JPS62159910A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS62159910A
JPS62159910A JP61002578A JP257886A JPS62159910A JP S62159910 A JPS62159910 A JP S62159910A JP 61002578 A JP61002578 A JP 61002578A JP 257886 A JP257886 A JP 257886A JP S62159910 A JPS62159910 A JP S62159910A
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data
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data output
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JP61002578A
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Hiroshi Shinohara
尋史 篠原
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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
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • H03K19/01721Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by means of a pull-up or down element

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】 (産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路に関し、特にそのデータ出
力バッファに関するものである。
〔従来の技術〕
第4図はよく知られた従来のデータ出カバγファの回路
図である。図において、1は内部データ、2は出力イネ
ーブル(OE)信号、3はデータ出万端子、4はOE信
号2を入力とするインバータ、5. 6. 9. 10
. 13はPチャネルMO3FET、 ?、  8. 
11. 1’2. 14はnチャネルMO3FETであ
る。そして上記トランジスタ5,6゜7.8により内部
データ1とOE信号2とを入力とするNAND回路が構
成され、また上記トランジスタ9.10,11.12に
より内部データ1とインバータ4の出力であるOEの反
転信号とを入力とするNOR回路が構成さ、れている。
出力トランジスタ13はソースが電源電位に、ドレイン
がデータ出力端子3に、ゲート15が上記NAND回路
出力に接続されており、出力トランジスタ14はソース
が基準電位に、ドレインが出力端子3に、ゲート16が
上記NOR回路出力に接続されている。ここで上記出力
トランジスタ13,14は、データ出力端子に本半導体
集積回路外から付加される100FF程度の大きな容量
性負荷を駆動しなければならないので、そのゲート幅は
大きく設計されている。
次に動作について説明する。
0H信号2が“L”の場合、OE倍信号入力とするNA
ND回路出力は内部データに関係なく“H”となり、o
Eの反転信号を入力とするNOR回路出力は内部データ
に関係なくL″となる。
従って、出力トランジスタ13.14のゲート15.1
6は、それぞれ“H”、”!、”となり、該出力トラン
ジスタ13.14ともに非導通状態で、内部データを出
力しない。   1 一方OE信号2が“H”の場合、NAND回路とNOR
回路はどをらも内部データ1の反転データを出力する。
従って、内部データ1が1H”ならば、ゲート15.1
6がL″となって出力トランジスタ13のみ導通状態と
なり、データ出力端子3に“H”を出力する。内部デー
タ1が“L。
ならば、ゲート15.16がH”となりで出力トランジ
スタ14のみが導通状態となり、データ出力端子3に“
L”を出力する。
このような出力バッファ回路の動作のタイミングチャー
トを第5図に示す。時刻t1の前後は、OE信号2がH
”の状態でデータが1H″から“L”に遷移する場合を
示し、時刻t2の前後はOE倍信号一度″L″にした後
にデータがL”から@H″に遷移する場合を示す。どち
らの場合にも、データ出力端子3に赤かる容量負荷の充
放電のために出力トランジスタ1a、i4に大きなドレ
イン電流が流れる。特に、内部データのi化又はOE倍
信号変化を受けて急速に非導通状態から導通状態に変化
するので、tl、t2におけるドレイン電流の変化量 は大きい。
集積回路チップ内、パッケージ、゛及び集積回路チップ
とパッケージを接続するワイヤでの一源配線と基準電位
配線のインダクタンスをそれぞれL2゜Llとすると、
出力トランジスタ13.14のドレイン電流i2.t1
は、それぞれ電源電流、基従って、時刻t1では基準電
位に、時刻t2では電源に逆起電力が発生し雑音となる
。またtlでは短期間ではあるがゲー)15.16が中
間電位となり、出力トランジスタ13.14がともに導
通して電源電位から基準電位に貫通電流が流れる。
これはデータ出力端子の充放電に寄与しない無駄な電流
である。t2ではOE倍信号より貫通電流は回避されて
いる。    ′ (発明が解決しようとする問題点〕 従来の出カバソファは以上のように構成されているので
、出力データの変化時に基準電位と電源に雑音が発生す
るという問題があった。そこで出力トランジスタのゲー
ト幅を小さく設計すれば、上記雑音は小さくできるが、
このゲート幅を小さくするとデータ出力が遅くなるとい
う得失関係がある。また、新データを出力する直前まで
前データの値をデータ出力端子が保持しているため、デ
ータ出力の遷移に時間がかかるという欠点もあった。
この発明は上記のような問題点を解消するため逆起電力
による雑音を小さくできるとともに、高速にデータ出力
の遷移ができる半導体集積回路を得ることを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体集積回路は、出力バッファの出力
トランジスタのゲートにバイアス印加手段を設け、デー
タ出力直前の一定期間にのみ該バイアス印加手段を動作
させるようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、前データ出力時には非導通状態で
あった方の出力トランジスタがバイアス印加手段により
あらかじめ軽い導通状態にされ、これにより、次データ
が前データと逆の場合に発生する急峻なドレイン電流の
立ち上りが緩和されるとともに、データ出力端子があら
かじめ中間電圧にされるから出力データの遷移に要する
時間が短縮される。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、17はデータ出力3と出力トランジス
タ13のゲート15間に設けられたnチャネルMO3F
F、T、18はデータ出力3と出力トランジスタ14の
ゲート16間に設けられたnチャネルMO3FETであ
り、これらのトランジスタ17,18によりバイアス印
加手段が構成されている。19は上記トランジスタ17
.18のゲートに接続され、上記バイアス印加手段の動
作を制御する制御信号である。
制御信号の発生方法は半導体集積回路の種類により様々
な方法がある。例えばスタティックRAMでは、アドレ
ス変化を検知して発生するATD (Add −res
s Transition Detect)信号に遅延
時間を加えて発生させることができるし、ダイナミック
RAMでは、ττT入力信号に遅延時間を加えて発生さ
せることができる。
次に作用効果について説明する。本実施例の出カバソフ
ァ回路の動作のタイミングチャートを第2図に示す。
まず前データとして“H”が出力されている。ここでO
E信号2が“L”になって出力トランジスタ13が非導
通状態になると、その後に制御信号19が”H″になっ
てバイアス印加手段が動作する。この時、データ出力3
は”H″なので、出力トランジスタ13のゲート15は
H”のままで、該出力トランジスタ13は非導通状態に
とどまる。一方、“L”であった出力トランジスタ14
のゲート16はトランジスタ18を通して“H″側に充
電される。
ゲート16の電圧はトランジスタ18のインピーダンス
とトランジスタ11と12の並列インピーダンスの比及
びデータ出力3の電圧で決まる中間電圧になる。従って
、前データの“H”出力時には非導通であった出力トラ
ンジスタ14のみが選択的に軽い導通状態となる。この
時がt1’である。
次に、新しい内部データ1が現れるころにOE信号2が
”H”に、制御信号19が“H″になる。中間電圧にあ
ったゲート16は“L”の内部データ1に従ってH”に
なり、出力トランジスタ14は本格的な導通状態になる
。この時がtlである。このときの出力トランジスタ1
4のドレイン電流11の立ち上りは時刻t1’とtlに
分散するので、急峻が小さくなり、基準電位に加わる逆
起電力は緩和される。また、データ出力3は、軽い導通
状態になった出力トランジスタ14によりあらかじめ中
間電圧に移行しているので、新データが内部データに現
れた後の遷移が速かに行なわれる。
第2図では、この後にデータがL″から“H”に変化し
た場合も示しているが、データが“H”から“L”に変
化した場合と同様の動作をする。この場合、時刻t2’
に出力トランジスタ13のみが選択的に軽い導通状態と
なるため、トランジスタ13のドレイン電流12の立上
りが時刻t2Lとt2にくなり、電源に加わる逆起電力
が緩和される。
以上の説明では出力データが変化する場合を示したが、
出力データが変化しない場合もある。この場合、出力ト
ランジスタは導通状態→非導通状態→導通状態と、軽い
導通状態を経由せずに導通状態となるが、データ出力3
の電圧は前データ、従って新データに近い中間電圧にあ
るので、出力トランジスタに大電流が流れることがなく
、問題ない。
このような本発明は、特に出力端子を多数有する半導体
集積回路、例えば多ビツト構成の半導体メモリでその効
果が著しいものであ杭 上記実施例では出カドランジスzta、14の両方のゲ
ート15.16にバイアス印加手段を設けたものを示し
た。しかし、入出力レベルがTTLコン′″ef7′n
ttxMO8集積回路0場合=、出加給理L[い値は基
準電圧と電源電圧の中点よりも基準電圧側にあるため、
データ出力が“H″り1ら”L”に変化する場合のデー
タ出力端子の放電電流を大きくする必要があり、この場
合の雑音の方がデータ出力が“L”から“H″に変化す
る場合より大きい。従って出力トランジスタ14のゲー
ト1!にのみバイアス印加手段を設けても効果がある。
また、第3図に示すように、トランジスタ20〜23を
用いてNAND出力及びNOR出力と出カドランジスタ
のゲー)15.16とを制御信号19が1H”の時に分
離するようにすれば、データ変化時にOE倍信号“L”
にしなくても上記実施例と同様の効果が得られる。
また上記実施例では、各トランジスタにMOSFETを
用いたものを示したが、MESFET又はバイパーラト
ランジスタを用いても同様の回路を構成することができ
る。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、出力トランジスタの
ゲートにバイアス印加手段を設け、データが出力される
前に該出力トランジスタをあらかじめ軽い導通状態にす
るため、雑音が小さく、また、応答速度の速いものが得
られる効果がある。
4、図面の簡単な説明       ゛第1図はこの発
明の一実施例による半導体集積回路の出カバソファを示
す回路図、第2図はこの発明の一実施例による出カバソ
ファの動作を説明するためのタイミングチャート図、第
3図はこの発明の他の実施例を示す出カバソファの回路
図、第4−は従来の半導体集積回路の出力バッファを示
す回路図、第5図は従来の出カバソファの動作を説明す
るためのタイミングチャート図である。
1・・・内部データ、3・・・データ出力端子、13・
・・出力トランジスタ(第1のスイッチ手段)、14・
・・出力トランジスタ(第2のスイッチ手段)、15.
16・・・ゲート、17.18・=nチャネルMO3F
ET(バイアス印加手段)、19・・・制御信号。
なお図中同一・符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源端子とデータ出力端子間に設けられた第1の
    スイッチ手段と、 基準電位端子と上記データ出力端子間に設けられた第2
    のスイッチ手段とを備え、 内部データにより上記第1、第2のスイッチ手段の導通
    又は非導通を制御して該内部データに応じたデータを出
    力する半導体集積回路において、上記第1のスイッチ手
    段の制御端子と上記第2のスイッチ手段の制御端子の少
    くとも一方に接続され、データが出力される直前の一定
    期間にのみ動作して上記データ出力端子に残っている前
    回の出力データに応じて上記第1、第2のスイッチ手段
    の一方を軽い導通状態とするバイアス印加手段を備えた
    ことを特徴とする半導体集積回路。
  2. (2)上記バイアス印加手段は、上記第1のスイッチ手
    段と上記データ出力端子間に設けられた第3のスイッチ
    手段と、上記第2のスイッチ手段と上記データ出力端子
    間に設けられた第4のスイッチ手段の一方又は両方から
    なり、上記第3と第4のスイッチ手段の導通制御端子が
    該バイアス印加手段の動作期間を制限する端子であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積
    回路。
  3. (3)上記第1、第2、第3、第4のスイッチ手段は半
    導体基板表面にモノリシックに形成された電界効果型ト
    ランジスタ又はバイポーラ型トランジスタであることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体集積回路
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