JPS6390918A - Dcfl回路 - Google Patents

Dcfl回路

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JPS6390918A
JPS6390918A JP61236683A JP23668386A JPS6390918A JP S6390918 A JPS6390918 A JP S6390918A JP 61236683 A JP61236683 A JP 61236683A JP 23668386 A JP23668386 A JP 23668386A JP S6390918 A JPS6390918 A JP S6390918A
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fet
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dcfl
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Katsuaki Itsunoi
五ノ井 克明
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    • 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
    • H03K19/0952Logic 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 Schottky type FET MESFET

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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】 A、産業上の利用分野 本発明は、化合物半導体素子を用いた論理ゲート回路と
してのDCFL回路に関し、特に出力特性に優れたDC
FL回路である。
B8発明の概要 本発明は、化合物半導体素子を用いた論理ゲート回路と
してのDCFL回路において、負荷に並列接、涜される
インピーダンス変換手段を設けることにより、その伝達
特性の向上を図ったものである。
C3従来の技術 化合物半導体素子を用いた論理ゲート回¥2としてのD
CFL (Direct Coupled  FET 
 Logic)回路が知られている。
このDCFL回路の構成は、第3図に示すように、第1
の電位ずなわち電源電圧■(1)と第2の電位すなわち
接地電圧VssO間に、負r:IR1と、例えばGaA
s等の化合物半導体素子により構成されるFET31の
ソース・ドレインとを直列接Vεする構成としており、
そのFET31のゲートが入力端子とされ、そのドレイ
ン側から出力を取り出している。
このDCFL回路は、入出力反転f)+作を行う機能を
有し、簡単な回路構成であって、低消費電力であるとい
う特徴を有している。
D5発明が解決しようとする問題点 このような構成からなるDCFL回路においては、スイ
ッチング速度の高速化と動作マージンの確保が両立し難
い関係にある。
すなわち、まず第4図に、従来のDCFL回路において
、負荷R1の値を太き(した電圧利得重視型のDCFL
回路の伝達特性を示す。この第4図に示すように、負荷
R1の値を大きくしたときには、雑音等を許容すべき範
囲の動作マージンを大きく取ることができるが、負荷R
1の値が大きいため、論理ローレベルV (L)の値も
下がり、論理振幅(ロジックスウィング)の幅も大きく
なり、電流供給能力が低下して、そのスイッチング速度
は遅くなる。そして、電流供給能力が低下した場合には
、特に化合物半導体基板上で配線をある程度の距離を以
て行う際に、その次段の回路を駆動する能力が低下する
という問題になる。
一方、第5図に示すように、負荷R1の値を小さくした
電流供給能力重視型のDCFL回路では、論理ローレベ
ルV (L)の値も大きく、論理振幅の幅も小さいため
、そのスイッチング速度は高速なものとなるが、逆に電
圧利得を得ることができず、その動作マージンは小さく
なって、誤動作等の問題が生ずることになる。
そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、スイッチング速
度の高速化と動作マージンの確保が両立するような関係
の伝達特性を有するDCFL回路の提供を目的とする。
E1問題点を解決するための手段 本発明は、第1の電位と第2の電位の間に負荷及びFE
Tのソース・ドレインを直列接続し、そのFETのゲー
トが入力とされるDCFL回路において、上記負荷に並
列接続されるインピーダンス変換手段を存してなるDC
FL回路により上述の問題点を解決する。
F0作用 上述のような問題点を解決するためには、適度な電圧利
得を保ちながら、論理振幅を小さくするような伝達特性
が必要とされる。すなわち、第2図に示すように、入力
電圧Vinの増加に伴い、ある電圧■1から急峻に出力
電圧Voutは立ち下がり、論理スレッショルド電圧(
入力電圧Vin−出力電圧Voutの点)を逼って、電
圧v2がらそのレベルが高いような論理ローレベルV 
(L)に至るようにすることで、動作マージンを十分に
確保することもでき、そのスイッチング速度は高速化す
る。
そこで、本発明は、DCFL回路の負荷と並列4.1m
インピーダンス変換手段を接続している。このインピー
ダンス変換手段は、例えば立ち下がり時ニオいては、並
列接続されるインピーダンス変換手段はハイインピーダ
ンスとなり、電圧和1]を得ることができ、轡、峻な立
ち下がりを実現することになる。そして、人力が論理ス
レッショルド電圧を越えたところで、上記インピーダン
ス変換手段はローインピーダンスとなり、出力等の電流
を当該インピーダンス変換手段を介して供給できるよう
になる。
G4実施例 本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例のDCFL回路は、インピーダンス変換手段と
して負荷R2とFET2からなる回路を有し、この回路
を動作させることにより、そのスイッチング速度の高速
化と動作マージンの確保が両立するような関係の伝達特
性を実現するものである。
まず、本実施例のDCFL回路の構成は、第1図に示す
ように、第1の電位すなわち電源電圧■叩と第2の電位
すなわち接地電圧VSSの間に、負荷R1と、例えばG
aAs等の化合物半4体素子により構成されるFETI
のソース・ドレインとを直列接続しており、上記負荷R
1と並列接続するように、負荷R2とFET2からなる
インピーダンス変換手段を配設している。
上記FETIのゲートは入力端子とされて、入力信号が
供給される。そして、このFETIのドレイン、すなわ
ち上記インピーダンス変換手段を構成するFET2のソ
ースからは、当該DCFL回路(第1図中破線で示す部
分に該当する。)の出力が取り出され、この出力は次段
の従来の回路構成の負荷R3及びFET3よりなるDC
FL回路に入力されている。
この次段のFET3のドレインは、上記インピーダンス
変換手段を構成するFET2のゲートに接続されて帰還
ループをなし、本実施例のDCFL回路は、この次段の
出力電圧に応じてFET2のインピーダンスの値を変化
させるように動作することになる。
上記FETIと上記FET2については、例えばFET
2のゲート幅Wg2は、FETIのゲート幅Wglのお
よそ1/2〜1/3倍程度に設定され、ゲート幅以外に
ついては、略同し構成とされる。また、上記負荷R2の
値は、例えば上記負荷R1の1倍から3倍の値に設定さ
れる。
次に、このようなりCFL回路の動作について説明する
まず、入力端子Vin−出力電圧Voutとされる場合
すなわち論理スレッショルド電圧について考えると、第
1図中、入力端子であるA点、DCFL回路の出力端子
であるB点及び次段の回路の出力端子である0点の電位
は、全て同じ電位となり、特にB点と0点の電位が同じ
であるため、上記FET2がエンハンスメント型である
匝り、当8亥FET2はオフ状態となりハイインピーダ
ンス状態となる。このため等価的にDCFL回路は、並
列接続された負荷R2とFET2を無いものとして考え
ることができ、従来のDCFL回路と同し構成となり、
論理スレッショルド電圧については従来のものを何ら変
更するものではない。
次に、入力電圧Vinがハイレベル側に変動したとき、
すなわち、A点の電位が上昇したときは、上記FETI
のオン抵抗が低下して、点Bの電位が低下する。すると
、次段のDCFL回路では、その入力電圧が低下するこ
とから、当該次段のDCFL回路の出力電圧は上昇し、
点Cの電位は上昇する。この点Cの電位が点Bの電位に
対してエンハンスメント型FET2の闇値電圧vth以
上となったところで、当該F E T 2のドレインT
、流(直が増大し始め、等価的にFETIの負荷の値が
小さくなることから、論理ローレベルの低下を防止する
ことができ、論理振幅の値も小さくすることができる。
また、逆に、入力電圧Vin−出力電圧Voutの状態
から点への電位が低下したときには、点Bの電位が上昇
して動作するが、このときの電圧利得を決定するFET
Iの負荷の値は、上述のようにインピーダンス変換手段
であるFET2及び負荷R2からなる回路には依存しな
いため、適度の電圧利得を得ることができることになる
。また、このときFET2は逆バイアスされるため、そ
のゲート容量は問題とならないことになる。
また、点Bがローレベルであるときに、上記FETIが
突然オフになったとすると、電流は上記負荷R1のみな
らず負荷R2を通じても流れることになり、電流供給能
力は高いものとなる。
なお、このような本実施例のDCFL回路について、コ
ンピュータシミュレーションした結果、従来のDCFL
回路と略同程度の遅延時間τpdが得られている。
このような構成からなる本実施例のDCFL回路によっ
ては、電圧利得を確保しながら、論理ローレベルを高め
の電位にすることができ、また、レベルによって電流供
給能力を高めることができる。このため論理振幅を小さ
くして高速なスイッチング動作を行うことができ、特に
高速動作が要求される化合物半導体素子に適用して成果
を上げることができる。また、その論理振幅を小さくし
ても十分な動作マージンを確保できることになり、誤動
作等は有効に防止される。
また、特に論理振幅が小さく、高速動作に適することか
ら、フリップフロップのような安定点を有する回路の駆
動に対して、最も適したものとなる。また、電流供給能
力が高まるため、次段の回路の例えばFET3の容量が
大きいときでも、その駆動特性は良好なものに維持でき
る。また、電流供給能力を高めるため、配線等を引き回
した場合に有利であり、化合物半導体基(屋上の設計の
自由度を高めることができる。
なお、上述のFETは、J−FET (接合型FET)
でも良く、MES−FETでも良い。また、上記FET
2の寸法や闇値電圧vth等を変えることにより、任意
の伝達特性を実現することができる。
また、上述の実施例においては、能JJ]素子をFET
2としたインピーダンス変換手段を説明したが、他のイ
ンピーダンス変換素子等を有するインピーダンス変換手
段でも良い。
H0発明の効果 本発明のDCFL回路は、出力レベルに応じてインピー
ダンス変換手段を動作させることにより、電圧利得を確
保しながら、論理振幅を小さくすることができ、また、
電流供給能力を高めることができる。このため高速なス
イッチング動作を実現すると共に、動作マージンを確保
することができる。また、特に安定レベルを有するフリ
ップフロップ等の回路を接続したときには、その駆動能
力が十分に引き出されることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のDCFL回路の一例を示す回路図、第
2図は技術的課題を解決するためのDCFL回路の伝達
特性を示す特性図、第3図は従来のDCFL回路の回路
図、第4図は従来例の伝達特性の一例を示す特性図、第
5図は従来例の伝達特性の他の一例を示す特性図である
。 1・・・FET 2・・・FET R1・・・負荷 R2・・・負荷 特 許 出 願 人  ソニー株式会社代理人   弁
理士     小池 見回         田村榮− out 第2図 第3図 第4図      第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の電位と第2の電位の間に負荷及びFETのソース
    ・ドレインを直列接続し、そのFETのゲートが入力と
    されるDCFL回路において、上記負荷に並列接続され
    るインピーダンス変換手段を有してなるDCFL回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5451888A (en) * 1992-12-15 1995-09-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Direct coupled FET logic translator circuit

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5114256A (en) * 1974-06-27 1976-02-04 Ibm Sohogatadenkaikoka toranjisutakudokairo
JPS61161020A (ja) * 1985-01-08 1986-07-21 Mitsubishi Electric Corp Nmosインバ−タ回路

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JP2545807B2 (ja) 1996-10-23

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