JPS6223923B2 - - Google Patents

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JPS6223923B2
JPS6223923B2 JP55184745A JP18474580A JPS6223923B2 JP S6223923 B2 JPS6223923 B2 JP S6223923B2 JP 55184745 A JP55184745 A JP 55184745A JP 18474580 A JP18474580 A JP 18474580A JP S6223923 B2 JPS6223923 B2 JP S6223923B2
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JP
Japan
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circuit
transistor
cell
transistors
output
Prior art date
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Application number
JP55184745A
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Japanese (ja)
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JPS57107638A (en
Inventor
Kazumasa Nawata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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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
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
    • H03K19/086Emitter coupled logic

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路装置の設計に用いられる基本
セルに関するものであり、特に出力段の負荷回路
と入力段の保護回路のいずれにも利用可能な複合
素子を内蔵するゲートセルの構成に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a basic cell used in the design of integrated circuit devices, and in particular to a gate cell containing a composite element that can be used as both an output stage load circuit and an input stage protection circuit. It is related to the configuration of.

集積回路装置(以下ICと略記)の集積度が高
まつた結果、その設計を能率良く行なう為、必要
な回路をセル化しておいて利用することが行なわ
れるようになつた。これはANDゲート,ORゲー
ト等各種の回路を標準的に設計した基本セルを用
意しておき、必要な部分に選択したセルを配置す
ること及び、セル内及び/もしくはセル間で選択
的に配線することによつて所望の機能を備えた
ICを形成しようとするものである。
As the degree of integration of integrated circuit devices (hereinafter abbreviated as IC) has increased, in order to design them more efficiently, it has become possible to use the necessary circuits in cells. This is done by preparing basic cells with standard designs of various circuits such as AND gates and OR gates, placing selected cells in the necessary areas, and selectively wiring within the cell and/or between cells. with the desired functionality by
This is an attempt to form an IC.

その為に用意される基本セルの一つにOR/
NORECL(Emitter Coupled Logic)ゲートと
呼ばれる回路がある。これは基本的には第1図に
示すような回路であつて、出力信号を入力信号と
同極性で出力する事と、反対極性で出力する事の
両方の機能を備えた一種の論理回路である。
One of the basic cells prepared for this purpose is OR/
There is a circuit called a NORECL (emitter coupled logic) gate. This is basically a circuit as shown in Figure 1, and is a type of logic circuit that has the functions of outputting an output signal with the same polarity as the input signal, and outputting it with the opposite polarity. be.

第1図では各出力トランジスタQ4,Q5の負荷
は抵抗であるが、このような抵抗終端の場合、低
消費電力とする為にはR1或はR2の抵抗値を大に
することが必要である。ところが、この抵抗を大
きくすると、次段への配線の容量が効いて動作速
度が低下するので、高速作動の為にはこの抵抗の
値を大きくできないという事情がある。
In Figure 1, the load of each output transistor Q 4 and Q 5 is a resistor, but in the case of such a resistor termination, the resistance value of R 1 or R 2 should be increased to reduce power consumption. is necessary. However, if this resistance is increased, the capacitance of the wiring to the next stage becomes effective and the operating speed decreases, so there is a situation in which the value of this resistance cannot be increased in order to achieve high-speed operation.

この問題を解決する為、トランジスタを負荷と
して用い、定電流作動させることが行なわれてい
る。その場合の回路は第2図に示すようになる。
このような回路は高速作動と低消費電力を実現す
るものであるが、結線が固定されているので、ト
ランジスタQ4或はQ5を使用しない場合にも電力
が消費されるという問題がある。
To solve this problem, a transistor is used as a load and operated at a constant current. The circuit in that case is as shown in FIG.
Such a circuit achieves high-speed operation and low power consumption, but since the wiring is fixed, there is a problem that power is consumed even when transistors Q4 or Q5 are not used.

本発明はこのような問題を解決し、更に必要な
場合には入力保護回路としても使用し得る負荷回
路を備えたセルの構造を提供するもので、セル内
配線の一部を選択可能に構成した集積回路構成用
の論理セルに於て、コレクタ及びベースが未接続
のトランジスタと、該トランジスタのエミツタと
電源線の少くも一方とに接続された抵抗から成る
回路が、ゲート回路の入力端子或は出力端子の近
傍に少くも1個配置されていることを特徴とする
ものである。
The present invention solves these problems and also provides a cell structure equipped with a load circuit that can be used as an input protection circuit if necessary, and in which a part of the wiring within the cell can be selected. In a logic cell for an integrated circuit configuration, a circuit consisting of a transistor whose collector and base are not connected, and a resistor connected to the emitter of the transistor and at least one of the power supply lines is connected to the input terminal of the gate circuit. is characterized in that at least one is disposed near the output terminal.

本発明の実施例を第3図に示す。同図では理解
を容易にする為にトランジスタや抵抗はシンボル
記号を用いて示しているが、実際のICに於ては
此等の素子はシリコン基板に形成された各種の不
純物拡散領域として形成されるもので、そのパタ
ーンデータが自動設計用の資料として用意される
ことは通常の場合と同じである。
An embodiment of the invention is shown in FIG. In the figure, transistors and resistors are shown using symbols for easy understanding, but in actual ICs, these elements are formed as various impurity diffusion regions formed on a silicon substrate. As in normal cases, the pattern data is prepared as material for automatic design.

第3図のセルに於て、重要な点は、セル内配線
のうちに素子間の接続が行なわれず、その終端に
□の印が付されている部分のように開放のまま置
かれたものがあるという点である。これは必要に
応じて配線を施こすことを意味するものであつ
て、特に第4図に抜出して示されている回路が、
第2図の場合と異りQ4,Q5のエミツタには接続
されておらず、しかも入力端子(Q1のベース端
子)1の近傍に或は出力端子(Q4,Q5のエミツ
タ端子)5,7の近傍に設けられている点が重要
なのである。
In the cell shown in Figure 3, the important point is that the wiring within the cell is left open, as shown in the part marked with □, where no connections are made between elements. The point is that there is. This means that wiring is provided as necessary, and in particular, the circuit shown in Figure 4 is
Unlike the case in Figure 2, it is not connected to the emitters of Q 4 and Q 5 , and moreover, it is not connected to the emitters of Q 4 and Q 5, but is connected near the input terminal (base terminal of Q 1 ) 1 or to the output terminal (the emitter terminal of Q 4 and Q 5) . )5 and 7 is important.

第4図に示された回路の用途の一つは従来と同
様、定電流負荷回路である。第3図に於て終端5
と6,7と8,4と9,4′と10を結線し、1
を入力端子とすれば第2図に示す回路と同一の
OR/NORゲートが実現する。
One of the applications of the circuit shown in FIG. 4 is as a constant current load circuit, as in the prior art. Terminal 5 in Figure 3
Connect 6, 7 and 8, 4 and 9, 4' and 10, 1
If the input terminal is
OR/NOR gate is realized.

更に、未接続の状態にある負荷回路Q8及びR3
を他のセルの出力の負荷として用いることも可能
である。例えば第3図のセルのOR出力を2個取
出したい場合、第5図に示すように、Q5の負荷
にはQ7を用いて第1の出力を取出し、Q5と等価
な出力トランジスタQ5′を新たに設け、次段のセ
ルのQ8′を負荷として第2の出力を取出すのであ
る。前段のセルがこのOR/NORゲートでなく、
例えば多入力のORゲートセルであつて、その出
力がオープンエミツタのような形でなされている
場合にも、本発明のセル内に設けられた負荷回路
を接続して、負荷とすることができる。
Furthermore, the load circuits Q 8 and R 3 in the unconnected state
It is also possible to use it as a load for the output of other cells. For example, if you want to take out two OR outputs from the cells shown in Figure 3, as shown in Figure 5, use Q7 as the load of Q5 to take out the first output, and connect the output transistor Q equivalent to Q5 . 5 ' is newly provided, and the second output is taken out using Q8 ' of the next stage cell as a load. The previous cell is not this OR/NOR gate,
For example, even in the case of a multi-input OR gate cell whose output is in the form of an open emitter, the load circuit provided in the cell of the present invention can be connected to serve as a load. .

セル内出力段の負荷回路を未接続にしておくこ
との利点の一つに、出力トランジスタのエミツタ
をオープン状態に置く事ができるという点があ
る。トランジスタを用いる定電流負荷は消費電力
を低減するものではあるが、若干の電力消費を伴
うものである。従つて出力を取出す必要のない場
合には出力トランジスタのエミツタはオープン状
態にしておくのが無用の電力消費を避けることに
なるので、本発明のように出力トランジスタと負
荷回路は必要な場合にのみ接続するのが有利なの
である。
One advantage of leaving the load circuit of the intra-cell output stage unconnected is that the emitter of the output transistor can be left open. Although constant current loads using transistors reduce power consumption, they involve some power consumption. Therefore, it is best to leave the emitter of the output transistor open when there is no need to take out the output to avoid unnecessary power consumption. Therefore, as in the present invention, the output transistor and the load circuit are connected only when necessary. It is advantageous to be connected.

また未接続の状態にある負荷回路を複数個用い
故意にかつ容易に動作速度を遅らせることも可能
である。即ち、例えば第3図で出力端子7と負荷
回路8及び2とを接続し、さらに10と4′とを
接続し、端子3は開放のままにしておくと負荷回
路Q8,R3は等価的に容量となり動作速度を遅ら
せることが可能となる。これは本発明における負
荷回路を未接続にして配置する事による有利な点
である。
It is also possible to intentionally and easily slow down the operating speed by using a plurality of unconnected load circuits. That is, for example, in Figure 3, if output terminal 7 and load circuits 8 and 2 are connected, and 10 and 4' are connected, and terminal 3 is left open, load circuits Q 8 and R 3 are equivalent. It becomes possible to increase the capacity and slow down the operating speed. This is an advantage of arranging the load circuit in an unconnected manner in the present invention.

さらに未接続の状態にある負荷回路を用い、出
力端子と負荷回路のコレクタ端子とを接続して
も、負荷回路のベース端子を開放にすれば、無用
の電力消費が避けられることになるので、本発明
のように負荷回路のベース端子を選択的に接続可
能とした回路構成の有利な点である。
Furthermore, even if you use an unconnected load circuit and connect the output terminal and the collector terminal of the load circuit, if you leave the base terminal of the load circuit open, unnecessary power consumption can be avoided. This is an advantage of the circuit configuration in which the base terminal of the load circuit can be selectively connected as in the present invention.

次に第4図の負荷回路を入力保護回路として利
用する場合の説明を行なう。
Next, a case where the load circuit shown in FIG. 4 is used as an input protection circuit will be explained.

絶縁ゲート型ICに於ては静電破壊の防止は重
要な課題であるが、バイポーラ型ICに於ても静
電破壊は発生することがある。即ち、何らかの原
因によつて入力端子に高電圧が印加されると、短
時間であつても大電流が流れる為、入力トランジ
スタのPN接合が破壊されることがある。これは
高電圧が接合の順方向、逆方向には無関係に起
る。このような、短時間印加される高電圧は容量
性の回路で吸収することができる。
Prevention of electrostatic discharge damage is an important issue in insulated gate ICs, but electrostatic discharge damage can also occur in bipolar ICs. That is, if a high voltage is applied to the input terminal for some reason, a large current will flow even for a short time, which may destroy the PN junction of the input transistor. This occurs regardless of whether the high voltage is in the forward or reverse direction of the junction. Such high voltage applied for a short time can be absorbed by a capacitive circuit.

第6図に示すように、入力端子1に、Q8及び
R3で構成される回路を接続し、Q8のベースはオ
ープンにしておくと、トランジスタは2個のダイ
オードを反対向きに接続したものと考えることが
できるので、実質的に第7図に示す入力回路と等
価になる。ダイオードは容量性の素子であるか
ら、第7図に破線で示すようにキヤパシタを接続
したものと同様の効果が得られる。
As shown in Figure 6, input terminal 1 is connected to Q 8 and
If we connect a circuit consisting of R 3 and leave the base of Q 8 open, the transistor can be thought of as two diodes connected in opposite directions, so we can essentially create the circuit shown in Figure 7. It becomes equivalent to the input circuit. Since the diode is a capacitive element, an effect similar to that obtained by connecting a capacitor as shown by the broken line in FIG. 7 can be obtained.

更に第6図には、端子11を一方の電源線に落
す場合、即ちR3を短絡してしまう場合が破線で
書込まれているが、このような使い方も可能であ
る。
Furthermore, in FIG. 6, the case where the terminal 11 is dropped into one of the power supply lines, that is, the case where R3 is shorted, is indicated by a broken line, but such usage is also possible.

このように、本発明の負荷回路は保護回路とし
ても利用可能である。
In this way, the load circuit of the present invention can also be used as a protection circuit.

以上のような利用法を考慮した場合、上記の負
荷回路をセル内に何個設けておくのが有利かとい
うことになるが、標準的なセルとしては3個設け
るのが良いと考えられる。即ち、OR,NOR各出
力の負荷用と入力保護用を想定しているのである
が、他の目的に必要となつた場合は不要のものを
廻せばよいから、このようなセルの利用範囲は広
いものとなる。セル内に余地があれば更に多く設
けてもよいし、反対に余地が無い場合は、この回
路を1個だけ設けておいても効果は大きい。
Considering the usage as described above, the question becomes how many of the above-mentioned load circuits is advantageous to provide in a cell, and it is considered that it is good to provide three for a standard cell. In other words, it is assumed that it will be used for loading the OR and NOR outputs and for input protection, but if it is needed for other purposes, the unnecessary ones can be replaced, so the scope of use of such a cell is limited. It becomes wide. If there is room in the cell, more circuits may be provided; on the other hand, if there is no room, even if only one circuit is provided, the effect is great.

以上説明したように本発明のOR/NORゲート
セルは多くの用途を持つものであり、ICの設計
に有用なものである。
As explained above, the OR/NOR gate cell of the present invention has many uses and is useful for IC design.

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

第1図及び第2図は従来技術を示す図、第3図
は本発明のセルを示す図、第4図乃至第7図は本
発明を説明する為の図であつて、図に於て1〜11
はセル内接続用端子、Q1〜Q8はトランジスタ、
R1〜R3は抵抗、D1,D2はダイオード、C1,C2
C3はキヤパシタ、VCC,VEEは電源線である。
1 and 2 are diagrams showing the prior art, FIG. 3 is a diagram showing a cell of the present invention, and FIGS. 4 to 7 are diagrams for explaining the present invention. 1-11
are terminals for connection within the cell, Q 1 to Q 8 are transistors,
R 1 to R 3 are resistors, D 1 , D 2 are diodes, C 1 , C 2 ,
C 3 is a capacitor, and V CC and V EE are power supply lines.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 セル内配線の一部を選択可能に構成した集積
回路構成用の論理セルに於いて、 該論理セルが、 エミツタが共通に接続されコレクタが抵抗を介
して高電源VCCに接続される第1,第2のトラン
ジスタQ1,Q2と、 該第1及び又は第2のトランジスタのコレクタ
にベースが接続される出力エミタフオロワトラン
ジスタQ4,Q5と、 該第1,第2のトランジスタのエミツタと低電
源VEE間に接続される電流源トランジスタQ3
を有し、 さらに該論理セルが、 該低電源VEEに接続される抵抗と該抵抗にエミ
ツタが接続されるトランジスタからなる予備回路
を、前記第1又は第2のトランジスタのベースに
接続される論理セルの入力端或いは出力エミツタ
フオロワトランジスタのエミツタに接続される論
理セルの出力端の近傍に有し、 該予備回路のトランジスタのコレクタが、前記
出力端又は入力端に及びベースが所定バイアス電
位又は開放に適宜行われることを特徴とする集積
回路用論理セル。
[Claims] 1. In a logic cell for an integrated circuit configuration in which a part of the wiring within the cell is configured to be selectable, the logic cells have emitters connected in common and collectors connected to a high power supply voltage V through a resistor. first and second transistors Q 1 and Q 2 connected to CC ; output emitter follower transistors Q 4 and Q 5 whose bases are connected to the collectors of the first and/or second transistors; The logic cell further includes a current source transistor Q3 connected between the emitters of the first and second transistors and the low power supply VEE , and further includes a resistor connected to the low power supply VEE and an emitter connected to the resistor. A preliminary circuit consisting of a transistor connected to the input terminal of the logic cell connected to the base of the first or second transistor or near the output terminal of the logic cell connected to the emitter of the output emitter follower transistor. A logic cell for an integrated circuit, characterized in that the collector of the transistor of the preliminary circuit is connected to the output terminal or the input terminal, and the base thereof is connected to a predetermined bias potential or to an open circuit, as appropriate.
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JPS57107638A JPS57107638A (en) 1982-07-05
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59117326A (en) * 1982-12-23 1984-07-06 Toshiba Corp Logical circuit
JPS60144017A (en) * 1983-12-30 1985-07-30 Hitachi Ltd Flip-flop circuit

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JPS5036952A (en) * 1973-08-08 1975-04-07
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