JPS62254521A - Cmos circuit - Google Patents

Cmos circuit

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JPS62254521A
JPS62254521A JP61098992A JP9899286A JPS62254521A JP S62254521 A JPS62254521 A JP S62254521A JP 61098992 A JP61098992 A JP 61098992A JP 9899286 A JP9899286 A JP 9899286A JP S62254521 A JPS62254521 A JP S62254521A
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JP
Japan
Prior art keywords
output
circuit
channel
transistor
logic threshold
Prior art date
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Pending
Application number
JP61098992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takenori Okitaka
毅則 沖高
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS62254521A publication Critical patent/JPS62254521A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0013Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress noise generated at switching and to reduce the current consumption at the time of operation by using a CMOS circuit having a high logic threshold value to drive an output P-channel transistor (TR) and using a CMOS circuit having a low logic threshold value to drive an output channel TR. CONSTITUTION:In P-channel MOS TRs P2,P3 and P4 and N-channel MOS TRs N2,N3 and N4, the TRs P2,N2 constitute an output circuit 20, the TRs P3, N3 constitute a CMOS inverter 30 having a high logic threshold value driving the output P-channel TR P2, and the TRs P4,N4 constitute a CMOS inverter 40 having a low logic threshold driving the output N-channel TR N2. In setting the logic threshold value of the CMOS inverter 30 higher and the logic threshold value of the CMOS inverter 40 lower, the potential difference between the gate and source of the output TR is suppressed lower at the transient state of switching and the through-current flowing to the output TR is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 2、特許請求の範囲 〔産業上の利用分野〕 この発明はCMOS回路に関し、特にスイッチング時に
流れる出力トランジスタの貫通電流の低減を図ったCM
OS回路に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] 2. Claims [Field of Industrial Application] This invention relates to a CMOS circuit, and in particular to a CMOS circuit that aims to reduce the through current of an output transistor that flows during switching.
This is related to the OS circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は一般的なCMOS回路を示し、図において、A
は入力端子、Bは出力端子、Cは出力トランジスタの入
力、lは電源、2はグランド(GND)、PIおよびP
2はPチャネルMO5トランジスタ、N1およびN2は
NチャネルMOSトランジスタであり、このうちP2.
N2が出力回路20を構成する出力トランジスタである
Figure 4 shows a general CMOS circuit, and in the figure, A
is the input terminal, B is the output terminal, C is the input of the output transistor, l is the power supply, 2 is the ground (GND), PI and P
2 is a P-channel MO5 transistor, N1 and N2 are N-channel MOS transistors, of which P2.
N2 is an output transistor constituting the output circuit 20.

第5図はA点の電位変化に対するB点、0点の電位の状
態を示したものである。
FIG. 5 shows the state of the potential at point B and point 0 with respect to the potential change at point A.

第6図は第4図の回路のA点の電位が変動した時の0点
の電位、及び出力PチャネルトランジスタP2.出力N
チャネルトランジスタN2の各々のゲート・ソース間の
電位差vGP、vGMを示したものである。
FIG. 6 shows the potential at point 0 when the potential at point A of the circuit in FIG. 4 fluctuates, and the output P-channel transistor P2. Output N
It shows potential differences vGP and vGM between the gate and source of each channel transistor N2.

次に動作について説明する。A点の電位が0■からvc
いあるいはvCcからOvに変化する時、この変化の過
渡期において、Pチャネルトランジスタ(PI、P2)
とNチャネルトランジスタ(Nl、N2)が同時にオン
状態となり、各トランジスタを通じて電源lとGND2
の間に貫通電流が流れる。この貫通電流の大きさはトラ
ンジスタのオン抵抗によって決まるが、CMOS回路の
貫通電流は出力トランジスタのP2.N2側の貫通電流
が支配的である。また通常、貫通電流のピークはB点が
Vcc/2となるときに設定される。
Next, the operation will be explained. The potential at point A changes from 0■ to vc
Or when changing from vCc to Ov, in the transition period of this change, the P channel transistor (PI, P2)
and N-channel transistors (Nl, N2) are turned on at the same time, and the power supply l and GND2 are connected through each transistor.
A through current flows between them. The magnitude of this through current is determined by the on-resistance of the transistor, but the through current of a CMOS circuit is determined by the output transistor's P2. The through current on the N2 side is dominant. Further, the peak of the through current is usually set when the point B becomes Vcc/2.

第7図は第4図の出力回路20の等価回路を示し、図中
Ll、L2は集積回路内のフレーム、金線やプリント基
板の配線に寄生するし成分、CI。
FIG. 7 shows an equivalent circuit of the output circuit 20 of FIG. 4, in which Ll and L2 are parasitic components, CI, which are parasitic in the frame, gold wire, and wiring of the printed circuit board in the integrated circuit.

C2は出力トランジスタP2.N2自身が持つ寄生容量
および集積回路内のフレーム、金線やプリント基板の配
線に寄生する容量からなるC成分である。
C2 is the output transistor P2. The C component is composed of the parasitic capacitance of N2 itself and the parasitic capacitance of the frame in the integrated circuit, the gold wire, and the wiring of the printed circuit board.

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

以上のように構成された従来のCMOS回路はスイッチ
ング時に過大な貫通電流が流れるため、第7図に示すL
lおよびL2に起電力が生じ、LlとCIとP2のオン
抵抗とによる共振、あるいはL2と02とN2のオン抵
抗とによる共振を起こし、これにより発生するノイズが
、特に高速で出力電流の大きなCMOS回路において問
題となるものであった。
In the conventional CMOS circuit configured as described above, an excessive through current flows during switching, so the L
An electromotive force is generated in l and L2, causing resonance between Ll, CI, and the on-resistance of P2, or resonance due to the on-resistance of L2, 02, and N2, and the noise generated by this is particularly high when the output current is large at high speeds. This was a problem in CMOS circuits.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、出力トランジスタの貫通電流を低減してスイ
ッチング時に発生するノイズを抑え、しかも動作時の消
費電流を低減することのできるCMOS回路を得ること
を目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a CMOS circuit that can reduce the through current of the output transistor, suppress the noise generated during switching, and further reduce the current consumption during operation. The purpose is to obtain.

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

この発明に係るCMOS回路は、出力Pチャネルトラン
ジスタを論理しきい値の高いCMOS回路で駆動し、出
力Nチャネルトランジスタを論理しきい値の低いCMO
S回路で駆動するようにしたものである。
In the CMOS circuit according to the present invention, the output P-channel transistor is driven by a CMOS circuit with a high logic threshold, and the output N-channel transistor is driven by a CMOS circuit with a low logic threshold.
It is designed to be driven by an S circuit.

〔作用〕[Effect]

この発明におけるCMOS回路では、出力Pチャネルト
ランジスタは論理しきい値の高いCMOS回路で、出力
Nチャネルトランジスタは論理しきい値の低いCMOS
回路で駆動されるから、スイッチングの過渡期における
出力トランジスタのゲート・ソース間の電位差が小さく
抑えられ、出力トランジスタに流れる貫通電流が抑制さ
れる。
In the CMOS circuit of this invention, the output P-channel transistor is a CMOS circuit with a high logic threshold, and the output N-channel transistor is a CMOS circuit with a low logic threshold.
Since it is driven by a circuit, the potential difference between the gate and source of the output transistor during the switching transition period is kept small, and the through current flowing through the output transistor is suppressed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、lは電源、2はGND、P2、P3および
P4はPチャネルMO3トランジスタ、N2.N3およ
びN4はN %−1−ネルMoSトランジスタであり、
P2とN2により出力回路20を構成しており、P3と
N3により出力PチャネルトランジスタP2を駆動する
論理しきい値の高いCMOSインバータ30を構成して
おり、P4とN4により出力NチャネルトランジスタN
2を駆動する論理しきC1値の低いCMOSインバータ
40を構成している。Aは入力端子、Bは出力端子、D
は出力PチャネルトランジスタP2の入力、Eは出力N
チャネルトランジスタN2の入力である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, l is a power supply, 2 is a GND, P2, P3 and P4 are P-channel MO3 transistors, N2. N3 and N4 are N%-1-nel MoS transistors,
P2 and N2 constitute an output circuit 20, P3 and N3 constitute a CMOS inverter 30 with a high logic threshold that drives the output P-channel transistor P2, and P4 and N4 constitute the output N-channel transistor N.
A CMOS inverter 40 with a low logical C1 value is configured to drive 2. A is input terminal, B is output terminal, D
is the input of the output P-channel transistor P2, E is the output N
This is the input of channel transistor N2.

第2図は第1図の実施例回路において、入力端子Aの電
位が変化した場合のB点、D点およびE点の伝達特性と
、B点の貫通電流を示したものである。
FIG. 2 shows the transfer characteristics at points B, D, and E and the through current at point B when the potential of input terminal A changes in the circuit of the embodiment shown in FIG.

第3図は入力端子Aの電位V、が0■とVCCの間で変
化した場合のD点とE点の電位、および出力Pチャネル
トランジスタP2のゲート・ソース間電圧VGPと出力
NチャネルトランジスタN2のゲート・ソース間電圧v
、Nを示したものである。
Figure 3 shows the potentials at points D and E when the potential V at the input terminal A changes between 0 and VCC, the gate-source voltage VGP of the output P-channel transistor P2, and the output N-channel transistor N2. gate-source voltage v
, N.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

第1図の回路においては、MOSトランジスタP3とN
3とによって形成されるCMOSインバータ30の論理
しきい値を高く、MOSトランジスタP4とN4によっ
て形成されるCMOSインバータ40の論理しきい値を
低く設定しているので、A点の電位がOv→V 、 −
4Vl −V 3−V ecと変化する時、各電圧V1
.V2およびvlにおけるD点とE点の電位は第2図に
示すように差を生じ、いずれの場合もD点の電位が高く
なる。また、出力トランジスタP2.N2に流れる貫通
電流はvGPとv、Hによって決定される出力トランジ
スタのオン抵抗値によって決定され、オン抵抗の大きな
トランジスタにより制限される。そしてこのオン抵抗は
VliPおよびVlillが小さい程大きくなり、VG
PとVGNが小さい程貫通電流が少なくなる。
In the circuit of FIG. 1, MOS transistors P3 and N
Since the logic threshold of the CMOS inverter 30 formed by MOS transistors P4 and N4 is set high, and the logic threshold of the CMOS inverter 40 formed by MOS transistors P4 and N4 is set low, the potential at point A changes from Ov to V. , −
4Vl -V 3-V ec, each voltage V1
.. The potentials at point D and point E at V2 and vl differ as shown in FIG. 2, and in either case, the potential at point D becomes higher. Furthermore, the output transistor P2. The through current flowing through N2 is determined by the on-resistance value of the output transistor determined by vGP, v, and H, and is limited by the transistor with a large on-resistance. This on-resistance increases as VliP and Vlill become smaller, and VG
The smaller P and VGN are, the smaller the through current will be.

この貫通電流が最大となるのはB点がVcc/2となる
ときで、このときのA点の電位をC2とすると、C2に
おけるVt、pと■。は、通常P2とN2の電流駆動能
力を等しくしていることから、VliF”VGIIとな
る。v2におけるVGFとV、Nを第1図と第4図の回
路において比較すると、第3図および第6図から、 第1図の回路では Vcp=Vcc  Vt。
This through current reaches its maximum when point B becomes Vcc/2, and if the potential at point A at this time is C2, then Vt, p and ■ at C2. Since the current drive capabilities of P2 and N2 are usually made equal, VliF''VGII is obtained. Comparing VGF at v2, V, and N in the circuits of FIGS. 1 and 4, the results shown in FIGS. From Figure 6, in the circuit of Figure 1, Vcp = Vcc Vt.

vcs””vtt VGFI VGN<  VCC 第4図の回路では V Gp −V ((−V 1C vGN1vIC VlLP+ VGM”’ VCC 従って、第1図の回路のVGPとV。は第4図の回路の
ものより小さくなり、貫通電流も小さくなる。
vcs""vtt VGFI VGN< VCC In the circuit of FIG. 4, V Gp -V ((-V 1C vGN1vIC VlLP+ VGM"' VCC Therefore, VGP and V of the circuit of FIG. 1 are smaller than those of the circuit of FIG. 4. It becomes smaller, and the through current also becomes smaller.

また、A点がvlおよびvlであるときも同様である。The same applies when point A is vl and vl.

即ち、 A点がvlのときは、第1図の回路のvGFl+V G
N+ と第4図の回路f)Vt、14 、 VGM4と
の関係は VGPI  =VCCVID   <   VGF4 
 ””VCCv+cVGNI=VIE<VGM4−VI
c A点がvlのときは、 VGFI  ””VCCV311   <   VGF
4  =V(CV3CVGNI ”” Vsz    
 <  VGM4 ”” V2Oとなる。
That is, when point A is vl, vGFl+V G of the circuit in Figure 1
The relationship between N+ and the circuit f) Vt, 14, VGM4 in Figure 4 is VGPI = VCCVID < VGF4
""VCCv+cVGNI=VIE<VGM4-VI
c When point A is vl, VGFI ””VCCV311 < VGF
4 =V(CV3CVGNI ””Vsz
< VGM4 ”” becomes V2O.

なお、上記実施例では、出力MO3トランジスタP2お
よびN2を駆動する回路をCMOSインバータで構成し
た場合を示したが、これはNANDあるいはNOR等の
回路であってもよい。
In the above embodiment, the circuit for driving the output MO3 transistors P2 and N2 is configured with a CMOS inverter, but this may be a NAND or NOR circuit.

また、本発明の構成を用いてもこれが出力トランジスタ
のドライブ能力に影響を及ぼすことは全(なく、また高
速のCM OS回路においてもその高速性が失われるこ
とは全くない。
Furthermore, even if the configuration of the present invention is used, it will not affect the drive ability of the output transistor at all, and even in high-speed CMOS circuits, the high-speed performance will not be lost at all.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、CMOS回路におい
て、出力Pチャネルトランジスタを論理しきい値の高い
CMOS回路で駆動し、出力Nチャネルトランジスタを
論理しきい値の低い0M08回路で駆動するようにした
から、スイッチング時において出力トランジスタに流れ
る貫通電流を低減でき、スイッチング時のVcc、GN
Dラインに生じるノイズを小さくできる効果がある。
As described above, according to the present invention, in a CMOS circuit, the output P-channel transistor is driven by a CMOS circuit with a high logic threshold, and the output N-channel transistor is driven by a 0M08 circuit with a low logic threshold. Therefore, the through current flowing through the output transistor during switching can be reduced, and Vcc and GN during switching can be reduced.
This has the effect of reducing noise generated on the D line.

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

第1図はこの発明の一実施例によるCMOS回路の回路
図、第2図は第1図の実施例において入力端子の電位が
変化した場合の伝達特性を示す図、第3図は第1図の回
路の入力AがOvからVCCの間で変化したときの出力
トランジスタの入力C点の電位とゲート・ソース間電圧
V、、、VGHを示す図、第4図は従来のCMOS回路
の回路図、第5図は第4図の回路の入力端子の電位が変
化した場合の伝達特性を示す図、第6図は第3図の回路
の入力AがOvからVCCの間で変化したときの出力ト
ランジスタの入力Cの電位とゲート・ソース間電圧VG
P+ VGNを示す図、第7図は第4図のCMO8出力
回路の等価回路図である。 1は電源、2はGND、pl、p、、p3.P4はPチ
ャネルMO3トランジスタ、N、、N、。 N1.N4はNチャネルMO3トランジスタで、そのう
ちP2.N2は出力トランジスタ、20は出力回路、3
0は論理しきい値の高いCMOSインバータ、40は論
理しきい値の低いCMOSインバータである。
FIG. 1 is a circuit diagram of a CMOS circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing transfer characteristics when the potential of the input terminal changes in the embodiment of FIG. 1, and FIG. A diagram showing the potential at the input point C of the output transistor and the gate-source voltage V, ..., VGH when the input A of the circuit changes between Ov and VCC. Figure 4 is a circuit diagram of a conventional CMOS circuit. , Figure 5 is a diagram showing the transfer characteristics when the potential of the input terminal of the circuit in Figure 4 changes, and Figure 6 shows the output when the input A of the circuit in Figure 3 changes between Ov and VCC. Transistor input C potential and gate-source voltage VG
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the CMO8 output circuit of FIG. 4, which shows P+ VGN. 1 is the power supply, 2 is the GND, pl, p,, p3. P4 is a P-channel MO3 transistor, N,,N,. N1. N4 is an N-channel MO3 transistor, of which P2. N2 is an output transistor, 20 is an output circuit, 3
0 is a CMOS inverter with a high logic threshold, and 40 is a CMOS inverter with a low logic threshold.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)同一半導体基板内にPチャネルMOSトランジス
タとNチャネルMOSトランジスタを形成してなる相補
型MOS回路において、 出力トランジスタのPチャネルトランジスタ、Nチャネ
ルトランジスタをそれぞれ駆動する論理しきい値のそれ
ぞれ高い、低いCMOS回路を備えたことを特徴とする
CMOS回路。
(1) In a complementary MOS circuit formed by forming a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor in the same semiconductor substrate, the logic thresholds for driving the P-channel transistor and the N-channel transistor of the output transistor are high, respectively. A CMOS circuit characterized by having a low CMOS circuit.
JP61098992A 1986-04-28 1986-04-28 Cmos circuit Pending JPS62254521A (en)

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