JPS6238616A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPS6238616A
JPS6238616A JP60177509A JP17750985A JPS6238616A JP S6238616 A JPS6238616 A JP S6238616A JP 60177509 A JP60177509 A JP 60177509A JP 17750985 A JP17750985 A JP 17750985A JP S6238616 A JPS6238616 A JP S6238616A
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resistance
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浅野 道雄
Akira Masaki
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は0MO8VLSIの出力回路に係り、特にモジ
ュール実装においてチップ間の高速な信号伝送に好適な
出力回路に関する。
〔発明の背景〕
CMO5入力回路は高入力インピーダンスであり、CM
O8出力回路はデバイス性能の向上と、負gi駆動能力
を増すため、配線基体の伝送線路のインピーダンスに比
べ、出力抵抗が低くなっている。このため伝送線路上で
反射ノイズが発生し、これが収まるまで待つ必要があり
、信号の伝搬遅延時間が大きくなっていた。この対策と
して入力回路に信号のオーバシュートを吸収する回路を
挿入したりしているが、根本的にきれいな伝送信号を得
るためには、伝送線路を整合終端する必要がある。従来
、バイポーラLSIでは、特開昭49−100984号
に記載のように伝送線路の受端に終端抵抗をつけて高速
な信号伝送を可能にしているが。
終端抵抗での消費電力が大きく、これをCMO5LSI
に適用するとCMO3の最大の特長である低電力の利点
を生かせない。一方、伝送線路の送端に終端抵抗をつけ
る方式では、終飢1抵抗をチップの外につけると実装密
度が低下し、CMO3LSIの高隻積な利点を生かせな
い。従って終端抵抗をチップ内に形成すればよいが、素
子の製造上のバラツキが大きく、整合終端を行なうには
問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は低電力で高速な信号伝送を可能にする送
端終端方式のCMO3出力回路を【供することにある。
〔発明の概要〕 本発明は、出力回路のON抵抗が伝送線路のインピーダ
ンスに合うように、トランジスタの特性をモニタしなが
ら、制御するものである。ここで、ON抵抗とは、伝送
線路のインピーダンスと等しい抵抗を出力端子に接続し
、抵抗の他端子は、出力とは反対の信号レベルの電位に
接続した時の〔(信号振幅)/(抵抗に流れる電流)−
(伝送線インピーダンス)〕である。出出回路のON抵
抗を伝送線インピーダンスに一致させると、出力回路の
信号が切換わった時、出力回路の信号振幅の−の振幅の
信号が伝送線路に入射される。これが開放受端で反射さ
れ(従って出力回路の信号振幅が受端で得られる)、反
射波が送端にもどってきて送端の信号振幅も出力回路の
信号振幅に等しくなるので、次の送端での反射はおきな
い。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の一実施例を第1図により説明する。本実
施例では出力トランジスタのゲート幅により出力回路の
ON抵抗を制御する。図において1.6は素子の製造バ
ラツキの管理範囲内で最大ドレイン電流を流せる素子が
できた場合に、伝送線インピーダンスに等しい○N抵抗
を得るために必要なゲート幅を持つ出力PMosトラン
ジスタと出力NMOSトランジスタである。2〜5,7
〜10は出力トランジスタのゲート幅をトリミングする
ためのPMOSトランジスタとNMOSトランジスタで
ある。1〜5,6〜1oのゲート幅の和は、素子の製造
バラツキの管理範囲内で最小ドレイン電流を流せる素子
ができた場合に、伝送線インピーダンスに等しいON抵
抗を得るために必要なゲート幅に等しい、2〜5,7〜
1oのトランジスタのゲート幅は8:4:2:Lの大き
さになっており、ゲート幅のトリミングを詳細に行なう
ことができる。11はインバータ、12〜15は2人力
NAND回路、16〜j9は2人力NOR回路であり、
出力トランジスタを駆動するドライブ回路である。11
〜19の論理回路のトランジスタのゲート幅は出力トラ
ンジスタ1〜10のゲート幅に対応して大きさを変え、
出力回路の人力から出力までの遅延時間が、どのドライ
ブ回路から出力トランジスタを経由する場合も等しくな
るようにする。20.21はトランジスタのドレイン電
流をモニタするためのPMosトランジスタとNMOS
トランジスタであり、ソース電極は電源(V O−、グ
ランド)に、ドレイン電極は抵抗22.23に各々接続
する。抵抗22゜23の他の端子は電it!(グランド
、■I、l、)に接続する。また−PMOSトランジス
タ2oのゲート電極はグランド、NMOSトランジスタ
21のゲート電極はvDDに接続する。24は出力PM
OSトランジスタのゲート幅を制御する回路であり、モ
ニタ用PMOS トランジスタ21のドレイン電流をi
測するための抵抗22の両端の電圧を入力とじ、この電
圧によりトリミング用PMOSトランジスタ2〜5のう
ち動作させるべきトランジスタを指定する信号26を出
力する。動作させるべきトランジスタに対しては高レベ
ル、動作させないトランジスタに対しては低レベルを出
力し、NAND回路12〜15でデータ入力信号とNA
NDをとり、出力PMOSトランジスタ2〜5のうち指
定したトランジスタのみ動作させる。25は出力NMO
Sトランジスタのゲート幅を制御する回路であり、24
と同様、モニタ用NMOSトランジスタ21のドレイン
電流を観測するための抵抗23の両端の電圧を入力とし
、この電圧によりトリミング用NMOSトランジスタ7
〜10のうち動作させるべきトランジスタを指定する信
号27を出力する。動作させるべきトランジスタに対し
ては低レベル、動作させないトランジスタに対しては高
レベルを出力し、NOR回路1−6〜19でデータ入力
信号とNORをとり、出力NMOSトランジスタ7〜1
oのうち指定したトランジスタのみ動作させる。制御信
号26.27はLSIチップ内のすべての出力回路に供
給され、出力トランジスタのゲート幅が自動的に調整さ
れ、ON抵抗が伝送線路のインピーダンスに一致するよ
うに制御する。
第2図は制御回路24の一実施例である。30は抵抗2
2の両端の電圧をディジタル値に変換するA/D変換回
路、31はA、82つの入力の差を出力する減算回路で
あり、各々公知の回路技術により構成される。PMOS
トランジスタ20の製造バラツキの管理範囲内で、最大
のドレイン電流が流れる時と最小のドレイン電流が流れ
る時の差が、A/D変換回路30の出力の下位4ビツト
で表わされるように抵抗22の値とA/D変換回路30
の分解能を選択する。精度の高い抵抗はアナログICで
用いられる公知の技術により製造することができる。ま
た抵抗はチップ外に外付にしてもよい。このようにして
今、最大ドレイン電流が流れるPMOSトランジスタ2
0ができた時にA/D変換回路30の出力が”11.0
10” 、  最小ドレイン電流が流れるPMOSトラ
ンジスタ20ができた時ニA / D変換回路30(7
)出力が” 01011 ”に選択したとする。ここで
、減算回路31のA入力を“11010”  に設定す
れば、A/D変換回路30の出力である。B入力が“1
1010”  の時は”ooooo”、  “0101
1”の時は“01111”の出力が得られる。この減算
回路31の出力の下4ビットを制御信号26とすると、
最大のドレイン電流が流れるPMO3I−ランリスタが
できた場合には・ 1の出力PMO8I−ランジスタの
み動作し、最小のドレイン電流が流れるP M OS 
トランジスタができた場合には、1〜5の出力PMOS
トランジスタ全てが動作する。従って、素子の製造バラ
ツキの管理範囲内で、ドレイン電流の大きさに対応して
動作させる出力トランジスタのゲート幅を制御し、出力
回路のON抵抗を伝送線路のインピーダンスに一致させ
ることができる。本実施例では出力トランジスタを5分
割しているが、制御の精度に応じて分割数を変更できる
。また、減算回路31の出力がマイナスになったり、制
御信号26として使うビットより上のピッ1−が1にな
ったりした場合は、トランジスタのドレイン電流の大き
さが製造バラツキの管理範囲をこえたことを示している
ので、これをLSIチップの選別に使うことができる。
上記実施例では、出力トランジスタを分割して。
各々のドライブ回路に制御信号を入力することによりト
ランジスタのゲート幅を変更しているが、出力トランジ
スタのゲート電極への配線をレーザ光により切断する方
式などをとってもよい。また、CMOSインバータ型の
出力回路に本発明を適用しているが、その他の出力回路
形式、例えばNMOSトランジスタを2つ直列に接続し
、各々のゲート電極には逆位相のデータ入力を加え、N
MOSトランジスタの接続点から出力をとり出す形の回
路などにも適用することができる。
また、上記実施例は出力トランジスタのゲート幅を増減
させてON抵抗を調整しているが、その他の手段を用い
てもよい6例えば、CMOSインバータ回路の出力にP
MOSトランジスタ、NMOSトランジスタのソース電
極とドレイン電極を並列接続した、いずれか一方の電極
を接続し、他方を出力端子とする。このPMOSトラン
ジスタとNMO8)−ランリスタのゲート電圧を制御す
ることによりON抵抗を調整することが可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、出力回路のON抵抗が伝送線路のイン
ピーダンスに一致するように制御することにより、伝送
波形のきれいな送端終端を行なうことができ、LSIチ
ップ間の高速な信号伝送が可能になる。しかも、終端抵
抗により直流電流パスが形成されないので低電力であり
、外付の終端抵抗が不要なので、LSIを高密度に実装
できる。
送端終端伝送線路では、送端に近いほど遅延時間が大き
くなるが、負荷をグループ分けして各々別の出力回路で
信号伝送すればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の出力回路図、第2図はj・
ランリスタのドレイン電流をII!’!して出力トラン
ジスタのゲート幅を変更するための制御回路のブロック
図である。 1〜5・・・出力PMOSトランジスタ、6〜10・・
・出力NMo5トランジスタ、11・・・インバータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、出力端子に伝送線路を介して負荷を接続したときに
    、該伝送線路に入射できる第1波の信号振幅が、出力端
    子に直接負荷を接続したときの出力信号振幅の略1/2
    になるように、出力トランジスタの出力抵抗を調整する
    機能を有する出力回路。 2、上記出力トランジスタがFETであり、同一の出力
    端子に接続される複数個の出力トランジスタのうち、必
    要な数の出力トランジスタのみを動作させることにより
    、上記出力抵抗を調整する機能が実現される特許請求の
    範囲第1項の出力回路。 3、上記複数個の出力トランジスタのなかに、ゲート幅
    の長さが2^aの比で大きくなる出力トランジスタを含
    む特許請求の範囲第2項の出力回路。 4、同一チップ内にモニタ用トランジスタと、該モニタ
    用トランジスタのドレイン電流の大きさにより、上記複
    数個の出力トランジスタのうち、必要な数の出力トラン
    ジスタを動作させるための制御信号を発生させる回路を
    具備する特許請求の範囲第2項又は第3項記載の出力回
    路。
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