JPS63240214A - 差動インバ−タ回路 - Google Patents

差動インバ−タ回路

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JPS63240214A
JPS63240214A JP62074920A JP7492087A JPS63240214A JP S63240214 A JPS63240214 A JP S63240214A JP 62074920 A JP62074920 A JP 62074920A JP 7492087 A JP7492087 A JP 7492087A JP S63240214 A JPS63240214 A JP S63240214A
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JP
Japan
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field effect
effect transistor
electrode
level shift
circuit
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JP62074920A
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English (en)
Inventor
Masahiko Matsuo
昌彦 松尾
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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
    • H03K19/09432Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors with coupled sources or source coupled logic
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • H03K19/01721Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by means of a pull-up or down element

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半導体集積回路に係り、特に差動インバータ回
路に関する。
〈従来の技術〉 従来、この種の差動インバータ回路は第2図に示されて
いる回路構成となっており、差動回路部及びレベルシフ
ト回路部を備えてインバータ回路を構成していた。
第2図において、IN、IN(オバーバー)は同相及び
逆相入力端子、OUT、OUT (オバーバー)は同相
、逆相出力端子、201.202は逆相、同相差動出力
端子である。所謂両相入力の場合には、逆相入力端子I
N(オバーバー)は正相入力に対して逆相データを供給
され、所謂単相入力の場合には、同相入力のハイレベル
とロウレベルの中間レベルを参照電圧として供給される
両相入力、単相入力のどちらの場合においても差動回路
は差動出力端子201,202にそれぞれ逆相データ及
び同相データを相補出力し、反転動作を行う。
レベルシフト回路は差動出力端子201の逆相出力レベ
ルに対し駆動用電界効果トランジスタ(以下、駆動FE
Tと略す)F2]1及びレベルシフトダイオードD20
1及び定電流源電界効果トランジスタ(以下、定電流源
FET)F202によりソースホロワを形成し、出力端
子0UT(オバーバー)に逆相データ(反転データ)を
出力する。また差動出力端子202の同相出力レベルに
対し駆動FET  F2O3及びレベルシフトダイオー
ドD202及び定電流源FET  F204によりソー
スホロワを形成し出力端子OUTに同相データを出力す
る。このレベルシフト回路によって差動インバータ回路
出力レベルと次段に設けるインバータ回路の論理しきい
レベル間の整合をとる。
〈発明の解決しようとする問題点〉 上述した差動インバータ回路において、レベルシフト回
路はソースホロワを形成し入出力電圧利得が1以下であ
るので、差動回路が反転動作する際、第4図に示す様に
差動出力接点201及び接点202の過渡的遷移波形に
対する出力端子OUT、OUT (オバーバー)の過渡
的遷移波形には波形整形効果が見られず、差動インバー
タ回路の信号伝播遅延時間tpd2を短縮できないとい
う問題点を有していた。
〈問題点を解決するための手段および作用〉本発明は同
相出力端子及び逆相出力端子に相補出力動作を行なう差
動回路と、ドレイン電極を第1の電源に接続されゲート
電極を前記差動回路の同相出力端子に接続されソース電
極を第1のダイオードのアノード電極に接続された第1
の電界効果トランジスタとドレイン電極を前記第1のダ
イオードのカソード電極に接続されソース電極を第2の
電源に接続された第2の電界効果トランジスタとから成
る第1のレベルシフト回路と、ドレイン電極を前記第1
の電源に接続されゲート電極を前記差動回路の逆相出力
端子に接続され、ソース電極を第2のダイオードのアノ
ード電極に接続された第3の電界効果トランジスタとド
レイン電極を前記第2のダイオードのカソード電極に接
続され、ソース電極を前記第2の電源に接続された第4
の電界効果トランジスタとから成る第2のレベルシフト
回路とにより構成される差動インバータ回路において、
一端が前記第2の電源に接続され他端が前記第2の電界
効果トランジスタのゲート電極に接続された第1の抵抗
素子と、一端が前記第2のダイオードのカソード電極に
接続され他端が前記第2の電界効果トランジスタのゲー
ト電極に接続された第1の容量素子と、一端が前記第2
の電源に接続され、他端が前記第4の電界効果トランジ
スタのゲート電極に接続された第2の抵抗素子と、一端
が前記第4の電界効果トランジスタのゲート電極に接続
され他端が前記第1のダイオードのカソード電極に接続
された第2の容量素子とを更に付加したことを特徴とし
ている。
したがって、本発明では付加された容量素子と抵抗素子
とにより第2の電界効果トランジスタと第4の電界効果
トランジスタの電流能力を変調させることができる。そ
の結果、出力波形を急峻にでき、上述した従来の差動イ
ンバータ回路に対し。
本発明は差動インバータ回路のレベルシフト回路部に波
形整形効果を持たせることができるという独創的内容を
有している。
〈実施例〉 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第1実施例の回路図である。
第1図において差動回路は第2図に示す従来の回路図に
おける差動回路と同一構成である。レベルシフト回路は
駆動トランジスタ(以下、FET)Flol、R103
、レベルシフトダイオードD101、D102、定電流
源FET  R102、R104及びコンデンサCl0
I、ClO2、抵抗R101、R102により構成され
る。コンデンサは例えば金属−誘電体膜−金属構造であ
り、抵抗は例えば半導体基板への不純物添加による導電
体層で形成されている。コンデンサC101は逆相出力
側のレベルシフト回路の定電流源FETF102のゲー
ト電極105と同相出力端子OUTとに結合され、コン
デンサClO2は同相出力側のレベルシフト回路の定電
流源FET  R104のゲート電極106と逆相出力
端子0UT(オバーバー)とに結合され、抵抗R101
及びR102はそれぞれ定電流源FET  R102の
ゲート電極105及び定電流源FET  R104のゲ
ート電極106と接地端子Gに接続されている。
次に第1図の回路図及び第5図の差動インバータ回路内
部波形を参照しながらその動作を説明する。
差動回路の逆相、同相出力はそれぞれ駆動用FET  
FIOI、R103のゲート電極に入力する。差動イン
バータ入力INのレベルがハイレベルからロウレベルに
遷移すると、差動回路同相出力もハイレベルからロウレ
ベルに遷移し、差動インバータ回路同相出力OUTはハ
イレベルからロウレベルに遷移する。同時に差動回路逆
相出力はロウレベルからハイレベルに遷移し、差動イン
バータ逆相出力OUT (オバーバー)のレベルはロウ
レベルからハイレベルに遷移する。このとき第5図に示
す様に定電流源FET  R102のゲート電極105
の電位は定常状態時に抵抗R101により接地電位にあ
ったものが、同相出力端子OUTのレベルの遷移に応じ
コンデンサC101によって過渡的に接地電位に対して
負側へ降下する。
定電流源FET  R102を流れる電流はそのゲート
電位の降下により低下し駆動FET  FIOlと定電
流源FET  R102の電流能力比が変化するため逆
相出力端子OUT (オバーバー)のレベルは第5図に
示す様ににオーバーシュート状態となる。また、定電流
源FET  R104のゲート電極106の電位は逆相
出力端子OUT (オバーバー)のロウレベルからハイ
レベルへの遷移に応じ過渡的に接地電位から正側へ上昇
するため、定電流源FET  R104を流れる電流は
そのゲート電位の上昇により増大し駆動FET  FI
O3と定電流源FET  R104の電流能力比が変化
し、同相出力端子OUTのレベルはアンダーシュート状
態となる。
定電流源FET  R102、R104のゲート電極1
05,106の電位はそれぞれ同相、逆相出力がオーバ
ーシュート、アンダーシュートした後、コンデンサC1
01及び抵抗R101、コンデンサClO2及び抵抗R
102の容量値、抵抗値により決る時定数に従って、定
常状態時の接地電位に回復し、同相、逆相出力端子OU
T、0UT(オバーバー)の出力レベルも定常レベルに
回復し、差動インバータ回路の反転動作が完了する。
以上説明した様に本実施例によれば第1図に示す様に従
来の差動インバータ回路のレベルシフト回路部に容量素
子及び抵抗素子を付加し、相対する出力をもって定電流
源FETの電流能力を変調する事により出力波形を急峻
なものとする事を可能としたため、差動インバータ回路
の所謂信号伝播遅延時間を従来の第4図におけるtpd
2から第5図におけるtpaiに短縮する事が可能とな
る。 例えばガリュウムひ素(GaAs)基板上に形成
するショットキー接合型FET及びショットキー接合型
ダイオード及び約1pFの容量、約IKΩの抵抗素子を
用いると、tpdlは約200ピコ秒となり従来のtp
d2=400ピコ秒に対し約半分となった。
上記第1実施例では電界効果トランジスタ(FET)1
01〜104が第1の電界効果トランジスタ乃至第4の
電界効果トランジスタをそれぞれ構成しており、レベル
シフ1〜ダイオードD101〜D102が第1のダイオ
ードと第2のダイオードとをそれぞれ構成している。ま
た抵抗R1ot、R102が第1の抵抗素子と第2の抵
抗素子とをそれぞれ構成しており、コンデンサCl0L
、ClO2が第1の容量素子と第2の容量素子をそれぞ
れ構成している。
第3図は本発明の第2実施例の回路図である。
第2実施例では差動インバータ中、差動回路部を略し、
レベルシフト回路部分のみを示した。駆動FET  F
301、F303、レベルシフトダイオードD301、
D302、定電流源FET  F302、F304は第
1実施例と同一である。本実施例では、第1実施例にお
けるコンデンサC101、ClO2を逆方向接続したダ
イオードD303、D304に、抵抗R101、R10
2を能動負荷F305.F306に置換した場合を示し
た。ダイオードD303、D304は逆方向バイアス状
態で使用するので電流は流れず空乏層容量によってコン
デンサと等価になる。能動負荷F305、F306はそ
の非飽和動作領域で使用し、抵抗と等価である。従って
、本実施例においてはその動作は第1実施例と同等であ
るがコンデンサ及び抵抗を他の回路構成素子と同一の構
造で製造する事が可能であるので、製造工程数は従来の
差動インバータ回路を製造する場合と等しくできる利点
がある。
〈発明の効果〉 以上説明してきたように本発明によれば従来例より高速
で機能する差動インバータ回路を得られるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の差動インバータ回路を示
す回路図、 第2図は従来例の差動インバータ回路を示す回路図、 第3図は本発明の第2実施例の回路図、第4図は従来の
差動インバータ回路の内部主要接点の波形図、 第5図は第1実施例の差動インバータ回路の内部主要接
点の波形図である。 VDD・・・・電源、 G ・・・・・接地、 IN、IN(オバーバー)・・同、逆相入力端子、0T
JT、OUT <オバーバー) ・・・・・同、逆相出力端子、 101.201.301 ・・・・・差動回路逆相出力端子、 102.202.302 ・・・・・差動回路同相出力端子、 Flol、F201、F301、 F103、F2O3、F303 ・・・・・駆動FET、 F102、 F202、 F302、 F104、 F204、 F304 ・・・・・定電流源FET、 F305、 F306 ・・・・・能動負荷、 Dlol、D102、D201、 D202、D301、D302 ・・・・・レベルシフトダイオード、 D303、D304 ・・・・・ダイオード、 C101、ClO2 ・・・・・コンデンサ、 R101、R102 ・・・・・抵抗。 特許出願人     日本電気株式会社代理人  弁理
士  桑 井 清 − 第1図 DD 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同相出力端子及び逆相出力端子に相補出力動作を行なう
    差動回路と、ドレイン電極を第1の電源に接続されゲー
    ト電極を前記差動回路の同相出力端子に接続されソース
    電極を第1のダイオードのアノード電極に接続された第
    1の電界効果トランジスタとドレイン電極を前記第1の
    ダイオードのカソード電極に接続されソース電極を第2
    の電源に接続された第2の電界効果トランジスタとから
    成る第1のレベルシフト回路と、ドレイン電極を前記第
    1の電源に接続されゲート電極を前記差動回路の逆相出
    力端子に接続され、ソース電極を第2のダイオードのア
    ノード電極に接続された第3の電界効果トランジスタと
    ドレイン電極を前記第2のダイオードのカソード電極に
    接続され、ソース電極を前記第2の電源に接続された第
    4の電界効果トランジスタとから成る第2のレベルシフ
    ト回路とにより構成される差動インバータ回路において
    、一端が前記第2の電源に接続され他端が前記第2の電
    界効果トランジスタのゲート電極に接続された第1の抵
    抗素子と、一端が前記第2のダイオードのカソード電極
    に接続され他端が前記第2の電界効果トランジスタのゲ
    ート電極に接続された第1の容量素子と、一端が前記第
    2の電源に接続され他端が前記第4の電界効果トランジ
    スタのゲート電極に接続された第2の抵抗素子と、一端
    が前記第4の電界効果トランジスタのゲート電極に接続
    され他端が前記第1のダイオードのカソード電極に接続
    された第2の容量素子とを更に付加したことを特徴とす
    る差動インバータ回路。
JP62074920A 1987-03-27 1987-03-27 差動インバ−タ回路 Pending JPS63240214A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63287111A (ja) * 1987-05-19 1988-11-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 論理回路
EP1003288A1 (en) * 1998-11-20 2000-05-24 TriQuint Semiconductor, Inc. High-speed push-pull output stage for logic circuits

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