M10,
Control this NOR gate. FIG. 4 shows the operation timing of the circuit shown in this embodiment, and the following explanation will be given using this diagram. During the period T1 when the N3 pulse is off, the other input pulse I1 of the NOR gate is also off, so
The output N1 of the NOR gate is maintained at a high level potential (on). Next, in period T 2 , the second
State transition of input pulse I2 (from on to off)
As the output N3 of the inverter circuit turns on, the depletion MOS transistor M, which is the power supply side MOS transistor of the buffer circuit,
A low level pulse (OV) is supplied to the gate of 3. This M3 is composed of a depletion type MOS transistor. However, the gate potential N1 is much higher than its threshold voltage (〓-several V) compared to the potential of the output N2 of the buffer circuit, which rose to the power supply voltage of about V GG at the end of the period t 1 of T1. Since it is set to a low potential, the M3 MOS transistor moves to a cut-off state. At this time, since the MOS transistor M4, which is a component of the buffer circuit, is also in a cut-off state, the terminal N2 is placed in a floating state. Therefore, input pulses I1 and I
In the period T 2 when both 2 and 2 are in the off state, in the period T1
The voltage of approximately V GG charged in the boot capacitor C b forming the NOR type boot circuit is maintained as it is.
Also, in this period of T 2 , the enhancement
Since the input pulses of I1 and I2 supplied to the gates of MOS transistors M6 and M7 are both turned off, the drive side MOS transistor M of the boot circuit that directly drives the load capacitance C L of the output section
6, M7 is in the cut-off state. On the other hand, the load side MOS transistor M5 of the boot circuit has a negative number V.
It is a depletion MOS transistor with a threshold voltage of
Since the voltage of GG is applied, it is turned on and a charging current is supplied from the power supply V DD to the load C L to increase the voltage of the output terminal V 0 as shown by the solid line 25 and charge it to the potential of V DD . do. In this transition state (period T2 ), the potential of the output N2 of the buffer circuit becomes a value equal to or higher than VGG , but the gate potential of the depletion MOS transistor M3 is low and M3 is always kept in the cut-off state.
No large leakage current from N2 to V GG occurs. Even if there is leakage, it is a reverse junction current between the N + impurity diffusion layer that forms the N2 terminal and the P-type semiconductor substrate, but this current value is usually very small on the order of nA, so it is only a few hundred μA. It can be ignored compared to the circuit current of ~ several mA. In this way, since there is no leakage of the charging voltage of the boot capacitor, the potential of N2 becomes V GG + V DD as shown by the solid line 23 during the period T 2 .
reaches a peak potential close to . The potential of the output terminal V0 is increased rapidly due to the large gm of the MOS transistor M5 obtained by the leak-free charging voltage of this boot capacitor. In other words, a stable, high-speed, high-amplitude pulse can be obtained as the output pulse V 0 , which is different from that seen in conventional drive circuits.
This eliminates the problems of CCD dynamics and low linearity.

本実施例に示した回路構成は、通常のE/
DMOSプロセスで試作できる。即ち、MOSトラ
ンジスタM1,M3,M5,M8は、P又はAs
等の不純物イオンを基板表面のチヤネル部に注入
することによつて閾値電圧VTが負の数Vの電位
に制御されるデプレツシヨンMOSトランジスタ
である。また、MOSトランジスタM2,M4,
M6,M7,M9,M10は、約1V程度のVT
得るためにBoron等の不純物イオンを基板表面に
注入したエンハンスメントMOSトランジスタで
ある。かかるVTを有するようにE/DMOS構成
とすることにより前述の高速スイツチング動作が
得られる。特に、ロード側のMOSトランジスタ
としてデプレツシヨンMOSトランジスタで構成
された回路では立上り時の負荷充電電流がE−
MOS構成に比して大きいため、インバータ等の
単位素子の遅延時間が短い。従つて、本実施例に
示した如き少ない段数の単位素子の縦続回路で
は、入力されるTTLレベルのパルスI1,I2
と出力パルスV0間の伝搬遅延が小さくなる。こ
の結果、CCD等のI/O制御用のパルスドライ
ブ回路として用いる場合、転送電極駆動用のパル
スや他のI/Oパルスとの適切な位相関係を容易
に設定できるようになる。この利点は10MHz以上
の高速のパルスを用いるCCDでは特に重要視さ
れ、パルスの位相を適切に合わせることにより
CCD本来の特性を十分に生かし、発揮すること
が可能になる。また、本実施例の回路がIC化さ
れても占有面積の増大は小さく他の回路あるいは
システムとオンチツプ化しても高密度化を防げる
ことはない。尚、本実施例ではVGGとVDDの2電
源に分けた例を説明したが、共通にしても差しつ
かえないことはこれまでの説明から明らかであ
る。さらに、低消費電力を図るために、適当にい
くつかの単位素子の組合せに分割して電源を供給
するようにすることもできる。
The circuit configuration shown in this example is a typical E/
Prototypes can be manufactured using the DMOS process. That is, MOS transistors M1, M3, M5, M8 are P or A s
This is a depletion MOS transistor in which the threshold voltage V T is controlled to a potential of a negative number V by implanting impurity ions such as ions into the channel portion of the substrate surface. In addition, MOS transistors M2, M4,
M6, M7, M9, and M10 are enhancement MOS transistors in which impurity ions such as boron are implanted into the substrate surface to obtain a V T of approximately 1V. The above-mentioned high-speed switching operation can be obtained by using an E/DMOS configuration having such a V T . In particular, in a circuit configured with a depletion MOS transistor as the load side MOS transistor, the load charging current at startup is E-
Since it is larger than the MOS configuration, the delay time of unit elements such as inverters is short. Therefore, in a cascade circuit of unit elements with a small number of stages as shown in this embodiment, the input TTL level pulses I1 and I2
The propagation delay between the output pulse V 0 and the output pulse V 0 becomes smaller. As a result, when used as a pulse drive circuit for I/O control of a CCD or the like, it becomes possible to easily set an appropriate phase relationship with pulses for driving transfer electrodes and other I/O pulses. This advantage is particularly important for CCDs that use high-speed pulses of 10MHz or higher, and by appropriately matching the pulse phase,
This makes it possible to make full use of the inherent characteristics of CCDs. Furthermore, even if the circuit of this embodiment is implemented as an IC, the occupied area will only increase so much, and even if it is integrated with other circuits or systems on-chip, higher density will not be prevented. In this embodiment, an example in which the power supplies are divided into two power supplies, V GG and V DD, has been explained, but it is clear from the above description that it is also possible to use a common power supply. Furthermore, in order to reduce power consumption, it is also possible to supply power by dividing the unit into an appropriate combination of several unit elements.

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば大きな相互コンダクタンスgmを有する高速の
MOSドライブ回路が得られる。この回路は、高
速かつ高振幅のパルスを供給できることと入出力
パルス間の遅延時間が小さいため、特にCCDの
I/O制御用の高速パルスを供給するためのドラ
イブ回路として有益な構成である。さらに、本発
明は通常のE/DMOSプロセスで試作できる
MOS構造であるから、CCDのプロセスに組込れ
てオンチツプIC化することも容易である。ま
た、本発明のドライブ回路をMOS構造のRAM、
ROMさらにランダムロジツク等のLSIに適用すれ
ば、高速のI/O動作が得られるようになる。こ
れらのLSIと同一チツプ上にIC化することは、
CCDの場合と同様に容易である。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, a high-speed
A MOS drive circuit is obtained. Since this circuit can supply high-speed, high-amplitude pulses and has a small delay time between input and output pulses, it is particularly useful as a drive circuit for supplying high-speed pulses for I/O control of CCDs. Furthermore, the present invention can be prototyped using a normal E/DMOS process.
Since it has a MOS structure, it can be easily incorporated into the CCD process and turned into an on-chip IC. In addition, the drive circuit of the present invention can be used as a RAM with a MOS structure,
If applied to LSI such as ROM or random logic, high-speed I/O operations can be achieved. Incorporating an IC on the same chip as these LSIs is
It is as easy as with CCD.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のMOSドライブ回路の構成を示
す図、第2図はそのMOSドライブ回路の動作タ
イミングを示す図、第3図は本発明の高速MOS
ドライブ回路の一実施例を示す図、第4図はこの
高速MOSドライブ回路の動作タイミングを示す
図である。図において、M1,M2,M3,M
4,M5,M6,M7,M8,M9,M10は
MOSトランジスタ、I1,I2は入力パルス、
bはブート容量、N1,N2,N3は端子2
1,22,23,24,25はパルス波形を示
す。
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional MOS drive circuit, Fig. 2 is a diagram showing the operation timing of the MOS drive circuit, and Fig. 3 is a diagram showing the high-speed MOS drive circuit of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the drive circuit, and FIG. 4 is a diagram showing the operation timing of this high-speed MOS drive circuit. In the figure, M1, M2, M3, M
4, M5, M6, M7, M8, M9, M10 are
MOS transistors, I1 and I2 are input pulses,
C b is the boot capacitance, N1, N2, N3 are terminal 2
1, 22, 23, 24, and 25 indicate pulse waveforms.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基板上にIC化されるMOS構造のドラ
イブ回路であつて、第2入力パルスを反転増幅す
るEDインバータ回路と、此のEDインバータ回路
の出力パルスと第1入力パルスとで制御される
EDNORゲート回路と、此のEDNORゲート回路
の出力パルスの供給を受ける負荷MOSトランジ
スタと前記第1の入力パルスの供給を受けるドラ
イブMOSトランジスタから成るEDバツフア回路
と、前記第1入力パルスとその2倍のクロツク周
波数の前記第2入力パルスで制御されるNORの
ブート回路とで構成され、前記EDインバータ回
路、EDNORゲート回路、EDバツフア回路のロ
ード側のMOSトランジスタは第1の電源に接続
されて前記NORのブート回路がブート動作を行
うのに必要なパルスを供給し、第2または第1の
電源に接続された前記NORのブート回路が前記
第2または第1の電源の電圧値をピーク値とする
出力パルスを供給するようにしたことを特徴とす
る高速MOSドライブ回路。
1. A drive circuit with a MOS structure integrated on a semiconductor substrate, which is controlled by an ED inverter circuit that inverts and amplifies the second input pulse, and the output pulse of this ED inverter circuit and the first input pulse.
an ED buffer circuit consisting of an EDNOR gate circuit, a load MOS transistor supplied with the output pulse of this EDNOR gate circuit, a drive MOS transistor supplied with the first input pulse, and the first input pulse and its double. and a NOR boot circuit controlled by the second input pulse having a clock frequency of A boot circuit of the NOR supplies the necessary pulses to perform a boot operation, and the boot circuit of the NOR connected to the second or first power supply adjusts the voltage value of the second or first power supply to a peak value. A high-speed MOS drive circuit characterized by supplying output pulses that
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