JPS626370B2 - - Google Patents

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JPS626370B2
JPS626370B2 JP55175833A JP17583380A JPS626370B2 JP S626370 B2 JPS626370 B2 JP S626370B2 JP 55175833 A JP55175833 A JP 55175833A JP 17583380 A JP17583380 A JP 17583380A JP S626370 B2 JPS626370 B2 JP S626370B2
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JP
Japan
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signal
circuit
mos
transistors
terminal
Prior art date
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JP55175833A
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English (en)
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JPS5696530A (en
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Osamu Minato
Toshiaki Masuhara
Toshio Sasaki
Seiji Kubo
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5696530A publication Critical patent/JPS5696530A/ja
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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
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
(以下、MOS−FETと略す)を基本としてバイポ
ーラ・トランジスタをさらに組み合わせた、従来
より高速な半導体駆動回路に関するものである。
従来、エンハンスメント形PチヤンネルMOS
−FETとエンハンスメント形NチヤンネルMOS
−FETを同一チツプに同時に集積したC−MOS
(Complementary−MOS)回路においては、第1
図に示すような駆動回路が用いられる。同図で、
1は入力端子、2は負荷容量3を伴なう出力端
子、4は電源端子、P1はPチヤンネルMOS−
FET、N1はNチヤンネルMOS−FET、VDDD
は正電源電圧である。この(P1,N1)で構成
されるC−MOS駆動回路の欠点は、負荷容量3
が大きく、これを高速で充電する場合にP1の寸
法(例えばチヤンネル幅W)を大きくしなければ
ならないことである。したがつて、この駆動回路
の占有面積が大きくなり、集積度の点で大きな損
失となる。
そこで、本願発明者等は、特願昭52−1490号
(特開昭53−87187号)において、第2図に示す改
良された駆動回路を提供した。同図において、P
2はn形半導体基板に形成したp形高濃度不純物
層をドレイン、ソースとするPチヤンネルMOS
−FET、N2,N3は基板表面に設けたp形不
純物層のウエル内に形成したn形高濃度不純物層
をドレイン、ソースとするNチヤンネルMOS−
FET、B1は基板表面領域に設けたp形不純物
層をベースとし、該基板をコレクタとし、p形不
純物層ベース内に設けたn形高濃度不純物層をエ
ミツタとするプレーナ形バイポーラ・トランジス
タである。同図において特徴的なことは、上記バ
イポーラ・トランジスタを同一チツプ上に集積
し、第2図で示した結線で駆動回路を構成するこ
とにあり、入力端子1が接地電位にある時、N
2,N3は遮断され、P2は導通状態で電源端子
4からB1のベースに電流が流れてB1が導通状
態になるため、出力端子2は高電位となる。
又、入力端子1が高電位にある時、P2は遮断
されてB1も遮断され、N2が導通状態になるた
め、出力端子は接地電位となる。1が高電位から
接地電位に遷移する際には、4からB1を介して
大電流が流れ、大きな負荷3を高速に充電するこ
とができる。
なお、トランジスタP2はトランジスタB1の
ベースとコレクタで形成される接合容量を充電す
るに足る駆動能力を備えていればよい。結果とし
てP2の寸法は小さくなり、駆動回路の占有面積
が低減される。また、B1のエミツタとなるn形
の高濃度不純物層の拡散深さを、前通常のNチヤ
ンネルMOS−FETのソース、ドレインとなるn
形高濃度不純物層の拡散深さよりも深くして、バ
イポーラ・トランジスタのベース幅を小さくする
ことができる。この場合バイポーラ・トランジス
タB1は、そのベース幅が小さく、hFEが大きく
なるため、本駆動回路の高速化にさらに大きく寄
与する。
NチヤンネルMOS−FETN3は入力端子1の
電位が接地電位から高電位への遷移時にバイポー
ラ・トランジスタB1のベースの電位を急激にN
3を介して接地電位に下げるためのものであり、
高速化、低消費電力の点で有利になる。
第3図は、第2図の駆動回路の変形例の回路結
線図である。P3なるPチヤンネルMOS−FET
は、入力端子1の電位が接地電位にある時、出力
端子2の電位を電源電圧VDDまで引き上げること
ができ、出力端子2に接続される次段の回路の動
作性能を向上させる。
以上の第2図、第3図に示す駆動回路によつて
占有面積が小さく高速性能を有する駆動回路を提
供できる。しかしながら、上記の駆動回路の欠点
は、出力バツフア回路等として用いる場合、いわ
ゆる論理“0”、“1”、“フロート”の三値をとる
トライ・ステート又はスリー・ステート(three
state)形として使用できないことである。
すなわち、限定されたワード構成のICメモリ
を多数用いて、大容量化する場合、実装スペース
や価格の点で各ICメモリからの読出し情報のOR
をとる必要があるが、ただ出力端子を電線で接続
するだけでOR機能が実現できるいわゆるワイア
ドORが構成できるには、各メモリICのデータ出
力回路が、上記トライ・ステートと呼ばれる方式
で構成されなければならない。つまりチツプ・イ
ネーブル信号によつて選択されたICメモリ・チ
ツプだけがデータ・バスと接続、その他のものは
データ・バスと切り放され、フロート(Float)
もしくは高インピーダンス(HighImpedance)
状態にならなければならない。
この場合、出力端子(又は出力ピン)に大きな
負荷を伴なつても、高速で出力信号の確定するこ
とのできるトライステート形の駆動回路である必
要がある。このための一つの具体的な考えを第4
図に示す。第4図においてはトランジスタ8,9
より成る出力インバータ回路の前段に5,6のC
−MOSで構成した回路を設け、端子40へ印加
されるチツプ・イネーブル信号と入力信号と
に対するNOR回路を形成している。7はPチヤ
ンネルMOSトランジスタ71、Nチヤンネル
MOSトランジスタ72によつて構成されるC−
MOSインバータである。また、Pチヤンネル
MOSトランジスタ53,63は第2図の回路の
トランジスタP2に、NチヤンネルMOSトランジ
スタ54,64は第2図の回路のトランジスタ
N3にそれぞれ対応するものである。これにより
がHighレベル(“1”すなわち51,52,6
1,62の各C−MOS回路のしきい値以上の正
電圧、例えば電源電圧VDDレベルの電圧)のとき
は、PチヤンネルMOSトランジスタ51,61
はオフ状態で、NチヤンネルMOSトランジスタ
52,62はオン状態であり、バイポーラ・トラ
ンジスタ8のベース81およびNチヤンネル
MOSトランジスタ9のゲート91は常に接地電
位に設定され、トランジスタ8,9は常にカツ
ト・オフ状態となつて出力端子2はフロートの状
態となる。また、がLowレベル(“0”すなわ
ち51,52,61,62の各C−MOS回路の
しきい値電圧より低電圧、例えば接地電位又は0
電圧)のときは、トランジスタ51,61はオン
状態であり、トランジスタ52,62はオフ状態
であり、回路は入力信号例えば端子1の信号に応
じた出力をする。すなわち、入力端子1の信号が
“0”(低レベル信号、すなわち53,54,6
3,64の各C−MOS回路のしきい電圧より低
電圧、例えば接地電位または0ボルト)の時出力
端子2には“1”信号(高レベルすなわち電源電
圧VDD)が現われる。又、入力端子信号が“1”
(高レベルすなわち53,54,63,64の各
C−MOS回路のしきい値以上の正電圧信号、例
えばVDDレベル)の時出力端子2には“0”(低
レベル、すなわち接地電圧または0電圧)の信号
が現われる。
以上の様にして、第4図の回路は高速動作を維
持しながら出力端子が三値をとり得るようにでき
る。しかも、この考え方によれば、バイポーラト
ランジスタ8、MOSトランジスタ9がともにオ
フされるフロート状態は、夫々の入力がともに接
地電位にあるときに実現される。従つて、仮に電
源電圧が何らかの理由で激減したとしても、出力
端子2からバイポーラトランジスタ8を通して電
源側に電荷が流出するというようなことはないか
ら、電源電圧変動にともない、出力データが破壊
されることはない。
しかしながら、高速性の面で見ると、NOR回
路5,6の回路において縦続接続されたPチヤン
ネルMOSトランジスタ51,53あるいは6
1,63により電流の大きさが抑制されるため、
高速性に限界がある。
本発明はこれをさらに改善しようとするもの
で、その実施例を第5図に示す。本発明では、第
5図に実施例に示すように、トランジスタ8,9
による出力インバータ回路と論理回路12,13
との間にCMOSインバータ回路10,11をバツ
フアとして設けたもので、これにより高速で駆動
しえるトライ・ステート形の出力バツフア回路を
えることができる。
第5図の回路において、101,111,12
1,131,123,133はエンハンスメント
形PチヤンネルMOS−FET、102,112,
122,132,124,134はエンハンスメ
ント形NチヤンネルMOS−FETであり、10
1,102,111,112,121,122,
123,124,131,132,133,13
4の各C−MOS回路を構成している。これによ
り、チツプ・イネーブル信号CSが高レベル(CS
と同じ)の時トランジスタ121,131はオフ
状態、122,132はオン状態となり、入力端
子の入力信号はトランジスタ8のベース81へは
2組のC−MOSインバータ123,124,1
01,102を通して伝達され、トランジスタ9
のゲート91へは3組のC−MOSインバータ7
1,72,133,134,101,102を通
して伝達され、回路は入力信号に応じた出力をす
る。すなわち、入力信号が“0”ならば出力信号
は0、入力信号が“1”ならば出力信号は“1”
となる。一方、チツプ・イネーブル信号CSが
Lowレベル(と同じ)の時は、トランジスタ
121,131はオン状態、トランジスタ12
2,123はオフ状態となり、121,122,
131,132の各C−MOS回路の出力は常に
“1”に設定され、トランジスタ8のベース81
とトランジスタ9のゲート91は常に接地電位に
設定され、トランジスタ8,9は常にカツト・オ
フ状態となつて、出力端子2はフロートの状態と
なる。
本発明によれば、トランジスタ8,9はインバ
ータ10,11によつて直接に駆動されるから、
第4図における縦続接続されたPチヤンネル
MOSトランジスタによつて駆動されるより一段
と高速化が計れる。尚、論理回路12,13の中
にNチヤンネルMOSトランジスタの縦続回路が
あるが、この回路はPチヤンネルMOSトランジ
スタのそれのように動作速度を抑制する要素とは
ならない。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は従来のC−MOS駆
動回路を示す図、第4図は本発明の基本となる駆
動回路例を示す図、第5図は本発明の駆動回路の
実施例を示す図である。 51,53,61,63,71……エンハンス
メント形PチヤンネルMOS−FET、9,52,
54,62,64,72……エンハンスメント形
NチヤンネルMOS−FET、8……NPNバイポー
ラ・トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入力端子と、該入力端子からの信号と外部選
    択信号とを入力とする第1のNAND回路と、上記
    入力端子から第1のインバータを介した信号と上
    記外部選択信号とを入力とする第2のNAND回路
    と、上記第1のNAND回路の出力信号を第2のイ
    ンバータを介してベース電極へ接続したnpnバイ
    ポーラトランジスタと、 上記第2のNAND回路の出力信号を第3のイン
    バータを介してゲート電極へ接続したnチヤンネ
    ル型MOSFETとを有し、上記npnバイポーラト
    ランジスタのエミツタ電極と上記nチヤンネル型
    MOSFETのドレイン電極とが接続されて出力端
    子に接続され、上記npnバイポーラトランジスタ
    のコレクタ電極は電源端子に、上記nチヤンネル
    型MOSFETのソース電極は接地端子にそれぞれ
    接続されてなることを特徴とするトライ・ステー
    ト形駆動回路。
JP17583380A 1980-12-15 1980-12-15 Driving circuit of tri-state type Granted JPS5696530A (en)

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JPH0689585A (ja) * 1993-01-13 1994-03-29 Hitachi Ltd 半導体記憶装置
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5040977A (ja) * 1973-08-14 1975-04-15

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JPS5040977A (ja) * 1973-08-14 1975-04-15

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