JPS63215219A - Three states cmos bus structure level clamp - Google Patents

Three states cmos bus structure level clamp

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JPS63215219A
JPS63215219A JP62153202A JP15320287A JPS63215219A JP S63215219 A JPS63215219 A JP S63215219A JP 62153202 A JP62153202 A JP 62153202A JP 15320287 A JP15320287 A JP 15320287A JP S63215219 A JPS63215219 A JP S63215219A
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JP
Japan
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bus line
transistors
output
input
driver
Prior art date
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JP62153202A
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Japanese (ja)
Inventor
リチャード・カール・ワーナー
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Singer Co
Original Assignee
Singer Co
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Publication date
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Application filed by Singer Co filed Critical Singer Co
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)発明の分野 この発明は母線線路に、更に詳しくは、三状態CMOS
母線線路をこれが設定されていた最終状態にクランプす
るためのレベルクランプに関係している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of the Invention This invention relates to a bus line, more specifically, to a three-state CMOS
It involves a level clamp to clamp the bus line to the final state in which it was set.

(ロ)発明の背景 ciosシステムにおける母線は通常膜数の母線線路を
備えている。これらの母線線路のそれぞれには複数の素
子(デバイス)を接続することができる。母線線路に接
続された素子は三つの可能な状態のいずれか一つにある
ような出力を持つことができる。これらの状態の第1の
ものは素子の出力が低い方の電圧レール(通常回路接地
)に対する低インピーダンス路、すなわち一般に論理値
「0」状態と呼ばれる状態であるときに生じる。
(B) Background of the Invention A bus in a CIOS system is usually provided with a number of bus lines. A plurality of elements (devices) can be connected to each of these bus lines. Elements connected to the bus line can have their outputs in any one of three possible states. The first of these conditions occurs when the output of the device is in a low impedance path to the lower voltage rail (usually circuit ground), a condition commonly referred to as a logic "0" state.

素子の出力は、素子がその出力において高インピーダン
スを呈して、同じ母線線路に接続された他の素子に関す
るかぎりそれが存在しない場合に第2状態にあると言わ
れる。可能な第3の状態は水子の出力が低インピーダン
ス路を通して高い方の電圧レール、すなわち一般に論理
値rlJ状態と呼ばれる状態、に接続されているときで
ある。
The output of an element is said to be in the second state when the element presents a high impedance at its output and is absent as far as other elements connected to the same bus line are concerned. A third possible state is when the output of the water child is connected through a low impedance path to the higher voltage rail, a state commonly referred to as the logic rlJ state.

CMOS母線線路には一般に、これを可能な二つの低イ
ンピーダンス状態の一つに駆動するための多数の緩衝駆
動器が接続されている。母線線路が長い期間駆動器のい
ずれしてよっても駆動されていない場合には、その母線
線路は接地及び/又は高い方のレールへの漏れ及び固有
のキャパシタンスのために一方の特定のtftli埋状
態から他方の状態へドリフトし始める。母線線路がドレ
ーン又はソース供給電圧、すなわちVdd又はVssに
保持されていない場合には、母線線路は(Vdd−Vs
s)の30パーセントないし70パーセントの’Jlt
1. イわゆる「禁止帯域」へ結局ドリフトすることが
ある。母線線路が二つのレールの間で浮動しているどき
に、母線に接続されたCMOSゲートのP及びNチャネ
ル入力トランジスタが同時に導通するようにされるのは
この電圧帯域に3いてである。
A CMOS bus line typically has a number of buffer drivers connected to it to drive it into one of two possible low impedance states. If a bus line is not driven by any of the drivers for a long period of time, the bus line will be in one particular tftli buried state due to leakage and inherent capacitance to ground and/or higher rails. begins to drift from one state to the other. If the bus line is not held at the drain or source supply voltage, i.e. Vdd or Vss, the bus line will be at (Vdd - Vs
'Jlt of 30% to 70% of s)
1. The signal may eventually drift into the so-called "forbidden band." It is in this voltage band that the P and N channel input transistors of the CMOS gate connected to the busbar are simultaneously made conductive as the busbar line floats between the two rails.

これは母線線路に接続されたこれらの入力トランジスタ
を通る過剰な電流の流れを生じ、従ってこれらの入力ト
ランジスタの過熱を生じることになる。前述の諸問題を
補正する通常の方法はプルアップ抵抗又はプルダウン抵
抗を母線に結ぶことである。しかしながら、液膜用抵抗
を用いると、母線があ捷9にもゆっくりと「禁止帯域」
を通って遷移することがあり、あまりにも多くの電力が
消費されることがあり、又母線がレール電圧才で完全に
駆動されないことがある。
This will result in excessive current flow through those input transistors connected to the bus line and thus overheating of these input transistors. A common way to correct the aforementioned problems is to tie a pull-up or pull-down resistor to the busbar. However, if a liquid film resistor is used, the bus bar will slowly reach the "forbidden band".
The bus may not be fully driven at the rail voltage level, and too much power may be dissipated.

(/→ この発明が解決しようとする問題点この発明は
非反転ゲート及び帰還抵抗の組合せを用いて母線をこれ
が能動為動器によって設定されていた最後の状態にクラ
ンプすることによって前述の諸問題の発生を阻止する。
(/→ PROBLEMS SOLVED BY THE INVENTION This invention solves the aforementioned problems by using a combination of non-inverting gates and feedback resistors to clamp the busbar to the last state it was set in by the active driver. prevent the occurrence of

標準入力及び高インピーダンス出力を持った0M08回
路が非反転ゲート及び帰還抵抗の組合せの代替品として
使用され得ることも更に想定される。
It is further envisioned that a 0M08 circuit with standard input and high impedance output can be used as a replacement for the non-inverting gate and feedback resistor combination.

それゆえ、接続用抵抗を使用することによる前述の望ま
しくない影響全なくすための個別の素子を提供すること
がこの発明の目的である。
It is therefore an object of the present invention to provide a discrete component for eliminating all the aforementioned undesirable effects of using connecting resistors.

レール間の切換の期間中だけ電流流出を行うような能動
的母線線路クランプを提供することがこの発明の更なる
目的である。
It is a further object of the invention to provide an active bus line clamp that drains current only during rail-to-rail switching.

母線線路をこれが最後に設定された状態に固定するよう
な母線線路クランプを提供することがこの発明のなお更
なる目的である。
It is a still further object of the invention to provide a bus line clamp which secures the bus line in the state in which it was last set.

添付の図面に関して行われるこの発明の実施例について
の次の説明を参照すればこの発明の前述の目的及び利点
が一層明らかになり且つこの発明自体が最もよく理解さ
れるであろう。
The foregoing objects and advantages of the invention will become more apparent, and the invention itself may be best understood, by reference to the following description of embodiments thereof, taken in conjunction with the accompanying drawings.

に)実施例 非駆動母線線路をVddレール又はVSSレールに保持
又は接続する通常の方法は、第1図の図解のように、母
線線路からレールの一方にそれぞれプルダウン抵抗又は
プルアップ抵抗を接続することである。この抵抗はかな
り高いインピーダンス、例えば100キロオームを持た
なければならない。
2) Embodiment The usual way to hold or connect a non-driven bus line to a Vdd rail or a VSS rail is to connect a pull-down resistor or a pull-up resistor from the bus line to one of the rails, respectively, as illustrated in FIG. That's true. This resistor must have a fairly high impedance, for example 100 kilohms.

しかしながら、この技法には幾つかの問題がある。However, there are several problems with this technique.

第1に、相当に高いインピーダンス抵抗が使用されてい
るので、禁止帯域を通る母線線路の遷移が遅い。(抵抗
の抵抗値があまりにも小さくされたとすれば、別の問題
−すなわち、母線線路が駆動器によって駆動されること
が生じるでろろう。)第2に、抵抗がクランプされてい
るものとは反対のレールにおいて母線線路が保持されて
いるときには抵抗による電力の連続的流出が存在する。
First, the transition of the bus line through the forbidden band is slow because a fairly high impedance resistor is used. (If the resistance value of the resistor were made too small, another problem would arise - namely, that the bus line would be driven by the driver.) Second, the resistor would be opposed to being clamped. When the bus line is held in the rail, there is a continuous drain of power through the resistance.

この通常の技法の第3の欠点は、抵抗が接続されている
ものとは対対のレールまではるばる母線線路が駆動され
得ないことである。更に、通常の方法において使用され
る抵抗の値は相反する女性間の妥協であらねばならない
。例えば、駆動器が抵抗を通してレールに供給すること
のできる電流の量は所要の出力電圧レベルに対して平衡
させられなければならない。又、電池支援式システムに
又は不十分な放熱能力を持ったシステムに抵抗が接続さ
れたとすれば、定常状態下で消費され得る電流の量は注
意深く配分され且つ制御されなければならない。更に、
母線線路が1禁止帯域」全i+f1つて駆動される時間
は、CMOSゲートのP及びNチャネルトランジスタの
入力段に釦ける過剰な電流流出を防出するために最小限
に保たれなければならない。従って、母線線路からレー
ルのプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗を結ぶという通
常の技法が重大な欠点を持っていることは容易に明らか
である。
A third drawback of this conventional technique is that the bus line cannot be driven all the way to the opposite rail to which the resistor is connected. Furthermore, the value of resistance used in conventional methods must be a compromise between conflicting factors. For example, the amount of current that a driver can supply to a rail through a resistor must be balanced for the desired output voltage level. Also, if a resistor is connected to a battery-assisted system or to a system with insufficient heat dissipation capability, the amount of current that can be dissipated under steady state conditions must be carefully apportioned and controlled. Furthermore,
The time that the bus line is driven through one forbidden band must be kept to a minimum to prevent excessive current drain into the input stages of the P and N channel transistors of the CMOS gate. It is therefore readily apparent that the conventional technique of tying a rail pull-up or pull-down resistor from the bus line has significant drawbacks.

第2A図は、母線線路がこれに接続さハ、た駆動器のい
ずれによってももはや駆動されていないときの、一つの
レール、例えばVddから第2のレール、例えばVss
への母線線路の遷移を表した曲線を示している。図示さ
れたように、母線線路は、一方のレールから他方のレー
ルへ遷移するためには、30〜70パーセントの標識を
付された区域間のVdd−Vss座標及びT1及びT、
で示された区域間の時間座標上で指示された、いわゆる
「禁止帯域」を通過しなければならない。
FIG. 2A shows the transition from one rail, e.g., Vdd, to a second rail, e.g., Vss, when the bus line is no longer driven by any of the drivers connected to it.
This shows a curve representing the transition of the bus line to. As shown, in order to transition from one rail to the other, the busbar track must have Vdd-Vss coordinates between 30-70 percent marked areas and T1 and T,
The so-called "forbidden zone" must be passed, which is indicated on the time coordinate between the zones indicated by .

第2B図は、時間T、及びT2中に過渡的電流ピーク2
がしばしば発生することを示している。母線線路が70
パーセントと30パーセントとの間で比較的長い遷移時
間を費すとしたならば、母線線路に接続された0MO8
素子のP及びNチャネルは比較的長い時間の間開時にオ
ンにされるであろう。TIと12との間の時間が比較的
長い場合には、0MO8素子はこの高い電流ピークによ
って過熱させられることがある。
FIG. 2B shows the transient current peak 2 during time T and T2.
This shows that this often occurs. 70 bus lines
If it takes a relatively long transition time between % and 30%, then the 0MO8 connected to the bus line
The P and N channels of the device will be turned on when open for a relatively long time. If the time between TI and 12 is relatively long, the 0MO8 device may be overheated by this high current peak.

母線線路をこれが駆動された最後の状態にクランプする
ためのこの発明の実施例は図3に図解されており、この
図では母線線路12が示されている。母線線路12は王
状態出力を持った種々の素子のいずれか、例えば駆動器
4及び6、によって駆動され得る。周知のように、゛母
線線路には多数のCMOS素子、例えば、それに接続さ
れて示されているインバータ8及び10.t”駆動する
ことができる。前に言及したように、母線線路が駆動器
のいずれのものによっても駆動されていないときに、駆
動器及び入力素子だけが母線線路に接続されているなら
ば、これはドリフトする傾向があり、そして偶然、これ
が「禁止帯域」に入ってインバータ8及び10の過熱が
生じることがあろう。
An embodiment of the invention for clamping a bus line in its last activated state is illustrated in FIG. 3, in which bus line 12 is shown. Bus line 12 may be driven by any of a variety of devices with king-state outputs, such as drivers 4 and 6. As is well known, the bus line includes a number of CMOS devices, such as inverters 8 and 10, which are shown connected thereto. As mentioned earlier, if only the driver and the input element are connected to the bus line when the bus line is not driven by any of the drivers, then This will tend to drift and, by chance, it could enter the "forbidden band" causing overheating of inverters 8 and 10.

これを除去するために、非反転駆動器14及び帰還抵抗
16からなるこの発明のクランプ素子15が点22の所
で母線線路12に接続されている。
To eliminate this, the clamping element 15 of the invention, consisting of a non-inverting driver 14 and a feedback resistor 16, is connected to the bus line 12 at point 22.

見られるように、抵抗16の両端は非反転駆動器14の
出力及び入力にそれぞれ接続されている。
As can be seen, both ends of resistor 16 are connected to the output and input of non-inverting driver 14, respectively.

上記の論述について注意されるべきことであるが、駆動
器4及び6は一般的な形式のバッファ素子、例えばCD
4503B CuO2素子である。インバータ8及び1
0は一般的な形式のCD4049インバータで構成する
ことができる。この発明自体に関するかぎりでは、非反
転駆動器14は一般的な形式のCD4050 0MO8
素子からなればよく且つ抵抗16は約20キロオームの
抵抗値を持つようにすればよい。更に注意されるべきこ
とであるが、記載された一般的な素子の形式及び抵抗値
は、単に例示目的のために示されており、限定的なもの
ではない。
It should be noted with respect to the above discussion that drivers 4 and 6 are buffer elements of a common type, e.g.
4503B CuO2 element. Inverter 8 and 1
0 can be configured with a CD4049 inverter of the general type. As far as the invention itself is concerned, the non-inverting driver 14 is of the general type CD4050 0MO8.
The resistor 16 may have a resistance value of approximately 20 kilohms. It should further be noted that the general element types and resistance values described are provided for illustrative purposes only and are not limiting.

この発明のクランプ素子が動作する理論は次のとおりで
ある。非反転駆動器14を考察すると、周知のように、
非反転駆動器が動作開始する時点とこの駆動器から出力
が送り出される時点との間には、いかに小さいとはいえ
、遅延時間が存在する。例えば、母線線路12が低く駆
動されている場合には、20として示された非反転駆動
器140入力も又低くなるであろう。しかしながら、1
8で示された非反転駆動器14の出力は、この非反転駆
動器の半導体接合部間に電流が流れるためにはある量の
時間がかかるので、ある量の時間が経過した後にだけ低
くなるであろう。それゆえ、そのある時間の間は、入力
20が低くなったとしても、出力18は高いままである
。抵抗16が非反転駆動器140入力及び出力に接続さ
れているので、出力18が入力20に追いつくまでこの
ある時間において電流が抵抗16を流れる。
The theory of operation of the clamp element of this invention is as follows. Considering the non-inverting driver 14, as is well known,
There is a time delay, however small, between the time a non-inverting driver starts operating and the time an output is delivered from the driver. For example, if bus line 12 is being driven low, the non-inverting driver 140 input shown as 20 will also be low. However, 1
The output of the non-inverting driver 14, indicated at 8, becomes low only after a certain amount of time has elapsed since it takes a certain amount of time for current to flow between the semiconductor junctions of this non-inverting driver. Will. Therefore, during that period of time, output 18 remains high even though input 20 goes low. Since resistor 16 is connected to the non-inverting driver 140 input and output, current flows through resistor 16 during this period of time until output 18 catches up with input 20.

上記の論述を心に留めて、この発明のクランプは次のよ
うに動作する。母線線路12を駆動する唯一の駆動器で
あると仮定されている駆動器4が母線線路12を低状態
に駆動し終わっていると仮定する。母線線路12は、他
のどの駆動器によっても駆動されていないので、それが
設定されていた状態から別の状態へ移動しようとするで
あろうが、これはCMO3構造物がこれの本来持ってい
るキャパシタンス及び漏れのためにドリフトすることが
当然であるためである。母線線路12が一つの状態から
次の状態へドリフトし始めるや否や、非反転鳴動器14
の入力20と出力18との間には直ちに電位差が発生す
る。その結果として、抵抗16に電流が流れる。抵抗1
6を流れる電流はCMOSシステムに固有の漏れ電流を
はるかに越えることがあるので、抵抗16’を流れる電
流が母811路12を低く保持しようとするであろうこ
とは明らかである。抵抗16を流れる電流は母線線路1
2のドリフトの関数であるので、母線線路12がドリフ
トしている量と抵抗16によって排出される電流の童と
の間には正の帰還が存在する。
With the above discussion in mind, the clamp of the present invention operates as follows. Assume that driver 4, which is assumed to be the only driver driving bus line 12, has finished driving bus line 12 low. Since the bus line 12 is not being driven by any other driver, it will try to move from the state it was set to to another state, which the CMO3 structure inherently has. This is because it is natural for the capacitance to drift due to leakage and capacitance. As soon as the bus line 12 begins to drift from one state to the next, the non-inverting ringer 14
A potential difference immediately occurs between the input 20 and the output 18 of the . As a result, a current flows through the resistor 16. resistance 1
Since the current flowing through resistor 16' can far exceed the leakage current inherent in CMOS systems, it is clear that the current flowing through resistor 16' will tend to keep motherboard 811 path 12 low. The current flowing through the resistor 16 is the bus line 1
2, there is a positive feedback between the amount that the bus line 12 is drifting and the current drained by the resistor 16.

それゆえ、母線線路12は、これが最後に設定された状
態から浮動しようとしている場合でも、抵抗16を流れ
る電流排出のために意味のある変位を達成するのを妨げ
られるであろう。
Therefore, even if the bus line 12 were to float from its last set state, it would be prevented from achieving any meaningful displacement due to the current draining through the resistor 16.

低くなっている代わりに、母線線路12が高状態にある
と仮定する。同じ結果が生じるであろう−すなわち、母
線線路はこれが設定されていた実質上最後の状態にとど
まるであろう。この場合については、母線線路12は低
く浮動する傾向を持っている。入力20と出力18との
間には電位差があるので、電流が抵抗16を流れ、これ
により入力20における電位が出力18における電位と
実質上具ならないようにされるであろう。それゆえ、こ
の発明のクランプは非常に迅速に自己制限状態になる。
Assume that bus line 12 is in a high state instead of being low. The same result will occur - ie the bus line will remain in substantially the last state in which it was set. For this case, the bus line 12 has a tendency to float low. Since there is a potential difference between input 20 and output 18, current will flow through resistor 16, thereby causing the potential at input 20 to be substantially indistinguishable from the potential at output 18. Therefore, the clamp of this invention becomes self-limiting very quickly.

このクランプを設計する際に考慮されなければならない
唯一の基準は、抵抗16の値を適当に選んで、この値を
、−maIv!路12を出力18の値に確実に保持する
ために十分に小さくし且つ又それがある駆動器、例えば
駆動器4によって駆動されているときに母線線路の遷移
全実質上減速されないように十分に高くしなければなら
ないことである。やはり注意されるべきことであるが、
14のような個別の非反転駆動器全使用する代わりに、
母線線路12に既に接続されている非反転素子も又、前
に述べられた値を持った滞還抵抗の両端がこの非反転素
子の入力及び出力に取り付けられさえすれば、この発明
のために利用することができる。この代替方法のために
は選ばれた素子によって駆動される負荷がそれに接続さ
れるとき抵抗を打ち負かすほど十分な消費をしないこと
が肝要である。実際、選ばれた素子はこれに固有の付加
的なキャパシタンスのために遷移を減速させないであろ
う。標準入力及び高インピーダンス出力を持った0M0
3回路を非反転素子及び抵抗の組合せの代わりに使用す
ることも考えられる。
The only criteria that must be considered when designing this clamp is to choose the value of resistor 16 appropriately and set this value to -maIv! be small enough to ensure that line 12 is held at the value of output 18 and also sufficiently small that the entire transition of the bus line is not substantially slowed down when it is being driven by some driver, e.g. This is something that has to be made higher. However, it should be noted that
Instead of using all 14 separate non-inverting drivers,
A non-inverting element already connected to the bus line 12 can also be used for the purpose of the invention, provided that both ends of a stagnation resistor with the previously mentioned values are attached to the input and output of this non-inverting element. can be used. For this alternative it is essential that the load driven by the chosen element does not dissipate enough to overcome the resistance when connected to it. In fact, the chosen element will not slow down the transition due to its inherent additional capacitance. 0M0 with standard input and high impedance output
It is also conceivable to use three circuits instead of the non-inverting element and resistor combination.

この発明を更に解明するために、第4図はクランプの動
作を図解するための時間・電流図を与えている。図示さ
れたように、時間軸線は24から50に及ぶ異なった期
間に分割されている。期間24は初期状態期間の区間を
示している。期間26では、論理値「1」から論理値「
0」 状態への緩衝駆動器4の出力に訃ける変化がある
。(この場合には低状態が検討されているものと仮定さ
れている。)駆動器4が「1」から「0」になると、母
線線路12も又低くなる。期間28は、駆動器4が論理
値「0」状態に到達する時点と非反転クランプ15が駆
動器4の出力に整合し始めるまでとの間に存在すること
のある短時間の安定期間を表している。非反転クリンプ
による伝搬遅延の正確な時間及び駆動器4の遷移の速度
に依存して、期間28は存在したシしなかったシする。
To further elucidate the invention, FIG. 4 provides a time-current diagram to illustrate the operation of the clamp. As shown, the time axis is divided into 24 to 50 different time periods. A period 24 indicates an initial state period. In period 26, the logical value “1” changes from the logical value “1” to the logical value “1”.
There is a significant change in the output of the buffer driver 4 to the 0'' state. (It is assumed in this case that a low state is being considered.) When driver 4 goes from "1" to "0", bus line 12 also goes low. Period 28 represents a short period of stability that may exist between the time when driver 4 reaches a logic "0" state and the time when non-inverting clamp 15 begins to match the output of driver 4. ing. Depending on the exact time of the propagation delay due to the non-inverting crimp and the speed of the transition of driver 4, period 28 may or may not be present.

すなわち、駆動器4の遷移時間が非反転クランプ15の
伝搬遅延時間に比べて比較的長い場合には、この期間は
存在しない。換言すれば、非反転クランプ15は駆動器
4がはるばる接地電位に達してしまう前に応答を開始す
ることがある。期間300期間中、非反転クランプ15
の出力は変化する。期間32においては、駆動器4は論
理値「0」状態に達しており、システムに安定性が存在
することを確実にするために母線線路12を駆動し続け
る。
That is, if the transition time of the driver 4 is relatively long compared to the propagation delay time of the non-inverting clamp 15, this period does not exist. In other words, the non-inverting clamp 15 may start responding before the driver 4 has even reached ground potential. Non-reversing clamp 15 during period 300
The output of changes. During period 32, driver 4 has reached a logic "0" state and continues to drive bus line 12 to ensure that stability exists in the system.

緩衝駆動器4は期間34において駆動を停止し、そして
システムは今は抵抗16’を通る非反転クランプ15の
出力によって保持されている。期間36においては緩衝
駆動器6が(図示されていないある計算装置によって)
オンにされる。それは論理値「0」に駆動されるが、シ
ステムは既((この状態に配置されている。それゆえ、
システムはそれによって影響されない。
The buffer driver 4 stops driving in period 34 and the system is now held by the output of the non-inverting clamp 15 through the resistor 16'. During period 36, buffer driver 6 (by some computing device, not shown)
turned on. It is driven to a logical value '0', but the system is already ((placed in this state. Therefore,
The system is not affected by it.

期間38において駆動器6はオフにされる。この期間中
、非反転クランプ15による母線線路12のクランプの
ために、システムは駆動器により駆動されていない場合
でも安定期間にとど捷り、そして母線線路12はドリフ
トする傾向を有するが、クランプ15によって保持され
る。期間40Vc訃いて緩衝駆動器6は再びオンにされ
る。期間42においてそれは遷移し、状態を変え、そし
て前方傾斜全除いては駆動器4について述べられたのと
同じ状態がここに存在する。少し後、期間44において
は、論理値「1」状態を表す高原状態が駆動器6によっ
て達成される。同様に、母線i路12も又論理値「1」
状態に達する。しかしながら、非反転クランプ15はな
お応答しなければならない。期間46で始まってこの期
間中ずつと、非反転クランプ15は「0」状態から「1
」状態に上昇する。この期間中、駆動器6はシステムが
安定状態に達することを確実にするために母線線路12
を駆動し続ける。期間48においてそのような安定状態
が達成される。期間50において緩衝駆動器6は再びオ
フにされるが、しかしシステムは抵抗16を通して非反
転クランプ15によりこの状態、すなわち「1」に保持
されたままである。それゆえ、この発明のクランプ素子
はどの状態でもそれが最後に設定された状態に母線線路
を実際保持することがわかる。
During period 38 the driver 6 is turned off. During this period, due to the clamping of the bus line 12 by the non-reversing clamp 15, the system oscillates into a stable period even when not driven by the driver, and the bus line 12 has a tendency to drift, but the clamp 15. After a period of 40Vc, the buffer driver 6 is turned on again. In period 42 it transitions and changes state, and the same state exists here as described for driver 4, except for the forward tilt. A short time later, in period 44, a plateau state is achieved by driver 6, representing a logic "1" state. Similarly, the bus i path 12 also has the logical value "1".
reach the state. However, the non-inverting clamp 15 must still respond. Beginning with period 46 and continuing during each period, non-inverting clamp 15 changes from a "0" state to a "1" state.
” to rise to the state. During this period, the driver 6 drives the bus line 12 to ensure that the system reaches steady state.
Continue to drive. Such a steady state is achieved during period 48. During period 50 the buffer driver 6 is turned off again, but the system remains held in this state, ie "1", by the non-inverting clamp 15 through the resistor 16. It can therefore be seen that the clamping element of the invention actually holds the bus line in the state in which it was last set in any state.

今度は抵抗16を通る電流の流出について考える。この
検討のために、電流流出は入力18が出力20に対して
正であるときに抵抗16中で正として考察される。期間
26においては非反転クランプ15は安定している。し
かし母線線路12は緩衝駆動器4によって駆動されてい
る。この期間中、駆動器4及び母線線路12が高い方の
レール、すなわち+5ボルトから離れると、入力20と
出力18との間で電流が流れ始める。(P及びNの両チ
ャネル入力トランジスタが同時にオンにされるのはこの
遷移期間中である。)従って、出力18からの電流は入
力20と出力18との間で平衡に達しようとして抵抗1
6を通して排出される。
Now consider the outflow of current through the resistor 16. For purposes of this discussion, current drain is considered positive in resistor 16 when input 18 is positive with respect to output 20. During period 26, non-inverting clamp 15 is stable. However, the bus line 12 is driven by the buffer driver 4. During this period, current begins to flow between input 20 and output 18 as driver 4 and bus line 12 move away from the higher rail, ie, +5 volts. (It is during this transition period that both the P and N channel input transistors are turned on simultaneously.) Therefore, the current from output 18 attempts to reach equilibrium between input 20 and output 18 by resistor 1.
It is discharged through 6.

この安定性は母線線路12が「0」状態にあり且つ緩衝
、駆動器4によってそれに保持されている期間28にお
いて達成される。そして非反転クランプ15がまだ状態
を変えていないので、定電流が抵抗16を流れるという
定状態が存在する。非反転クランプ15の出力は期間3
0の開始時に変化し始めてこの期間中変化し続ける。こ
の期間中、抵抗16を通しての電流流出には低下があり
、ついに期間32の開始時に訃いて電流はもはや流出し
なくなる。期間34中、母線線路12はどの緩衝駆動器
によって駆動されておらず、従ってシステムは仮想安定
状態にあるので、母線線路12がこれの最後の設定状態
から実質上ドリフトしないようにするために必要とされ
る電流だけが抵抗16を通して排出される。この安定状
態は期間42の開始時まで持続し、この期間においては
母線線路12は緩衝駆動器6によって低状態から高状態
に駆動される。この時点においては電流は再び抵抗16
を通って排出されるが、但し反対方向においてである。
This stability is achieved during the period 28 when the bus line 12 is in the "0" state and held there by the buffer driver 4. And since the non-inverting clamp 15 has not yet changed state, a constant state exists in which a constant current flows through the resistor 16. The output of the non-inverting clamp 15 is period 3
It starts changing at the beginning of 0 and continues changing during this period. During this period, there is a drop in the current flow through the resistor 16 until finally at the beginning of the period 32 no current flows anymore. During the period 34, the bus line 12 is not being driven by any buffer driver and the system is therefore in a virtual steady state, so that the bus line 12 does not drift substantially from its last set state. Only the current that is determined to be rated is drained through the resistor 16. This stable state lasts until the beginning of period 42, during which bus line 12 is driven from low to high by buffer driver 6. At this point the current is again flowing through the resistor 16
through, but in the opposite direction.

期間44中、駆動器6及び母線線路12は高くとどまり
、従って、この高状態に追いつくために、他方の方向に
おいて抵抗16全流れる最大電流排出が発生する。この
電流排出は、非反転クランプ14が今は母線線路12の
論理値「1」状態に追いついているので期間46の開始
によりゆっくり低下する。駆動器6は期間50の開始時
に母線線路12の駆動を停止するので、システムは再び
クランプ15によって仮想安定状態に保持される。
During the period 44, the driver 6 and the bus line 12 remain high and therefore a maximum current drain occurs in which the resistor 16 flows in the other direction to catch up with this high condition. This current drain slowly decreases with the beginning of period 46 as non-inverting clamp 14 has now caught up to the logic "1" state of bus line 12. The driver 6 stops driving the bus line 12 at the beginning of the period 50, so that the system is again held in virtual stability by the clamp 15.

第5図はこの発明の非反転駆動器14及び抵抗16の組
合せのための代替品として使用され得る特別の非反転C
MOS駆動器駆動51を示している。図示されたように
、非反転駆動器51はそれぞれ52及び54として示さ
れた二組のP及びNトランジスタからなっている。二重
反転があるので、非反転駆動器51から出て来る出力は
入力の状態tmするでめろう。この非反転駆動器に関し
て、P、及びN1は、高速であるが低インピーダンスで
ある通常のCMOSゲートである。他方、P2及びN2
は、母線線路12を駆動しているような任意の駆動器に
打ち勝ち且つこれを実質上遅らせるのに十分なほど強力
でない低電力ゲートである。それゆえ、第3図の回路1
5の代わりに第5図の特別のCMO3回路51を用いる
ことによって、16のような帰還抵抗がもはや心安とさ
れないことが察知されるはずである。強調されなければ
ならないことであるが、クランプ機能は、3m当に接続
された任意の非反転ゲートによって、適当に接続された
一つの形式若しくは混合形式の偶数の反転ゲートの任意
の直列組合せによって、又は任意の数の非反転ゲートの
任意の直列組合せによって行わせることができる。クラ
ンプは又反転ゲート及び非反転ゲートの適当な直夕I]
組合せによって形成することができる。
FIG. 5 shows a special non-inverting C.sub.
MOS driver drive 51 is shown. As shown, non-inverting driver 51 consists of two sets of P and N transistors, designated 52 and 54, respectively. Since there is double inversion, the output coming out of the non-inverting driver 51 will be in the state of the input tm. For this non-inverting driver, P and N1 are conventional CMOS gates that are fast but low impedance. On the other hand, P2 and N2
is a low power gate that is not powerful enough to overcome and substantially slow down any drivers such as those driving bus line 12. Therefore, circuit 1 in FIG.
It should be appreciated that by using the special CMO3 circuit 51 of FIG. 5 in place of 5, a feedback resistor such as 16 is no longer acceptable. It must be emphasized that the clamping function can be performed by any non-inverting gates connected in 3 m, by any series combination of an even number of inverting gates of one type or mixed types appropriately connected. or by any series combination of any number of non-inverting gates. Clamps can also be used for suitable direct control of inverting and non-inverting gates.
It can be formed by a combination.

明白な諸変史が技術に通じた者の、シ・に浮かぶであろ
うから、この発明かここに図示され且つ説明された構成
の正確な細部に限定されないことは理解されるべきであ
る。
It is to be understood that the invention is not limited to the precise details of the invention or construction shown and described herein, as obvious variations will occur to those skilled in the art.

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

第1図は母線線路を結ぶ通常の方法全図解したものであ
る。 第2図は母線線路が「禁止帯域」において浮動している
又はこれを通過している場合に母線線路に接続された素
子の過熱を引き起こすような電流サージを図解している
。 第3図は駆動器、入力及びこの発明の装置が接続されて
いるCMOS母線線路を示している。 第4図はこの発明の動作を図解した時間・電流図である
。 第5図はこの発明の代替実澁例として使用され得る集積
回路を示している。 第3図及び第5図において、12は母線線路、14は非
反転駆動器、15はクランプ素子、16は抵抗、18は
駆動器14の出力、20はそれの入力、51は非反転c
hros@動器回路、52.54は各組のP及びNトラ
ンジスタ、P、、N、は通常の(低インピーダンス高速
)CMOSゲート、P2、N2は低電力ゲート全示して
いる。
Figure 1 is a complete illustration of the usual method of connecting bus lines. FIG. 2 illustrates current surges that cause overheating of devices connected to the bus line when the bus line is floating in or passing through a "forbidden band." FIG. 3 shows a CMOS bus line to which the driver, input and device of the invention are connected. FIG. 4 is a time/current diagram illustrating the operation of the present invention. FIG. 5 shows an integrated circuit that may be used as an alternative implementation of the invention. 3 and 5, 12 is a bus line, 14 is a non-inverting driver, 15 is a clamp element, 16 is a resistor, 18 is the output of the driver 14, 20 is its input, 51 is a non-inverting c
hros@active circuit, 52. 54 shows each set of P and N transistors, P, , N are normal (low impedance high speed) CMOS gates, and P2 and N2 are low power gates.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)CMOSシステムの多状態母線線路を、クランプさ
れなければドリフトしようとする母線線路の特定のレベ
ルにクランプするための能動的母線線路クランプであつ
て、 母線線路から電力を引き出すために母線線路に非反転C
MOS緩衝駆動器が接続されていて、この電力が緩衝駆
動器の入力及び出力における電圧として表されており、 CMOS緩衝駆動器が、第2組の低電力ゲートに接続さ
れた第1組の低インピーダンスゲートを備えており、且
つ 母線線路の電流を排出し又はそれから電流を供給するこ
とにより緩衝駆動器の入力と出力との間の電圧の差を自
動的に制限し、これによつて母線線路をこれが最後に設
定されたどのようなレベルにもクランプするために、抵
抗の第1端部が緩衝駆動器の入力に接続され且つこの抵
抗の第2端部が緩衝駆動器の出力に接続されている、 前記のクランプ。 2)第1状態から第2状態へドリフトする傾向を持つて
いる複数の母線線路、母線線路の少なくとも一つに接続
された複数の駆動器及びゲート、を含んでいる三状態母
線構造物を持つたCMOSシステムにおいて、 母線線路に沿つて存在する電圧を検出するために母線線
路に取り付けられた入力を備えた非反転ゲート、並びに 非反転ゲートの入力及び出力において実質上等しい電圧
を維持するように母線線路への又はこれからの電流の流
れを調整するための、非反転ゲートのそれぞれ入力及び
出力に両端部が接続されている抵抗装置、 を備えており、これにより、母線線路が駆動器の任意の
一つによつて最後に設定されたどのような状態において
も母線線路がクランプされる、母線線路を特定の状態に
クランプするための装置。 3)非反転ゲートがCMOS緩衝駆動器からなつている
、特許請求の範囲第2項に記載の装置。 4)CMOSシステムの多状態母線線路から電力を引き
出すためにこの母線線路に非反転CMOS緩衝駆動器が
接続されていて、この電力が緩衝増幅器の入力及び出力
における電圧として表されており、 母線線路に電流を排出し又はこれから電流を供給するこ
とにより緩衝駆動器の入力と出力との間の電圧の差を自
動的に制限し、これによつて母線線路をこれが最後に設
定されたどのようなレベルにもクランプするために、抵
抗の第1端部が緩衝駆動器の入力に接続され且つこの抵
抗の第2端部が緩衝駆動器の出力に接続されている、 CMOSシステムの多状態母線線路を特定のレベルにク
ランプするための能動的母線線路クランプ。 5)CMOSシステムの多状態母線線路から電圧を検出
するためにこの母線線路に非反転駆動器が接続されてい
て、この非反転駆動器が少なくとも二組のP及びNトラ
ンジスタを備えており、最初の組のP及びNトランジス
タが低インピーダンス高速度トランジスタであり、最後
の組のP及びNトランジスタが高インピーダンス低電力
トランジスタであり、第1組のものの出力が第2組のも
のの入力に接続されており、最初の組のもの及び最後の
組のものが非反転駆動器のそれぞれ入力及び出力として
作用し、 非反転駆動器が、最初の組のトランジスタの入力と最後
の組のトランジスタの出力との間の電圧の差を制限する
ことによつて、母線線路をこれが最後に設定されたどの
ような電圧においてもクランプする、 CMOSシステムの多状態母線線路を特定のレベルにク
ランプするための能動的母線線路クランプ。 6)非反転駆動器が母線線路への唯一の接続線を備えて
おり、この接続線が入力及び出力として作用する、特許
請求の範囲第5項に記載の能動的母線線路クランプ。 7)最後の組のトランジスタの出力が最初の組のトラン
ジスタの入力に接続されている、特許請求の範囲第6項
に記載の能動的母線線路クランプ。 8)CMOSシステムの多状態母線線路に沿つて存在す
る電圧を検出するためにこの母線線路に第1組のP及び
Nトランジスタの入力が接続されていて、この第1組の
トランジスタが低インピーダンス高速度トランジスタで
あり、 第1組のトランジスタの出力に第2組のP及びNトラン
ジスタの入力が接続されていて、この第2組のトランジ
スタが最小電流流出又は流入のための高インピーダンス
低電力トランジスタであり、第2組のものの出力が第1
組のものの入力に接続されており、第2組のものの出力
からの電圧が第1組のものの入力における電圧を反映し
ており、これにより、母線線路がこれの最後に有したど
のような電圧においてもクランプされる、 CMOSシステムの多状態母線線路を特定の電圧にクラ
ンプするための能動的母線線路クランプ。 9)第1組及び第2組のPトランジスタが第1電源に接
続されており、且つ第1組及び第2組のNトランジスタ
が第2電源に接続されている、特許請求の範囲第8項に
記載の能動的母線線路クランプ。
[Scope of Claims] 1) An active bus line clamp for clamping a multi-state bus line of a CMOS system to a specific level of the bus line that would otherwise drift if not clamped, the bus line clamping comprising: Non-inverted C on the bus line to pull out
A MOS buffer driver is connected, the power being represented as a voltage at the input and output of the buffer driver, and a CMOS buffer driver is connected to the first set of low power gates connected to the second set of low power gates. It is equipped with an impedance gate and automatically limits the voltage difference between the input and output of the buffer driver by draining or sourcing current from the bus line, thereby The first end of the resistor is connected to the input of the buffer driver and the second end of this resistor is connected to the output of the buffer driver in order to clamp it to whatever level it was last set to. The clamp mentioned above. 2) having a three-state bus structure including a plurality of bus lines having a tendency to drift from a first state to a second state, a plurality of drivers and a gate connected to at least one of the bus lines; In a CMOS system with a resistor device connected at both ends to the input and output, respectively, of the non-inverting gate for regulating the flow of current to or from the bus line, thereby making the bus line available at any of the drivers. device for clamping the bus line in a particular state, in which the bus line is clamped in whatever state was last set by one of the 3) A device according to claim 2, wherein the non-inverting gate comprises a CMOS buffer driver. 4) A non-inverting CMOS buffer driver is connected to the multi-state bus line of the CMOS system to draw power from this bus line, and this power is expressed as a voltage at the input and output of the buffer amplifier; automatically limits the voltage difference between the buffer driver's input and output by draining or sourcing current to and from the buffer driver, thereby making the bus line consistent with whatever it was last configured to be. A multistate bus line of a CMOS system, in which the first end of the resistor is connected to the input of the buffer driver and the second end of this resistor is connected to the output of the buffer driver, in order to also clamp the level. Active bus line clamp for clamping to a specific level. 5) A non-inverting driver is connected to the multi-state bus line of the CMOS system to detect voltage from the bus line, the non-inverting driver comprising at least two sets of P and N transistors, the first the P and N transistors of the first set are low impedance high speed transistors, the last set of P and N transistors are high impedance low power transistors, and the output of the first set is connected to the input of the second set. and the first set and the last set act as the input and output, respectively, of the non-inverting driver, and the non-inverting driver connects the input of the first set of transistors and the output of the last set of transistors. An active busbar for clamping a multistate busline in a CMOS system to a specific level, clamping the busline at whatever voltage it was last set to by limiting the difference in voltage between track clamp. 6) Active bus line clamp according to claim 5, wherein the non-inverting driver has only one connection line to the bus line, which connection line acts as input and output. 7) Active bus line clamp according to claim 6, wherein the output of the last set of transistors is connected to the input of the first set of transistors. 8) The inputs of a first set of P and N transistors are connected to the multi-state bus line of the CMOS system to sense the voltage present along the bus line, the first set of transistors being low impedance high the inputs of a second set of P and N transistors are connected to the outputs of the first set of transistors, the second set of transistors being high impedance low power transistors for minimum current sinking or sinking; Yes, the output of the second set is the first
connected to the input of the second set, such that the voltage from the output of the second set reflects the voltage at the input of the first set, so that whatever voltage the bus line had at the end of this Active bus line clamps for clamping multi-state bus lines in CMOS systems to a specific voltage. 9) The first set and the second set of P transistors are connected to the first power supply, and the first set and the second set of N transistors are connected to the second power supply. Active busbar line clamps as described in .
JP62153202A 1987-02-27 1987-06-19 Three states cmos bus structure level clamp Pending JPS63215219A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/020,184 US4766334A (en) 1986-03-07 1987-02-27 Level clamp for Tri-state CMOS bus structure
US20184 1998-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63215219A true JPS63215219A (en) 1988-09-07

Family

ID=21797186

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62153202A Pending JPS63215219A (en) 1987-02-27 1987-06-19 Three states cmos bus structure level clamp

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JP (1) JPS63215219A (en)
IL (1) IL82756A0 (en)
NO (1) NO872312L (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04160921A (en) * 1990-10-25 1992-06-04 Nec Ic Microcomput Syst Ltd High impedance protection circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04160921A (en) * 1990-10-25 1992-06-04 Nec Ic Microcomput Syst Ltd High impedance protection circuit

Also Published As

Publication number Publication date
NO872312L (en) 1988-08-29
NO872312D0 (en) 1987-06-02
IL82756A0 (en) 1987-12-20

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