JPS6217896B2 - - Google Patents

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JPS6217896B2
JPS6217896B2 JP55003712A JP371280A JPS6217896B2 JP S6217896 B2 JPS6217896 B2 JP S6217896B2 JP 55003712 A JP55003712 A JP 55003712A JP 371280 A JP371280 A JP 371280A JP S6217896 B2 JPS6217896 B2 JP S6217896B2
Authority
JP
Japan
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node
transistor
effect transistor
gate electrode
capacitor
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JP55003712A
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English (en)
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JPS55117326A (en
Inventor
Maachin Bureizaa Yuujin
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPS55117326A publication Critical patent/JPS55117326A/ja
Publication of JPS6217896B2 publication Critical patent/JPS6217896B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/355Monostable circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/354Astable circuits

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、迅速な立上り時間及び立下り時間を
有する制御されたパルス幅の波形を発生させるた
めの電界効果トランジスタ(FET)・マルチバイ
ブレータ回路に係る。
本発明の目的は、FETを用いた集積回路マル
チバイブレータを提供することである。
従来に於て、多数のマルチバイブレータ回路が
知られている。マルチバイブレータは制御された
波形を発生させるための周知の手段であり、一般
的に単安定、双安定又は非安定マルチバイブレー
タとして分類される。本発明の分野に於ては、単
安定及び非安定マルチバイブレータに特に興味が
持たれ、これらの型の回路は全体的ネツトワーク
内の他の回路にクロツク・パルスを発生及び供給
するために用いられることが多い。単安定マルチ
バイブレータと非安定マルチバイブレータとの間
の主な違いは、非安定マルチバイブレータが連続
的に動作して一連のパルスを供給するのに対し
て、単安定マルチバイブレータは単一の入力即ち
トリガ・パルスに応答して単一の出力パルスだけ
を供給することである。
現在知られているマルチバイブレータの大多数
はバイポーラ・トランジスタ技術で達成されてい
る。EFTはソフトなターン・オン閾値特性を有
しているため、FET回路を用いて設計されてい
るマルチバイブレータは比較的僅かしかない。そ
の様なソフトなターン・オン特性は予測及び制御
の不可能なパルス幅並びに遅い立上り時間及び立
下り時間を生ぜしめる。
FET回路ネツトワークはクロツク信号の発生
又は他の機能を必要とし得るので、現在用いられ
得るそのための手段は、FETチツプの外部のマ
ルチバイブレータにより発生されたクロツク信号
を供給すること又は精度の低いクロツク・パルス
を供給するチツプ上のFETマルチバイブレータ
を設けることである。例えば、米国特許第
3719835号の明細書は完全にFETで達成された単
安定パルス発生回路を開示している。この回路は
FETの望ましくないソフトなターン・オン特性
を有しているものと考えられる。
次に、図面を参照して、本発明について更に詳
細に説明する。第1図は、本発明の一実施例によ
る、エンハンスメント型及びデプリーシヨン型の
FETを含む単安定マルチバイブレータ回路を示
している。デプリーシヨン型FETは、エンハン
スメント型FETと容易に区別される様に、その
ゲート電極が斜線で示されている。回路の全体的
動作に於て適当なトレード・オフが許されるなら
ば、デプリーシヨン型及びエンハンスメント型の
FETは相互に交換され得る場合もあることは当
業者に明らかである。又、示されているFETは
すべてNチヤンネル型であるが、この回路はPチ
ヤンネル型FETを用いても達成され得る。
トランジスタT1は、ノードAに接続されたド
レイン電極、第1固定電位(接地電位)の端子に
接続されたソース電極、及び入力端子に接続され
たゲート電極を有している。トランジスタT2
は、ノードAに共通接続されたゲート電極及びソ
ース電極並びに+V電位の端子に接続されたドレ
イン電極を有している。トランジスタT2は本質
的に負荷抵抗である。
第1及び第2の交叉結合されたトランジスタが
トランジスタT3及びT7として示されている。
トランジスタT3のドレイン―ソース路はノード
Aと接地端子との間に接続され、そのゲート電極
はトランジスタT7のノード及び出力端子に直接
電気的に結合されている。ノードAは、キヤパシ
タC1及びトランジスタT6を含む直列の電気的
径路によつてノードC及びトランジスタT7のゲ
ート電極に電気的に結合されている。トランジス
タT6のゲート電極は接地されている。
キヤパシタC1とトランジスタT6との間の電
気的接続は、トランジスタT8のドレイン電極及
びゲート電極にも接続されているノードBを形成
している。トランジスタT8のソース電極は接地
されている。ここに於て、トランジスタT8はチ
ヤネル幅の狭い小寸法の素子であり、ノードBと
接地端子との間に高い抵抗を形成していることに
注目されたい。トランジスタT4は、+V電位の
端子に接続されたドレイン電極並びにノードCに
接続されたゲート電極及びソース電極を有してい
る。トランジスタT5は、+V電位の端子に接続
されたドレイン電極並びに出力ノードに接続され
たゲート電極及びソース電極を有している。
簡単に云えば、FET T3及びT7は、共通接
続されているソース電極並びに各々第1及び第2
の交叉結合路によつて交叉結合されているドレイ
ン電極及びゲート電極を有している。FET T3
のドレイン電極をFET T7のゲート電極に接続
している交叉結合路は、キヤパシタC1と、デプ
リーシヨン型FET T6及びT4とを含んでい
る。入力信号の到来によつてノードA及びノード
Bの電位が引き下げられた後の過渡状態に於て、
ノードBの浮遊容量及びキヤパシタC1がデプリ
ーシヨン型FET T4及びT6を経てゆつくりと
充電されるとともに、ノードCの浮遊容量も又ゆ
つくりと充電され始める。しかしながら、ノード
Bが、ゲート電極が接地されているデプリーシヨ
ン型FET T6の閾値電圧に近づくとともに、
FET T6はターン・オフされらる。従つて、
FET T4を経て流れるすべての電流がノードC
の浮遊容量を充電するために用いられ、その結果
FET T7が急速にターン・オフされて出力ノー
ドが接地電位に引下げられる。
次に、第2図を参照して、本発明の動作につい
て更に詳細に説明する。第2図に示されている始
めの波形は入力信号の状態を示している。始め、
入力端子はダウン・レベルにあるので、トランジ
スタT1はオフ状態にあり、ノードAはトランジ
スタT2によつてアツプ・レベルに保持されてい
る。回路内の種々の電位レベルをより具体的に示
すために、アツプ・レベル(+V)は5Vと仮定
されている。
ノードCの浮遊容量は電源+Vからトランジス
タT4のドレイン―ソース路を経て供給される電
流によりアツプ・レベルに充電されている。従つ
て、トランジスタT7がターン・オンされ、出力
端子がダウン・レベルになり、トランジスタT3
がオフ状態に維持され、その結果ノードAがアツ
プ・レベルに維持される。ここに於て、トランジ
スタT4,T6及びT8を含む+V電位から接地
電位への直列電流路が存在することに注目された
い。本発明の大きな特徴は、ゲート電極が接地さ
れたデプリーシヨン型の素子であるトランジスタ
T6を含む、この特定の回路の径路にある。デプ
リーシヨン型の素子は典型的には−1.5乃至−
2.0V程度の負の閾値電圧(VT)を有する。(本
実施例に於て、トランジスタT6は−2Vの閾値
電圧を有するものと仮定する)。従つてノードC
の浮遊容量が+Vによつて充電される時、最初ノ
ードB及びノードCの電位が低い間はT6が導通
しているのでノードBの電位はノードCの電位に
追従して増加する。しかしノードBの電位が+
2.0Vに達すると、T6の閾値は−2Vなので、T
6はオフ状態にある。トランジスタT8は高抵抗
素子であり、従つてトランジスタT4及びT6を
経てノードBに電流が流れている間、ノードBは
2.0Vに維持される。以上に於て、波形図に於け
る始めの状態を説明した。
この時点に於て、入力トリガ・パルスが接地電
位から+V電位に変化すると、極めて僅かな遅延
で、トランジスタT1がターン・オンされて、第
2図の波形Aにより示されている如くノードAの
電位を引き下げる。理想的には、これはキヤパシ
タC1の容量結合によりノードBを5Vだけ降下
させる。実際に於て、示されている実際の回路条
件を考慮した場合には、ノードBは略−1V迄降
下する。ノードBが−1Vに降下する結果、トラ
ンジスタT6のゲート電圧が閾値電圧以上になる
のでT6は導通し、その結果ノードCがノードB
に従つて第2図の波形Cにより示されている如く
略−1Vに降下される。ノードCが−1Vに降下す
る結果、トランジスタT7が迅速にターン・オフ
され、出力ノードがトランジスタT5を経て流れ
る電流によつて+V電位に上昇しれる。これは、
第2図の波形OUTにより示されている。これら
の波形の垂直方向の寸法は正確な比率では示され
ておらず、本発明の特徴を示すために誇張して示
されている。
再び、第2図の波形INに於て、入力波形が実
線で示されている如くアツプ・レベルに維持され
ている状態を仮定する。この場合には、トランジ
スタT1がオン状態に維持されてノードAをダウ
ン・レベルに維持するので、ノードAは第2図の
波形Aにより示されている如く完全にダウン・レ
ベルに維持される。この時点に於て、トランジス
タT4を流れる電流はノードCの浮遊容量を充電
し始めるが、トランジスタT6がオン状態にある
ので、ノードBの電位はノードCの電位に追従し
キヤパシタC1を充電する。ノードBが2Vに近
づくとともに、ノードBに対するT6のゲート電
圧がT6の閾値電圧−2Vに接近するので、トラ
ンジスタT6がターン・オフされる。しかしなが
ら、トランジスタT4は、トランジスタT6がタ
ーン・オフされた後に於てもオン状態を維持する
ので+Vから大きな電流がノードCに供給され
る。この電流の大きさは、T6がターン・オフす
る以前に流れていたのと同程度の大きさである
が、ノードCの浮遊容量はキヤパシタC1の容量
よりもずつと小さいので、ノードCの浮遊容量は
T6のターン・オフ後、急速に充電される。これ
は、ノードCの電圧を極めて迅速に上昇させ、ト
ランジスタT7を迅速にターン・オンさせて、出
力端子をダウン・レベルにする。
第2図に於て、その波形は、トランジスタT6
がオン状態にある間、指数関数的に上昇すること
に注目されたい。本質的には、キヤパシタC1
は、該キヤパシタC1が容量を形成しそしてトラ
ンジスタT6及びT4が抵抗素子を形成している
RC時定数に従つて充電される。トランジスタT
6がターン・オフされるや否や(略2Vとして示
されたトランジスタT6の閾値電圧の絶対値の近
傍に於て)、ノードBには極めて少しの電流しか
流れず、ノードBは最終的にトランジスタT6を
経て流れる漏洩のみによつて2Vに達する。トラ
ンジスタT6がターン・オフされ始めるとすぐ
に、ノードCの波形が急に上昇することに注目さ
れたい。エンハンスメント型の素子であるトラン
ジスタT7の閾値電圧は+1Vの範囲にあるの
で、トランジスタT7は略トランジスタT6がタ
ーン・オフされる時点で迅速にターン・オンされ
る。
トランジスタT7がターン・オンされるまでの
時間をT、キヤパシタC1の容量をC、トランジ
スタT4及びT6の導通時の抵抗値をRとすると
-T/RC=Aの関係が成立する。但しAはノード
Bの初期の電圧及びT6の閾値電圧等によつて決
まる定数である。従つてT=−RClog Aとな
る。
従つて、トランジスタT7がターン・オンされ
るこの時点は予測が可能なだけでなく制御も可能
である。出力パルスの幅はキヤパシタC1の容量
の大きさに正比例する。従つて、出力パルスをダ
ウン・レベルにしそして出力パルスの幅を限定す
るトランジスタT7のターン・オンは、キヤパシ
タC1の容量(又はFCネツトワークに於ける抵
抗素子)を調節することによつて制御され得る。
キヤパシタC1の容量を0.5ピコフアラドから1.5
ピコフアラドに変えることによつて、出力パルス
の幅が20ナノ秒から60ナノ秒に線形に変化するこ
とが解つた。
本発明に於けるもう1つの特徴は、本発明が
種々のパルス幅の入力信号に応答して出力クロツ
ク信号を供給することである。更に、トランジス
タT1のゲート電極に於ける入力端子に於て単一
の入力信号しか必要とされない。例えば、第2図
に於て点線で示されている入力波形に於て、その
入力信号は出力信号がアツプ・レベルに上昇した
後に接地レベルに降下するものと仮定する。この
時点に於て、出力端子に於けるアツプ・レベル
は、トランジスタT3をターン・オンさせ、入力
端子も又ダウン・レベルにされているが、ノード
Aをダウン・レベルに維持する。しかしながら、
このタイミング条件に於ては、出力パルスが終了
するとともに、トランジスタT3がターン・オフ
され、ノードAが波形図に示されている如く+V
電位に上昇する。
第1図に示された実施例は単安定マルチバイブ
レータであるが、本発明の上記利点は非安定マル
チバイブレータに於ても同様に達成される。本発
明の他の実施例による、その様な非安定マルチバ
イブレータ回路が第3図に示されている。第3図
は、本質的には、非安定マルチバイブレータの機
能を達成するために用いられている、第1図の実
施例と同一の回路である。従つて、対応する素子
及びノードはダツシユ符号(′)及び二重ダツシ
ユ符号(″)を付された対応する参照番号で示さ
れている。第3図には、トランジスタT10′の
ゲート電極がトランジスタT5′とトランジスタ
T7′との間の出力ノードに接続されている、ト
ランジスタT9′及びT10′を含むバツフア・ド
ライバ・インバータ回路が加えられている。(こ
れは、所望ならば、単にバツフア・ドライバでも
よい。)トランジスタT9′のドレイン電極は、他
のトランジスタの場合と同一の+V電位の端子に
接続されて示されているが、端子OUT′に於て異
なるアツプ・レベルの出力信号を得るために異な
る電源に接続されることも可能である。又、更に
バツフア・ドライバ出力OUT″を形成するトラン
ジスタT9″及びT10″が加えられている。これ
は、所望ならば、異なる位相の非安定波形を供給
する。
非安定マルチバイブレータの機能は、ノード
C′に於て信号を取出し、該信号をトランジスタ
T1″のゲート電極の端子IN″に於ける入力とし
て供給することによつて達成される。端子
OUT′から端子IN″への接続は実質的に同一の機
能を達成しそしてトランジスタT9′及びT1
0′を含むバツフア回路が用いられる場合に代替
的に用いられ得ることに注目されたい。非安定マ
ルチバイブレータの連続的出力波形特性を維持す
るために、ノードC″がトランジスタT1′のゲー
ト電極に於ける端子IN′に接続されている。ノー
ドC″の代りに、端子OUT″がトランジスタT
1′のゲート電極に接続されても、それに匹敵す
る結果が得られる。又、第1図の単安定マルチバ
イブレータでは、出力パルスが出ている間に入力
信号が低レベルになりノードAの電位を引き上げ
その結果所定の長さよりも短かい出力パルスが形
成される事を防止するためにトランジスタT3が
設けられていたが、第3図の回路では所定の長さ
の出力パルスが完全に出力される以前に入力が低
レベルになる事はないので、トランジスタT3′
及びT3″は除去してもよい。
キヤパシタC1,C1′及びC1″は、ゲート電
極がキヤパシタの一方のプレートを形成しそして
ドレイン及びソース接合が共通に他方のプレート
を形成しているFETキヤパシタとして示されて
いることに注目されたい。容量を形成する任意の
構造的配置も又本発明の機能的条件を充たすこと
は勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一好実施例を示す回路図であ
り、第2図は第1図の回路の動作を示す一連の波
形図であり、第3図は本発明の他の実施例を示す
回路図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1及び第2の電界効果トランジスタを有
    し、それらのソース電極は共通接続されそしてそ
    れらのドレイン電極及びゲート電極は各々第1及
    び第2の交叉結合路によつて交叉結合され、上記
    第1の電界効果トランジスタのドレイン電極と上
    記第2の電界効果トランジスタのゲート電極との
    間の結合路にキヤパシタが接続されたマルチバイ
    ブレータにおいて、上記キヤパシタと上記第2の
    電界効果トランジスタのゲート電極との間に第3
    の電界効果トランジスタのソース―ドレイン経路
    を接続し、上記第3の電界効果トランジスタのゲ
    ート電極を固定電位に接続し、上記第2の電界効
    果トランジスタのゲート電極に電流供給手段を接
    続し、上記キヤパシタと上記第3の電界効果トラ
    ンジスタとの間のノードと一定電位との間に高抵
    抗の抵抗を接続した事を特徴とする電界効果トラ
    ンジスタ・マルチバイブレータ。
JP371280A 1979-02-28 1980-01-18 Field effect transistor multivibrator Granted JPS55117326A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/016,261 US4321484A (en) 1979-02-28 1979-02-28 Field effect transistor multivibrator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55117326A JPS55117326A (en) 1980-09-09
JPS6217896B2 true JPS6217896B2 (ja) 1987-04-20

Family

ID=21776211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP371280A Granted JPS55117326A (en) 1979-02-28 1980-01-18 Field effect transistor multivibrator

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4321484A (ja)
EP (1) EP0015364B1 (ja)
JP (1) JPS55117326A (ja)
DE (1) DE3063212D1 (ja)
IT (1) IT1150004B (ja)

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