JPS6229315A - Switch circuit - Google Patents
Switch circuitInfo
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- JPS6229315A JPS6229315A JP16887885A JP16887885A JPS6229315A JP S6229315 A JPS6229315 A JP S6229315A JP 16887885 A JP16887885 A JP 16887885A JP 16887885 A JP16887885 A JP 16887885A JP S6229315 A JPS6229315 A JP S6229315A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はスイッチ回路、特にCMOSインバータを用い
論理入力信号に従い抵抗性インピーダンスの一端を正ま
たは負の安定化基準電源の一端に接続し、他端から出力
信号を取り出すスイッチ回路に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention uses a switch circuit, particularly a CMOS inverter, to connect one end of a resistive impedance to one end of a positive or negative regulated reference power supply according to a logic input signal, and connect the other end to a positive or negative regulated reference power supply. This invention relates to a switch circuit that takes out an output signal from an end.
従来、この種のスイッチ回路は第5図のように構成され
ていた。この回路では、論理入力信号Lt〜Lnに応じ
て抵抗R1〜Rnが正電源Votzまたは安定化電源V
*tp*に切換えられ、論理入力信号L+ ” Lxの
組合せによりVaのレベル、すなわちVoのレベルが決
定される。たとえば論理入力信号し1が高(低)レベル
のとき抵抗R1の一端は正電源Voo(安定化電源V*
tpa)に接続される。抵抗RTIにし関しても同様で
ある。論理入力信号L1が高レベルのときL1=1、低
レベルのときL+=Oとする(他の論理入力信号につい
ても同様)と、電圧vOは次式で表される。Conventionally, this type of switch circuit has been constructed as shown in FIG. In this circuit, the resistors R1 to Rn are connected to the positive power source Votz or the stabilized power source V according to the logic input signals Lt to Ln.
*tp*, and the level of Va, that is, the level of Vo, is determined by the combination of the logic input signal L+''Lx.For example, when the logic input signal 1 is high (low) level, one end of the resistor R1 is connected to the positive power supply. Voo (Stabilized power supply V*
tpa). The same applies to the resistance RTI. When the logic input signal L1 is at a high level, L1=1, and when it is at a low level, L+=O (the same applies to other logic input signals), then the voltage vO is expressed by the following equation.
・・・・・・・・・(1)
通常、出力Voから電力を取るためにエミッタホロワの
バイポーラトランジスタB1が加えられ、そのエミッタ
節点より出力Voutが取り出される。実際には、抵抗
R1〜Rnには論理入力信号L+ ” Lnが1または
Oであるかに従いPチャンネルMOSトランジスタP4
. P6またはNチャンネルMO3)ランジスタN4.
N6のオン抵抗が直列ニ加わる。MoSトランジスタ
の直流的オン抵抗ROMは次式で表わされる。(1) Normally, an emitter follower bipolar transistor B1 is added to take power from the output Vo, and the output Vout is taken out from its emitter node. In reality, the resistors R1 to Rn are connected to the P-channel MOS transistor P4 depending on whether the logic input signal L+"Ln is 1 or O.
.. P6 or N-channel MO3) transistor N4.
The on-resistance of N6 is added in series. The DC on-resistance ROM of the MoS transistor is expressed by the following equation.
(非飽和領域)・・・・・・(2)
ここで、 Vasはゲート会ソース間電圧、Vosはド
レイン・ソース間電圧、
βは電流利得、V丁はしきい値電圧、
(2)、 (3)式から分るように直流的オン抵抗RO
Mはゲート・ソース間電圧VG5とともに大きく変る。(Non-saturation region)...(2) Here, Vas is the gate-to-source voltage, Vos is the drain-source voltage, β is the current gain, and V is the threshold voltage. (2) As can be seen from equation (3), DC on-resistance RO
M changes greatly with the gate-source voltage VG5.
電源電圧Vooの変動にともなう直流的オン抵抗ROM
の変動を小さくするたためにNチャンネルMO5)ラン
ジスタN3. N4. NS、 N6のソースは安定化
基準電@ V覧EF 4に接続されている。これにより
、NチャンネルおよびPチャンネルMOSトランジスタ
23〜P6.N3〜N6のゲート・ソース間電圧va
sはオン時、I Vas l = l VDn −
VREF l = 2 VBE (Vngハヘ−7,
a xミー7タ間電圧)に安定化される。DC on-resistance ROM due to fluctuations in power supply voltage Voo
N-channel MO5) transistor N3. N4. The sources of NS and N6 are connected to the stabilizing reference voltage @ VRAN EF 4. As a result, N-channel and P-channel MOS transistors 23 to P6. Gate-source voltage va of N3 to N6
When s is on, I Vas l = l VDn −
VREF l = 2 VBE (Vnghahe-7,
The voltage between the a x me and the 7 terminals is stabilized.
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のスイッチ回路は以下のような欠点がある
。この回路においては出力VOOTが接地にクランプし
ないという条件よりVREF4 > VBEIであるこ
とが必要であり、従って、最低動作電源電圧jf Vo
o=”i*tpa + Vatz + VBE3 =
VBEI +Vng2+ VBE3 == 3 Va
iテアル、 (Vat)−VREF4)ヲ小さくすれば
最低動作電源電圧は低くなる。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional switch circuit described above has the following drawbacks. In this circuit, it is necessary that VREF4 > VBEI under the condition that the output VOOT is not clamped to ground, and therefore the minimum operating power supply voltage jf Vo
o=”i*tpa+Vatz+VBE3=
VBEI +Vng2+ VBE3 == 3 Va
If it is made smaller (Vat) - VREF4), the minimum operating power supply voltage will be lowered.
一方、トランジスタのオン時のトランジスタ23〜P6
.N3〜N6のゲート・ソース間電圧IVC!+は(V
aD−VREF 4) ト2る。 (2)、 (3)式
より、ゲート参ソース間電圧1Vaslを小さくすると
直流的オン抵抗RoNが大きくなり、出力Voに対する
誤差が増大する。甚しい場合は、元来、非飽和領域で動
作させるべきものが飽和領域に入り、さらにはオフ状態
に入り、スイッチとしての機能を果さなくなる。一般的
にいってNチャンネルトランジスタよりもPチャンネル
トランジスタの方が電流利得βが小さく、しきい値電圧
Vtのコントロール性が悪いため、直流的オン抵抗RO
Mの制限よりくる(Voo −VIl+ tp 4)の
最小値はPチャンネルトランジスタから決まる。また、
ある程度(VDD −VRtp a)を小さくすルト、
PチャンネルトランジスタのサイズW/Lが非現実的に
大きくなり、IC化した場合のチップ面積の増大を招く
。On the other hand, when the transistors are turned on, the transistors 23 to P6
.. Gate-source voltage IVC of N3 to N6! + is (V
aD-VREF 4) From equations (2) and (3), when the gate-to-source voltage 1Vasl is reduced, the DC on-resistance RoN increases, and the error with respect to the output Vo increases. In severe cases, a device that should originally operate in a non-saturated region enters the saturated region, or even turns off, and ceases to function as a switch. Generally speaking, the current gain β of a P-channel transistor is smaller than that of an N-channel transistor, and the controllability of the threshold voltage Vt is poor, so the DC on-resistance RO
The minimum value of (Voo −VII+tp 4) resulting from the limit of M is determined from the P-channel transistor. Also,
To reduce (VDD - VRtp a) to some extent,
The size W/L of the P-channel transistor becomes unrealistically large, leading to an increase in chip area when integrated into an IC.
Pチャンネルトランジスタの直流的オン抵抗ROMを小
さくするため(Van −VREpa)を大きくするこ
とも考えられるが、その場合最低動作基準電圧の増大を
招く0例えば電源電圧Vooよりバイポーラトランジス
タのVBE3段の基準電源を使うと最低動作電源電圧は
4 VBEと高くなる。In order to reduce the DC on-resistance ROM of the P-channel transistor, it is possible to increase (Van - VREpa), but in that case, the minimum operating reference voltage will increase. If a power supply is used, the minimum operating power supply voltage will be as high as 4 VBE.
本発明のスイッチ回路は、論理信号が入力される入力端
子と、出力端子と、カスケード接続され、正あるいは負
電源の少なくとも一方が異なる安定化基準電源に接続さ
れ、前段に論理信号が入力されるCMOSインバータと
、CMOSインバータの後段の出力に一端が接続され、
他端が出力端子に接続された抵抗性インピーダンスを有
する。In the switch circuit of the present invention, an input terminal to which a logic signal is input and an output terminal are connected in cascade, at least one of the positive or negative power supplies is connected to a different stabilizing reference power supply, and the logic signal is input to the previous stage. One end is connected to the CMOS inverter and the output of the latter stage of the CMOS inverter,
The other end has a resistive impedance connected to the output terminal.
このように、CMOSインバータの正あるいは負電源の
少なくとも一方を異なる安定化電源に接続することによ
り、論理入力信号が一方のレベルのときにゲート・ソー
ス間電圧が大きくなって直流的オン抵抗RONが小さく
なる。In this way, by connecting at least one of the positive or negative power supplies of a CMOS inverter to a different stabilized power supply, when the logic input signal is at one level, the gate-source voltage increases and the DC on-resistance RON increases. becomes smaller.
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図、第2図、第3図はそれぞれ本発明のスイッチ回
路の第1.第2、第3の実施例の回路図である。FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 respectively show the first switch circuit of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram of second and third embodiments.
第1の実施例においては、カスケード接続されたCMO
Sインバータの前段(Pチャンネルトランジスタ Pl
とNチャンネルトランジスタ Ml からなる)、後
段(PチャンネルトランジスタP2とNチャンネルトラ
ンジスタN2からなる)の正電源、負電源とも異なる安
定化基準電源vIIεPI 。In the first embodiment, a cascaded CMO
Before the S inverter (P channel transistor Pl
and an N-channel transistor Ml), and a stabilized reference power supply vIIεPI which is different from the positive power supply and negative power supply of the subsequent stage (consisting of a P-channel transistor P2 and an N-channel transistor N2).
VREF2 、 ”l*tp3. VREF4 ニ接続
すレ、前段ニハ論理信号りが入力され、後段の出力に抵
抗性インピーダンスZの一端が接続され、抵抗性インピ
ーダンスZの他端から信号Voが出力される。VREF2, ``l*tp3. .
第2の実施例においては、カスケード接続されたCMO
Sインバータの負電源のみ、第3の実施例においては正
電源のみが安定化基準電源に接続されている。In a second embodiment, a cascaded CMO
Only the negative power supply of the S inverter, and in the third embodiment only the positive power supply, is connected to the stabilized reference power supply.
第4図は第2の実施例の具体的回路図である。FIG. 4 is a specific circuit diagram of the second embodiment.
CMOSインバータの正電源は共通電源Vooに接続さ
れている。基準電源は2つの安定化基準電位VRgp
3および”It wry 4を提供し、カスケード接続
されたインバータの前段の負電源は低い基準電圧源vR
舒3に、後段の負電源は高い基準電圧源V* EP a
に接続されている。The positive power supply of the CMOS inverter is connected to the common power supply Voo. The reference power supply has two stabilized reference potentials VRgp.
3 and ``It wry 4, and the negative supply before the cascaded inverter is connected to a low reference voltage source vR.
In the third stage, the negative power supply of the subsequent stage is a high reference voltage source V* EP a
It is connected to the.
この回路において、後段のインバータのPチャンネルト
ランジスタP4. PKのオン時は前段のNチャンネル
トランジスタN3. MSがオンしており、Pチャンネ
ルトランジスタP4. PKのゲート・ソース間電圧は
l Vcs l = Vng2+ Vsv、3+V
BE4 = 3 Vntテアリ、従来回路cy)lV
asl =2Vmに比較して十分に直流的オン抵抗RO
Mを小さくできる。一方、Nチャンネルトランジスタ
Ha。In this circuit, the P-channel transistor P4 of the inverter in the subsequent stage. When PK is on, the previous stage N-channel transistor N3. MS is on, and P-channel transistor P4. The gate-source voltage of PK is l Vcs l = Vng2+ Vsv, 3+V
BE4 = 3 Vnt tear, conventional circuit cy) lV
DC on-resistance RO is sufficient compared to asl = 2Vm.
M can be made smaller. On the other hand, N-channel transistor
Ha.
NGのオン時のゲート・ソース間電圧IVasiは従来
回路と同じであるが、PチャンネルMOSトランジスタ
と比較して、電流利得βが大きいこと、しきい値電圧V
τが低い値に安定にコントロールできることにより十分
小さな直流的オン抵抗ROMが得られる。この回路の最
低動作電源電圧は3 VB!である。The gate-source voltage IVasi when NG is on is the same as the conventional circuit, but compared to a P-channel MOS transistor, the current gain β is larger and the threshold voltage V
By stably controlling τ to a low value, a sufficiently small DC on-resistance ROM can be obtained. The minimum operating power supply voltage for this circuit is 3 VB! It is.
なお、抵抗性インピーダンスZは必ずしも純抵抗である
必要はなく、MOSトランジスタの適当にバイアスされ
たソース・ドレイン間特性Vos/IDsをもったもの
であってもよいことはもちろんである。Note that the resistive impedance Z does not necessarily have to be a pure resistance, and may of course be one having an appropriately biased source-drain characteristic Vos/IDs of a MOS transistor.
以上説明したように本発明は、CMOSインバータの正
あるいは負電源の少なくとも一方を異なる安定化電源に
接続することにより、従来回路と同程度の最低動作電源
電圧と現実的な大きさのトランジスタを有し、従来回路
よりも十分に小さい直流時オン抵抗を持つスイッチ回路
を実現できる効果がある。As explained above, by connecting at least one of the positive or negative power supply of a CMOS inverter to a different stabilized power supply, the present invention has a minimum operating power supply voltage comparable to that of conventional circuits and transistors of realistic size. However, it has the effect of realizing a switch circuit with a DC on-resistance that is sufficiently smaller than that of conventional circuits.
第1図、第2図、第3図はそれぞれ本発明のスイッチ回
路の第1、第2、第3の実施例の回路図、第4図は第2
の実施例の具体例の回路図、第5図は従来例の回路図で
ある。
Voo・・・正電源、
Vss・・・負電源、
VREPI 、 VREF2 、 Thzp3. Vo
ip4・・・安定化電源、
L、 L+ −Ln・・・入力端子。
Vo 、 Vo+yt −出力端子。
P+ ” PK・・・PチャンネルMOSトランジスタ
、
N+ ” NG・・・NチャンネルMOSトランジスタ
、
81〜B4・・・バイポーラNPN)ランジスタ、P+
” Rn 、 RL −抵抗。
Z・・・抵抗性インピーダンス。
特許出願人 日本電気株式会社
第2図
第 3 図
第4図
第5図1, 2, and 3 are circuit diagrams of the first, second, and third embodiments of the switch circuit of the present invention, respectively, and FIG. 4 is the circuit diagram of the second embodiment of the switch circuit of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional example. Voo...Positive power supply, Vss...Negative power supply, VREPI, VREF2, Thzp3. Vo
ip4...Stabilized power supply, L, L+ -Ln...Input terminal. Vo, Vo+yt - output terminal. P+ "PK...P channel MOS transistor, N+" NG...N channel MOS transistor, 81~B4...Bipolar NPN) transistor, P+
"Rn, RL - resistance. Z... resistive impedance. Patent applicant NEC Corporation Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5
Claims (1)
ード接続され、正あるいは負電源の少なくとも一方が異
なる安定化基準電源に接続され、前段に論理信号が入力
されるCMOSインバータと、CMOSインバータの後
段の出力に一端が接続され、他端が出力端子に接続され
た抵抗性インピーダンスを有するスイッチ回路。An input terminal to which a logic signal is input, an output terminal, a CMOS inverter which is cascade-connected, at least one of the positive or negative power supplies is connected to a different stabilized reference power supply, and a logic signal is input to the previous stage; A switch circuit that has a resistive impedance with one end connected to the output of the subsequent stage and the other end connected to the output terminal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16887885A JPS6229315A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Switch circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16887885A JPS6229315A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Switch circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6229315A true JPS6229315A (en) | 1987-02-07 |
Family
ID=15876234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16887885A Pending JPS6229315A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Switch circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6229315A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6107857A (en) * | 1995-09-05 | 2000-08-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Level converting circuit |
US6225866B1 (en) | 1994-05-31 | 2001-05-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Series connected multi-stage linear FET amplifier circuit |
KR100730015B1 (en) | 2005-01-24 | 2007-06-20 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Buffer circuit and integrated circuit |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP16887885A patent/JPS6229315A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6225866B1 (en) | 1994-05-31 | 2001-05-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Series connected multi-stage linear FET amplifier circuit |
US6107857A (en) * | 1995-09-05 | 2000-08-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Level converting circuit |
KR100730015B1 (en) | 2005-01-24 | 2007-06-20 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Buffer circuit and integrated circuit |
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