KR910001383B1 - 논리회로 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

논리 회로
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도.
제2도는 상기 제1실시예의 동작 파형도.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도.
제5도는 본 발명의 제4실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도.
제6도는 종래의 논리회로의 구성을 나타낸 회로도.
제7도는 상기 종래회로의 동작파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 가변저항회로(제2부하회로) R4 : 저항(제1부하회로)
I : 입력부 II : 제어부
III : 출력부 A, B : 입력단자
OUT : 출력단자
본 발명은 고속성이 요구되는 전자회로에 사용되는 논리회로에 관한 것이다. 고속성이 요구되는 논리회로로서는 종래부터 예컨대 TTL이나 바이폴라트랜지스터와 CMOS를 결합시켜서 이루어진 Bi-CMOS 등과 같은 각종 회로형식이 이용되고 있는 바, 제6도에 그 일례가 도시되어 있다.
제6도는 TTL 형식의 NAND 게이트(부정논리곱 게이트)의 구성을 나타낸 회로도로서, 이 NAND 게이트는 입력단자(A,B)에 부여되는 입력신호의 논리연산동작을 하게 되는 입력부( I )와 입력부( I )의 출력에 의거하여 입력신호의 부정논리곱출력을 제어하게 되는 제어부(Ⅱ) 및 이 제어부(Ⅱ)에 의해 제어되어 입력 신호의 부정논리곱을 출력하는 출력부(III)로 구성되어 있다.
상기 입력부( I )는 다이오드(D1, D2)와 NPN형 쇼트키트랜지스터 (Q1: 이하 "ST∼"라 표시함)를 갖추고있는데, 여기에서 상기 ST(Q1)는 그 베이스단자가 다이오드(D1)를 통해 입력단자(A)에 접속되어 있음과 더불어 다이오드(D2)를 통해 입력단자(B)에 접속되어 있고 저항(Rl)을 통해 전압원(Vcc)에도 접속되어 있다. 또한 이 ST(Q1)의 콜렉터단자는 저항(R2)을 통해 Vcc에 접속되어 있고, 그 에미터단자는 저항(R3)을 통해 접지측에 접속됨과 더불어 쇼트키장벽형 다이오드(D3)를 통해 상기 입력단자(A)에 접속되면서 쇼트키장벽형 다이오드(D4)를 통해 상기 입력단자(B)에도 접속되어 있다.
한편, 상기 제어부(II)는 ST(Q2)와 저항(R4)을 갖추어 구성된 것으로서, 상기 ST(02)는 그 베이스단자가 ST(Q1)의 에미터단자에 접속되어 있고, 그 콜렉터단자가 저항(R4)을 통해 Vcc에 접속됨과 더불어 쇼트키장벽형 다이오드(D5, D6)의 일단에 접속되어 있으며, 그 에미터단자는 각 저항(R5, R6)을 통해 에미터단자가 접지측에 접속되어 있는 ST(Q3)의 베이스단자와 콜렉터단자에 접속되어 있다.
또한, 상기 출력부(III)는 다링톤 접속된 ST(Q4) 및 NPN형 바이폴러트랜지스터 (Q5 ; 이하 "BT∼"라 표기함)와 ST(Q6)를 갖추어 구성된 것이다.
여기에서 상기 다링톤 접속된 ST(Q4) 및 BT(Q5)와 ST(Q6)는 Vcc와 접지간에 토템폴형으로 접속되어있고, 상기 BT(Q5)와 ST(Q6)의 접속점은 입력신호의 부정논리곱(출력신호)을 송출하는 출력단자(OUT)에 접속되어 있다. 그리고 상기 ST(Q4)의 베이스단자는 ST(Q2)의 콜렉터단자에 접속되어 있고, ST(Q6)의 베이스단자는 ST(Q2)의 에미터단자에 접속되어 있다.
다음으로 상기한 구성의 종래회로에 있어서 출력신호가 로우레벨 상태로부터 하이레벨 상태로 상승하는 경우의 동작을 설명한다.
예컨대 하이레벨 상태에 있는 입력단자(A)에 로우레벨의 입력신호가 부여되면, ST(Q1)와 ST(Q2)는 도통상태로부터 비도통상태로 되고, 이에 따라 ST(Q6)는 도통상태로부터 비도통상태로 된다. 그리고 상기ST(Q2)의 콜렉터전위는 저항(R4)의 저항치와 ST(Q2), ST(Q4)의 다이오드(D5, D6)에 존재하는 기생용량에 의해 결정되는 시정수에 따라 상승하게 되는 바, 그러한 콜렉터전위가 ST(Q4)의 VBE(베이스-에미터간 전위)를 넘으면 ST(Q4)가 도통상태로 되고 더욱이 BT(Q5)도 도통상태로 되어, 출력신호는 로우레벨로부터 하이레벨로 상승하게 된다.
따라서 상기와 같은 출력신호의 상승에 있어서, 출력신호의 시간당 상승률(Tr ; dv/dt)은 출력신호의 상승을 수행하는 ST(Q4)의 베이스전위가 되는 ST(Q2)의 콜렉터전위의 Tr에 의존하게 되는데, 이 콜렉터전위의 Tr은 저항(R4)의 저항값과 ST(Q2)의 콜렉터단자에 부가되는 각종 기생용량에 의존하게 된다. 따라서 출력신호의 Tr은 저항(R4)의 저항값과 ST(Q2)의 콜렉터단자에 부가되는 기생용량에 의존하게 된다.
여기에서 파형상승이 완만한 출력신호를 필요로 하는 경우에 회로정수를 최적화한다는 관점에서 저항(R4)의 저항값을 작게 하면, 그 저항값과 기생용량의 시정수가 작게 되어 ST(Q2)의 롤렉터전위 변화와 출력신호의 전위변화는 각각 제7도의 [1], [2]에 나타낸 것처럼 된다. 따라서 출력신호의 파형상승이 급준하게 된다.
한편, 저항(R4)의 저항값을 크게 하면 시정수가 크게 되기 때문에 ST(Q2)의 콜렉터전위의 변화는 제7도의 (3)으로 나타낸 것처럼 그 상승각이 완만하게 되고, 이에 따라 출력신호의 상승각도 제7도의 (4)처럼 완만하게 된다. 그런데 저항(R4)의 저항값을 크게 함으로써 ST(Q2)의 콜렉터전위의 Tr이 작아지게 되어, 출력신호의 파형상승의 응답점은 제7도에 나타낸 것처럼 A로부터 B로 느려지게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제6도에 도시한 종래의 회로처럼 콜렉터단자에 저항이 접속된 ST(Q2)의 도통을 제어함으로써 출력부(Ⅲ)의 트랜지스터를 스위칭동작시켜서 출력신호를 얻도록 회로를 구성하면, 출력신호의 Tr은 ST(Q2)의 콜렉터전위의 Tr, 즉 콜렉터단자에 접속되는 저항(R4)의 저항값 및 기생용량으로 이루어진 시정수로 결정되게 된다.
따라서 그러한 회로구성에 있어 파형상승이 완만한 출력신호를 필요로 하는 경우에, 저항(R4)의 저항값을 작게 하면 시정수가 작아지게 되어 출력신호의 파형상승이 급준하게 되므로, 파형상승이 완만한 출력신호를 얻을 수 없게 된다.
한편, 저항을 크게 하면 시정수가 커지게 되어 출력신호의 파형상승은 완만하게 되지만, 그 반면에 파형상승의 응답점이 지연되게 되므로 전달특성의 악화를 초래하는 문제가 생기게 된다. 본 발명은 상기한 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 출력신호의 파형상승시에 있어서의 전달특성을 향상시킨 논리회로를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입력신호를 받아 들이는 입력부와 ; 이 입력부의 출력에 의해 도통이 제어되는 제어트랜지스터의 일단을 병렬접속된 제1부하회로와 상기 제어트랜지스터의 일단의 전위나 상기 입력부의 출력에 의해 그 부하값이 가변되는 제2부하회로를 매개하여 고전위전압원에 접속시킨 구성으로 되어, 상기 제어트랜지스터의 양단으로 부터 제어산호를 출력하는 제어부 ; 다링톤접속된 바이폴러트랜지스티 및 이 바이폴러트랜지스터의 한쪽과 토템폴형으로 접속된 트랜지스터를 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호로 도통제어하여, 상기 입력신호에 대한 논리연산신호를 출력하게 되는 출력부로 구성되어 있다.
상기한 구성으로 된 본 발명의 논리회로에 있어서는, 제어트랜지스터의 일단에서 출력되는 제어신호의 전위 상승률을 제2부하회로로 제어하고, 상기 제어신호로 하이레벨의 출력신호를 출력하는 출력부의 트랜지스터를 도통제어하여, 상기 입력신호에 대한 논리연산신호를 얻게 된다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도로서, 이 제1도에서 도시된 논리회로는 제6도에 도시된 종래의 논리회로에 대해, 제어부(II)를 구성하는 ST(Q2)의 콜렉터단자에다가 그 콜렉터로부터 본 부하저항을 ST(Q2)의 콜렉터전위에 따라 변화시켜 주는 가변저항회로(1)를 접속시켜서 파형상승의 정도가 완만한 출력신호를 얻도록 된 것인 바, 기타 다른 구성은 제6도에 나타낸 것과 동일하게 되어 있다. 여기에서 상기 가변저항회로(1)는 제2부하로 작용하고, 저항(R4)은 제1부하로 작용한다.
이런 제1도의 구성에 있어서 제6도와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 그에 대한 설명은 생략한다.
제1도에 있어서 가변저항회로(1)는 3개의 다이오드(D7, D8, D9)와 저항(R9)으로 구성되어 있는데, 상기다이오드(D7,D8,D9)는 직렬로 접속되어 있고, 이렇게 직렬로 접속된 다이오드(D7)의 일단은 Vcc에 접속됨과 더불어 다이오드(D9)의 일단은 저항(R9)을 통해 ST(Q2)의 콜렉터단자에 접속되어 있다.
다음으로 상기 가변저항회로(1)의 동작 및 출력신호의 파형상승에 대해 설명한다.
우선, 입력단자(A,B)가 모두 하이레벨인 상태에 있어서는 ST(Q2)와 ST(Q6)가 도통상태로 되고 출력신호는 로우레벨상태로 있게 된다. 이때 동작전류를 무시한다면 ST(Q2)의 콜렉터단자로 부터 본 부하저항은 R4 R9/(R4+R9)으로 된다.
다음에 상기한 상태에서 예컨대 입력단자(A)가 하이레벨상태로부터 로우레벨상태로 변화하면, ST(Q2)는 도통상태로부터 비도통상태로 되고, ST(Q2)의 콜렉터전위는 상술한 콜렉터단자의 부하저항과 기생용량으로 결정되는 시정수에 따라 상승하게 된다. 그리고 ST(Q2)의 콜렉터전위가 2VF(VF는 STQ4, STQ5의 베이스-에미터간 전압으로 한다)+출력전위에 도달하면, ST(Q4)와 ST(Q5)는 도통상태로 되어 출력전위가 상승하기 시작한다. 이렇게 출력전위가 상승함과 더불어 ST(Q2)의 콜렉터전위가 상승하면 가변저항회로(1)를 흐르는 전류는 서서히 감소하고, 출력전위가 Vcc-5VF에 도달하여 ST(Q2)의 콜렉터전위가 Vcc-3VF로 되면 가변저항회로(1)에 전류가 흐르지 않게 된다. 즉, 가변저항회로(1)의 저항값이 무한대로되어 ST(Q2)의 콜렉터단자로부터 본 부하저항은 저항(R4)의 저항값만으로 되므로, 저항값이 증가하게 된다. 이에 따라 제2도의 [5] 및 [6]에 나타냈듯이 ST(Q2)의 콜렉터전위의 상승은 완만하게 되고 출력전위의 상승도 완만하게 된다.
따라서, 이처럼 ST(Q2)의 콜렉터전위에 따라 ST(Q2)의 콜렉터단자의 부하저항을 가변저항회로(1)로 변화시키도록 해서 파형상승이 완만한 출력신호의 응답점을 빠르게 하고 있으므로, 전달지연특성이 짧게 되어 입출력신호의 전달특성을 개선시킬 수 있게 된다. 또한, 저항(R4, R9)의 저항값 및 저항(R9)에 직렬로 접속되는 다이오드의 갯수를 적절히 조정함으로써, 출력신호의 파형상승응답점 및 파형상승시의 전위상승를을 소망하는 수준으로 맞추어 줄 수 있게 된다.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도로서, 이 제3도에 나타낸 논리회로는 제1도에 나타낸 논리회로의 입력부( I )의 입력단자(B) 및 다이오드(D2, D4)를 생략하여 제1도에 나타낸 낸드게이트를 인버터회로로 구성한 것이다. 기타 다른 구성은 제1도와 동일하다. 따라서 이러한 구성에 있어서도 제1도의 실시예와 동일한 효과를 얻게 된다.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도로서, 이 제4도에 나타낸 논리회로는 제1도에 나타낸 논리회로의 입력부( I )를 P 챈널 MOS형 트랜지스터 (이하 PMOS라 표기함) (P1)과 N 챈널 MOS형 트랜지스터 (이하 NMOS라 표기함) (N1)로 이루어진 인버터회로로 구성하고 제어부(II)의 ST(Q2)를 NMOS(N2)로 구성하여, 제1도에 나타낸 NAND 게이트를 Bi-CMOS 구성의 버퍼회로로 한 것이다. 기타 다른 구성은 제1도와 동일하다. 따라서 이러한 구성에 있어서도 제1도의 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.
제5도는 본 발명의 제4실시예에 따른 논리회로의 구성을 나타낸 회로도로서, 이 제5도에 도시된 논리회로는 바이폴러트랜지스터와 CMOS로 버퍼회로를 구성하여, 파형상승이 급준한 출력신호에 있어서의 파형상승응답점을 빠르게 만든 것이다. 이러한 제5도의 제4실시예에 있어서 입력부( I )는 인버터에 의해 구성되어 있고 ; 제어부(II)는 제1도에 도시된 논리회로에 대해 ST(Q2)를 NMOS(N3)로, 저항(R5,R6) 및 ST(Q3)를 NMOS(N4)로 바꾸며, 게이트단자가 입력단자(A)에 접속된 PMOS(P2)를 저항(R4)의 양단에 병렬로 접속시켜서 구성되어 있으며 ; 출력부(III)는 제1도에 도시된 구성으로 되어 있다. 이러한 제4실시예의 특징은 저항(7R)과 병렬로 PMOS(P2)를 접속시킨 것에 있다. 따라서 이런 구성에 있어서도 전술했듯이 ST(Q4)의 베이스전위, 즉 NMOS(N3)의 드레인전위는 또 NMOS(N3)의 드레인단자에 접속된 저항(R4) 및 기생용량으로 결정되는 시정수에 의존하게 된다.
여기에서 제5도에 나타낸 버퍼호로는 입력단자가 하이레벨상태로부터 로우레벨상태로 변하여 NMOS(N3)가 비도통상태로 된 때에 PMOS(P2)를 도통상태로 만들어 NMOS(N3)의 드레인전위의 상승을 빠르게 하고 있다. 이로써 NMOS(N3)가 비도통상태로 되고 나서 ST(Q4)의 베이프전위가 Vcc까지 상승하는 시간이 짧게 된다. 따라서 이러한 구성에 있어서는 파형상승이 급준한 출력신호에 있어서의 응답점을 빠르게 할 수 있게 되어, 입출력신호의 전달특성을 개선시킬 수 있게 된다. 또한, 저항(R4)에 병렬로 접속되는 트랜지스터는 PMOS(P2)에 한정되지 않고 예컨대 PNP형 바이폴러트랜지스터이어도 된다.
또한, 상술한 각 실시예에 있어서 제4실시예의 특징인 PMOS(P2)와 제1∼제3실시예의 특징인 가변저항회로(1)를 서로 바꾸어 설치하여도 되는 것은 물론이다. 그러한 경우에는 제1∼제3 실시예에서 설명한 효과를 제4실시예의 구성에서도 얻을 수 있고, 또한 제4실시예에서 설명한 효과를 제1∼제3실시예의 구성에서도 얻을 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 출력부의 한쪽의 트랜지스터를 도통제어하는 제어신호의전위상승을 제어신호의 전위나 제어트랜지스터를 도통제어하는 신호로 제어하도록 함으로써, 소망의 전위상승률을 갖춘 출력신호의 응답을 빠르게 할 수 있게 된다. 그 결과 입출력신호의 전달지연시간이 짧아져서 출력신호의 파형상승시에 있어서의 전달특성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 제1, 제2전원단자(Vcc, 접지)와 ; 입력신호를 받아들이는 입력부( I ), 이 입력부( I )로부터의 신호에 의해 그 도통이 제어되는 제어트랜지스터(Q2)와, 이 제어트랜지스터 (Q2)의 일단과 상기 제1전원단자(Vcc)간에 접속되어 그 값이 상기 제어트랜이스터 (Q2)의 일단의 전위 혹은 상기 입력부( I )의 출력에 의해 변화되어지는 부하회로를 갖추어 이루어진 제어부(II) 및 : 상기 제1, 제2전원단자(Vcc, 접지)간에 직렬로 접속되어 상기 제어부(II)로부터의 제어신호에 의해 그 도통이 제어되는 제1, 제2트랜지스터(Q5,Q6)를 갖추어 이루어진 출력부(III)가 구비되어 구성된 것을 특징으로 하는 논리회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부하회로는 정저항소자로 이루어진 제1부하회로(R4)와 가변저항소자를 갖춘 제2부하회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 논리회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2부하회로는 직렬로 접속된 다이오드 및 저항으로 이루어진 부하회로(1)인 것을 특징으로 하는 논리회로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2부하회로는 P 챈널 FET(P2)인 것을 특징으로 하는 논리회로
KR1019880003320A 1987-03-27 1988-03-26 논리회로 KR910001383B1 (ko)

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