JPS63299513A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPS63299513A
JPS63299513A JP62133774A JP13377487A JPS63299513A JP S63299513 A JPS63299513 A JP S63299513A JP 62133774 A JP62133774 A JP 62133774A JP 13377487 A JP13377487 A JP 13377487A JP S63299513 A JPS63299513 A JP S63299513A
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buffer circuit
buffer circuits
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田中 教成
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聡 野中
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はCMOS型半導体集積回路に内蔵され、信号
を外部に出力する出力回路に係り、特に出力波形の歪を
低減させるようにした出力回路に関する。
(従来の技術) 半導体集積回路(以下、ICと称する)の出力段には内
部信号を外部に出力するために出力回路が設けられてい
る。第10図はMO8型ICで従来から使用されている
典型的な出力回路の構成を示す回路図である。内部信号
INはCMOSインバータで構成されたブリバラフッ回
路51に入力される。このプリバッファ回路51の出力
は、プリバッファ回路51よりも電流駆動能力が十分に
高くされCMOSインバータで構成された出力バッファ
回路52に入力される。そして、この出力バッファ回路
52の出力が出力信号OUTとして信号出力端子53か
らIC外部に出力される。
第11図は上記従来の出力回路の具体的構成を示す回路
図であり、プリバッファ回路51はPチャネルMOSト
ランジスタ61とNチャネルMOSトランジスタロ2と
から構成されており、出力バッファ回路52は上記トラ
ンジスタ61.62よりも例えばチャネル幅が大きく設
定されたPチャネルMOSトランジスタ63とNチャネ
ルMOSトランジスタ64とから構成されている。
ところで、出力バッファ回路52のスイッチング時に、
この出力バッファ回路52に電源電圧Vo。
やVssを供給するための電源線、出力信号OUTを伝
達する出力配線等に寄生的に附随してる抵抗性、容量性
及び誘導性負荷により、出力波形にはオーバーシュート
やアンダーシュートによる歪が発生することが知られて
いる。第12図は上記従来回路における各部分の信号波
形を示す図であり、第12図(a)は内部信@INの波
形、同図(b)はプリバッファ回路51の出力波形、同
図(C)は出カバソファ回路52の出力波形、すなわち
出力信号0LJTの波形である。図示のように信号0L
ITにはオーバーシュート、アンダーシュートによる歪
が発生している。
ここで、動作速度の高速化、高出力電流化に伴い、0M
O8構成の出力回路においてもショットキーTTL並の
伝播遅延時間特性及び高出力電流化を実現しようとする
と、出カバソファ回路52を構成するトランジスタの相
互フンダクタンスを増大する必要があり、このために上
記出力歪が無視できなくなってきた。
そこで、出力バフフッ回路がスイッチングする際に発生
する出力歪を低く押さえるために、従来ではもっばらI
Cの外部に超高速スイッチング用ダイオードやエミフエ
ルと称されるフェライトビーズによるインダクタを接続
することが行われている。しかし、ダイオードやエミフ
エルを外付けすることにより、このICを実装したEl
l刷配II基板の価格の上昇をもたらし、かつ基板上の
素子実装面積が増大することになる。
(発明が解決しようとする問題点) このように従来の出力回路では出力波形に発生する歪を
低減するため、集積回路の外部に歪低減用の素子を接続
するようにしているため、実際に回路を組立てる際に余
分な素子が必要となり、価格が高価となる欠点がある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、出力波形に発生する歪を低減するた
めの余分な素子が不要な出力回路を提供することにある
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明の出力回路は、同一信号が並列に入力されそれ
ぞれPチャネル及びNチャネルMOSトランジスタを用
いて構成され互いにPチャネル及びNチャネルMOSト
ランジスタのチャネル幅もしくはチャネル長が異なるよ
うに設定された複数個のプリバッフ1回路と、上記各プ
リバッファ回路に対応して設けられ対応するプリバッフ
ァ回路の出力が入力される複数個の出力バッフ1回路と
、上記複数個の出力バッファ回路の出力端子が共通に接
続される信号出力端子とから構成されて0る。
(作用) 高速動作する回路において、入力信号に対する伝播遅延
時間の遅れを押さえ、出力波形が上昇する速度及び下降
する速度を遅らせることにより出力歪は減少する。
そこでこの発明では、出力バッファ回路及びこれを駆動
するプリバッファ回路をそれぞれ複数個に分割し、分割
されたプリバッファ回路のいくつかは出力バッファ回路
を駆動する駆動するに十分なチャネル幅もしくはチャネ
ル長を持つPチャネル及びNチャネルMO8トランジス
タで構成し、他のプリバッファ回路は対応する出力バッ
ファ回路の電流能力に比べ十分小さくなるようなチャネ
ル幅もしくはチャネル艮を持つPチャネル及びNチャネ
ルMOSトランジスタで構成することにより、信号の伝
播時間の差と大きさを利用して出力波形歪の低減化を図
るようにしている。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明に係る出力回路の第1の実施例の構成
を示す回路図である。従来の出力回路では一つの内部信
号INに対してプリバッファ回路と出力バッファ回路と
をそれぞれ1個ずつ設けていたのに対し、この実施例に
よる出力回路ではプリバッファ回路と出力バッファ回路
とをそれぞれ2個に分割するようにしたものである。そ
して、2個のプリバッファ回路11.12には内部信号
INが並列に入力され、両プリバッファ回路11.12
の出力はそれぞれ対応する出カバソファ回路13.14
に入力される。上記両出力バッファ回路13.14の出
力端子は一つの信号出力端子15に共通に接続されてい
る。
第2図は上記実施例による出力回路の具体的構成を示す
回路図である。一方のプリバッファ回路11はPチャネ
ルMOSトランジスタ21とNチャネルMOSトランジ
スタ22とからなるCMOSインバータ構成にされてお
り、他方のプリバッファ回路12もPチャネルMoSト
ランジスタ23とNチャネルMOSトランジスタ24と
からなるCMOSインバータ構成にされている。また、
上記一方のプリバッファ回路11の出力が入力される一
方の出カバソファ回路13はPチャネルMOSトランジ
スタ25とNチャネルMOSトランジスタ26とからな
るCMOSインバータ構成にされており、他方のプリバ
ッファ回路12の出力が入力される他方の出力バッファ
回路14もPチャネルMO8t−ランジスタ27とNチ
ャネルMOSトランジスタ28とから構成されている。
このとき、出力バッファ回路13.14を構成している
PチャネルMOSトランジスタ25と27のチャネル幅
の和と前記従来回路出力バッファ回路を構成するPチャ
ネルMOSトランジスタ 単独のチャネル幅とが等しく
、かつNチャネルMoSトランジスタ26と28のチャ
ネル幅の和と前記従来回路出力バッファ回路を構成する
NチャネルMOSトランジスタ 単独のチャネル幅とが
等しくなるように設定し、信号OUTの出力電流値が従
来回路と変わらないようにしている。ざらに、プリバッ
ファ回路11を構成しているPチャネルMOSトランジ
スタ21と22それぞれのチャネル幅は出力バッファ回
路13を駆動するに十分な大きさの値に設定している。
また、プリバッファ回路12を構成しているPチャネル
MOSトランジスタ23と24それぞれのチャネル幅は
、プリバッファ回路11を構成しているPチャネルMO
Sトランジスタ21と22それぞれのチャネル幅に比較
して十分小さな値に設定している。一方、チャネル長に
ついては、プリバッファ回路12を構成しているPチャ
ネルMOSトランジスタ23と24それぞれのチャネル
長が、プリバッファ回路11を構成しているPチャネル
MOSトランジスタ21と22それぞれのチャネル長に
比較して長くなるように設定している。ここで、出力バ
ッフ1回路13.14を構成しているMOSトランジス
タのチャネル長は、信号伝播遅延時間とプリバッファ回
路11.12を構成しているMOSトランジスタのチャ
ネル幅とチャネル長に応じて適切な値に設定される。こ
のような条件を満足するチャネル幅W及びチャネル長し
として、第3図の例1、例2に示すような値が挙げられ
る。
次に、上記構成でなる出力回路の動作を第4図の波形図
を用いて説明する。まず、第4図(a)の内部信号IN
が高レベルに立上がると、プリバッファ回路11内のト
ランジスタのチャネル長しが比晶りかつチャネル幅Wは
比較的大きく、その電流駆動能力が比較的大きいため、
その出力波形は第4図(b)の工に示すように速い速度
で低しネル幅Wは比較的小さく、その電流駆動能力が比
較的小さいため、その出力波形は第4図(b)の■に示
すようにIの波形よりも遅い速度で低レベルに下降する
。電流駆動能力が比較的大きいプリバッファ回路11の
出力が入力される出力バッファ回路13は高速に動作し
、比較的小さな遅れ時間でその出力波形が高レベルに上
昇する。また、電流駆動能力が比較的小さなプリバッフ
ァ回路12の出力が入力される出力バッファ回路14は
低速で動作し、比較的大きな遅れ時間でその出力波形が
高レベルに上昇する。従って、出力信号0LITが低レ
ベルから高レベルに立上がるときには出力バッファ回路
13による駆動が支配的となる。この出力バッファ回路
13単独の電流駆動能力は、従来回路における出力バッ
ファ回路のそれよりも小さくされているため、高レベル
に立上がるときの出力信号OUTに発生するオーバーシ
ュートやアンダーシュートによる歪の発生が低(押さえ
られる。また、Rn的な電流駆動能力は従来の場合と同
じである。
このことは、内部信号INが高レベルから低レベルに下
降する場合も同様であり、これによって低レベルに下降
するときの出力信号OUTに発生するオーバーシュート
やアンダーシュートによる歪の発生が低く押さえられる
このように上記実施例回路によれば、信号出力端子15
に超高速スイッチング用ダイオードやエミフェル等の余
分な素子を接続せずとも、信号OUTにオーバーシュー
トやアンダーシュートによる歪が発生することを押さえ
ることができる。
第5図は出力信号0LITが高レベルから低レベルに降
下する際の波形の変化を、上記実施例回路の場合と従来
回路の場合とを比較して示す波形図である。図中の波形
aが上記実施例のものであり、波形すが従来回路のもの
である。図から明らかなように上記実施例の場合にはオ
ーバーシュートやアンダーシュートが極めて少なくなっ
ており、歪がかなり押さえられていることがわかる。
第6図はこの発明の第2の実施例の構成を示す回路図で
ある。上記第1図の第1の実施例回路ではプリバッファ
回路と出カバソファ回路とをそれぞれ2個に分割する場
合について説明が、この実施例回路ではプリバッファ回
路を2個以上のプリバッファ回路31i(i=1〜n)
に分割し、これに対応して出力バラフッ回路を2個以上
の出力バッファ回路32iに分割したものである。そし
て、n1llのプリバッファ回路31のうちいくつかは
伝播遅延時間の遅れを押さえるようにそのPチャネル及
びNチャネルMOSトランジスタのチャネル幅もしくは
チャネル長を設定し、いくつかは出力の最終電圧値まで
の到達時間が長くなるようにそのPチャネル及びNチャ
ネルMOSトランジスタのチャネル幅もしくはチャネル
長を設定する。
第7図、第8図及び第9゛図はこの発明の第3、第4、
第5の各実施例の構成を示す回路図である。
上記第1、第2の実施例回路ではプリバッファ回路がC
MOSインバータである場合について説明したが、第3
の実施例回路では0MO8構成のm入力ナンド回路33
iをプリバッファ回路として使用するようにしたもので
ある。また、第8図に示す第4の実施例回路では0MO
8構成のm入力ノア回路341をプリバッファ回路とし
て使用するようにしたものである。さらに、第9図に示
す第5の実施例回路では0MO8構成の一般的なm入力
論理回路35iをプリバッファ回路として使用するよう
にしたものである。
なお、上記第7図ないし第9図の各実施例において、あ
るプリバッファ回路としてのナンド回路33もしくはノ
ア回路34もしくは論理回路35の複数の入力信号のう
ち最終にそのレベルが決定される信号が入力されるPチ
ャネル及びNチャネルMOSトランジスターのチャネル
幅もしくはチャネル長が他のプリバッファ回路と異なる
ように設定される。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、出力波形に発生
する歪を低減するための余分な素子が不要な出力回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る出力回路の第1の実施例の構成
を示す回路図、第2図は上記実施例による出力回路の具
体的構成を示す回路図、第3図は上記実施例回路で使用
されるMOSトランジスタのチャネル幅及びチャネル長
の値をまとめて示す図、第4図は上記実施例回路の波形
図、第5図は上記実施例回路と従来回路の信号を比較し
て示す波形図、第6図はこの発明の第2の実施例の構成
を示す回路図、第7図、第8図及び第9図はそれぞれこ
の発明の第3、第4、第5の各実施例の構成を示す回路
図、第10図は従来の出力回路の回路図、第11図は上
記従来回路の具体的構成を示す回路図、第12図は上記
従来回路の波形図である。 11、12.31・・・プリバッファ回路、13.14
.32・・・出力バッファ回路、15・・・信号出力端
子、21.23゜25、27・・・PチャネルMOSト
ランジスタ、22.24゜26、28・・・Nチャネル
MOSトランジスタ、33・・・ナンド回路、34・・
・ノア回路、35・・・論理回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1[2ff Vss     Vss 第2 口 第5rf1 筆6 図 33n   32n 第7 図 第8 図 5n 第9 コ 南10図 vss      vss 用12図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一信号が並列に入力されそれぞれPチャネル及
    びNチャネルMOSトランジスタを用いて構成され互い
    にPチャネル及びNチャネルMOSトランジスタのチャ
    ネル幅もしくはチャネル長が異なるように設定された複
    数個のプリバッファ回路と、上記各プリバッファ回路に
    対応して設けられ対応するプリバッファ回路の出力が入
    力される複数個の出力バッファ回路と、上記複数個の出
    力バッファ回路の出力端子が共通に接続される信号出力
    端子とを具備したことを特徴とする出力回路。
  2. (2)前記複数個のプリバッファ回路のそれぞれがCM
    OS反転回路で構成されている特許請求の範囲第1項に
    記載の出力回路。
JP62133774A 1987-05-29 1987-05-29 出力回路 Granted JPS63299513A (ja)

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