JPS62202617A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
- Publication number
- JPS62202617A JPS62202617A JP4422886A JP4422886A JPS62202617A JP S62202617 A JPS62202617 A JP S62202617A JP 4422886 A JP4422886 A JP 4422886A JP 4422886 A JP4422886 A JP 4422886A JP S62202617 A JPS62202617 A JP S62202617A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminals
- inverter
- terminal
- field effect
- gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 41
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- BDEDPKFUFGCVCJ-UHFFFAOYSA-N 3,6-dihydroxy-8,8-dimethyl-1-oxo-3,4,7,9-tetrahydrocyclopenta[h]isochromene-5-carbaldehyde Chemical compound O=C1OC(O)CC(C(C=O)=C2O)=C1C1=C2CC(C)(C)C1 BDEDPKFUFGCVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
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。
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〕
本発明は、高速で雑音余裕度が大きい分周機能を有する
半導体集積回路に関するものである。
半導体集積回路に関するものである。
雑音余裕度が大きい分局機能を有する半導体集積回路は
、従来、アイ・イー・イー・イー、ジャーナル・オフ・
ソリッドステート・サーキット(IEEf! J、 5
olid−State C1rcuits、) vol
、 5C−18゜PP、369〜376、1983に“
GaAs Digital DynamicIC”s
for Application up to l0G
)lz”としてN。
、従来、アイ・イー・イー・イー、ジャーナル・オフ・
ソリッドステート・サーキット(IEEf! J、 5
olid−State C1rcuits、) vol
、 5C−18゜PP、369〜376、1983に“
GaAs Digital DynamicIC”s
for Application up to l0G
)lz”としてN。
Rocchi等により報告されており、ダナミック分局
器と呼ばれている。上記文献ではノーマリ・オン型およ
びノーマリ・オフ型の電界効果トランジスタを使用した
2種類の回路構成が報告されている。
器と呼ばれている。上記文献ではノーマリ・オン型およ
びノーマリ・オフ型の電界効果トランジスタを使用した
2種類の回路構成が報告されている。
ノーマリ・オン型電界効果トランジスタを使用した回路
構成では、入出力電圧レベルを合わせるためにレベル変
換回路が必要であり、消費電力も大きいという欠点があ
り、集積化には適していない。
構成では、入出力電圧レベルを合わせるためにレベル変
換回路が必要であり、消費電力も大きいという欠点があ
り、集積化には適していない。
そのため、低消費電力で、かつレベル変換回路が不要で
集積化に適したノーマリ・オフ型の電界効果トランジス
タを使用した回路構成のダイナミック分周器を例に、従
来技術につき説明する。
集積化に適したノーマリ・オフ型の電界効果トランジス
タを使用した回路構成のダイナミック分周器を例に、従
来技術につき説明する。
第8図にその回路構成を示す、第8(!l (a)は基
本インバータであり、電界効果トランジスタ1のドレイ
ン端子2は、一端が電源端子3に接続された抵抗4の他
端と接続され、上記電界効果トランジスタ1のソース端
子5は接地され、ゲート端子6が入力端子7に、また、
上記電界効果トランジスタ1のドレイン端子2が出力端
子8に接続されており、これを簡略化した記号を第8図
(b)に示し、上記記号を用いた従来回路例を第8図(
c)に示している。上記従来例では、第8図(a)に示
したインバータと同一構成の第1、第2、第3のインバ
ータエ1、I2.I3と、電界効果トランジスタのドレ
インを入力端子、ソースを出力端子、ゲートを制御用端
子とした第1および第2のトランスミツティングゲート
T1およびI2とから構成されており、T1を工1と工
2との間に挿入し、I2を工3と工1との間に挿入して
、工2の出力端子と工3の入力端子とを接続し、T1の
ゲートおよびI2のゲートを外部入力端子9および10
に接続し、I2の出力を外部出力端子11に接続し、上
記外部入力端子9および10に互いに逆位相の入力信号
を入力し、上記外部出力端子11から入力信号周波数の
1/2に分周された信号を出力するように構成されてい
る。そのため、インバータ1段あたりの伝搬遅延時間を
tpdとすれば、3つのインバータ11.I2、工3お
よび2つのトランスミツティングゲートT1、I2から
なるループ12の中で、T1のゲート入力信号が“H”
となってからT1を通過した信号がI2とI3を通過し
てI2のドレイン端子に到達するまでの時間は2xtp
d、また、I2のゲート入力信号が“H”となってから
I2を通過した信号が工1を通過してT1のドレイン端
子へ到達するまでの時間はtpdを要し、これらの時間
はT1およびT2のゲートへの入力信号周期の1/2よ
り短くなければならない。すなわち、T1およびT2へ
の入力信号はデユーティが50%で互いに逆位相の信号
であり、その期間をTとすれば、ループ12の中の2つ
のトランスミツティングゲート間を伝搬する信号は、T
/2以内に確定する必要があるC−> 2 x tpd
)。
本インバータであり、電界効果トランジスタ1のドレイ
ン端子2は、一端が電源端子3に接続された抵抗4の他
端と接続され、上記電界効果トランジスタ1のソース端
子5は接地され、ゲート端子6が入力端子7に、また、
上記電界効果トランジスタ1のドレイン端子2が出力端
子8に接続されており、これを簡略化した記号を第8図
(b)に示し、上記記号を用いた従来回路例を第8図(
c)に示している。上記従来例では、第8図(a)に示
したインバータと同一構成の第1、第2、第3のインバ
ータエ1、I2.I3と、電界効果トランジスタのドレ
インを入力端子、ソースを出力端子、ゲートを制御用端
子とした第1および第2のトランスミツティングゲート
T1およびI2とから構成されており、T1を工1と工
2との間に挿入し、I2を工3と工1との間に挿入して
、工2の出力端子と工3の入力端子とを接続し、T1の
ゲートおよびI2のゲートを外部入力端子9および10
に接続し、I2の出力を外部出力端子11に接続し、上
記外部入力端子9および10に互いに逆位相の入力信号
を入力し、上記外部出力端子11から入力信号周波数の
1/2に分周された信号を出力するように構成されてい
る。そのため、インバータ1段あたりの伝搬遅延時間を
tpdとすれば、3つのインバータ11.I2、工3お
よび2つのトランスミツティングゲートT1、I2から
なるループ12の中で、T1のゲート入力信号が“H”
となってからT1を通過した信号がI2とI3を通過し
てI2のドレイン端子に到達するまでの時間は2xtp
d、また、I2のゲート入力信号が“H”となってから
I2を通過した信号が工1を通過してT1のドレイン端
子へ到達するまでの時間はtpdを要し、これらの時間
はT1およびT2のゲートへの入力信号周期の1/2よ
り短くなければならない。すなわち、T1およびT2へ
の入力信号はデユーティが50%で互いに逆位相の信号
であり、その期間をTとすれば、ループ12の中の2つ
のトランスミツティングゲート間を伝搬する信号は、T
/2以内に確定する必要があるC−> 2 x tpd
)。
上記理由から、2つのトランスミツティングゲートT1
.T2間に挿入されているインバータ数が多い方の経路
を通過する時間(2Xtpd)が、最高分周周波数f。
.T2間に挿入されているインバータ数が多い方の経路
を通過する時間(2Xtpd)が、最高分周周波数f。
Xを規定するため
の電界効果トランジスタによるトランスミツティングゲ
ート信号が通過するときに、直流レベルの低下が大きく
、また、上記トランジスタによるD CF L (Di
rect Coupled FET Logic)イン
バータの小信号利得が小さいことと、さらに上記インバ
ータ出力が反転出力だけであり、インバータ一段では正
転出力が得られないため、上記ループ12を信号が1周
したとき1反転信号が戻って分周動作が可能になるよう
にするには、インバータが最低3個必要であることに起
因するものである。
ート信号が通過するときに、直流レベルの低下が大きく
、また、上記トランジスタによるD CF L (Di
rect Coupled FET Logic)イン
バータの小信号利得が小さいことと、さらに上記インバ
ータ出力が反転出力だけであり、インバータ一段では正
転出力が得られないため、上記ループ12を信号が1周
したとき1反転信号が戻って分周動作が可能になるよう
にするには、インバータが最低3個必要であることに起
因するものである。
本発明は、従来のインバータが反転出力だけしか出力で
きず、小信号利得が小さいため、ループ内に3個のイン
バータを必要とした点を解決するために1反転および正
転出力が同時に得られ、しかも小信号利得を大きくでき
るインバータを用いることによって、ループ内のインバ
ータを極限の2個とし、超高速の分周動作を可能にする
半導体集積回路を得るようにしたものである6〔作用〕 本発明は反転および正転出力が同時に得られ、しかも小
信号利得が大きく、また動作余裕も大きいS CF L
(Source Coupled FET Logi
c)構成のインバータを用いることを最も主要な特徴と
している。このため1反転出力だけしか得られず、小信
号利得が小さいDCFL!成のインバータを用いた従来
技術と異なっている。また、本発明は従来技術5CFL
インバータを用いることにより、ループ内のインバータ
数を2個にできるという特徴を有している。
きず、小信号利得が小さいため、ループ内に3個のイン
バータを必要とした点を解決するために1反転および正
転出力が同時に得られ、しかも小信号利得を大きくでき
るインバータを用いることによって、ループ内のインバ
ータを極限の2個とし、超高速の分周動作を可能にする
半導体集積回路を得るようにしたものである6〔作用〕 本発明は反転および正転出力が同時に得られ、しかも小
信号利得が大きく、また動作余裕も大きいS CF L
(Source Coupled FET Logi
c)構成のインバータを用いることを最も主要な特徴と
している。このため1反転出力だけしか得られず、小信
号利得が小さいDCFL!成のインバータを用いた従来
技術と異なっている。また、本発明は従来技術5CFL
インバータを用いることにより、ループ内のインバータ
数を2個にできるという特徴を有している。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第1図は本発明による半導体集積回路の第1実施例にお
ける回路構成を示す図、第2図は上記実施例と同等の接
続関係および機能を有する電流切換型インバータを示す
図、第3図および第4図は上記第1実施例の動作を説明
するためのタイミングダイヤグラム、第5図は本発明の
第2実施例に用いるインバータ回路図、第6図はゲート
電流特性を示す図、第7図は入出力伝達性を示す図であ
る。
ける回路構成を示す図、第2図は上記実施例と同等の接
続関係および機能を有する電流切換型インバータを示す
図、第3図および第4図は上記第1実施例の動作を説明
するためのタイミングダイヤグラム、第5図は本発明の
第2実施例に用いるインバータ回路図、第6図はゲート
電流特性を示す図、第7図は入出力伝達性を示す図であ
る。
第1図に示す本発明の第1実施例は、第2図に示す電流
切換型インバータ(INV)と同等の接続関係と機能と
を有している。上記INVは第1および第2の入力信号
端子A1およびA2と、第1および第2の出力信号端子
B1およびB2とを有しており、上記B1およびB2に
はA1に入力される信号に対して、反転および正転信号
が出力される。第1図の第1実施例は、第1および第2
の電流切換型インバータエ1および工2と、電界効果ト
ランジスタのドレインを入力端子、ソースを出力端子、
ゲートを制御用端子とした第1〜第4のトランスミツテ
ィングゲートT1〜T4により構成され、上記トランス
ミツティングゲートT1およびT2のドレイン端子がそ
れぞれ工1の第1出力信号端子Bllおよび第2出力信
号端子B21に接続され、上記T1およびT2のソース
端子がそれぞれ第2の電流切換型インバータI2の第1
人力信号端子A12および第2の入力信号端子A22に
接続され、さらにトランスミツティングゲートT3、T
4のドレイン端子が、それぞれ第2の電流切換型インバ
ータI2の第1出力信号端子B12および第2出力信号
端子B22に接続され、上記トランスミツティングゲー
トT3およびT4のソース端子が、それぞれ第1の電流
切換型インバータエ1の第2人力信号端子A21および
第1人力信号端子Allに接続され、上記トランスミッ
ティングゲートT1およびI2のゲート端子が共に第1
の外部入力信号端子x1に接続され、また上記T3およ
びI4のゲート端子が共に第2の外部入力信号端子x2
に接続され、上記外部入力信号端子x1およびI2に互
いに逆位相の入力信号を入力し、第2の電流切換型イン
バータエ2の第1および第2の出力信号端子B12およ
びB22は、それぞれ外部出力端子Y1およびI2に接
続されている。
切換型インバータ(INV)と同等の接続関係と機能と
を有している。上記INVは第1および第2の入力信号
端子A1およびA2と、第1および第2の出力信号端子
B1およびB2とを有しており、上記B1およびB2に
はA1に入力される信号に対して、反転および正転信号
が出力される。第1図の第1実施例は、第1および第2
の電流切換型インバータエ1および工2と、電界効果ト
ランジスタのドレインを入力端子、ソースを出力端子、
ゲートを制御用端子とした第1〜第4のトランスミツテ
ィングゲートT1〜T4により構成され、上記トランス
ミツティングゲートT1およびT2のドレイン端子がそ
れぞれ工1の第1出力信号端子Bllおよび第2出力信
号端子B21に接続され、上記T1およびT2のソース
端子がそれぞれ第2の電流切換型インバータI2の第1
人力信号端子A12および第2の入力信号端子A22に
接続され、さらにトランスミツティングゲートT3、T
4のドレイン端子が、それぞれ第2の電流切換型インバ
ータI2の第1出力信号端子B12および第2出力信号
端子B22に接続され、上記トランスミツティングゲー
トT3およびT4のソース端子が、それぞれ第1の電流
切換型インバータエ1の第2人力信号端子A21および
第1人力信号端子Allに接続され、上記トランスミッ
ティングゲートT1およびI2のゲート端子が共に第1
の外部入力信号端子x1に接続され、また上記T3およ
びI4のゲート端子が共に第2の外部入力信号端子x2
に接続され、上記外部入力信号端子x1およびI2に互
いに逆位相の入力信号を入力し、第2の電流切換型イン
バータエ2の第1および第2の出力信号端子B12およ
びB22は、それぞれ外部出力端子Y1およびI2に接
続されている。
なお、上記外部出力端子Y1およびI2は、上記I2の
かわりに11の第1および第2の出力信号端子Bllお
よびB21に接続されても構わない。
かわりに11の第1および第2の出力信号端子Bllお
よびB21に接続されても構わない。
本実施例の動作原理を第3図に示すタイミングダイヤグ
ラムを用いて説明する。上記第3図は各端子電圧の時間
変化を示したものである。初め、1=0で11の入力A
llがLow(“L”)、 A21がHigh(“H”
)の状態にあるとする。11およびI2における伝搬遅
延時間をtpdとし、xlおよびI2への入力信号は完
全に逆位相になっており、その期間をT、またトランス
ミツティングゲートT1〜T4における伝搬遅延時間を
Okとして考える。A11が“L”であるため第1の電
流切換型インバータエ1の反転出力端子Bllは“H″
′となっており、1=1.で外部入力信号端子X1が“
L ”からII H1′になったとき、トランスミツテ
ィングゲートT1の出力端子A12は“H”になる、こ
の時、上記インバータ11の正転出力端子B21は“L
”となっており、トランスミツティングゲートT2の出
力端子A22は“L Isとなる。
ラムを用いて説明する。上記第3図は各端子電圧の時間
変化を示したものである。初め、1=0で11の入力A
llがLow(“L”)、 A21がHigh(“H”
)の状態にあるとする。11およびI2における伝搬遅
延時間をtpdとし、xlおよびI2への入力信号は完
全に逆位相になっており、その期間をT、またトランス
ミツティングゲートT1〜T4における伝搬遅延時間を
Okとして考える。A11が“L”であるため第1の電
流切換型インバータエ1の反転出力端子Bllは“H″
′となっており、1=1.で外部入力信号端子X1が“
L ”からII H1′になったとき、トランスミツテ
ィングゲートT1の出力端子A12は“H”になる、こ
の時、上記インバータ11の正転出力端子B21は“L
”となっており、トランスミツティングゲートT2の出
力端子A22は“L Isとなる。
A12がIIH”になってから第2電流切換型インバー
タエ2の伝搬遅延時間tpd後(1=1*)、工2の反
転出力端子B12は“L”に変化する。さらにt=ta
でI2がit L pp カらaiH”へ、Xlが“′
H”から“L”へ変化すると、B10の信号がI3を介
してA21に伝搬し、A21は“L”に変化する。この
時、同時にAllは“HIIに変化する。
タエ2の伝搬遅延時間tpd後(1=1*)、工2の反
転出力端子B12は“L”に変化する。さらにt=ta
でI2がit L pp カらaiH”へ、Xlが“′
H”から“L”へ変化すると、B10の信号がI3を介
してA21に伝搬し、A21は“L”に変化する。この
時、同時にAllは“HIIに変化する。
Allが“H”になってから工1の伝搬遅延時間tpd
後(t=t4)、工1の反転出力端子Bllは“L”変
化する。つぎに1=1.でxlが“L”から“H”へ、
I2が“Hpaからat L ppへ変化すると、Bl
lの信号がT1を介してA12へ伝搬し、A12はH”
から“L″″へ変化する。このようにA12はXlが“
L Itから“HItへ変化する時刻1=1□および1
=1.で状態が変化している。以降同様にして第3図に
示すような信号変化を繰返すことにより、外部出力端子
Yl (=812)には、外部入力端子X1およびI2
の周期Tの2倍の周期2Tの信号が現われることになり
、入力信号の172の周波数が出力されることがわかる
。
後(t=t4)、工1の反転出力端子Bllは“L”変
化する。つぎに1=1.でxlが“L”から“H”へ、
I2が“Hpaからat L ppへ変化すると、Bl
lの信号がT1を介してA12へ伝搬し、A12はH”
から“L″″へ変化する。このようにA12はXlが“
L Itから“HItへ変化する時刻1=1□および1
=1.で状態が変化している。以降同様にして第3図に
示すような信号変化を繰返すことにより、外部出力端子
Yl (=812)には、外部入力端子X1およびI2
の周期Tの2倍の周期2Tの信号が現われることになり
、入力信号の172の周波数が出力されることがわかる
。
つぎに、入力信号の周期の1/2 (T/2)が、イン
バータの伝搬遅延時間tpdより短く、すなわち、より
高周波の入力信号が入力される場合のタイミングダイヤ
グラムを第4図に示す、第3図の場合と同様に、1=1
1で外部入力端子X1が“L”から“H”になったとき
トランスミツティングゲートT1の出力端子AI2は“
HIIとなる。
バータの伝搬遅延時間tpdより短く、すなわち、より
高周波の入力信号が入力される場合のタイミングダイヤ
グラムを第4図に示す、第3図の場合と同様に、1=1
1で外部入力端子X1が“L”から“H”になったとき
トランスミツティングゲートT1の出力端子AI2は“
HIIとなる。
A12が11)I ##となってから工2の伝搬遅延時
間tpct後(t=t3)、I2+7)反転出力端子B
12は11 L ##に変化するが、入力信号の周期の
172がtpdより短い(T / 2 <tpd)ため
、I2がt=tz (tt<tz<ti)で# L #
#から“H″へ変化したとき、その時のB12の状態、
すなわち1′H”がI3を介してAllへ、また、B2
2の状態、すなわち“L”がトランスミツティングゲー
トT4を介してAllへ伝搬される。つまり、インバー
ター2の出力B12の変化が確定しないうちに1次段の
トランスミツティングゲートT3が導通状態になり、誤
った情報が次段インバーター1へ伝達されてしまうこと
になるので、入力周期Tとインバータの伝搬遅延時間t
pdとの間には tpd (− なる関係を満足する必要がある。従って、この分周回路
の最高分周周波数f waxは f max= 1 / Tm+n= 1 / 2 tp
dで表わすことができる。上記結果から明らかなように
、従来技術ではf□x = 1 / 4 tpdであっ
たものが1/2tpdというように2倍の高速化かはか
れることがわかる。
間tpct後(t=t3)、I2+7)反転出力端子B
12は11 L ##に変化するが、入力信号の周期の
172がtpdより短い(T / 2 <tpd)ため
、I2がt=tz (tt<tz<ti)で# L #
#から“H″へ変化したとき、その時のB12の状態、
すなわち1′H”がI3を介してAllへ、また、B2
2の状態、すなわち“L”がトランスミツティングゲー
トT4を介してAllへ伝搬される。つまり、インバー
ター2の出力B12の変化が確定しないうちに1次段の
トランスミツティングゲートT3が導通状態になり、誤
った情報が次段インバーター1へ伝達されてしまうこと
になるので、入力周期Tとインバータの伝搬遅延時間t
pdとの間には tpd (− なる関係を満足する必要がある。従って、この分周回路
の最高分周周波数f waxは f max= 1 / Tm+n= 1 / 2 tp
dで表わすことができる。上記結果から明らかなように
、従来技術ではf□x = 1 / 4 tpdであっ
たものが1/2tpdというように2倍の高速化かはか
れることがわかる。
本発明の第2実施例は、上記第1実施例における電流切
換型インバータを、いわゆる抵抗負荷型の5CFL構成
インバータに置き換えたものである。上記5CFLイン
バータの回路図は第5図に示すように、一端が接地され
た第1の抵抗R1の他端が第1の電界効果トランジスタ
Q1のドレイン端子に接続され、一端が接続された第2
の抵抗R2の他端が第2の電界効果トランジスタQ2の
ドレイン端子に接続され、電界効果トランジスタQ1お
よびQ2のソース端子が共通に第3の電界効果トランジ
スタQ3のドレイン端子に接続され。
換型インバータを、いわゆる抵抗負荷型の5CFL構成
インバータに置き換えたものである。上記5CFLイン
バータの回路図は第5図に示すように、一端が接地され
た第1の抵抗R1の他端が第1の電界効果トランジスタ
Q1のドレイン端子に接続され、一端が接続された第2
の抵抗R2の他端が第2の電界効果トランジスタQ2の
ドレイン端子に接続され、電界効果トランジスタQ1お
よびQ2のソース端子が共通に第3の電界効果トランジ
スタQ3のドレイン端子に接続され。
上記Q3のソース端子が第1の電源(負電圧)vlに接
続されており、QlおよびQ2のゲート端子がそれぞれ
第1および第2の入力信号端子A1およびA2に接続さ
れ、さらにドレイン端子が接地された第4および第5の
電界効果トランジスタQ4およびQ5のソース端子が、
それぞれ第6および第7の電界効果トランジスタQ6お
よびQlのドレイン端子に接続され、上記Q6およびQ
lのソース端子がともに第1の電源v1に接続され、電
界効果トランジスタQ3、Q6、Qlのゲート端子とソ
ース端子との間に第2の電源v2を挿入し、電界効果ト
ランジスタQ4およびQ5のソース端子がそれぞれ第1
の出力信号端子B1および第2の出力信号端子B2に接
続されるように構成されている。上記第1および第2の
出力信号端子B1およびB2には、入力信号端子A1に
入力される信号に対して1反転および正転信号が出力さ
れる。
続されており、QlおよびQ2のゲート端子がそれぞれ
第1および第2の入力信号端子A1およびA2に接続さ
れ、さらにドレイン端子が接地された第4および第5の
電界効果トランジスタQ4およびQ5のソース端子が、
それぞれ第6および第7の電界効果トランジスタQ6お
よびQlのドレイン端子に接続され、上記Q6およびQ
lのソース端子がともに第1の電源v1に接続され、電
界効果トランジスタQ3、Q6、Qlのゲート端子とソ
ース端子との間に第2の電源v2を挿入し、電界効果ト
ランジスタQ4およびQ5のソース端子がそれぞれ第1
の出力信号端子B1および第2の出力信号端子B2に接
続されるように構成されている。上記第1および第2の
出力信号端子B1およびB2には、入力信号端子A1に
入力される信号に対して1反転および正転信号が出力さ
れる。
電界効果トランジスタを用いた電流切換型インバータは
一般にS (: F L (S□urce Coupl
ed FETLogic)と呼ばれ、負荷用素子、スイ
ッチング用素子、定電流電源から構成され、上記負荷用
素子と定電流電源との組合わせ方には種々の方法があり
、負荷としては抵抗あるいはゲート・ソース間を接続し
たノーマリ・オン型電界効果トランジスタがあり、また
、定電流電源としては、抵抗、ゲート・ソース間を接続
したノーマリ・オン型電界効果トランジスタ、ゲート・
ソース間に一定電圧を印加したノーマリ・オン型あるい
はノーマリ・オフ型電界効果トランジスタ等が考えられ
るが、本実施例では、製造の容易性および低電力化のだ
。
一般にS (: F L (S□urce Coupl
ed FETLogic)と呼ばれ、負荷用素子、スイ
ッチング用素子、定電流電源から構成され、上記負荷用
素子と定電流電源との組合わせ方には種々の方法があり
、負荷としては抵抗あるいはゲート・ソース間を接続し
たノーマリ・オン型電界効果トランジスタがあり、また
、定電流電源としては、抵抗、ゲート・ソース間を接続
したノーマリ・オン型電界効果トランジスタ、ゲート・
ソース間に一定電圧を印加したノーマリ・オン型あるい
はノーマリ・オフ型電界効果トランジスタ等が考えられ
るが、本実施例では、製造の容易性および低電力化のだ
。
めに、第5図に示すように負荷として抵抗(R1、R2
)を、また定電流電源としてゲート・ソース間に一定電
圧の電源(v2)を挿入したノーマリ・オフ型電界効果
トランジスタ(Q3)を用いている。なおQ4〜Q7は
駆動力向上のためのソース・フォロワ段であり、これも
含めて5CFL構成の電流切換型インバータとなってい
る。このような5CFLインバータは、一般的に各トラ
ンジスタの閾値電圧変動に対する許容度が大きく、動作
余裕度が大きいということと、回路中のすべてのトラン
ジスタはそのゲート・ドレイン間容量が小さな領域で動
作するように電圧設定して用いるため、高速動作が可能
であり、さらに回路はすべて電力が小さく、集積回路に
適しているという利点を有している。従って本発明にお
いて、このような5CFLインバータを用いることによ
り、回路全体の動作余裕を大きくし、高速でかつ低電力
な分周回路の実現が可能゛になる。
)を、また定電流電源としてゲート・ソース間に一定電
圧の電源(v2)を挿入したノーマリ・オフ型電界効果
トランジスタ(Q3)を用いている。なおQ4〜Q7は
駆動力向上のためのソース・フォロワ段であり、これも
含めて5CFL構成の電流切換型インバータとなってい
る。このような5CFLインバータは、一般的に各トラ
ンジスタの閾値電圧変動に対する許容度が大きく、動作
余裕度が大きいということと、回路中のすべてのトラン
ジスタはそのゲート・ドレイン間容量が小さな領域で動
作するように電圧設定して用いるため、高速動作が可能
であり、さらに回路はすべて電力が小さく、集積回路に
適しているという利点を有している。従って本発明にお
いて、このような5CFLインバータを用いることによ
り、回路全体の動作余裕を大きくし、高速でかつ低電力
な分周回路の実現が可能゛になる。
本発明の第3の実施例は、第1図に示した第1実施例と
同様の回路において、すべての電界効果トランジスタを
AQ G a A s / G a A s系等のヘテ
ロ構造電界効果トランジスタに置き換えた構成の半導体
集積回路である。ヘテロ構造電界効果トランジスタを用
いた効果としては、第1に高移動度の2次元電子ガスを
利用することによる高速化があげられる。第2には、ヘ
テロ構造の場合、GaAsMESFETのようなショッ
トキゲート電界効果トランジスタに較べて、ゲート順方
向電流の立上り電圧が高いという特徴があるため、電源
電圧を大きくでと論理振幅が大きい、すなわち雑音余裕
度が大きな回路を構成できるという利点を有している。
同様の回路において、すべての電界効果トランジスタを
AQ G a A s / G a A s系等のヘテ
ロ構造電界効果トランジスタに置き換えた構成の半導体
集積回路である。ヘテロ構造電界効果トランジスタを用
いた効果としては、第1に高移動度の2次元電子ガスを
利用することによる高速化があげられる。第2には、ヘ
テロ構造の場合、GaAsMESFETのようなショッ
トキゲート電界効果トランジスタに較べて、ゲート順方
向電流の立上り電圧が高いという特徴があるため、電源
電圧を大きくでと論理振幅が大きい、すなわち雑音余裕
度が大きな回路を構成できるという利点を有している。
上記の点を具体的に表わすために、ヘテロ構造FETお
よびMESFETのゲート電流特性および入出力伝達特
性を、それぞれ第6図および第7図に示す。第6図の・
印はヘテロ構造FETのゲート電流実測値、実線は計算
値、破線はMESFETの場合の計算値である。MES
FETの場合、ゲート電流のゲート電圧依存性が大きく
、非常に急峻な立上り特性を示すが、ヘテロ構造FET
の場合は、閾値電圧以上のゲート電圧領域率はMESF
ETに較べて非常に小さくなっている。第7図は上記の
ゲート電流特性を有するヘテロ構造FETとMESFE
Tとを用いたインバータ回路の入出力伝達特性の電源電
圧依存性を、それぞれ実線と破線で示している。電源電
圧t、SVを例にとると、ヘテロ構造FETでは、論理
ハイレベル:vHは1.3V、論理ロウレベル:vLは
0.25V、従ッテ論理振幅: Vtsは1.05vテ
あるのに対し、MESFET’t’は、 V n =
0 、9 V、 V L =0.45V、VLS=0.
45Vとなす、ヘテロ構造FETを用いた方が2倍以上
の論理振幅がとれ、雑音余裕度が大きな回路を実現する
上で極めて有利である。
よびMESFETのゲート電流特性および入出力伝達特
性を、それぞれ第6図および第7図に示す。第6図の・
印はヘテロ構造FETのゲート電流実測値、実線は計算
値、破線はMESFETの場合の計算値である。MES
FETの場合、ゲート電流のゲート電圧依存性が大きく
、非常に急峻な立上り特性を示すが、ヘテロ構造FET
の場合は、閾値電圧以上のゲート電圧領域率はMESF
ETに較べて非常に小さくなっている。第7図は上記の
ゲート電流特性を有するヘテロ構造FETとMESFE
Tとを用いたインバータ回路の入出力伝達特性の電源電
圧依存性を、それぞれ実線と破線で示している。電源電
圧t、SVを例にとると、ヘテロ構造FETでは、論理
ハイレベル:vHは1.3V、論理ロウレベル:vLは
0.25V、従ッテ論理振幅: Vtsは1.05vテ
あるのに対し、MESFET’t’は、 V n =
0 、9 V、 V L =0.45V、VLS=0.
45Vとなす、ヘテロ構造FETを用いた方が2倍以上
の論理振幅がとれ、雑音余裕度が大きな回路を実現する
上で極めて有利である。
上記のように本発明による半導体集積回路は、第1およ
び第2の入力信号端子と、第1の入力信号に対して反転
信号(逆位相)を出力する第1の出力信号端子、および
正転信号(同相)を出力する第2の出力信号端子を有す
る第1の電流切換型インバータと、該第1のインバータ
と同一構成の第2の電流切換型インバータと、電界効果
トランジスタのドレインを入力端子、ソースを出力端子
。
び第2の入力信号端子と、第1の入力信号に対して反転
信号(逆位相)を出力する第1の出力信号端子、および
正転信号(同相)を出力する第2の出力信号端子を有す
る第1の電流切換型インバータと、該第1のインバータ
と同一構成の第2の電流切換型インバータと、電界効果
トランジスタのドレインを入力端子、ソースを出力端子
。
ゲートを制御用端子とした第1のトランスミツティング
ゲートと、該第1のトランスミツティングゲートと同一
構成を有する第2、第3、第4のトランスミツティング
ゲートから構成され、第1および第2のトランスミツテ
ィングゲートのドレイン端子が、上記第1のインバータ
の第1および第2の出力信号端子にそれぞれ接続され、
上記第1および第2のトランスミツティングゲートのソ
ース端子が、第2のインバータの第1および第2の入力
信号端子にそれぞれ接続され、さらに、第3および第4
のトランスミツティングゲートのドレイン端子が、第2
のインバータの第1および第2の出力信号端子に接続さ
れ、上記第3および第4のトランスミツティングゲート
のソース端子が。
ゲートと、該第1のトランスミツティングゲートと同一
構成を有する第2、第3、第4のトランスミツティング
ゲートから構成され、第1および第2のトランスミツテ
ィングゲートのドレイン端子が、上記第1のインバータ
の第1および第2の出力信号端子にそれぞれ接続され、
上記第1および第2のトランスミツティングゲートのソ
ース端子が、第2のインバータの第1および第2の入力
信号端子にそれぞれ接続され、さらに、第3および第4
のトランスミツティングゲートのドレイン端子が、第2
のインバータの第1および第2の出力信号端子に接続さ
れ、上記第3および第4のトランスミツティングゲート
のソース端子が。
第1のインバータの第2および第1の入力信号端子にそ
れぞれ接続されて、上記第1および第2のトランスミツ
ティングゲートのゲート端子が共に第1の外部入力信号
端子に接続され、また、上記第3および第4のトランス
ミツティングゲートのゲート端子が共に第2の外部入力
信号端子に接続され、上記第1および第2の外部入力信
号端子に互いに逆位相の入力信号を入力し、第1あるい
は第2のインバータの第1および第2の出力信号端子を
外部出力とするように接続したことにより。
れぞれ接続されて、上記第1および第2のトランスミツ
ティングゲートのゲート端子が共に第1の外部入力信号
端子に接続され、また、上記第3および第4のトランス
ミツティングゲートのゲート端子が共に第2の外部入力
信号端子に接続され、上記第1および第2の外部入力信
号端子に互いに逆位相の入力信号を入力し、第1あるい
は第2のインバータの第1および第2の出力信号端子を
外部出力とするように接続したことにより。
電流切換型インバータを用いて反転および正転出力を1
つのインバータで同時に得られるようにしたから、ダイ
ナミック分周器を構成する際、ループ内のインバータ数
は2個ですみ、最高分周周波数f□8はインバータの伝
m遅延時間をtpctとすれば1/2・tpdとなり、
低消費電力で、かつ超高速分局器の実現が可能になる。
つのインバータで同時に得られるようにしたから、ダイ
ナミック分周器を構成する際、ループ内のインバータ数
は2個ですみ、最高分周周波数f□8はインバータの伝
m遅延時間をtpctとすれば1/2・tpdとなり、
低消費電力で、かつ超高速分局器の実現が可能になる。
また、ヘテロ構造電界効果トランジスタを用いることに
より、高いゲート順方向立上り電圧のため、大きな論理
振幅動作が可能になり、雑音余裕度の大きな回路を構成
できるという利点がある。
より、高いゲート順方向立上り電圧のため、大きな論理
振幅動作が可能になり、雑音余裕度の大きな回路を構成
できるという利点がある。
第1図は本発明による半導体集積回路の第1実施例にお
ける回路構成を示す図、第2図は上記実施例を同等の接
続関係および機能を有する電流切換型インバータを示す
図、第3図は上記第1実施例の動作を説明するためのタ
イミングダイヤグラムを示す図、第4図はより高周波の
入力信号が入力される場合のタイミングダイヤグラムを
示す図、第5図は本発明の第2実施例に用いるインバー
タ回路図、第6図はゲート電流特性を示す図、第7図は
入出力伝達性を示す図、第8図は従来のダイナミック分
周回路例を示す図である。 A1・・・第1人力信号端子 A2・・・第2人力信号端子 B1・・・第1出力信号端子 B2・・・第2出力信号端子 工1・・・第1電流切換型インバータ エ2・・・第2電流切換型インバータ Q1〜Q7・・・電界効果トランジスタR1・・・第1
抵抗 R2・・・第2抵抗T1〜T4・・・トラ
ンスミツティングゲートv1、v2・・・電源 xl・・・第1外部入力信号端子 I2・・・第2外部入力信号端子 Yl・・・第1外部出力端子 I2・・・第2外部出力端子 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人弁理士 中 村 純之助 才1 題 ヤ 2都 才3冴
ける回路構成を示す図、第2図は上記実施例を同等の接
続関係および機能を有する電流切換型インバータを示す
図、第3図は上記第1実施例の動作を説明するためのタ
イミングダイヤグラムを示す図、第4図はより高周波の
入力信号が入力される場合のタイミングダイヤグラムを
示す図、第5図は本発明の第2実施例に用いるインバー
タ回路図、第6図はゲート電流特性を示す図、第7図は
入出力伝達性を示す図、第8図は従来のダイナミック分
周回路例を示す図である。 A1・・・第1人力信号端子 A2・・・第2人力信号端子 B1・・・第1出力信号端子 B2・・・第2出力信号端子 工1・・・第1電流切換型インバータ エ2・・・第2電流切換型インバータ Q1〜Q7・・・電界効果トランジスタR1・・・第1
抵抗 R2・・・第2抵抗T1〜T4・・・トラ
ンスミツティングゲートv1、v2・・・電源 xl・・・第1外部入力信号端子 I2・・・第2外部入力信号端子 Yl・・・第1外部出力端子 I2・・・第2外部出力端子 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人弁理士 中 村 純之助 才1 題 ヤ 2都 才3冴
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1および第2の入力信号端子と、第1の入力信号
に対して反転信号(逆位相)を出力する第1の出力信号
端子、および正転信号(同相)を出力する第2の出力信
号端子を有する第1の電流切換型インバータと、該第1
のインバータと同一構成の第2の電流切換型インバータ
と、電界効果トランジスタのドレインを入力端子、ソー
スを出力端子、ゲートを制御用端子とした第1のトラン
スミッティングゲートと、該第1のトランスミッティン
グゲートと同一構成を有する第2、第3、第4のトラン
スミッティングゲートから構成され、第1および第2の
トランスミッティングゲートのドレイン端子が、上記第
1のインバータの第1および第2の出力信号端子にそれ
ぞれ接続され、上記第1および第2のトランスミッティ
ングゲートのソース端子が、第2のインバータの第1お
よび第2の入力信号端子にそれぞれ接続され、さらに、
第3および第4のトランスミッティングゲートのドレイ
ン端子が、第2のインバータの第1および第2の出力信
号端子に接続され、上記第3および第4のトランスミッ
ティングゲートのソース端子が、第1のインバータの第
2および第1の入力信号端子にそれぞれ接続されて、上
記第1および第2のトランスミッティングゲートのゲー
ト端子が共に第1の外部入力信号端子に接続され、また
、上記第3および第4のトランスミッティングゲートの
ゲート端子が共に第2の外部入力信号端子に接続され、
上記第1および第2の外部入力信号端子に互いに逆位相
の入力信号を入力し、第1あるいは第2のインバータの
第1および第2の出力信号端子を外部出力とするように
接続した半導体集積回路。 2、上記電流切換型インバータは、一端が接地された第
1および第2の抵抗の他端を、それぞれ第1および第2
の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続し、上記
第1および第2の電界効果トランジスタのソース端子を
共通に第3の電界効果トランジスタのドレイン端子に接
続し、上記第3の電界効果トランジスタのソース端子を
第1の電源(負電圧)に接続するとともに、上記第1お
よび第2の電界効果トランジスタのゲート端子を、第1
および第2の入力信号端子にそれぞれ接続し、さらに、
ドレイン端子が接地された第4および第5の電界効果ト
ランジスタのソース端子を、それぞれ第6および第7の
電界効果トランジスタのドレイン端子に接続し、上記第
6および第7の電界効果トランジスタのソース端子を共
に上記第1の電源に接続し、上記第3、第6、第7の電
界効果トランジスタのゲート端子とソース端子との間に
第2の電源を挿入し、第4および第5の電界効果トラン
ジスタのソース端子を、それぞれ第1の出力信号端子お
よび第2の出力信号端子に接続するように構成したもの
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、上記電界効果トランジスタは、いずれも、AlGa
As/GaAs系等のヘテロ構造電界効果トランジスタ
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4422886A JPS62202617A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4422886A JPS62202617A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62202617A true JPS62202617A (ja) | 1987-09-07 |
Family
ID=12685680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4422886A Pending JPS62202617A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62202617A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0635944A1 (en) * | 1993-07-23 | 1995-01-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Frequency divider |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5362976A (en) * | 1976-09-27 | 1978-06-05 | Rca Corp | Inhibit enable counter |
JPS5544270A (en) * | 1978-09-25 | 1980-03-28 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | C-mos circuit of low power consumption |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP4422886A patent/JPS62202617A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5362976A (en) * | 1976-09-27 | 1978-06-05 | Rca Corp | Inhibit enable counter |
JPS5544270A (en) * | 1978-09-25 | 1980-03-28 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | C-mos circuit of low power consumption |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0635944A1 (en) * | 1993-07-23 | 1995-01-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Frequency divider |
US5509040A (en) * | 1993-07-23 | 1996-04-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Frequency divider |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5103116A (en) | CMOS single phase registers | |
US5081377A (en) | Latch circuit with reduced metastability | |
KR0165538B1 (ko) | 신호 레벨 변환기를 포함한 집적 회로 | |
US4831284A (en) | Two level differential current switch MESFET logic | |
US4939384A (en) | Flip-flop circuit | |
US3971960A (en) | Flip-flop false output rejection circuit | |
US6320422B1 (en) | Complementary source coupled logic | |
US4406957A (en) | Input buffer circuit | |
US5945848A (en) | Effectively differential, multiple input OR/NOR gate architecture | |
US4712022A (en) | Multiple input OR-AND circuit for FET logic | |
JPS62202617A (ja) | 半導体集積回路 | |
JP2620265B2 (ja) | 電流スイッチ | |
US4870305A (en) | Circuit for performing the EXCLUSIVE-OR function | |
JPH05335917A (ja) | トランスファーゲート及びこれを用いたダイナミック型分周回路 | |
JPS588169B2 (ja) | ハケイヘンカンソウチ | |
JPH08250984A (ja) | 論理回路 | |
JP3080999B2 (ja) | 化合物半導体集積回路 | |
JP2546398B2 (ja) | レベル変換回路 | |
JPH0774620A (ja) | バツフア回路 | |
JPH0254690B2 (ja) | ||
JP3050962B2 (ja) | 出力バッファ回路 | |
JPS626533A (ja) | Cmosインバ−タ | |
JPH0588010B2 (ja) | ||
JPH03195214A (ja) | ダイナミック分周器 | |
JPS63299518A (ja) | 2値−3値変換回路 |