JPS62169520A - Lsi - Google Patents

Lsi

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Publication number
JPS62169520A
JPS62169520A JP61010179A JP1017986A JPS62169520A JP S62169520 A JPS62169520 A JP S62169520A JP 61010179 A JP61010179 A JP 61010179A JP 1017986 A JP1017986 A JP 1017986A JP S62169520 A JPS62169520 A JP S62169520A
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JP
Japan
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input
circuit
terminal
output
bipolar transistor
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Pending
Application number
JP61010179A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumio Murabayashi
文夫 村林
Yoji Nishio
洋二 西尾
Ikuro Masuda
郁朗 増田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPS62169520A publication Critical patent/JPS62169520A/en
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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
    • H03K19/0944Logic 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 MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic 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 MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

Abstract

PURPOSE:To obtain a Bi-CMOSLSI which can perform the interface with the outside of an LSI at a high speed by providing an input/output circuit which works at the level of a CMOS or the Bi-CMOS to the LSI. CONSTITUTION:The input/output circuits 11-38 are provided in an LSI chip and at least one of these circuits is equal to a Bi-CMOS input/output circuit of this invention. This input/output circuit can attain a high-speed operation by driving the bipolar transistors TR805 and 806 of an output stage by MOS TRQ801 and 802, extracting the base charges of bipolar TR805 and TR806 of the output stage by MOS TR805 and 806 and then cutting off quickly those bipolar transistors. Then the power consumption is extremely reduced because the CMOS transistors of the input stage and the bipolar transistors of the output stage have complementary actions. In addition, the load depending properties of the delay time show the satisfactory characteristics as shown in a figure 603.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置に係り、特にLSI間を高
速にインターフェースするに好適なLSIに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to an LSI suitable for high-speed interfacing between LSIs.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、LSIの内部と外部のインタフェースとなる入出
力バッファ回路をHi−BiCMOS回路で構成した例
として、特開昭60−142618号公報第10図ある
いは日経エレクトロニクス(’ 85 。
Conventionally, an example in which an input/output buffer circuit serving as an interface between the inside and outside of an LSI is configured with a Hi-BiCMOS circuit is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-142618 (1985), Figure 10, or Nikkei Electronics ('85).

8.12.P、196図11)が挙げられる。特開昭6
0−142618号公報第10図に示される回路を第2
図に示す。この入力回路はTTL完全互換性をもつ、入
力端子219より入力された信号は、MoSトランジス
タ202,206によってCMOSレベルに変換され、
更にMoSトランジスタ203,207によって波形整
形された後に出力段を駆動する。従ってレベル変換と波
形整形に要する時間が遅延時間を大きくしている。また
、日経エレクトロニクス(’85.8.12.p。
8.12. P, 196 Figure 11). Tokukai Showa 6
The circuit shown in Figure 10 of Publication No. 0-142618 is
As shown in the figure. This input circuit has full TTL compatibility. The signal input from the input terminal 219 is converted to CMOS level by the MoS transistors 202 and 206.
Furthermore, after waveform shaping is performed by MoS transistors 203 and 207, the output stage is driven. Therefore, the time required for level conversion and waveform shaping increases the delay time. Also, Nikkei Electronics ('85.8.12.p.

196図11)に示され°る回路を第3図および第4図
に示す、第3図および第4図にそれぞれ示された入力回
路および出力回路はTTL完全互換性をもつ、第3図に
示された入力回路は入力部にラテラルPNPトランジス
タを使用している。TTL入力の入力低レベル電流I!
t、をPNPトランジスタの電流増幅率を利用して低減
するためである。
196 Figure 11) is shown in Figures 3 and 4. The input and output circuits shown in Figures 3 and 4 respectively are fully TTL compatible. The input circuit shown uses lateral PNP transistors at the input. Input low level current I for TTL input!
This is to reduce t by using the current amplification factor of the PNP transistor.

PNP トランジスタのエミッタのレベルを後段のCM
OSインバータとNMO8303に伝えて、出力段のト
ーテムポール接続のNPNトランジスタ304,305
を駆動している。また第4図に示された出力回路は入力
が“O”レベルのとき、すなわち出力が“0”レベルの
ときに、出力低レベル・シンク電流工。ムを確保するた
めに、NMO5401によって、下段のNPNトランジ
スタ404のベースに電流を供給し続ける。ダイオード
405はNPNトランジスタ404がオフになるときに
そのベース電荷をCMOSインバータのNMO5402
を通して急速に引き抜くために設けている。
The level of the emitter of the PNP transistor is adjusted to the CM of the subsequent stage.
It is transmitted to the OS inverter and NMO8303, and the NPN transistors 304 and 305 connected to the totem pole in the output stage
is driving. Further, the output circuit shown in FIG. 4 outputs a low level sink current when the input is at the "O" level, that is, when the output is at the "0" level. In order to secure the current, the NMO 5401 continues to supply current to the base of the NPN transistor 404 in the lower stage. When the NPN transistor 404 is turned off, the diode 405 transfers its base charge to the NMO 5402 of the CMOS inverter.
It is provided for rapid withdrawal through the thread.

以上、第3図、第4図にそれぞれ示した入力回路および
出力回路はTTLとの互換性を持つ回路構成となってい
る為に遅延時間の増加を招いている。
As described above, the input circuit and output circuit shown in FIGS. 3 and 4 each have a circuit configuration compatible with TTL, which causes an increase in delay time.

即ち、第3図ではPNP トランジスタとそれにつづく
レベル設定の為の0MO8構成が遅延時間を増大させ、
第4図ではレベル変換の為のCMOS段が遅延時間を増
大させる。
That is, in FIG. 3, the PNP transistor and the subsequent 0MO8 configuration for level setting increase the delay time,
In FIG. 4, the CMOS stage for level conversion increases the delay time.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

特開昭59−175748号公報第5図には0M08回
路とバイポーラ回路の負荷と遅延時間の関係が示されて
いる。この関係を第5図に示した0図において501は
0M05回路の遅延時間特性、502はバイポー50M
05回路の遅延時間特性である。
FIG. 5 of Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-175748 shows the relationship between the load and delay time of the 0M08 circuit and the bipolar circuit. This relationship is shown in Figure 5. In Figure 5, 501 is the delay time characteristic of the 0M05 circuit, and 502 is the bipolar 50M
05 circuit delay time characteristics.

図より明らかなように0M08回路は負荷依存性が大き
く低負荷と高負荷における遅延時間の差が顕著であり、
LSIとしての高速動作や確実な回路動作には極めて不
都合である。しかしながら、微細化された0MO8では
図中に示すように負荷がC1以下の低負荷領域ではバイ
ポーラCMOS回路と同等もしくはそれ以上の高速動作
が可能である。一方、バイポー50M08回路の遅延時
間は負荷依存性が極めて小さく低負荷と高負荷における
遅延時間の差が小さいためLSIとしての高速動作や確
実な回路動作には極めて好都合である。
As is clear from the figure, the 0M08 circuit has a large load dependence, and the difference in delay time between low and high loads is significant.
This is extremely inconvenient for high-speed operation as an LSI and reliable circuit operation. However, as shown in the diagram, the miniaturized 0MO8 can operate at a high speed equivalent to or higher than that of a bipolar CMOS circuit in a low load region where the load is less than C1. On the other hand, the delay time of the bipolar 50M08 circuit has extremely low load dependence and the difference in delay time between low load and high load is small, so it is extremely convenient for high-speed operation as an LSI and reliable circuit operation.

このようにチップ内の内部基本回路の遅延時間特性ニツ
イテ、B i−0M08回路の0M08回路に対する優
位性が示されている。この場合c1はサブピコファラッ
ドのオーダであり、通常の負荷ではBi−0M08回路
の方が高速である。
In this way, the delay time characteristics of the internal basic circuits within the chip demonstrate the superiority of the B i-0M08 circuit over the 0M08 circuit. In this case, c1 is on the order of sub-picofarads, and the Bi-0M08 circuit is faster under normal loads.

以上述べた様な遅延時間の負荷依存性について、Bi−
0M08回路の0M08回路に対する優位性を、基本回
路だけでなくLSIS相間のインターフェースとなる人
出力バツファ回路に応用することができる。第6図は出
力回路の遅延時間の負荷容量依存性を示している。図に
おいて601は0M08回路の遅延時間特性、602は
TTL完全互換性のある従来のBi−CMO5出力回路
の遅延時間特性を示している。基本回路と同様にCMO
8出力回路の遅延時間特性とB i −CMO5出力回
路の遅延時間特性は負荷C2で交差しており、Bi−0
M05回路の負荷依存性の優位性を示している。この場
合、C2は数PFから20PF程度のオーダで、あり、
通常の負荷ではB i −0M05回路の方が高速であ
る。しかし、更に高速化が要求されている。これを次に
説明する。第7図はLSIチップ間のアクセスの様子を
示したものである。
Regarding the load dependence of delay time as described above, Bi-
The superiority of the 0M08 circuit over the 0M08 circuit can be applied not only to basic circuits but also to human output buffer circuits that serve as interfaces between LSIS phases. FIG. 6 shows the dependence of the delay time of the output circuit on the load capacitance. In the figure, 601 shows the delay time characteristics of the 0M08 circuit, and 602 shows the delay time characteristics of the conventional Bi-CMO5 output circuit with full TTL compatibility. CMO as well as basic circuit
The delay time characteristics of the 8 output circuit and the delay time characteristics of the Bi-CMO5 output circuit intersect at load C2, and Bi-0
This shows the superiority of the load dependence of the M05 circuit. In this case, C2 is on the order of several PF to about 20 PF, and
The B i -0M05 circuit is faster under normal loads. However, even higher speeds are required. This will be explained next. FIG. 7 shows the state of access between LSI chips.

LSIチップ701は内部回路がBi−0M08回路で
構成された高速LSIである6また702〜705のL
SIチップのうち少なくとも1つは内部回路がBi−0
M05回路で構成された高速LSIである。内部回路が
B1−CMOS回路で構成されたLSIはLSI内部の
動作が非常に高速である。したがってBi−CMO3回
路構成のLSI間のインタフェースはB1−CMOS内
部回路の動作に相応する高速性が要求される。すなわち
LSIチップの内部動作を高速化すると共に、高速LS
I間のインタフェースを高速化する事によってシステム
全体としての高速化が実現可能となる。例えば、10 
M I P S (MillionInstructi
ons Per 5econd)の高速性能を持つマイ
コンを設計する場合、LSIチップ間のアクセス時間を
含む実行時間を50nsとする必要がある。
The LSI chip 701 is a high-speed LSI whose internal circuit is composed of Bi-0M08 circuits.
At least one of the SI chips has an internal circuit of Bi-0
This is a high-speed LSI composed of M05 circuits. An LSI whose internal circuit is constructed from a B1-CMOS circuit operates at a very high speed. Therefore, the interface between LSIs having a Bi-CMO3 circuit configuration is required to have high speed corresponding to the operation of the B1-CMOS internal circuit. In other words, in addition to speeding up the internal operation of the LSI chip,
By increasing the speed of the interface between I, the speed of the entire system can be increased. For example, 10
M I P S (Million Instruction)
When designing a microcomputer with high-speed performance of ons per 5 seconds, it is necessary to set the execution time including the access time between LSI chips to 50 ns.

一方、上記第6図602に示したようなTTLコンパチ
ブルB i −CM OS入出力回路のアクセス時間は
最大20ns前後である。必要性能50nsに対して入
出力回路部の遅延時間が20ns前後では必要性能の達
成は困難であり、またBi−0MO3構成のLSI内部
の高速性を相殺してしまう。
On the other hand, the access time of the TTL compatible Bi-CM OS input/output circuit as shown in FIG. 6 602 is about 20 ns at maximum. If the delay time of the input/output circuit section is around 20 ns for the required performance of 50 ns, it is difficult to achieve the required performance, and the high speed inside the Bi-0MO3 configured LSI is canceled out.

以上述べた様に、従来のBi−CMOS入出力回路はT
TLあるいはECL互換型である。従って、Bi−CM
O3LSIと外部LSIとのインタフェースをTTLレ
ベルあるいはECLレベルで行うために、入力回路にお
いては、TTLあるいはECLレベルからB1−CMO
Sレベルへのレベル変換の為に必要な回路部分が遅延時
間を大きくし、また出力回路においてはB1−CMOS
レベルからTTLあるいはECLレベルへのレベル変換
の為に必要な回路部分が遅延時間を大きくする。よって
、Bi  CMO3LSIは内部回路に比べてLSI間
のインタフェースにかかる遅延時間が大きいという問題
があった。
As mentioned above, the conventional Bi-CMOS input/output circuit has T
It is TL or ECL compatible. Therefore, Bi-CM
In order to interface O3LSI and external LSI at TTL level or ECL level, in the input circuit, B1-CMO is connected from TTL or ECL level.
The circuit part required for level conversion to S level increases the delay time, and the output circuit requires B1-CMOS.
The circuitry required for level conversion from a level to a TTL or ECL level increases the delay time. Therefore, the Bi CMO3LSI has a problem in that the delay time required for the interface between the LSIs is larger than that for the internal circuit.

本発明の目的は、LSI外部とのインタフェースを高速
に行うことが可能なりi −CMOS L S Iを提
供することである。
An object of the present invention is to provide an i-CMOS LSI that can interface with the outside of the LSI at high speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、入出力回路をTTLあるいはECLコンパ
チブルとせず、0MO3あるいはBi−CM OSレベ
ルで動作する入出力回路を構成し、これをLSIに具備
する事によって達成される。
The above object is achieved by configuring an input/output circuit that operates at the 0MO3 or Bi-CM OS level without making the input/output circuit compatible with TTL or ECL, and providing this in an LSI.

すなわち、第2図、第3図および第4図に示した従来の
TTL互換型B1−CMOS入出力回路は。
That is, the conventional TTL compatible B1-CMOS input/output circuit shown in FIGS. 2, 3, and 4.

TTLとの互換性を持つ為の回路構成によって遅延時間
が増大している。第2図においてはTTLレベルをCM
OSレベルに変換する為にMOSトランジスタ202,
206によって構成されたレベル変換段およびレベル変
換された信号を完全なCMOSレベルに波形整形する波
形整形段を通して出力段に信号が伝わる。従ってレベル
変換と波形整形の為に遅延時間は明らかに増大する。ま
た、第3図、4図の入出力回路においても前記にて詳述
した通りTTL互換性を持つ回路構成上の工夫がなされ
ているが、これが遅延時間の増加の原因となっている。
The delay time increases due to the circuit configuration for compatibility with TTL. In Figure 2, the TTL level is CM
MOS transistor 202 for conversion to OS level,
The signal is transmitted to the output stage through a level conversion stage constituted by 206 and a waveform shaping stage that shapes the level-converted signal to a perfect CMOS level. Therefore, the delay time obviously increases due to level conversion and waveform shaping. In addition, the input/output circuits shown in FIGS. 3 and 4 are designed to have TTL compatibility as described in detail above, but this causes an increase in delay time.

TTL互換性を持たない場合、回路は非常に単純化され
る。すなわち、出力段のトーテムポール接続のNPN 
トランジスタと、これを駆動する為のMOSトランジス
タとバイポーラトランジスタのベース電荷を引抜く為の
引抜き回路のみの構成となっている。この様な回路構成
とした場合の遅延時間の負荷依存性を第6図603に示
す、従来のTTL互換型Bi−CMO8出力回路の遅延
時間特性602に比較して本発明によるBi−CMO8
出力回路の遅延時間特性603は大幅に高速化される事
がわかる。入力回路についても同様である。
Without TTL compatibility, the circuit is greatly simplified. In other words, NPN with totem pole connection in the output stage
The structure includes only a transistor, a MOS transistor for driving the transistor, and an extraction circuit for extracting the base charge of the bipolar transistor. The load dependence of the delay time in the case of such a circuit configuration is shown in FIG.
It can be seen that the delay time characteristic 603 of the output circuit is significantly faster. The same applies to the input circuit.

更にTTL互換性を持たず回路を簡単化する事によって
高速化が可能となった理由を第7図によって説明する。
Furthermore, the reason why it is possible to increase the speed by simplifying the circuit without TTL compatibility will be explained with reference to FIG.

前記した如<、LSI701はBi−0MO8によって
構成される。他のLSIは例えばLSI702はBi−
0MO5により構成されたLSI、703はTTLによ
って構成されたLS1.704はECLによって構成さ
れたLSI、705は0MO8によって構成されたLS
Iとする。701のLSIが少なくとも1つの本発明に
よる高速Bi−CMO8入出力回路を有する事によりB
i−0MO5LSI702とのインタフェースを高速化
する事ができる。従来はLSI701がTTL互換型入
出力回路あるいはECL互換型入出力回路のみを有して
いた為に、LSI701とLSI702の間のB i 
−CMO3LSI間インタフェースもTTLあるいはE
CLレベルで行うより他なく、シたがってインタフェー
ス部の遅延時間が大きかった。しかし本発明によればL
SI701は少なくとも1つの本発明によるBi−CM
O8入出力回路を有しているので、LSI701とLS
I702のアクセスはB1−CMOSインタフェースが
可能となり、システムの高速化が可能となった。すなわ
ち、従来のTTLあるいはECL互換型の入出力回路を
TTLあるいはECL互換性をなくして回路構成を簡単
化した点と、本発明による入出力回路を少なくとも1つ
有するLSI構成とすることにより、Bi−CMO8L
SI間のインターフェースをB1−CMOSレベルで行
えるようにした点とによって。
As mentioned above, the LSI 701 is composed of Bi-0 MO8. Other LSIs, for example LSI702, are Bi-
LSI configured by 0MO5, 703 is LS1 configured by TTL, 704 is LSI configured by ECL, 705 is LS configured by 0MO8
Let it be I. Since the 701 LSI has at least one high-speed Bi-CMO8 input/output circuit according to the present invention, B
It is possible to speed up the interface with i-0MO5LSI702. Conventionally, LSI701 had only TTL compatible input/output circuit or ECL compatible input/output circuit, so B i between LSI701 and LSI702
- The interface between CMO3LSI is also TTL or E
This has no choice but to be performed at the CL level, and therefore the delay time at the interface section is large. However, according to the present invention, L
SI701 contains at least one Bi-CM according to the invention
Since it has an O8 input/output circuit, LSI701 and LS
I702 can be accessed using the B1-CMOS interface, making it possible to speed up the system. That is, by simplifying the circuit configuration by eliminating the TTL or ECL compatibility of the conventional TTL or ECL compatible input/output circuit, and by using an LSI configuration having at least one input/output circuit according to the present invention, Bi -CMO8L
By making it possible to interface between SIs at the B1-CMOS level.

LSI相互のインターフェースの高速化が実現される。Speeding up the interface between LSIs is realized.

〔作用] 本発明より成るHi−BiCMO8入出力回路は出力段
のトーテムポール接続のNPNトランジスタとこれを駆
動する為のMoSトランジスタおよびバイポーラトラン
ジスタのベース電荷を引抜く為の引抜き回路のみによっ
て構成されている。
[Operation] The Hi-BiCMO8 input/output circuit according to the present invention is composed only of a totem-pole connected NPN transistor in the output stage, a MoS transistor for driving the transistor, and an extraction circuit for extracting the base charge of the bipolar transistor. There is.

このような回路の単純化によって、従来のTTL互換型
入出力回路のようなレベル変換や波形整形およびその他
の回路の複雑さによって生じる遅延時間の増大をなくす
事ができ、高速化が可能となった。その特性は前記第6
図に示される。602のTTL互換型Bi−CMO8遅
延時間特性に比較して、603の本発明によるHi−B
iCMO3遅延時間特性は全負荷領域において高速化さ
れている。第6図より出力回路がよく使用される負荷領
域で本発明より成るBi−CMO8入出力回路は従来技
術では実現できなかった高速化を実現可能な事がわかる
This simplification of the circuit eliminates the increase in delay time caused by the complexity of level conversion, waveform shaping, and other circuits in conventional TTL compatible input/output circuits, making it possible to increase speed. Ta. Its characteristics are as described in the sixth
As shown in the figure. Compared to the TTL compatible Bi-CMO8 delay time characteristics of 602, the Hi-B according to the present invention of 603
The iCMO3 delay time characteristics are faster in the entire load range. It can be seen from FIG. 6 that the Bi-CMO8 input/output circuit according to the present invention is capable of achieving higher speeds that could not be achieved with the prior art in the load range where output circuits are often used.

また、前述したシステム応用例においても本発明の有効
性が示される。すなわち10MIPSの高性能マイコン
を実現する場合、LSI間のアクセスを含む実行時間を
50nsとする必要がある。
The effectiveness of the present invention is also demonstrated in the system application example described above. That is, in order to realize a 10MIPS high-performance microcomputer, the execution time including access between LSIs needs to be 50ns.

従来のTTL互換型Bi−CMO8入出力回路ではアク
セス時間が20ns、更に高速なECL互換型Bi−C
MO5入出力回路でも16ns程度を要し、50nsの
実現が困難である。これに対し、本発明のBi−CMO
8入出力回路はアクセス時間が8ns程度であり2倍以
上の高速化が可能であり、これによって50ns実現の
見通しが立つ、この高速化はLSIチップが本発明より
成るB i−CMO8入出力回路を少なくとも1つ有し
ている事によって実現可能となる。
The access time for the conventional TTL compatible Bi-CMO8 input/output circuit is 20 ns, and the even faster ECL compatible Bi-C
Even the MO5 input/output circuit requires about 16 ns, making it difficult to achieve 50 ns. On the other hand, the Bi-CMO of the present invention
The access time of the 8 input/output circuit is approximately 8 ns, and it is possible to increase the speed by more than twice, and there is a prospect of achieving 50 ns. This can be realized by having at least one of the following.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はLSIチップを示している。チップ内には11
〜38で示した如く複数個の入出力回路が具備されてい
る。このうちの少なくとも1つの入出力回路が以下によ
って説明するところの本発明より成るBi−CMO8入
出力回路である。
FIG. 1 shows an LSI chip. There are 11 in the chip
As shown in 38, a plurality of input/output circuits are provided. At least one of these input/output circuits is a Bi-CMO8 input/output circuit according to the present invention as described below.

40には内部回路がある。このようにチップ内に少なく
とも1つの本発明よりなるBi−CMO3入出力回路を
具備することによってLSI間イフィンターフエースi
−0MO8で行う事が可能となり、システムの高速化が
実現される。
40 has an internal circuit. In this way, by providing at least one Bi-CMO3 input/output circuit according to the present invention in a chip, an inter-LSI interface i is provided.
-0MO8 can be used to speed up the system.

第8図は上記本発明より成る入出力回路の第1の実施例
であり、ヨーロッパ特許出願公開第0145004号公
報に内部基本回路として開示されている。コレクタが電
源端子809に、エミッタが出力端子808に接続され
る第1のNPNバイポーラトランジスタ805と、コレ
クタが上記出力端子808に、エミッタが接地端子81
0に接続される第2のNPNトランジスタ806と、ゲ
ートが入力端子807に、ソース及びドレインがそれぞ
れ上記第1のNPN)−ランジスタ805のコレクタと
ベースとに接続されるP型MOSトランジスタ801と
、ゲートが上記入力端子807に、ドレイン及びソース
がそれぞれ上記第2のNPNトランジスタ806のコレ
クタとベースとに接続されるN型MO8)−ランジスタ
802と、ゲートが入力端子807に、ドレイン及びソ
ースがそれぞれ上記第1のNPNトランジスタ805の
ベースと接地端子810とに接続されるN型MOSトラ
ンジスタ803と、ゲートが出力端子808に、ドレイ
ン及びソースがそれぞれ上記第2のNPNトランジスタ
806のベースと接地端子810とに接続されるN型M
oSトランジスタ804より構成される。
FIG. 8 shows a first embodiment of the input/output circuit according to the present invention, which is disclosed as an internal basic circuit in European Patent Application Publication No. 0145004. A first NPN bipolar transistor 805 whose collector is connected to the power supply terminal 809 and whose emitter is connected to the output terminal 808, whose collector is connected to the output terminal 808 and whose emitter is connected to the ground terminal 81.
0, a P-type MOS transistor 801 whose gate is connected to the input terminal 807, and whose source and drain are connected to the collector and base of the first NPN transistor 805, respectively; an N-type MO8)-transistor 802 whose gate is connected to the input terminal 807, and whose drain and source are connected to the collector and base of the second NPN transistor 806, respectively; An N-type MOS transistor 803 is connected to the base of the first NPN transistor 805 and the ground terminal 810, its gate is connected to the output terminal 808, and its drain and source are connected to the base and ground terminal 810 of the second NPN transistor 806, respectively. N type M connected to
It is composed of an oS transistor 804.

本回路の特徴は801および802のMOSトランジス
タによって出力段のバイポーラトランジスタを駆動し、
803および804のMOSトランジスタによって出力
段のバイポーラトランジスタのベース電荷を引抜き、バ
イポーラを速くカットオフすることによって高速化を計
っている点にある。また入力段のCMO3構成および出
力段のバイポーラトランジスタはコンプリメンタリ動作
をするので消費電力が極めて小さいという特徴を有する
。本回路の遅延時間の負荷依存性は第6図603で示す
ように良好な特性を示す。
The feature of this circuit is that the bipolar transistor in the output stage is driven by MOS transistors 801 and 802.
The MOS transistors 803 and 804 draw out the base charge of the bipolar transistors in the output stage, and cut off the bipolar transistors quickly, thereby increasing the speed. Furthermore, since the CMO3 configuration in the input stage and the bipolar transistor in the output stage perform complementary operations, power consumption is extremely low. The load dependence of the delay time of this circuit exhibits good characteristics as shown at 603 in FIG.

第9図は上記本発明より成る入出力回路の第2番目の実
施例であり、特開昭59−41034号公報に内部基本
回路として開示されている。コレクタが電源端子909
に、エミッタが出力端子908に接続される第1のNP
Nバイポーラトランジスタ903と、コレクタが上記出
力端子908に、エミッタが接地端子910に接続され
る第2のNPNバイポーラトランジスタ904と、ゲー
トが入力端子907に、ソース及びドレインがそれぞれ
第1のNPNバイポーラトランジスタ903のコレクタ
とベースとに接続されるP型MOSトランジスタ901
と、ゲートが上記入力端子907に、ドレイン及びソー
スがそれぞれ上記第2のNPNトランジスタ904のコ
レクタとベースとに接続されるN型MOSトランジスタ
902と1両端の端子がそれぞれ上記第1のNPNバイ
ポーラトランジスタ903のベースと出力端子908に
接続される抵抗と、両端の端子がそれぞれ上記第2のN
PNバイポーラトランジスタ904のベースと接地端子
910とに接続される抵抗により構成される。
FIG. 9 shows a second embodiment of the input/output circuit according to the present invention, which is disclosed as an internal basic circuit in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-41034. Collector is power terminal 909
, a first NP whose emitter is connected to the output terminal 908
a second NPN bipolar transistor 904 whose collector is connected to the output terminal 908 and whose emitter is connected to the ground terminal 910; and a first NPN bipolar transistor whose gate is connected to the input terminal 907 and whose source and drain are connected to the ground terminal 910, respectively. P-type MOS transistor 901 connected to the collector and base of 903
and an N-type MOS transistor 902 whose gate is connected to the input terminal 907 and whose drain and source are connected to the collector and base of the second NPN transistor 904, respectively, and the terminals at both ends are the first NPN bipolar transistor. The resistor connected to the base of 903 and the output terminal 908, and the terminals at both ends connected to the second N
It is composed of a resistor connected to the base of the PN bipolar transistor 904 and a ground terminal 910.

本回路の特徴は901及び902のMOSトランジスタ
によって出力段のバイポーラトランジスタを駆動し、9
05及び906の抵抗によって出力段のバイポーラトラ
ンジスタのベース電荷を引抜き、バイポーラを速くカッ
トオフすることによって高速化を計っている点にある。
The feature of this circuit is that the bipolar transistor in the output stage is driven by MOS transistors 901 and 902.
The point is that the base charge of the bipolar transistor in the output stage is extracted by the resistors 05 and 906, and the bipolar transistor is cut off quickly, thereby increasing the speed.

上記第8図に示した入出力回路に比較すると、貫通電流
の為にやや消費電力が大きくなるものの、遅延時間は第
8図と同等の負荷依存性を示す。
Compared to the input/output circuit shown in FIG. 8 above, the power consumption is slightly larger due to the through current, but the delay time shows the same load dependence as in FIG. 8.

第10図は上記本発明より成る入出力回路の第3番目の
実施例であり、特開昭60−27227号公報に内部基
本回路として開示されている。コレクタが電源端子10
8に、エミッタが出力端子107に接続される第1のN
PNバイポーラトランジスタ104と5コレクタが上記
出力端子107に、エミッタが接地端子109に接続さ
れる第2のNPNバイポーラトランジスタ105と、ゲ
ートが入力端子106に、ソース及びドレインがそれぞ
れ上記第1のN P Nバイポーラトランジスタ104
のコレクトとベースとに接続されるP型MO5)−ラン
ジスタ101と、ゲートが上記入力端子106に、ドレ
イン及びソースがそれぞれ上記第1のNPNバイポーラ
トランジスタのベース及び上記第2のNPNバイポーラ
トランジスタのベースに接続されるN型MOSトランジ
スタLO2と、ゲートが上記第1のNPNバイボーラト
ランジスタのベースに接続され、ドレイン及びソースが
それぞれ上記上記第2のNPNバイポーラトランジスタ
のベース及び接地端子109に接続され。
FIG. 10 shows a third embodiment of the input/output circuit according to the present invention, which is disclosed as an internal basic circuit in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-27227. Collector is power terminal 10
8, the first N whose emitter is connected to the output terminal 107
A second NPN bipolar transistor 105 whose collector is connected to the output terminal 107 and whose emitter is connected to the ground terminal 109, whose gate is connected to the input terminal 106 and whose source and drain are connected to the first N P N bipolar transistor 104
A P-type MO5)-transistor 101 whose gate is connected to the collector and base of the transistor 101, whose gate is connected to the input terminal 106, and whose drain and source are connected to the base of the first NPN bipolar transistor and the base of the second NPN bipolar transistor, respectively. An N-type MOS transistor LO2 is connected to the NPN bipolar transistor, and has a gate connected to the base of the first NPN bipolar transistor, and a drain and source connected to the base of the second NPN bipolar transistor and the ground terminal 109, respectively.

カソード端子が上記第1のNPNバイポーラトランジス
タのベースに、アノード端子が出力端子107に接続さ
れるダイオード110により構成される。
It is constituted by a diode 110 whose cathode terminal is connected to the base of the first NPN bipolar transistor and whose anode terminal is connected to the output terminal 107.

本回路の特徴はMoSトランジスタ101及びMOSト
ランジスタ102によって出力段のバイポーラトランジ
スタを駆動し、MoSトランジスタ102及び103に
よって出力段のバイポーラトランジスタのベース電荷を
引抜き、バイポーラを速くカットオフすることによって
高速化を計っている点にある。この回路も上記第8図及
び第9図に示した回路と同様、良好な遅延時間特性を示
す。
The feature of this circuit is that the bipolar transistor in the output stage is driven by the MoS transistor 101 and the MOS transistor 102, and the base charge of the bipolar transistor in the output stage is extracted by the MoS transistors 102 and 103 to quickly cut off the bipolar transistor, thereby increasing the speed. It's in the point of measurement. This circuit also exhibits good delay time characteristics like the circuits shown in FIGS. 8 and 9 above.

第11図は上記本発明より成る入出力回路の第4番目の
実施例である。コレクタが電源端子809に、エミッタ
が出力端子808に接続される第1のショットキクラン
プ型NPNバイポーラトランジスタ111と、コレクタ
が上記出力端子808に、エミッタが接地端子810に
接続される第2のショットキクランプ型NPNバイポー
ラトランジスタ112と、ゲートが入力端子807に、
ソース及びドレインがそれぞれ上記第1のショットキク
ランプ型NPNバイポーラトランジスタ111のコレク
タとベースとに接続されるP型MOSトランジスタ80
1と、ゲートが上記入力端子807に、ドレイン及びソ
ースがそれぞれ上記第2のショットキクランプ型NPN
バイポーラトランジスタ112のコレクタとベースとに
接続されるN型MO8)−ランジスタ802と、ゲート
が入力端子807に、ドレイン及びソースがそれぞれ上
記第1のショットキクランプ型NPNバイポーラトラン
ジスタ111のベースと接地端子810とに接続される
N型MOSトランジスタ803と、ゲートが出力端子8
08に、ドレイン及びソースがそれぞれ上記第2のジュ
ツトキクランプ型NPNバイポーラトランジスタ112
のベースと接地端子810とに接続されるN型MOSト
ランジスタ804より構成される入出力回路である。
FIG. 11 shows a fourth embodiment of the input/output circuit according to the present invention. A first Schottky clamp NPN bipolar transistor 111 whose collector is connected to the power supply terminal 809 and whose emitter is connected to the output terminal 808; and a second Schottky clamp whose collector is connected to the output terminal 808 and whose emitter is connected to the ground terminal 810. type NPN bipolar transistor 112, the gate of which is connected to the input terminal 807,
A P-type MOS transistor 80 whose source and drain are respectively connected to the collector and base of the first Schottky clamp type NPN bipolar transistor 111.
1, the gate is connected to the input terminal 807, and the drain and source are respectively connected to the second Schottky clamp type NPN.
An N-type MO8) transistor 802 is connected to the collector and base of the bipolar transistor 112, its gate is connected to the input terminal 807, and its drain and source are connected to the base and ground terminal 810 of the first Schottky clamp type NPN bipolar transistor 111, respectively. and an N-type MOS transistor 803 whose gate is connected to the output terminal 8.
08, the drain and source are respectively the second clamp type NPN bipolar transistor 112.
This is an input/output circuit composed of an N-type MOS transistor 804 connected to the base of the MOS transistor 804 and a ground terminal 810.

本回路の特徴は出力段のNPNバイポーラトランジスタ
をショットキダイオードでクランプすることによりバイ
ポーラトランジスタの蓄積時間をなくし、高速化をはか
った点にある。なお、第11図は第8図に示した回路と
同じ構成回路について示した例であるが1本回路の他に
第9図、第10図あるいは以下本文に示されるすべての
回路において、NPNバイポーラトランジスタをショッ
トキクランプ型NPNバイポーラトランジスタに置き換
え゛る事ができる。
The feature of this circuit is that by clamping the NPN bipolar transistor in the output stage with a Schottky diode, the storage time of the bipolar transistor is eliminated and the speed is increased. Note that Fig. 11 shows an example of the same configuration circuit as the circuit shown in Fig. 8, but in addition to the single circuit, NPN bipolar The transistor can be replaced with a Schottky clamp type NPN bipolar transistor.

第12図は上記本発明より成る入出力回路の第5番目の
例である0本回路は、第8図に示した回路構成に、素子
の一端がバイポーラトランジスタ805のコレクタに接
続され、他端が出力端子808に接続される第1の抵抗
121と、素子の一端が出力端子808に接続され、他
端が接地端子810に接続される第2の抵抗122を付
加することによって構成される。
FIG. 12 shows a fifth example of the input/output circuit according to the present invention, which is a circuit having the circuit configuration shown in FIG. is configured by adding a first resistor 121 connected to the output terminal 808 and a second resistor 122 whose one end is connected to the output terminal 808 and the other end is connected to the ground terminal 810.

本回路の特徴は、出力段のバイポーラトランジスタに並
列に抵抗を付は加える事によって出力信号を確実に低振
幅化し、高速化をはかる点にある。
The feature of this circuit is that by adding a resistor in parallel to the bipolar transistor in the output stage, the amplitude of the output signal is reliably lowered and the speed is increased.

第8図から第11図に示した容量負荷の場合は、漏れ電
流、雑音などの原因で出力レベルが変化した場合そのま
まのレベルで保持される。一方、第12図に示した回路
では出力端子に接続された抵抗によって電源端子と接地
端子とに直流バスが形成される為、出力高レベルはV 
cc −V BH、出力低レベルはV EE + V 
BHに常にクランプされる。ただし、Vccは、電源電
位、VEEは接地電位、VBEはNPNバイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ間電圧である。この考え方
は第10図に示した回路にも応用できる。
In the case of the capacitive loads shown in FIGS. 8 to 11, if the output level changes due to leakage current, noise, etc., it is maintained at the same level. On the other hand, in the circuit shown in Figure 12, a DC bus is formed between the power supply terminal and the ground terminal by the resistor connected to the output terminal, so the output high level is V
cc -V BH, output low level is V EE + V
Always clamped to BH. Here, Vcc is a power supply potential, VEE is a ground potential, and VBE is a base-emitter voltage of an NPN bipolar transistor. This idea can also be applied to the circuit shown in FIG.

第13図は上記本発明より成る入出力回路の第6番目の
例であり、バイポーラトランジスタのダーリントン接続
によって出力信号を低振幅化した入出力回路の1例であ
る。コレクタが電源端子143に、エミッタが出力端子
142に接続される第1のNPNトランジスタ139と
、コレクタが出力端子142に、エミッタが接地端子1
44に接続される第2のNPN)−ランジスタ140と
FIG. 13 shows the sixth example of the input/output circuit according to the present invention, and is an example of an input/output circuit in which the amplitude of the output signal is reduced by Darlington connection of bipolar transistors. A first NPN transistor 139 whose collector is connected to the power supply terminal 143 and whose emitter is connected to the output terminal 142; whose collector is connected to the output terminal 142 and whose emitter is connected to the ground terminal 1
a second NPN connected to 44)--transistor 140.

コレクタが電源端子143に、エミッタが上記第1のN
PNトランジスタのベースに接続される第3のNPN 
トランジスタ137と、コレクタが出力端子142に、
エミッタが上記第2のNPNトランジスタ140のベー
スに接続される第4のNPN)−ランジスタ138と、
ゲートが入力端子141に、ソース及びドレインがそれ
ぞれ電源端子143と上記第3のNPNトランジスタ1
37のベースとに接続されるP型MoSトランジスタ1
31′と、ゲートが入力端子141に、ドレイン及びソ
ースがそれぞれ出力端子142及び上記第4のNPN 
トランジスタのベースに接続されるN型MoSトランジ
スタ132と、ゲートが入力端子141に、ドレイン及
びソースがそれぞれ上記第3のNPNトランジスタ13
7のベース及び接地端子144に接続されるN型MoS
トランジスタ133と、ゲートが出力端子142に、ド
レイン及びソースがそれぞれ上記第4のNPN トラン
ジスタのベース及び接地端子144に接続されるN型M
OSトランジスタ134と、ゲートが入力端子141に
、ドレイン及びソースがそれぞれ上記第1のNPNトラ
ンジスタ139のベースと接地端子144に接続される
N型MoSトランジスタ135と、ゲートが出力端子1
42に、ドレイン及びソースがそれぞれ上記第2のNP
Nトランジスタのベース及び接地端子144に接続され
るN型MOSトランジスタ136によって構成される。
The collector is connected to the power supply terminal 143, and the emitter is connected to the first N
a third NPN connected to the base of the PN transistor
A transistor 137, the collector of which is connected to the output terminal 142,
a fourth NPN transistor 138 whose emitter is connected to the base of the second NPN transistor 140;
The gate is connected to the input terminal 141, and the source and drain are connected to the power supply terminal 143 and the third NPN transistor 1, respectively.
P-type MoS transistor 1 connected to the base of 37
31', the gate is connected to the input terminal 141, and the drain and source are connected to the output terminal 142 and the fourth NPN, respectively.
An N-type MoS transistor 132 connected to the base of the transistor, a gate connected to the input terminal 141, and a drain and source connected to the third NPN transistor 13, respectively.
N-type MoS connected to the base of 7 and the ground terminal 144
A transistor 133, an N-type M whose gate is connected to the output terminal 142, and whose drain and source are connected to the base and ground terminal 144 of the fourth NPN transistor, respectively.
An OS transistor 134, an N-type MoS transistor 135 whose gate is connected to the input terminal 141, whose drain and source are respectively connected to the base of the first NPN transistor 139 and the ground terminal 144, and whose gate is connected to the output terminal 1
42, the drain and source are each connected to the second NP.
It is constituted by an N-type MOS transistor 136 connected to the base of the N transistor and the ground terminal 144.

本回路の特徴は、出力段のバイポーラトランジスタをダ
ーリントン接続にすることによって、出力信号を低振幅
化し高速化している点にある。すなわち出力信号の高レ
ベルはVcc−2VBE!にクランプされ、出力信号の
低レベルはVEe+2Vagにクランプされる。
The feature of this circuit is that the bipolar transistors in the output stage are connected to Darlington, thereby reducing the amplitude of the output signal and increasing the speed. In other words, the high level of the output signal is Vcc-2VBE! The low level of the output signal is clamped to VEe+2Vag.

第14図は上記本発明より成る入出力回路を3ステート
バツフア構成とした1例であり、特開昭60−1751
67号公報に開示されている0本回路を通常のバッファ
の状態で使用した場合は、上述した入出力回路と同様価
れた遅延時間特性を示す。高インピーダンス状態の場合
はバイポーラトランジスタのベース・エミッタをMo8
で短絡し、該バイポーラトランジスタをオフ状態にする
ため、MOSトランジスタで構成される3ステ一ト回路
と同等の高インピーダンス状態を実現できる。
FIG. 14 shows an example of the input/output circuit according to the present invention having a 3-state buffer configuration.
When the 0-wire circuit disclosed in Japanese Patent No. 67 is used as a normal buffer, it exhibits excellent delay time characteristics similar to the above-mentioned input/output circuit. In the case of high impedance state, the base and emitter of the bipolar transistor are Mo8
Since the bipolar transistor is short-circuited and the bipolar transistor is turned off, a high impedance state equivalent to a three-state circuit composed of MOS transistors can be realized.

第1S図はHi−BiCMO8LSI  の断面、図を
示す、50はN十埋込層、51はNウェル領域、52は
P−型半導体基板、53はP十埋込層、54はPウェル
領域、55はアイソレーション用酸化膜、56はP型ベ
ース層、57はN型エミツタ層、58はN型ソース、ド
レイン各領域、59はゲート酸化膜、60はゲート電極
、61はP型ソース、ドレイン各領域であり、62の領
域にNPN トランジスタ、63の領域にN型MOSト
ランジスタ、64の領域にP型MOSトランジスタがそ
れぞれ形成される。本特許に記載された回路例は、本図
断面構造を持ったHl BiCMO5LSIにて作るこ
とができる。また、本デバイスにより、TTL互換性や
ECL互換性などを有するインタフェース回路ももちろ
ん構成可能である。
Fig. 1S shows a cross section of the Hi-BiCMO8LSI, 50 is an N0 buried layer, 51 is an N well region, 52 is a P- type semiconductor substrate, 53 is a P10 buried layer, 54 is a P well region, 55 is an isolation oxide film, 56 is a P-type base layer, 57 is an N-type emitter layer, 58 is an N-type source and drain region, 59 is a gate oxide film, 60 is a gate electrode, 61 is a P-type source and drain In each region, an NPN transistor is formed in a region 62, an N-type MOS transistor is formed in a region 63, and a P-type MOS transistor is formed in a region 64. The circuit example described in this patent can be made using Hl BiCMO5LSI having the cross-sectional structure shown in this figure. Further, with this device, it is of course possible to configure an interface circuit having TTL compatibility, ECL compatibility, etc.

第7図は本発明のシステム応用例である。 LSI70
1はB1−CMOS LS1.702は701の外部に
あるB1−CMOS  LSI、 703はTTL L
S1.704はECL LSI、705はCMo8  
LSI  でri)る、LSI701及び702は少な
くとも1つのB1−CMOS入出力回路を有している。
FIG. 7 is an example of a system application of the present invention. LSI70
1 is B1-CMOS LS1.702 is B1-CMOS LSI outside 701, 703 is TTL L
S1.704 is ECL LSI, 705 is CMo8
The LSIs 701 and 702 each have at least one B1-CMOS input/output circuit.

従ってLSI701と702の間で本発明より成るBi
−CMOS入出力回路によって、高速インタフェースが
可能である。またLSI701がTTL及びECL互換
入出力回路も有していればLSI701は702,70
3゜704.705の全てのLSIとインタフェースが
可能である事は言うまでもない。この様に、LSIに本
発明より成るB i −CMOS入出力回路を少なくと
も1つ具備する事によって、例えばシステムのクリティ
カルパートにLS I 701゜702を用いシステム
の高速化をはかる事ができる。
Therefore, between LSIs 701 and 702, the Bi
- CMOS input/output circuit allows high-speed interface. In addition, if the LSI701 also has TTL and ECL compatible input/output circuits, the LSI701 will have 702, 70
Needless to say, it is possible to interface with all LSIs of 3°704.705. In this manner, by providing an LSI with at least one B i -CMOS input/output circuit according to the present invention, it is possible to use the LSI 701 and 702 in critical parts of the system, for example, to increase the speed of the system.

第16図は本発明の第2番目のシステム応用例である。FIG. 16 shows a second system application example of the present invention.

データバス169にいくつかのLSI161〜164が
つながっている。この様な場合。
Several LSIs 161 to 164 are connected to a data bus 169. In such a case.

例えばLS1161のデータをLS I 164に送り
たいとすると他のLS1162〜163は負荷として作
用する。従ってこの例にみるようなシステムの場合、大
きい負荷を高速に駆動する必要があり、B1−CMOS
インタフェースが有効となる。よってこの例にみるよう
なシステムを構成するLSIに本発明より成るBi−C
MOS入出力回路を具備することはシステムの高速化の
点で有効である。
For example, if it is desired to send data from LS 1161 to LS I 164, the other LSs 1162 to 163 act as a load. Therefore, in the case of a system like this example, it is necessary to drive a large load at high speed, and the B1-CMOS
The interface becomes valid. Therefore, the Bi-C according to the present invention is used in the LSI constituting the system as shown in this example.
Providing a MOS input/output circuit is effective in speeding up the system.

第17図の171,172,173はそれぞれウェハス
ケールインテグレーションによってウェハ上に回路が形
成されたウェハを示す、将来は、現在のチップレベルの
LSIに代り、ウェハスケールインテグレーションによ
ってウェハレベルで回路が集積される可能性がある。そ
の場合、全体のシステムが数枚のウェハによって構成さ
れる事になり、ウェハ間のインタフェースが必要となる
171, 172, and 173 in FIG. 17 respectively indicate wafers on which circuits are formed by wafer scale integration.In the future, circuits will be integrated at the wafer level by wafer scale integration instead of the current chip level LSI. There is a possibility that In that case, the entire system will consist of several wafers, and an interface between the wafers will be required.

このウェハ間のインタフェースを本発明のBi−CMO
S入出力回路を用いて行うことができる。
The interface between the wafers is the Bi-CMO of the present invention.
This can be done using an S input/output circuit.

また、以上記述した入力回路に通常の保護回路を具備す
る事がある6以上の回路はインバータ回路を用いて説明
してきたが、多久力NANADや多入力NOR回路を構
成できることは明らかである。つまり、論理材の入出力
インタフェース回路とすることも可能である。
Further, although the input circuit described above has been described using an inverter circuit for six or more circuits in which a normal protection circuit may be provided, it is clear that a durable NANAD or multi-input NOR circuit can be configured. In other words, it can also be used as an input/output interface circuit of logic materials.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、入出力回路の回路構成が簡単化できる
ので高速化の効果があり、これを具備したLSIを用い
ることによってシステムの高速化が実現される。
According to the present invention, since the circuit configuration of the input/output circuit can be simplified, there is an effect of increasing the speed, and by using an LSI equipped with this, the speed of the system can be increased.

従来の入出力回路のようにTTLあるいはECL互換型
のHi−BiCMO3入出力回路ではなく、Hi−Bi
CMO8間のインタフェースを行う入出力回路とした為
にレベル変換機能が不要となり。
It is not a TTL or ECL compatible Hi-Bi CMO3 input/output circuit like conventional input/output circuits, but a Hi-Bi CMO3 input/output circuit.
Since it is an input/output circuit that interfaces between CMO8, a level conversion function is not required.

回路が簡単化された。この簡単化によって回路の速度性
能が向上した。その様子を第6図に示す。
The circuit has been simplified. This simplification improved the speed performance of the circuit. The situation is shown in FIG.

図中601は0MO8の遅延時間特性(Bi−0MO5
と同一セルサイズ)、602は従来のBi−0MO5の
遅延時間特性、603が本発明によるBi−0MO5の
遅延時間特性である0図より明らかなように602が6
03へと高速化された。
In the figure, 601 is the delay time characteristic of 0MO8 (Bi-0MO5
602 is the delay time characteristic of the conventional Bi-0MO5, and 603 is the delay time characteristic of the Bi-0MO5 according to the present invention.
The speed has been increased to 03.

また、本発明により成る入出力回路を具備したLSIを
用いる事によってシステムの高速が実現される0例えば
IOMIPSの高性能マイコンを作る場合、LSI間の
アクセスを含む実行時間を50nsとする必要がある。
Furthermore, by using an LSI equipped with the input/output circuit according to the present invention, a high-speed system is realized.For example, when creating a high-performance IOMIPS microcontroller, the execution time including access between LSIs must be 50 ns. .

従来のTTL互換型Bi−CMOS入出力回路ではアク
セス時間が20ns、更に高速なECL互換型B i 
−CMQS入れに対し、本発明のB1−CMOS入出力
回路はアクセス時間が8nsであり2倍以上の高速化が
可能である。これによってシステムが高速化され、IO
MIPSの高性能マイコンを設計することが可能となる
Conventional TTL compatible Bi-CMOS input/output circuit has an access time of 20 ns, and even faster ECL compatible Bi-CMOS input/output circuit has an access time of 20 ns.
-The B1-CMOS input/output circuit of the present invention has an access time of 8 ns, which is more than twice as fast as the -CMQS input. This speeds up the system and increases the IO
It becomes possible to design a high-performance MIPS microcontroller.

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

第1図は本発明の一実施例を示すLSIの図、第2図は
従来の入力回路の図、第3図は従来の入力回路の図、第
4図は従来の出力回路の図、第5図は基本回路の遅延時
間特性を示す図、第6図は入出力回路の遅延時間特性を
示す図、第7図は第1のシステム応用例を示す図、第8
図は本発明の第1の実施例である入出力回路、第9図は
本発明の第2の実施例である入出力回路、第10図は本
発明の第3の実施例である入出力回路、第11図は本発
明の第4の実施例である入出力回路、第12図は本発明
の第5の実施例である入出力回路、第13図は本発明の
第6の実施である入出力回路。 第14図は本発明の第7の実施である3ステ一ト回路、
第15図はデバイス構造の断面図、第16図は第2のシ
ステム応用例、第17図は本発明の第3のシステム応用
例を示す図である。 11〜38・・・Bi−CMOS入出力回路、40・・
・lI八へ3−m−人出力ロi各 39 −−−  /−S1千、フ。 牟Q −一一肉舒回寥芥 躬2図 230−m−巳力哀鵬子 高B口 306     −m−ダイオード 30’l     −−−PNPトランヅスフ308〜
310 −− %JL 311   −−一 人力鳩子 312   −−一 エカ鳩子 313  −−一電5旅編子 31年  −一一埼牝瑞子 躬し+−図 t+Ol、 Lp02 −−−  host−ランシス
9(4−03,14−014−−−−NPI’ll−ラ
:、y シ” 又7年0”l    −m−土力塙子 先5図 しf φ椅纂量(Pn 501−−− Cl”IO5特性 502−−− バイ爪°−ラ特Iト生 66図 6o1 −−−  cr−’tos 602−−− TTLi換 H;−B:crtos 60B −−−Hi−B: Cl”IO5某”10 ’103  −−−   L5 工 ;号−、ン7゛’
7Ql−−LSI千・77 /″705 −−−   LSI千つ7示 8図 805”FI06−−−  Nl’N トラン’>−ス
580ワ −−− 人力p島) °4 5δ t90 903.90t+−−一 (へ)PN/ぐイノ「−ラド
ランク°スタ’?09−−−電源塙子 qto−−一緯蛙り福子 610図 110−m−フ゛イ才一ド m、、trλ −−−ツラ・7トキトランジスタ高1z
口 /21. /22 −−一才&坑 宍13図 13’1〜/1AO−−−NF’Nバ°イボ′−ラ/4
−1+−m−枠Jt!塙子 ら1− /1./へ/64−−−  LSI /65へ/G8−−一 配線
FIG. 1 is a diagram of an LSI showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram of a conventional input circuit, FIG. 3 is a diagram of a conventional input circuit, FIG. 4 is a diagram of a conventional output circuit, and FIG. Figure 5 shows the delay time characteristics of the basic circuit, Figure 6 shows the delay time characteristics of the input/output circuit, Figure 7 shows the first system application example, and Figure 8 shows the delay time characteristics of the basic circuit.
The figure shows an input/output circuit that is a first embodiment of the invention, FIG. 9 shows an input/output circuit that is a second embodiment of the invention, and FIG. 10 shows an input/output circuit that shows a third embodiment of the invention. 11 is an input/output circuit according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 12 is an input/output circuit according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a circuit according to a sixth embodiment of the present invention. An input/output circuit. FIG. 14 shows a three-state circuit according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view of the device structure, FIG. 16 is a diagram showing a second system application example, and FIG. 17 is a diagram showing a third system application example of the present invention. 11-38...Bi-CMOS input/output circuit, 40...
・lI8 to 3-m-person output loi each 39 --- /-S1,000, f.剟Q - 11 食舒回寥芥躬2Figure 230-m-Miri Aipengko High B mouth 306 -m-Diode 30'l ---PNP Trandusfu 308~
310 -- %JL 311 ---1 Jinriki Hatoko 312 ---1 Eka Hatoko 313 ---Ichiden 5 Travel Editor 31 Years--11 Saitama Mizukoshi +-Figure t+Ol, Lp02 --- host-Ransis 9 ( 4-03, 14-014-----NPI'll-ra:, y shi" 7 years 0"l-m-Toriki Hanako previous 5 drawings f φ chair amount (Pn 501--- Cl ``IO5 characteristics 502 --- By claw ° - LA special I to raw 66 Figure 6o1 --- cr-'tos 602 --- TTLi exchange H; -B: crtos 60B --- Hi-B: Cl'' IO5 certain "10 '103 --- L5 ENG; No.-, N7゛'
7Ql--LSI 1,000・77 /''705 --- LSI 1,000 7 showing 8 Figure 805''FI06--- Nl'N Tran'>-su580w --- Manpower p island) °4 5δ t90 903.90t+ ---1 (to) PN/Guino "-Radrank ° Star'? 09---Power source Hanako qto--One latitude frog Fukuko 610 Figure 110-m-Fi Saiichi de m,, trλ ---Tsura・7 Toki transistor height 1z
Mouth/21. /22 ---Issai & Kenshi 13 Figure 13'1~/1AO---NF'N bar°Ibo'-ra/4
-1+-m-frame Jt! Hanako et al. 1-/1. /To/64--- LSI To /65/G8---1 Wiring

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、コレクタが電源端子に、エミッタが第1の端子に接
続される第1のバイポーラトランジスタと、コレクタが
上記第1の端子に、エミッタが固定電位端子に接続され
る第2のバイポーラトランジスタと、ゲートが第2の端
子に、ソース及びドレインがそれぞれ上記第1のバイポ
ーラトランジスタのコレクタとベースとに接続される第
1のMOSトランジスタと、ゲートが上記第2の端子に
、ドレイン及びソースがそれぞれ上記第2のバイポーラ
トランジスタのコレクタとベースとに接続される第2の
MOSトランジスタと、上記第1及び第2のバイポーラ
トランジスタのベースに接続される電荷引抜き回路のみ
によつて構成される入力回路及び出力回路を少なくとも
1つ有することを特徴とするLSI。 2、特許請求の範囲第1項に於いて、上記第1のバイポ
ーラトランジスタのコレクタと第1の端子との間に第1
の抵抗を設け、上記第2のバイポーラトランジスタのコ
レクタと固定端子との間に第2の抵抗を設けた入力回路
及び出力回路を少なくとも1つ有することを特徴とする
LSI。 3、コレクタが電源端子に、エミッタが第1の端子に接
続される第1のバイポーラトランジスタと、コレクタが
電源端子に、エミッタが上記第1のバイポーラトランジ
スタのベースに接続される第2のバイポーラトランジス
タと、コレクタが上記第1の端子に、エミッタが固定端
子に接続される第3のバイポーラトランジスタと、コレ
クタが上記第1の端子に、エミッタが上記第3のバイポ
ーラトランジスタのベースに接続される第4のバイポー
ラトランジスタと、ゲートが第2の端子に、ソース及び
ドレインがそれぞれ上記第2のバイポーラトランジスタ
のコレクタとベースとに接続される第1のMOSトラン
ジスタと、ゲートが第2の端子に、ドレイン及びソース
がそれぞれ上記第4図のバイポーラトランジスタのコレ
クタとベースとに接続される第2のMOSトランジスタ
と、上記第1、第2、第3及び第4のバイポーラトラン
ジスタのベースに接続される電荷引抜き回路のみによつ
て構成される入力回路及び出力回路を少なくとも1つ有
することを特徴とするLSI。 4、特許請求の範囲第1項または第2項または第3項に
於いて、上記第1、第2、第3、第4のバイポーラトラ
ンジスタがショットキトランジスタより成る入力回路及
び出力回路を少なくとも1つ有することを特徴とするL
SI。
[Claims] 1. A first bipolar transistor whose collector is connected to a power supply terminal and whose emitter is connected to a first terminal; and a first bipolar transistor whose collector is connected to the first terminal and whose emitter is connected to a fixed potential terminal. a first MOS transistor having a gate connected to a second terminal, a source and a drain connected to a collector and a base of the first bipolar transistor, respectively, and a gate connected to the second terminal; Consisting only of a second MOS transistor whose drain and source are connected to the collector and base of the second bipolar transistor, respectively, and a charge extraction circuit connected to the bases of the first and second bipolar transistors. An LSI comprising at least one input circuit and one output circuit. 2. In claim 1, a first bipolar transistor is provided between the collector of the first bipolar transistor and the first terminal.
An LSI comprising at least one input circuit and an output circuit, each of which has a second resistor between the collector of the second bipolar transistor and a fixed terminal. 3. A first bipolar transistor whose collector is connected to the power supply terminal and whose emitter is connected to the first terminal; and a second bipolar transistor whose collector is connected to the power supply terminal and whose emitter is connected to the base of the first bipolar transistor. a third bipolar transistor whose collector is connected to the first terminal and whose emitter is connected to the fixed terminal; and a third bipolar transistor whose collector is connected to the first terminal and whose emitter is connected to the base of the third bipolar transistor. a first MOS transistor whose gate is connected to a second terminal, whose source and drain are respectively connected to the collector and base of the second bipolar transistor; and a second MOS transistor whose sources are respectively connected to the collector and base of the bipolar transistor shown in FIG. An LSI comprising at least one input circuit and one output circuit composed only of circuits. 4. Claims 1, 2, or 3 provide that the first, second, third, and fourth bipolar transistors include at least one input circuit and output circuit made of Schottky transistors. L characterized by having
S.I.
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