TW201108616A - Output buffer circuit - Google Patents

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TW201108616A
TW201108616A TW099103179A TW99103179A TW201108616A TW 201108616 A TW201108616 A TW 201108616A TW 099103179 A TW099103179 A TW 099103179A TW 99103179 A TW99103179 A TW 99103179A TW 201108616 A TW201108616 A TW 201108616A
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buffer circuit
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TW099103179A
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Yutaka Sato
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Seiko Instr Inc
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications 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

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Description

201108616 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於調整輸出端子之輸出電壓之跳越率( Sleue Rate)的輸出緩衝電路。 【先前技術】 現在,在半導體積體電路中,經常使用用以將某電路 之輸出電壓以所期待之特性輸出至後段電路之輸入端子的 輸出緩衝電路。 該輸出緩衝電路,係藉由降低輸出雜訊,以謀求後段 電路不會執行錯誤動作。 針對以往之輸出緩衝電路予以說明。 第8圖爲表示以往之輸出緩衝電路的圖式。第9圖爲表 示以往之輸出電壓之時序圖。 在以往之輸出緩衝電路中,藉由使PMOS81、NMOS82 之輸出電壓VOUT之跳越率緩和,降低輸出雜訊。因此, 藉由降低設定反相器73、74之驅動能力,構成以小電流驅 動 PMOS8 1、NMOS82。 具體而言,藉由具有低於一般邏輯電路之驅動能力, 或小尺寸之電晶體,構成反相器73及反相器75。 如此構成之以往之輸出緩衝器係於輸入電壓VIN成爲 高(High)之時,反相器71之輸出電壓成爲低(Low), 反相器72及反相器74之輸出電壓成爲高,反相器73及反相 器75之輸出電壓成爲低,PMOS81接通,NMOS82截止’輸 201108616 出電壓VOUT成爲高》 此時,因電路設計成降低反相器73之驅動能力’故從 反相器73往PMOS81之閘極之驅動電流小’故PMOS81之閘 極電壓之變化量變少。 因此,PMOS81之輸出電流之變化量也變小。 即是,於使用驅動能力高之反相器73、74之時,輸出 電壓VOUT之跳越率如第9圖之虛線所示般,在期間tlO〜 tU成爲陡峭,對此藉由降低反相器73、74之驅動能力, 如9圖之實線所示般,在期間tlO〜tl2成爲緩和,其結果降 低輸出雜訊。 並且,輸入電壓VIN成爲低之時也相同(例如,參照 專利文獻1 )。 [先行技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開平1 1 - 1 45 8 06號公報 【發明內容】 [發明之槪要] [發明所欲解決之課題] 但是,在以往之技術中,雖然降低輸出雜訊,但 PMOS81之輸出電流之變化量變少,因輸出電壓V0UT之跳 越率成爲緩和,故輸出緩衝電路之應答速度變慢。 本發明係鑑於上述課題,以提供可以降低輸出雜訊, 並且抑制應答速度變慢之輸出緩衝電路爲目的。 -6- 201108616 [用以解決課題之手段] (1 )申請專利範圍第1項所記載之發明係提供一種輸 出緩衝電路,屬於調整輸出端子之輸出電壓之跳越率之輸 出緩衝電路,其特徵爲:具備從電源端子供給電流至上述 輸出端子之多數個第1電晶體,和從上述輸出端子供給電 流至接地端子之多數個第2電晶體,和以輸入輸入電壓, 輸出上述輸出電壓之方式,控制上述第1及上述第2電晶體 之控制電路,上述控制電路係藉由具有驅動控制上述第1 電晶體及第2電晶體之特定以下之驅動能力的邏輯電路, 於上述輸出電壓在不含上述電源電壓之1/2倍之特定範圍 變化之時,使特定數量(2以上)之上述第1電晶體或上述 第2電晶體接通(ON),在上述輸出電壓在上述特定範圍 以外變化之時,則使較上述特定數量少之數量的上述第1 電晶體或上述第2電晶體接通。 (2 )申請專利範圍第2項所記載之發明,係提供申請 專利範圍第1項所記載之輸出緩衝電路,其中上述控制電 路係具備具有與上述電源電壓之1/2倍不同之反轉電壓的 第2邏輯電路,藉由上述輸出電壓和上述反轉電壓之大小 關係,使因應上述輸出電壓於上述特定範圍或上述特定範 圍外之數量的上述第1電晶體或第2電晶體接通。 (3 )申請專利範圍第3項所記載之發明,係提供申請 專利範圍第2項所記載之輸出緩衝電路,其中上述第2邏輯 電路具有當上述電源電壓變低時,上述反轉電壓接近於上 述電源電壓之W2倍之特性》 201108616 (4 )在申請專利範圍第4項所記載之發明,係提供如 申請專利範圍第1項所記載之輸出緩衝電路,其中上述控 制電路具備具有在可以容許上述電源電壓之變動的電源電 壓變動範圍中常低於上述電源電壓之1/2倍的第1反轉電壓 ’及/或常高於上述電源電壓之1/2倍的第2反轉電壓之第3 邏輯電路’藉由上述輸出電壓.和上述第1反轉電壓之大小 關係及/或上述輸出電壓和上述第2反轉電壓之大小關係, 使因應上述輸出電壓於上述特定範圍或上述特定範圍外之 數量的上述第1電晶體或第2電晶體接通。 (5 )申請專利範圍第5項所記載之發明,係提供申請 專利範圍第4項所記載之輸出緩衝電路,其中上述第3邏輯 電路具有當上述電源電壓變低時,上述第1及上述第2反轉 電壓接近於上述電源電壓之1/2倍之特性。 [發明效果] 本發明因在包含容易產生輸出雜訊之電源電壓之1/2 倍的範圍(特定範圍以外),使用具有特定以下之驅動能 力之邏輯電路,並使較特定數少之數量的上述第1電晶體 或上述第2電晶體接通,故輸出電壓之跳越率成爲平穩, 可以降低輸出雜訊。 另外,在不含對輸出雜訊影響少之電源電壓之1/2倍 的特定範圍,即使使用具有特定以下之驅動能力之邏輯電 路,亦使特定數量(2以上)的第1電晶體或第2電晶體接 通,輸出電壓之跳越率成爲陡峭’抑止輸出緩衝電路之應 -8 - 201108616 答速度變慢之情形。 【實施方式】 以下,參照圖示說明本發明之實施型態。 (1)實施型態之槪要 本實施型態之輸出緩衝電路係與以往技術相同’藉由 將驅動輸出段之電晶體的邏輯電路之驅動能力電路設計成 低於一般之邏輯電路之驅動能力,縮小從邏輯電路往輸出 段之電晶體之閘極的驅動電流,以減少輸出段之電晶體之 閘極電壓之變化量。依此,因也減少輸出段之電晶體之輸 出電流之變化量,輸出段之電晶體之輸出電壓之跳越率也 成爲緩和,故輸出雜訊減少。 另外,對輸出電壓變化之全範圍,當使輸出段之電晶 體之輸出電壓的跳越率緩和時,則有輸出緩衝電路之應答 速度變慢之問題。 於是,在本實施型態中,注目於成爲輸出雜訊之原因 在於電源電壓之1 /2倍之附近範圍(特定範圍以外),在 該附近範圍使輸出電壓之跳越率緩和,在特定範圍(附近 範圍以外)使跳越率成爲陡峭。 具體而言,使在特定範圍(附近範圍外)成爲接通之 輸出段之電晶體的數量,多於在附近範圍成爲接通之輸出 段之電晶體之數量,依此使在特定範圍之跳越率成爲陡峭 ,抑制應答速度變慢之情形。 -9 - 201108616 (2 )實施型態之詳細 (第一實施型態) 首先’針對輸出緩衝電路之構成予以說明。 第1圖爲表示輸出緩衝電路之圖式。第2圖爲表示反轉 電壓之圖式。 輸出緩衝電路係具備控制電路1 0、當作第1電晶體發 揮功能之PMOS電晶體(PMOS) 31〜32、當作第2電晶體 發揮功能之NMOS電晶體(NMOS) 33〜34。 控制電路1 0具有反相器1 1〜1 7、NOR1 8及NAND 1 9。 再者’輸入於輸出緩衝電路之電壓爲輸入電壓VIN,自輸 出緩衝電路輸出之電壓爲輸出電壓VOUT,反相器13〜14 和反相器17和反相器15之輸出電壓各爲電壓S1〜S4,反相 器11之輸出電壓爲電壓S5。 本實施型態之反相器13、14、15、17係當作具有特定 以下之驅動能力的邏輯電路而發揮功能,NOR1 8和 N AND 19係當作具有與電源電壓之1/2倍不同之反轉電壓的 第2邏輯電路而發揮功能。 控制電路10之第1輸入端子ini係連接於輸出緩衝電路 之輸入端子,第2輸入端子in2係連接於輸出緩衝電路之輸 出端子,第1輸出端子outl係連接於PMOS31之閘極,第2 輸出端子out2係連接於PMOS32之閘極,第3輸出端子out3 係連接於NMOS33之閘極,第4輸出端子out4係連接於 NMOS34之間極。PMOS31之源極係連接於電源端子,汲極 係連接於輸出緩衝電路之輸出端子。PMOS 32之源極係連 -10- 201108616 接於電源端子,汲極係連接於輸出緩衝電路之輸出端子。 NMOS33之源極係連接於接地端子,汲極係連接於輸出緩 衝電路之輸出端子。NMOS34之源極係連接於接地端子’ 汲極係連接於輸出緩衝電路之輸出端子。 反相器11之輸入端子係連接於輸出緩衝電路之輸入端 子,輸出端子係連接於反相器12之輸入端子和NOR1 8之第 1輸入端子和NAND1 9之第1輸入端子和反相器16之輸入端 子。反相器13之輸入端子係連接於反相器12之輸出端子’ 輸出端子係連接於PMOS31之閘極。反相器I4之輸入端子 係連接於NOR18之輸出端子,輸出端子係連接於PMOS32 之閘極。反相器17之輸入端子係連接於反相器16之輸出端 子,輸出端子係連接於NMOS33之閘極。反相器15之輸入 端子係連接於NAND'l 9之輸出端子,輸出端子係連接於 NMOS34之閘極》輸出緩衝電路之輸出端子係連接於 NOR18及NAND19之第2輸入端子。 反相器13〜15及反相器17之驅動能力低於一般邏輯電 路之驅動能力。具體而言,藉由例如小尺寸之電晶體,構 成反相器1 3〜1 5及反相器1 7,使輸出較特定値少之電流。 如第2圖所示般,NOR1 8之反轉電壓VL係藉由事先適 當調整NOR18內部之PMOS(無圖示)及NMOS(無圖示) 之驅動能力,具有在可以容許電源電壓VDD之變動之電源 電壓變動範圍,常低於一般之邏輯電路之反轉電壓( VDD/2)之特性。即是,NOR18係具有反轉電壓VL低於因 電源電壓變動產生之最低電壓(VDD/2 )之特性。 201108616 再者,NOR18具有當電源電壓VDD變低時,NOR18之 反轉電壓VL變高而接近電壓(VDD/2)之特性。 NAND19之反轉電壓VH係藉由事先適當調整NAND19 內部之PMOS (無圖示)及NMOS (無圖示)之驅動能力, 具有在可以容許電源電壓VDD之變動之電源電壓變動範圍 ,常高於一般之邏輯電路之反轉電壓(VDD/2 )之特性。 即是,NAND 19係具有反轉電壓VH高於因電源電壓變動產 生之最高電壓(VDD/2 )之特性。 再者,NAND19具有當電源電壓VDD變低時,NAND19 之反轉電壓VH變低而接近電壓(VDD/2 )之特性。 如此一來,當作第2邏輯電路而發揮功能之NOR18和 NAND19具有當電源電壓變低時,反轉電壓VL、VH接近電 源電壓之1/2倍的特性。 依此,如在第4圖後述般,於電源電壓低時,可以縮 窄使輸出電壓之跳越率成爲緩和之1/2電源電壓附近範圍 (特定範圍以外),增加使跳越率成爲陡峭之特定範圍。 其結果,可以增大抑制低電源電壓時應答速度慢的抑制效 果。 並且,於電源電壓低時,因輸出電壓之跳越率成爲緩 和,故即使縮窄1/2電源電壓附近範圍,亦可以有效降低 輸出雜訊。 PMOS3 1〜32係自電源端子供給電流至輸出緩衝電路 之輸出端子。NMOS3 3〜34係自輸出緩衝電路之輸出端子 供給電流至接地端子。 -12- 201108616 控制電路10係輸入輸入電壓VIN,控制PMOS3 1〜32及 NMOS33〜34之接通、截止,使輸出輸出電壓VOUT。 控制電路10係藉由輸出電壓VOUT,和NOR18之反轉 電壓VL及NAND19之反轉電壓VH之大小關係,判定輸出電 壓VOUT是否在特定範圍變化。輸出電壓VOUT在特定範圍 變化之時,控制電路10係藉由使PMOS31〜32之雙方或 NMOS33〜34之雙方接通,使輸出電壓VOUT之跳越率成爲 陡峭。 再者,輸出電壓VOUT係在特定範圍以外於電壓( VDD/2 )附近變化之時,控制電路10藉由僅使PMOS31或 僅使NMOS33接通,使用特定驅動能力以下之反相器13、 17而維持成爲平緩之輸出電壓VOUT之跳越率。 接著,針對輸出緩衝電路之動作予以說明。 第3圖爲表示輸出電壓之時序圖。 在期間t0〜tl中,輸入電壓VIN成爲高,電壓S1及電 壓S3成爲低。依此,PMOS31接通,NMOS33截止。 在此,反相器13之驅動能力因被電路設計成低於一般 邏輯電路之驅動能力,故從反相器13往PMOS31之閘極之 驅動電流少,故PMOS3 1之閘極電壓之變化量少。依此’ 因PMOS31之輸出電流之變化量也少,被PMOS31控制之輸 出電壓VOUT之跳越率成爲緩和,故輸出雜訊減少。再者 ,針對反相器14及PMOS32也相同,針對反相器17及 NMOS33也相同,針對反相器15及NMOS34也相同。 輸出電壓VOUT雖然從低變高,但是因也低於NOR18 -13- 201108616 之反轉電壓VL,故相對於NOR18及NAND19爲低。依此, 因在NOR18中輸出電壓VOUT低,電壓S5也低,故電壓S2 也變低,PMOS32則接通。再者,因在NAND19中,輸出電 壓VOUT爲低,故電壓S4也變低,NMOS34則截止。 即是,此時,PMOS31〜32之雙方接通,輸出電壓 VOUT之跳越率成爲陡峭。依此,因兩個PMOS控制輸出電 壓VOUT,故輸出緩衝電路之應答速度變快。 在期間tl〜t2中,輸出電壓VOUT因高於NOR18之反轉 電壓VL,故相對於NOR18爲高。依此,因在NOR18中,輸 出電壓VOUT爲高,故電壓S2也變高,PMOS32則截止。 即是,此時控制電路10監視第2輸入端子in2之輸出電 壓VOUT,判定輸出電壓VOUT是否高於NOR1 8之反轉電壓 VL。當輸出電壓VOUT高於NOR18之反轉電壓VL時,僅 PMOS31接通,輸出電壓VOUT之跳越率成爲緩和。依此, 因1個PMOS控制輸出電壓VOUT,故輸出緩衝電路之應答 速度變慢。依此,輸出電壓VOUT在電壓(VDD/2 )附近 變化之時雖然最擔心產生輸出雜訊之時,但是因此時輸出 緩衝電路之應答速度變慢,故輸出雜訊減少。 在期間t2〜t3中,因應輸入電壓VIN爲高之期間,輸 出電壓VOUT也高。 在期間t3〜t4中,輸入電壓VIN成爲低,電壓S1及電 壓S3成爲高。依此,PMOS31截止,NMOS33接通。 輸出電壓VOUT雖然從高變低,但是因也高於NAND 19 之反轉電壓VH,故相對於NOR18及NAND19爲高。依此’ -14- 201108616 因在NOR18中,輸出電壓VOUT爲高,故電壓S2也變高, PMOS32則截止。再者,因在NAND19中輸出電壓VOUT高 ,電壓S5也高,故電壓S4也變高,NMOS34則接通。 即是,此時,NMOS3 3〜34之雙方接通,輸出電壓 VOUT之跳越率成爲陡峭。依此,因兩個NMOS控制輸出電 壓VOUT,故輸出緩衝電路之應答速度變快。 在期間t4〜t5中,輸出電壓VOUT因低於NAND19之反 轉電壓VH,故相對於NAND19爲低。依此,因在NAND19 中,輸出電壓VOUT爲低,故電壓S4也變低,NMOS34則截 止。 即是,此時控制電路10監視第2輸入端子in2之輸出電 壓VOUT,判定輸出電壓VOUT是否低於NAN D19之反轉電 壓VH。當輸出電壓VOUT低於NAND19之反轉電壓VH時, 僅NMOS33接通,輸出電壓VOUT之跳越率成爲緩和。依此 ,因1個NMOS控制輸出電壓VOUT,故輸出緩衝電路之應 答速度變慢。依此,輸出電壓VOUT在電壓(VDD/2 )附 近變化之時雖然最擔心產生輸出雜訊之時,但是因此時輸 出緩衝電路之應答速度變慢,故輸出雜訊減少。 接著,一面比較電源電壓VDD高之時和低之時,針對 輸出緩衝電路之動作予以說明。 第4圖爲表示電源電壓高之時和低之時的輸出電壓之 時序圖,(A)爲電源電壓爲高之時,(B)爲電源電壓爲 低之時。 電源電壓VDD爲高之時,則如第4圖(A )所示般,因 -15- 201108616 PMOS31〜32及NMOS33〜34之輸出電流全體之變化量變多 ,故比起第4圖(B)之電源電壓VDD低之時,輸出電壓 VOUT之跳越率全體性變成陡峭,依此輸出緩衝器之應答 速度變快,爲雜訊變大之狀態。 在此,在本實施型態中,藉由增長最擔心產生輸出雜 訊之電壓(VDD/2 )附近(特定範圍以外)之期間,使輸 出電壓VOUT之跳越率緩和,降低輸出雜訊。 具體而言,於電源電壓VDD高時,因NOR18之反轉電 壓VL變低(參照第2圖),故如第4圖(A )所示般, NOR18之反轉電壓VL和電壓(VDD/2)之差變大,第3圖 之輸出電壓VOUT之跳越率爲陡峭之期間to〜tl變短,輸出 電壓VOUT之跳越率爲緩和之期間tl〜t2變長。 再者,NAND19之反轉電壓VH和電壓(VDD/2)之差 變大,第3圖之期間t3〜t4變短,期間t4〜t5變長。 電源電壓VDD爲低之時,則如第4圖(B )所示般,因 PMOS31〜32及NMOS33〜34之輸出電流之變化量變少,故 比起第4圖(A)之電源電壓VDD高之時,輸出電壓VOUT 之跳越率全體性變成緩和,依此輸出雜訊減少,爲應答速 度明顯變慢之狀態。 此時,因輸出雜訊小(因在VDD/2附近之跳越率緩和 ),故在最擔心會產生輸出雜訊之電壓(VDD/2 )附近之 輸出電壓VOUT之跳越率成爲緩和之期間即使短亦可。 在此,在本實施型態中,藉由縮短最擔心產生輸出雜 訊之電壓(VDD/2 )附近(特定範圍以外)之期間,另外 -16- 201108616 增長輸出電壓νουτ之跳越率成爲陡峭之特定範圍之期間 ,抑制應答速度明顯變慢。 具體而言,於電源電壓VDD低時,因NOR18之反轉電 壓VL變高(參照第2圖),故如第4圖(Β)所示般, NOR18之反轉電壓VL和電壓(VDD/2)之差變小,第3圖 之輸出電壓VOUT之跳越率爲陡峭之期間t0〜tl變長,輸出 電壓VOUT之跳越率爲緩和之期間tl〜t2變短。再者, NAND19之反轉電壓VH和電壓(VDD/2)之差變小,第3圖 之期間t3〜t4變長,期間t4〜t5變短。 如此一來,輸出電壓VOUT從接地電壓VSS變化成 NOR18之反轉電壓VL之時,及從電源電壓VDD變化成 NAND19之反轉電壓VH之時,因兩個MOS電晶體之雙方控 制輸出電壓VOUT,故輸出電壓VOUT之跳越率成爲陡峭。 依此,輸出緩衝電路之應答速度變快。 再者,於輸出電壓VOUT在電壓(VDD/2)附近變化 之上述以外之時,僅一個MOS電晶體控制輸出電壓VOUT ,故輸出電壓VOUT之跳越率成爲緩和。依此,因輸出緩 衝電路之應答速度變慢,輸出雜訊減少。 並且,在期間tO〜t2之動作中,輸出電壓VOUT之跳越 率之傾斜,在第3圖中,雖然一次變更,但是即使特定次 數變更亦可。此時,適當準備具有反轉電壓之邏輯電路及 MOS電晶體,根據反轉電壓及輸出電壓VOUT,控制電路 10適當控制MOS電晶體。 -17- 201108616 (第二實施型態) 接著,針對第二實施型態予以說明。 首先,針對輸出緩衝電路之構成予以說明。 第5圖爲表示輸出緩衝電路之圖式。第6圖爲表示反轉 電壓之圖式。 輸出緩衝電路係具備控制電路40、當作第1電晶體發 揮功能之PMOS電晶體61〜62、當作第2電晶體發揮功能之 NMOS電晶體63〜64。 控制電路40具有反相器41〜49、NAND51、NAND52、 NOR5 3及NOR5 4 °再者.輸入於輸出緩衝電路之電壓爲輸 入電壓VIN,自輸出緩衝電路輸出之電壓爲輸出電壓VOUT ,反相器43和NAND52和反相器49和NOR 54之輸出電壓各 爲電壓S9〜S 1 2 6 本實施型態之反相器44、46係當作第3邏輯電路發揮 功能。 控制電路40之第1輸入端子ini係連接於輸出緩衝電路 之輸入端子,第2輸入端子in2係連接於輸出緩衝電路之輸 出端子,第1輸出端子outl係連接於PMOS61之閘極,第2 輸出端子〇ut2係連接於PMOS62之閘極,第3輸出端子out3 係連接於NMOS63之閘極,第4輸出端子out4係連接於 NMOS64之閘極。PMOS61之源極係連接於電源端子,汲極 係連接於輸出緩衝電路之輸出端子。PMOS62之源極係連 接於電源端子,汲極係連接於輸出緩衝電路之輸出端子。 NMOS 63之源極係連接於接地端子,汲極係連接於輸出緩 -18- 201108616 衝電路之輸出端子。NM〇S64之源極係連接於接地端子’ 汲極係連接於輸出緩衝電路之輸出端子。 反相器41之輸入端子係連接於輸出緩衝電路之輸入端 子,輸出端子係連接於反相器42及反相器48之輸入端子。 反相器43之輸入端子係連接於反相器42之輸出端子’輸出 端子係連接於PMOS61之閘極。反相器49之輸入端子係連 接於反相器48之輸出端子,輸出端子係連接於NMOS63之 閘極。NAND51之第1輸入端子係連接於反相器42之輸出端 子,第2輸入端子係連接於反相器44之輸出端子’第3輸入 端子係連接於反相器47之輸出端子,輸出端子係連接於 NAND52之第2輸入端子。NAND53之第1輸入端子係連接於 反相器48之輸出端子,第2輸入端子係連接於反相器46之 輸出端子,第3輸入端子係連接於反相器45之輸出端子’ 輸出端子係連接於NOR54之第2輸入端子。NAND52之第一 輸入端子係連接於反相器42之輸出端子,輸出端子係連接 於PMOS62之閘極。NOR54之第一輸入端子係連接於反相 器48之輸出端子,輸出端子係連接於NMOS 64之閘極。反 相器44之輸入端子係連接於輸出緩衝電路之輸出端子’輸 出端子係連接於反相器45之輸入端子。反相器46之輸入端 子係連接於輸出緩衝電路之輸出端子,輸出端子係連接於 反相器47之輸入端子。 反相器43和NAND52和NOR54和反相器49之驅動能力 低於一般邏輯電路之驅動能力。具體而言,藉由例如小尺 寸之電晶體,構成反相器43和NAND52和NOR54和反相器 -19- 201108616 49,使輸出較特定値少之電流。 如第6圖所示般,反相器46之反轉電壓VL係具有與第 —實施型態之NOR1 8之反轉電壓VL相同之特性。 反相器44之反轉電壓VH具有與第一實施型態之 NAND19之反轉電壓VH相同之特性。 接著,針對輸出緩衝電路之動作予以說明。 第7圖爲表示輸出電壓之時序圖。 在期間t0〜tl中,輸入電壓VIN成爲高,電壓S5及電 壓S8成爲高,電壓S?及電壓S11成爲低。依此,PMOS61接 通,NMOS63截止。 輸出電壓VOUT雖然從低變高,但是因也低於反相器 46之反轉電壓VL,故相對於反相器44及反相器46爲低。依 此,電壓S1及電壓S4成爲高,電壓S2〜S3成爲低。因在 NAND51中,電壓S3爲低,故電壓S6成爲高,因在 NAND52中電壓S5〜S6爲高,故電壓S10成爲低,PMOS62 接通。再者,因在NOR 53中電壓S4爲高,故電壓S7成爲低 ,因在NOR54中電壓S8爲高,故電壓S12成爲低,NMOS64 截止。 即是,此時,PMOS61〜62之雙方接通,輸出電壓 VOUT之跳越率成爲陡峭。依此,兩個PMOS控制輸出電壓 VOUT。 在期間tl〜t2中,輸出電壓VOUT因高於反相器46之反 轉電壓VL,故相對於反相器46爲高。依此,電壓S1及電壓 S3成爲高,電壓S2及電壓S4成爲低。因在NAND51中’電 -20- 201108616 壓S1和電壓S3和電壓S5爲高,故電壓S6成爲低,因在 NAND52中電壓S6爲低,故電壓S10成爲高,PMOS62截止 〇 即是,此時控制電路40監視第2輸入端子in2之輸出電 壓VOUT,判定輸出電壓VOUT是否高於反相器46之反轉電 壓VL。當輸出電壓VOUT高於反相器46之反轉電壓VL時, 僅PMOS61接通,輸出電壓VOUT之跳越率成爲緩和。依此 ,1個PMOS控制輸出電壓VOUT。 在期間t2〜t3中,輸出電壓VOUT因高於反相器44之反 轉電壓VH,故相對於反相器44爲高。依此,電壓S1及電 壓S4成爲低,電壓S2〜S3成爲高。因在NAND51中,電壓 S1爲低,故電壓S6成爲高,因在NAND52中電壓S5〜S6爲 高,故電壓S10成爲低,PMOS62接通。 即是,此時控制電路40監視第2輸入端子in2之輸出電 壓VOUT,判定輸出電壓VOUT是否高於反相器44之反轉電 壓VH。當輸出電壓VOUT高於反相器44之反轉電壓VH時, PMOS61〜62之雙方接通,輸出電壓VOUT之跳越率成爲陡 峭。依此,2個PMOS控制輸出電壓VOUT。 在期間t3〜t4中,因應輸入電壓VIN爲高之期間,輸 出電壓VOUT也高。 在期間t4〜t5中,輸入電壓VIN成爲低,電壓S5及電 壓S8成爲低,電壓S9及電壓S11成爲高。依此,PMOS61截 止,NMOS63接通。 輸出電壓VOUT雖然從高變低,但是因也高於反相器 -21 - 201108616 44之反轉電壓VH,故相對於反相器44及反相器46爲高。 依此,電壓S1及電壓S4成爲低,電壓S2〜S3成爲高。因在 NOR53中,電壓S2爲高,故電壓S7成爲低,因在NOR54中 電壓S7〜S8爲低,故電壓S12成爲高,NMOS64接通。再者 ,因在NAND51中,電壓S1爲低,故電壓S6成爲高,因在 NAND52中電壓S5爲低,故電壓S12也成爲高,PMOS62截 止。 即是,此時,NMOS63〜64之雙方接通,輸出電壓 VOUT之跳越率成爲陡峭。依此,兩個NMOS控制輸出電壓 VOUT。 在期間t5〜t6中,輸出電壓VOUT因低於反相器44之反 轉電壓VH,故相對於反相器44爲低。依此,電壓S1及電 壓S3成爲高,電壓S2及電壓S4成爲低。因在NOR53中,電 壓S2和電壓S4和電壓S8爲低,故電壓S7變高,因在NOR54 中電壓S7爲高,故電壓S12變低,NMOS64截止。 即是,此時控制電路40監視第2輸入端子in2之輸出電 壓VOUT,判定輸出電壓VOUT是否低於反相器44之反轉電 壓VH。當輸出電壓VOUT低於反相器44之反轉電壓VH時, 僅NMOS63接通,輸出電壓VOUT之跳越率成爲緩和。依此 ,1個NMOS控制輸出電壓VOUT。 在期間t6〜t7中,輸出電壓VOUT因低於反相器46之反 轉電壓VL,故相對於反相器46爲低。依此,電壓S1及電壓 S4變高,電壓S2〜S3變低。因在NOR53中’電壓S4爲高’ 故電壓S7變低,因在NOR54中電壓S7〜S8爲低,故電壓 -22- 201108616 S 1 2變高,NMOS64接通。 即是,此時控制電路40監視第2輸入端子in2之輸出電 壓VOUT,判定輸出電壓VOUT是否低於反相器46之反轉電 壓VL。當輸出電壓VOUT低於反相器46之反轉電壓VL時, NMOS63〜64之雙方接通,輸出電壓VOUT之跳越率成爲陡 峭。依此,兩個NMOS控制輸出電壓VOUT。 如此一來,輸出電壓VOUT從接地電壓VSS變化成反相 器46之反轉電壓VL之時、從反相器44之反轉電壓VH變化 成電源電壓VDD之時、從電源電壓VDD變化成反相器44之 反轉電壓VH時,及從反相器46之反轉電壓VL變化成接地 電壓VSS之時,因兩個MOS電晶體之雙方控制輸出電壓 VOUT,故輸出電壓VOUT之跳越率成爲陡峭。依此,輸出 緩衝電路之應答速度變快。 再者,於輸出電壓VOUT在電壓(VDD/2 )附近變化 之上述以外之時,僅一個MOS電晶體控制輸出電壓VOUT ,故輸出電壓VOUT之跳越率成爲緩和。依此,因輸出緩 衝電路之應答速度變慢,輸出雜訊減少。 並且,在期間t0〜t3之動作中,輸出電壓VOUT之跳越 率之傾斜,在第7圖中,雖然兩次變更’無圖示但即使特 定次數變更亦可。此時’適當準備具有反轉電壓之邏輯電 路及MOS電晶體,根據反轉電壓及輸出電壓VOUT,控制 電路4 0適當控制Μ Ο S電晶體。 【圖式簡單說明】 -23- 201108616 miffl爲表示第—實施型態之輸出緩衝電路的圖式。 胃2®爲表示第一實施型態之輸出緩衝電路之反轉電 壓的圖式。 第3圖爲表示第一實施型態之輸出緩衝電路之輸出電 壓的時序圖。 胃4®爲表示電源電壓高之時和低之時的輸出電壓之 時序圖。 第5圖爲表示第二實施型態之輸出緩衝電路的圖式。 第6圖爲表示第二實施型態之輸出緩衝電路之反轉電 壓的圖式。 第7圖爲表示第二實施型態之輸出緩衝電路之輸出電 壓的時序圖。 第8圖爲表示以往之輸出緩衝電路的圖式。 第9圖爲表示以往之輸出電壓之時序圖。 【主要元件符號說明】 1 〇 :控制電路 31〜32 : PMOS電晶體 33〜34 : NMOS電晶體 1 1〜1 7 :反相器
18 : NOR
19 : NAND -24-

Claims (1)

  1. 201108616 七、申請專利範圍: 1 —種輸出緩衝電路, 用以調整輸出端子之輸出電壓的跳越率(Sleue Rate ),其特徵爲:具備 從電源端子供給電流至上述輸出端子的多數第1電晶 體; 從上述輸出端子供給電流至接地端子的多數第2電晶 體;和 以輸入輸入電壓,輸出上述輸出電壓之方式,控制上 述第1電晶體及上述第2電晶體的控制電路, 上述控制電路係藉由具有驅動控制上述第1電晶體及 第2電晶體之特定以下之驅動能力的邏輯電路, 於上述輸出電壓在不含上述電源電壓之1/2倍之特定 範圍變化時,使特定數量(2以上)之上述第1電晶體或上 述第2電晶體接通(ON), 在上述輸出電壓在上述特定範圍外變化時,使較上述 特定數量少之數量的上述第1電晶體或上述第2電晶體接通 〇 2 ·如申請專利範圍第1項所記載之輸出緩衝電路,其 中 上述控制電路具備 具有與上述電源電壓之1/2倍不同之反轉電壓的第2邏 輯電路, 藉由上述輸出電壓和上述反轉電壓之大小關係,使因 -25- 201108616 應上述輸出電壓於上述特定範圍或上述特定範圍外之數量 的上述第1電晶體或第2電晶體接通》 3 ·如申請專利範圍第2項所記載之輸出緩衝電路,其 中 上述第2邏輯電路具有當上述電源電壓變低時,上述 反轉電壓接近於上述電源電壓之1/2倍之特性。 4·如申請專利範圍第1項所記載之輸出緩衝電路,其 中 上述控制電路具備第3邏輯電路,該第3邏輯電路 具有在可以容許上述電源電壓之變動的電源電壓變動 範圍中,常低於上述電源電壓之1/2倍之第1反轉電壓,及/ 或常高於上述電源電壓之1/2倍的第2反轉電壓, 藉由上述輸出電壓和上述第1反轉電壓之大小關係, 及/或上述輸出電壓和上述第2反轉電壓之大小關係,使因 應上述輸出電壓於上述特定範圍或上述特定範圍外之數量 的上述第1電晶體或第2電晶體接通。 5 .如申請專利範圍第4項所記載之輸出緩衝電路,其 中 上述第3邏輯電路具有當上述電源電壓變低時,上述 第1及上述第2反轉電壓接近於上述電源電壓之1/2倍之 特性。 -26-
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