WO2010122597A1 - 集積回路の出力ドライバ装置 - Google Patents

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WO2010122597A1
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control signal
circuit
driver
signal
drive transistor
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PCT/JP2009/001822
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English (en)
French (fr)
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島崎要爾
柴山直也
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富士通株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/163Soft switching
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • H03K17/041Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0412Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/04123Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches

Definitions

  • the disclosed technology relates to a technology for controlling noise and power consumption in an output driver of an integrated circuit.
  • An output driver circuit (hereinafter simply referred to as “output driver”) of an integrated circuit (LSI) is a voltage-driven semiconductor switching element connected to the outside of the LSI with an on / off signal generated inside the LSI as an input. It is a circuit which generates the drive signal for.
  • Examples of such a voltage-driven semiconductor switching element include an insulated gate bipolar transistor (IGBT) used in a power converter such as an inverter for variable speed control of a motor.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • FIG. 1A is a diagram illustrating a general configuration example of an output driver and its peripheral circuits.
  • the output signal 104 of the drive transistor circuit 101 drives an external load circuit such as a switching element (not shown).
  • the drive transistor circuit 101 includes, for example, a P-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 101-1 and an N-type MOSFET 101-2.
  • the power supply voltage VDD is applied to the source terminal of the P-type MOSFET 101-1, and the source terminal of the N-type MOSFET 101-2 is set to the ground potential VSS.
  • the drain terminals of the P-type MOSFET 101-1 and the N-type MOSFET 101-2 are connected to each other.
  • the net_p signal input to the gate terminal of the P-type MOSFET 101-1 is asserted (becomes low level), and the net_n signal input to the gate terminal of the N-type MOSFET 101-2 is negated (becomes low level).
  • the P-type MOSFET 101-1 is turned on, the N-type MOSFET 101-2 is turned off, and the power supply voltage VDD is supplied to the output signal 104.
  • the net_p signal input to the gate terminal of the P-type MOSFET 101-1 is negated (becomes high level), and the net_n signal input to the gate terminal of the N-type MOSFET 101-2 is asserted (becomes high level).
  • the P-type MOSFET 101-1 is turned off, the N-type MOSFET 101-2 is turned on, and the output signal 104 is dropped to the ground potential VSS.
  • the waveforms (105, 109) of the net_p signal and the net_n signal that are supplied to the P-type MOSFET 101-1 and the N-type MOSFET 101-2 constituting the output driver and turn them on are displayed.
  • the control to be smoothed is performed. This control is performed by pre-driver circuits (hereinafter referred to as “pre-drivers”) 102-1 and 102-2 that generate the net_p signal and the net_n signal, respectively.
  • pre-drivers pre-driver circuits
  • the waveforms of the net_p signal and the net_n signal are simply smoothed, the time during which the P-type MOSFET 101-2 and the N-type MOSFET 101-2 are turned on at the same time becomes longer, and between the power supply voltage VDD and the ground potential VSS.
  • a large through current flows.
  • the through current causes current noise, voltage noise, power supply noise and power supply drop.
  • the waveform quality of the output signal 104 decreases, such as a decrease in the signal level of the output signal 104, an increase in reflection due to a change in impedance of the drive transistor circuit 101, a timing error due to an increase in jitter, and a slow rise and fall of the waveform. cause.
  • An increase in the through current leads to an increase in power consumption of the integrated circuit including the drive transistor circuit 101.
  • the noise tolerance during the state transition is also lowered.
  • FIG. 1B a control method as shown in FIG. 1B is known. That is, in order to turn on the external switching element, for example, the input signal 103 in FIG. 1A is asserted (becomes high level) at time t1. In response, the pre-driver 102-1 causes the net_p signal to curl its waveform to be slowly asserted, as shown as 105 in the figure. On the other hand, the pre-driver 102-2 controls the waveform of the net_n signal so as to be abruptly negated as indicated by 106 in the figure. As a result, in FIG.
  • the pre-driver 102-1 controls the waveform of the net_p signal so as to be abruptly negated as indicated by 108 in the figure.
  • the pre-driver 102-2 causes the waveform of the net_n signal to be slowly asserted, as indicated by 109 in the figure.
  • noise due to the through current can be reduced to some extent by making the pre-driver output waveform on the off side steep.
  • the waveform of the output signal 104 output from the drive transistor circuit 101 is distorted, that is, the rise and fall of the waveform are not steep, resulting in a problem that the high-speed operation of the subsequent switching element is hindered.
  • the influence of noise due to the current change accompanying the change of the output voltage appears largely in the vicinity of the switching threshold (Vth) of the P-type MOSFET 101-1 and the N-type MOSFET 101-2.
  • Vth switching threshold
  • the net_p signal is actually convex downward as shown in FIG.
  • the first prior art has a problem that it is difficult to smooth the waveforms of the net_p signal and the net_n signal only near the threshold values of the P-type MOSFET 101-1 and the N-type MOSFET 101-2.
  • FIG. 2 is a block diagram of the second prior art.
  • the drive transistor circuit 201 a plurality of pairs, for example, # 1 to # 4, which can be realized by the P-type MOSFET 201-1 and the N-type MOSFET 201-2 are arranged.
  • the power supply voltage VDD is applied to the source terminals of the P-type MOSFETs 201-1 of # 1 to # 4.
  • the source terminals of the N-type MOSFETs 201-2 of # 1 to # 4 are set to the ground potential VSS.
  • the drain terminals of the P-type MOSFETs 201-1 of # 1 to # 4 and the N-type MOSFETs 201-2 of # 1 to # 4 are connected to each other.
  • the output signals net_p1, net_p2, net_p3, and net_p4 of the pre-drivers 202-1 of cascaded # 1 to # 4 are input to the gate terminals of the P-type MOSFETs 201-1 of # 1 to # 4.
  • the output signals net_n1, net_n2, net_n3, and net_n4 of the pre-driver 202-2 connected in cascade are input to the gate terminals of the N-type MOSFETs 201-2 of # 1 to # 4.
  • the drain connection portions of the P-type MOSFETs 201-1 and # N-type MOSFETs 201-2 of # 1 to # 4 are connected to the output signal 204.
  • An input signal 203 is input to the pre-drivers 202-1 (# 1) and 202-2 (# 1).
  • the input signal 203 of FIG. 2A is asserted at time t1, as shown in FIG. 2B.
  • the output signals net_p1, net_p2, net_p3, and net_p4 of the cascade-connected # 1 to # 4 pre-drivers 202-1 are sequentially asserted with a time difference as shown in FIG. 2B.
  • the output signals net_n1, net_n2, net_n3, and net_n4 of the # 1 to # 4 pre-drivers 202-2 connected in cascade are sequentially negated with a time difference as shown in FIG. 2B. Is done.
  • outputs from the output driver sets 201-1 and 201-2 of # 1 to # 4 are generated, and an output signal 204 shown in FIG. 2B is obtained as a combined output thereof.
  • the input signal 203 in FIG. 2A is negated at time t2, as shown in FIG. 2B.
  • the output signals net_p1, net_p2, net_p3, and net_p4 of the cascaded # 1 to # 4 pre-drivers 202-1 are sequentially negated with a time difference as shown in FIG. 2B.
  • the output signals net_n1, net_n2, net_n3, and net_n4 of the # 1 to # 4 pre-drivers 202-2 connected in cascade are sequentially asserted with a time difference as shown in FIG. 2B. Is done.
  • outputs from the output driver sets 201-1 and 201-2 of # 1 to # 4 are generated, and an output signal 204 shown in FIG. 2B is obtained as a combined output thereof.
  • the waveform characteristics and the like of the # 1 to # 4 pre-drivers 202-1 and # 1 to # 4 pre-drivers 202-2 are adjusted, thereby switching a plurality of drive transistors 201-1.
  • the delay control is performed.
  • the waveform changes of net_p1, net_p2, net_p3, net_p4, and net_n1, net_n2, net_n3, and net_n4 are not controlled.
  • the reduction of the through current is not sufficient, and the rising and falling edges of the output signal 204 are lost, which is not steep.
  • the output driver circuit of the integrated circuit according to the second prior art has a problem that the circuit scale becomes large.
  • OCD Off Chip Driver
  • DDR2-SDRAM Double Data Rate 2-Synchronous Dynamic Access Memory
  • the problem to be solved by the disclosed technology is to reduce the through current and noise in the output driver, enable high-speed operation, and realize desired output waveform characteristics with a small circuit scale.
  • a load circuit is provided by a common output signal of a first drive transistor circuit and a second drive transistor circuit that respectively receive a first driver control signal and a second driver control signal generated from an input signal.
  • a first pre-driver that supplies a first driver control signal to a first drive transistor in response to an input signal, and a second driver control signal in response to the input signal
  • a second pre-driver for supplying to the drive transistor, and the second pre-driver rapidly changes the second driver control signal so as to turn off the second driver transistor.
  • the first pre-driver delays the first driver control signal while delaying the first driver transition signal.
  • the first driver transistor circuit is controlled so as to change abruptly in the vicinity of the operation threshold value of the first driver transistor circuit so as to change sharply.
  • the control signal is abruptly changed so as to turn off the first driver transistor, and the second driver controls the second driver while delaying the second driver control signal with respect to the timing.
  • an output driver device that performs control so as to change abruptly in the vicinity of the threshold value of the operation of the second driver transistor circuit so as to turn on the transistor for use.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the first embodiment of the output driver device.
  • the output driver device is disposed in an output unit inside the LSI, and controls turn-on / turn-off of a switching element (not shown) connected to the outside based on on / off of an input signal 303 generated inside the LSI. .
  • the first drive transistor circuit 301-1 included in the drive transistor circuit 301 supplies an output signal 304 that is turned on when the switching element connected to the driver output is turned on.
  • the first drive transistor circuit 301-1 is realized by, for example, a P-type MOSFET. Of course, it may be realized by other transistor elements capable of realizing the same operation.
  • the second drive transistor circuit 301-2 supplies an output signal 304 that is turned on when the switching element is turned off.
  • Second drive transistor circuit 301-2 is realized, for example, by an N-type MOSFET. Of course, it may be realized by other transistor elements capable of realizing the same operation.
  • the first pre-driver unit 302-1 generates a first driver control signal net_p based on the input signal 303 and supplies the first driver control signal net_p to the first drive transistor circuit 301-1.
  • the net_p signal turns on the first drive transistor circuit 301-1 in response to the rising edge of the input signal 303 while controlling the signal amount and the signal change timing.
  • the net_p signal is generated in response to the falling edge of the input signal 303, sufficiently earlier than the second driver control signal net_n turns on the second drive transistor circuit 301-2. 301-1 is turned off.
  • the second pre-driver unit 302-2 generates a second driver control signal net_n based on the input signal 303 and supplies it to the second drive transistor circuit 301-2.
  • the net_n signal turns on the second drive transistor circuit 301-2 in response to the falling edge of the input signal 303 while controlling the signal amount and the signal change timing.
  • the net_n signal turns off the second drive transistor circuit 301-2 in response to the rising edge of the input signal 303, sufficiently earlier than the net_p signal turns on the first drive transistor circuit 301-1. .
  • the first pre-driver unit 302-1 can be realized as the following configuration.
  • the plurality (# 1 to # 4) of buffer circuits (BUF) 302-1-3 receives the input signal 303 at the first stage (# 1), and sequentially performs signal delays by a predetermined amount. Cascaded.
  • Each buffer 302-1-3 is, for example, a CMOS non-inverting circuit, and outputs each output voltage signal of net_a1, net_a2, net_a3, and net_a4.
  • the plurality (# 1 to # 4) of first control transistors (first TR) 302-1-1 are realized by one conductivity type, for example, an N-type MOSFET.
  • each drain terminal is connected to the net_p signal line, and each source terminal is connected to the ground potential VSS.
  • the second control transistor circuit (second TR) 302-1-2 is the other conductivity type, for example, a P-type MOSFET.
  • the source terminal is connected to the power supply voltage VDD, and the drain terminal is connected to the net_p signal line.
  • the first TRs 302-1-1 of # 1 to # 4 respectively have predetermined drain current values i_a1, i_a2, i_a3, i_a4, and Cp ⁇ (dvp) based on output voltage signals of net_a1, net_a2, net_a3, and net_a4. / Dt), the net_p signal is formed.
  • Cp is an equivalent capacitance existing between the net_p signal line and the ground
  • each first TR 302-1-1 is an N-type MOSFET
  • the drain current i_a0 in the second TR 302-1-2 depends on the difference between the voltage of the input signal 303 and the power supply voltage VDD applied to the source terminal. Since the second TR 302-1-2 is a P-type MOSFET, the drain current i_a0 decreases (or depends on the change of the voltage of the input signal 303 from L to H (or from H to L) in the linear region. Flows in the direction of increasing).
  • the voltage of the net_p signal also depends on the drain current i_a0 flowing through the second TR 302-1-2.
  • the voltage of the net_p signal also depends on the conductance Gai or gmi (hereinafter referred to as “Gai (gmi)”) of each first TR 302-1-1 or second TR 302-1-2.
  • i_a0 i_a1 + i_a2 + i_a3 + i_a4 + Cp ⁇ (dvp / dt)
  • the channel size of each first TR 302-1-1 is adjusted so that the following equation is established.
  • Ga0 (gm0) >> Ga1 (gm1) + Ga2 (gm2) + Ga3 (gm3) + Ga4 (gm4)
  • the waveform in the vicinity of the operation threshold value of the output driver becomes convex upward as a whole, while the waveform exceeding the threshold value is not smoothed, that is, a steep waveform. It becomes possible to make a simple waveform.
  • the equivalent capacitance Cp when the first pre-driver section 302-1 side is viewed from the gate terminal of the first drive transistor circuit 301-1 connected to the net_p signal is the first TR 302-1-1 and the second TR 302. It varies depending on the operation region of -1-2. However, for simplification, it is assumed that the equivalent capacitance Cp is between the gate of the first drive transistor circuit 301-1 and the ground (VSS) and hardly changes. At this time, it is assumed that the time constant (Cp / G) corresponds to the change in the total conductance G and is smaller as the total conductance is larger, and the response of the net_p signal is faster.
  • the periods t1-t2, t2-t3, t3-t4, t4-t5, t5-t6 are denoted as t12, t23, t34, t45, and t56, respectively.
  • the periods t7-t8, t8-t9, t9-t10, t10-t11, t11-t12 are denoted as t78, t89, t910, t1011, and t1112, respectively.
  • the voltage of the net_a0 signal which is the same signal as the input signal 303, also changes from L to H.
  • the voltage signal values of net_a1, net_a2, net_a3, and net_a4 are still L. Therefore, the H-level voltage that has been held in the equivalent capacitance Cp so far is the voltage net_p.
  • the voltages of the input signal 303 and net_a0 are already H, and the voltage of net_a1 is already H. Then, the change in the voltage of net_a1 from L to H at t23 propagates through BUF302-1-3 (# 2), and the voltage of net_a2 changes from L to H.
  • current i_a1 and current i_a2 flow to discharge the voltage of equivalent capacitance Cp.
  • the amount of the current i_a1 corresponds to the small conductance Ga1 (gm1) of the first TR302-1-1 (# 1).
  • the amount of the current i_a2 corresponds to the median conductance Ga2 (gm2) of the first TR302-1-1 (# 2).
  • the time constant for the voltage change of net_p at this time corresponds to the sum of the conductance Ga1 (gm1) + Ga2 (gm2) of the conductance Ga1 (gm1) having a small value and the conductance Ga2 (gm2) having a medium value. It changes in a direction that becomes smaller than before. That is, since the time constant at t34 is smaller than the time constant at t23, the voltage of net_p corresponding to the total current of currents i_a1 and i_a2 tends to change to medium speed as shown in FIG. It should be noted that also at t34 at this time, the voltage of net_a0 is at the H level, so the current i_a0 that the second TR 302-1-2 attempts to flow is substantially zero.
  • the voltages of the input signal 303, net_a0, and net_a1 are H, and the voltage of net_a2 is also H.
  • the change of net_a2 from L to H at t34 propagates through BUF302-1-3 (# 3), and the voltage of net_a3 changes from L to H.
  • currents i_a1, i_a2, i_a3 will flow from Cp to discharge the voltage of equivalent capacitance Cp.
  • the amount of the current i_a1 corresponds to the small conductance Ga1 (gm1) of the first TR302-1-1 (# 1).
  • the amount of the current i_a2 corresponds to the median conductance Ga2 (gm2).
  • the amount of the current i_a3 corresponds to the medium-value conductance Ga3 (gm3).
  • the time constant in the voltage change of net_p at this time corresponds to Ga1 (gm1) + Ga2 (gm2) + Ga3 (gm3), and changes in a direction that is considerably smaller than before. That is, since the time constant at t45 is smaller than the time constant at t34, the voltage of net_p corresponding to the current i_a1 + i_a2 + i_a3 starts to change considerably faster as shown in FIG. Also at t45 at this time, since the voltage of net_a0 is at the H level, the current i_a0 that the second TR 302-1-2 attempts to flow is substantially zero.
  • the voltages of the input signal 303, net_a0, net_a1, and net_a2 are H, and the voltage of net_a3 is also H.
  • the change of net_a3 from L to H at t45 propagates through BUF302-1-3 (# 4), and the voltage of net_a4 changes from L to H.
  • currents i_a1, i_a2, i_a3, i_a4 will flow from Cp to discharge the voltage of equivalent capacitance Cp.
  • the amount of the current i_a1 corresponds to the small conductance Ga1 (gm1) of the first TR302-1-1 (# 1).
  • the amount of the current i_a2 corresponds to the median conductance Ga2 (gm2).
  • the amount of the current i_a3 corresponds to the medium-value conductance Ga3 (gm3).
  • the amount of the current i_a3 corresponds to a large conductance Ga4 (gm4).
  • the time constant in the voltage change of net_p at this time corresponds to Ga1 (gm1) + Ga2 (gm2) + Ga3 (gm3) + Ga4 (gm4), and changes in a direction that becomes smaller than before. That is, since the time constant at t56 is further smaller than the time constant at t45, as shown in FIG.
  • each term of the total current of i_a1 + i_a2 + i_a3 + i_a4 flows in accordance with the charge change of the equivalent capacitance Cp (not shown in FIG. 4), but the initial value greatly decreases and gradually flows to zero. become. Then, when the voltage of net_p corresponding to the change of i_a1 + i_a2 + i_a3 + i_a4 exceeds the operation threshold value (see FIG.
  • net_p changes with a small time constant, as shown in FIG.
  • net_p at t56 can be a steep waveform.
  • the first drive transistor circuit 301-1 is turned on, and the voltage of the output signal 304 rises steeply from L to H.
  • the voltage of net_p becomes L
  • the current becomes 0, and the voltage of the output signal 304 is kept at H.
  • the conductance of the second TR 302-1-2 is set to a large value, so that the current of net_p rises steeply in pulses at t78 and steeply according to a small time constant.
  • the voltage of net_p rises sharply according to a small time constant.
  • the second pre-driver unit 302-2 can be realized as the following configuration.
  • the plurality of buffer circuits (BUF) 302-2-3 of # 1 to # 4 receive the input signal 303 in the first stage (# 1), and sequentially perform signal delays of respective predetermined amounts. Cascade connected.
  • Each buffer 302-2-3 is a CMOS non-inverting circuit, for example, and outputs each voltage signal of net_b1, net_b2, net_b3, and net_b4.
  • the plurality (# 1 to # 4) of first control transistors (first TR) 302-2-1 are configured by, for example, P-type MOSFETs.
  • each drain terminal is connected to the net_n signal line, and each source terminal is connected to the power supply voltage VDD.
  • the second control transistor circuit (second TR) 302-2-2 is, for example, an N-type MOSFET.
  • the source terminal is connected to the ground potential VSS, and the drain terminal is connected to the net_n signal line.
  • the first TRs 302-2-1 of # 1 to # 4 respectively have predetermined drain current values i_b1, i_b2, i_b3, i_b4, and Cn ⁇ (dvn) based on voltage changes of the net_b1, net_b2, net_b3, and net_b4 signals. / Dt), the net_n signal is formed.
  • Cn is an equivalent capacitance existing between the net_n signal line and the ground
  • the drain current i_b0 in the second TR 302-2-2 depends on the difference between the voltage of the input signal 303 and the ground potential VSS applied to the source terminal. Since the second TR 302-2-2 is an N-type MOSFET, the drain current i_b0 decreases (or depends on the change of the voltage of the input signal 303 from H to L (or from L to H) in the linear region. Flows in the direction of increasing).
  • Gb0 (gm0) >> Gb1 (gm1) + Gb2 (gm2) + Gb3 (gm3) + Gb4 (gm4)
  • the time difference is adjusted by each BUF 302-2-3 from the first TR 302-2-1 having a small driving force, ie, the first TR 302-2-1 having a small driving force, to the first TR 302-2-1 having a large driving force. It is turned on sequentially.
  • the waveform of the net_n signal is adjusted, and as a result, it is possible to make a waveform that is not smoothed over a range that exceeds the operating threshold, that is, a steep waveform while smoothing the waveform near the operating threshold of the output driver. Become.
  • the equivalent capacitance Cn when the second pre-driver section 302-2 side is viewed from the gate terminal of the second drive transistor circuit 301-2 to which the net_n signal is connected is the first TR 302-2-1 and the second TR 302. It changes depending on the operation region of -2-2. However, for the sake of simplicity, it is assumed that the equivalent capacitance Cn is between the gate of the second drive transistor circuit 301-2 and the ground (VSS) and hardly changes.
  • the time constant (Cn / G) corresponds to the change in the total conductance G, and the smaller the total conductance, the smaller the time constant, and the faster the response of the net_n signal.
  • the voltage of net_b0 which is the same signal as the input signal 303, also changes from H to L.
  • the voltages of net_b1, net_b2, net_b3, and net_b4 are still H. Therefore, the L-level voltage held so far in the equivalent capacitance Cn is the voltage of net_n.
  • the voltage of the input signal 303 and net_b0 is already L, and the voltage of net_b1 is already L. Then, the change of the voltage of net_b1 from H to L at t89 is delayed and propagated through the BUF 302-2-3 (# 2), and the voltage of net_b2 is changed from H to L. In response to this change in net_b2, current i_b1 and current i_b2 will flow to charge the voltage of the equivalent capacitance Cn. The amount of the current i_b1 corresponds to a small conductance Gb1 (gm1) of the first TR 302-2-1 (# 1).
  • the amount of the current i_b2 corresponds to the median conductance Gb2 (gm2) of the first TR 302-2-1 (# 2).
  • the time constant for the voltage change of net_n at this time corresponds to the sum of the conductance Gb1 (gm1) + Gb2 (gm2) of the small conductance Gb1 (gm1) and the medium conductance Gb2 (gm2). It changes in a direction that becomes smaller than before. That is, since the time constant at t910 is smaller than the time constant at t89, as shown in FIG. 4, the voltage of net_n corresponding to the total current of currents i_b1 and i_b2 tends to change to medium speed. At t910 at this time, since the voltage of net_b0 is at the L level, the current i_b0 that the second TR 302-2-2 tries to flow is almost zero.
  • the voltages of the input signal 303, net_b0, and net_b1 are L, and the voltage of net_b2 is also L.
  • the change in net_b2 from H to L at t910 propagates through BUF 302-2-3 (# 3), and the voltage of net_b3 changes from H to L.
  • currents i_b1, i_b2, i_b3 will flow through Cn to charge the voltage of equivalent capacitance Cn.
  • the amount of the current i_b1 corresponds to a small conductance Gb1 (gm1) of the first TR 302-2-1 (# 1).
  • the amount of the current i_b2 corresponds to the median conductance Gb2 (gm2).
  • the amount of the current i_b3 corresponds to the medium-value conductance Gb3 (gm3).
  • the time constant in the voltage change of net_n at this time corresponds to Gb1 (gm1) + Gb2 (gm2) + Gb3 (gm3), and changes in a direction that is considerably smaller than before. That is, since the time constant at t1011 is smaller than the time constant at t910, as shown in FIG. 4, the voltage of net_n corresponding to the current i_b1 + i_b2 + i_b3 starts to change considerably fast. Also at t1011 at this time, since the voltage of net_b0 is at the L level, the current i_b0 that the second TR 302-2-2 attempts to flow is substantially zero.
  • the voltages of the input signal 303, net_b0, net_b1, and net_b2 are L, and the voltage of net_b3 is also L.
  • the change in net_b3 from H to L at t1011 propagates through BUF 302-2-3 (# 4), and the voltage of net_b4 changes from H to L.
  • currents i_b1, i_b2, i_b3, i_b4 will flow through Cn to charge the voltage of the equivalent capacitance Cn.
  • the amount of the current i_b1 corresponds to a small conductance Gb1 (gm1) of the first TR 302-2-1 (# 1).
  • the amount of the current i_b2 corresponds to the median conductance Gb2 (gm2).
  • the amount of the current i_b3 corresponds to the medium-value conductance Gb3 (gm3).
  • the amount of the current i_b3 corresponds to a large conductance Gb4 (gm4).
  • the time constant in the voltage change of net_n at this time corresponds to Gb1 (gm1) + Gb2 (gm2) + Gb3 (gm3) + Gb4 (gm4), and changes in a direction that becomes smaller than before. That is, since the time constant at t1112 is smaller than the time constant at t1011, as shown in FIG.
  • each term of the total current of i_b1 + i_b2 + i_b3 + i_b4 flows corresponding to the charge change of the equivalent capacitance Cn (not shown in FIG. 4), but the initial value greatly decreases and flows until it reaches zero. become.
  • the voltage of net_n corresponding to the change of i_b1 + i_b2 + i_b3 + i_b4 exceeds the operating threshold value of the second drive transistor circuit 301-2 (see FIG. 4) with reference to the ground potential VSS, the voltage of net_n with a small time constant.
  • net_n at t1011 and t1112 can be a steep waveform.
  • the second drive transistor circuit 301-2 is turned on, and the voltage of the output signal 304 falls steeply from H to L.
  • the voltage of net_n becomes H
  • the current becomes 0, and the voltage of the output signal 304 is maintained at L.
  • the first TR 302-2-1 having the large driving force from the first TR 302-2-1 having the small driving force (conductance) is sequentially turned on while the time difference is adjusted by the BUF 302-2-3.
  • the drive transistor circuit 301-2 is turned off by the sharp fall of net-n, rather than the drive transistor circuit 301-1 is turned on by the fall of net-p. Precede.
  • the drive transistor circuit 301-1 is turned off earlier than the drive transistor circuit 301-2 is turned on due to the rise of net-n due to the steep rise of net-p.
  • FIG. 5 is a diagram showing the effect of the waveform signal generated by the first embodiment shown in FIG. Assume that the input signal 303 rises from time t1 to t2 and falls from time t7 to t8 as shown in FIG. 5A, for example.
  • the change in the output signal generated in response to the change in the input signal 303 is conventionally as shown by the broken line in FIG. That is, when the input signal 303 rises, a signal that is rounded from time t1 to time t6 is generated. Further, when the input signal 303 falls, an output signal is generated that changes gradually from time t7 to time t12.
  • FIG. 5C shows a differential value di / dt of the through current i in FIG. 5D, that is, a waveform of current noise.
  • the differential value of the through current at the rise and fall of the output voltage, that is, the current noise and the through current are conventionally large as shown by the broken lines.
  • these can be made smaller as shown by the continuous line.
  • the through current between t5 and t9 becomes a constant value because the output signal 104 (current) flows between the drive transistor and the load.
  • the first pre-driver unit 302-1 and the second pre-driver unit 302-2 control the net_p signal and the net_n signal.
  • a turn-on signal (net-p) and a turn-off signal (net-n) that become distorted only in the vicinity of the operation threshold values of the first drive transistor circuit 301-1 and the second drive transistor circuit 301-2 are generated. Generated. Thereby, high speed operation
  • the entire main waveform of the driver control signal is smoothed, so the output waveform is also distorted, which hinders high-speed and low power consumption operation.
  • the first embodiment of FIG. 3 it is possible to effectively reduce noise by controlling the waveform near the operation threshold voltage of the driving transistor circuit that has a large influence on noise generation. .
  • high-speed operation can be realized while suppressing generated noise and power consumption.
  • the driving transistor circuit 201 in order to optimally control the output waveform, as the driving transistor circuit 201, a P-type MOSFET 201-1 and A plurality of sets composed of the N-type MOSFET 201-2 are required.
  • the drive transistor circuit needs to generate a large output turn-on signal and turn-off signal, their mounting area on the LSI becomes large. That is, for example, as schematically shown in FIG. 12A, in the second prior art, the mounting area of the drive transistor circuit 1201 with respect to the pre-driver units 1202-1 and 1202-2 is large. Also, the wiring between the pre-driver units 1202-1 and 1202-2 and the driving transistor circuit 1201 tends to be complicated.
  • the drive transistor circuit 1201 in FIG. 12A corresponds to the drive transistor circuit 201 in FIG.
  • the pre-driver units 1202-1 and 1202-2 in FIG. 12A correspond to the pre-drivers 202-1 (# 1 to # 4) and 202-2 (# 1 to # 4) in FIG.
  • the drive transistor circuit is only one set of 301-1 and 301-2 in FIG. 3, and the first pre-driver unit 302-1 and the second pre-driver are provided. In the part 302-2, the number of elements is increased. The outputs of the net_p signal and the net_n signal are much smaller than the output of the turn-on signal and the turn-off signal as the output signal 304.
  • the mounting area of elements required for the first pre-driver unit 302-1 and the second pre-driver unit 302-2 can be small.
  • the output driver device according to the first embodiment can have a smaller mounting area on the LSI than the output driver device according to the second prior art. That is, for example, as schematically shown in FIG. 12B, since only one set of the drive transistor circuit 1203 is required, the mounting area is smaller than that of the drive transistor circuit 1201 of FIG. . Further, the mounting area of the pre-driver units 1204-1 and 1204-2 can be reduced.
  • the drive transistor circuit 1203 in FIG. 12B corresponds to the drive transistor circuit 301 in FIG.
  • the predriver units 1204-1 and 1204-2 in FIG. 12B correspond to the first predriver unit 302-1 and the second predriver unit 302-2 in FIG.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of the second embodiment of the output driver device.
  • the output driver device shown in FIG. 6 is arranged at the output unit inside the LSI, and controls the turn-on / turn-off of the switching element connected to the outside based on the on / off of the input signal 603 generated inside the LSI.
  • the output signal 604 to be generated is generated.
  • the drive transistor circuit 601 includes a P-type MOSFET 601-1 that is a first drive transistor circuit and an N-type MOSFET 601-2 that is a second drive transistor circuit. This configuration and operation are the same as the configuration and operation of the drive transistor circuit 301 that can be realized by the P-type MOSFET 301-1 and the N-type MOSFET 301-2 in FIG.
  • the first drive transistor circuit 601-1 is controlled by a net_p signal generated from the first pre-driver unit 602-1.
  • the second drive transistor circuit 601-2 is controlled by a net_n signal generated from the second pre-driver unit 602-2.
  • the first pre-driver unit 602-1 can be realized as the following configuration.
  • the first pre-driver unit 602-1 receives, for example, an input signal 603 from the first stage (# 1), and is connected in cascade so as to sequentially perform signal delays of respective predetermined amounts.
  • This is realized by a CMOS inverter circuit.
  • the inverter circuit at each stage includes a first control transistor (first TR) 602-1-1 (# 1 to # 5), which is a P-type MOSFET, for example, and a second control transistor (N-type MOSFET, for example).
  • 2nd TR) 602-1-2 (# 1 to # 5).
  • the power supply voltage VDD is applied to the source terminals of the first TRs 602-1-1 of # 1 to # 5, and the source terminals of the second TRs 602-1-2 of # 1 to # 5 are set to the ground potential VSS.
  • the gate terminals of the first TR 602-1-1 and the second TR 602-1-2 are connected to serve as input terminals.
  • the drain terminals of the second TR 602-1-1 of the first TR 602-1-1 are connected to serve as an output terminal.
  • the output terminal is connected to the input terminal of the next stage.
  • the drive current values of the first TRs 602-1-1 of # 1 to # 5 are i_ap1, i_ap2, i_ap3, i_ap4, and i_ap5, respectively.
  • the drive current values of the second TRs 602-1-2 of # 1 to # 5 are i_an1, i_an2, i_an3, i_an4, and i_an5, respectively.
  • i_ap1 and i_an1 are driven by the input signal 603 applied to the input terminals (gate terminals) of the first TR 602-1-1 (# 1) and the second TR 602-1-2 (# 1) in the first stage, and output A voltage signal net_a1 is generated.
  • i_ap2 and i_an2 are driven by the net_a1 signal applied to the input terminals of the first TR 602-1-1 (# 2) and the second TR 602-1-2 (# 2) in the second stage, and generate the output voltage signal net_a2
  • i_ap3 and i_an3 are driven by the net_a2 signal applied to the input terminals of the first TR 602-1-1 (# 3) and the second TR 602-1-2 (# 3) in the third stage, and generate the output voltage signal net_a 3
  • i_ap4 and i_an4 are driven by the net_a3 signal applied to the input terminals of the first TR 602-1-1 (# 4) and the second TR 602-1-2 (# 4) in the fourth stage, and generate an output voltage signal net_a 4
  • i_ap5 and i_an5 are driven by the net_a4 signal applied to the input terminals of the first TR 602-1-1 (# 5) and the second TR 602-1-2 (# 5) in the fifth stage to generate the output voltage
  • the input signal 603 is input to the input terminals of the first TR 602-1-1 (# 1) and the second TR 602-1-2 (# 1) in the first stage.
  • each first TR 602-1-1 is a P-type MOSFET
  • each drain current i_api is responsive to the change of each gate voltage from L to H (or H to L) in the linear region of the FET characteristics. Thus, it flows in the direction of decreasing (or increasing).
  • each second TR 602-1-2 is an N-type MOSFET
  • the drain current i_api is adjusted so as to increase as the conductance Gapi and the mutual conductance gmpi between the drain and the source depend on the channel size W / L of the first TR6022-1-1.
  • the net_p signal depends on Cp ⁇ (dvp / dt).
  • Cp is an equivalent capacitance existing between the net_p signal line and the ground
  • the first TR 602-1-1 in each odd-numbered stage is sequentially turned off from the stage having a large driving force toward the stage having a small driving force.
  • the time difference of signal propagation at each stage is adjusted by the inverter circuit configuration configured by the set of the first TR 602-1-1 and the second TR 602-1-2 at each stage.
  • the waveform of the net_p signal is adjusted.
  • the waveform in the vicinity of the operation threshold of the output drive transistor circuit 601-1 becomes convex upward, but does not fall within the range exceeding the operation threshold, that is, a steep waveform. It becomes possible to make a simple waveform.
  • the equivalent capacitance Cp when the first pre-driver unit 602-1 side is viewed from the gate terminal of the first drive transistor circuit 601-1 to which the net_p signal is connected is the first TR 602-1-1 and the second TR 602. It varies depending on the operation region of -1-2. However, for simplification, it is assumed that the equivalent capacitance Cp is between the gate of the first drive transistor circuit 301-1 and the ground (VSS) and hardly changes. At this time, it is assumed that the time constant (Cp / G) corresponds to the change in the total conductance G and is smaller as the total conductance is larger, and the response of the net_p signal is faster.
  • the periods t1-t2, t2-t3, t3-t4, t4-t5, t5-t6 are denoted as t12, t23, t34, t45, and t56, respectively.
  • the periods t7 to t8, t8 to t9, t9 to t10, t10 to t11, and t11 to t12 are denoted as t78, t89, t910, t1011, and t1112, respectively.
  • the voltage of the input signal 603 changes from L to H.
  • the voltage value of net_a1 starts to change from H to L while being inverted, but the voltage values from net_a2 to net_a5 are still in their original states.
  • FIG. 7 a current waveform is shown.
  • i_ap1 0, and the value of i_an1 starts to increase.
  • each of the first TRs 602-1-1 of # 3 and # 5 is a P-type MOSFET and each gate voltage is still L, so both are close to the on state. Therefore, each value of i_ap3 and i_ap5 starts to increase.
  • the H level of the voltage held so far in the equivalent capacitance Cp is the voltage value of the net_p signal.
  • the # 1 first TR 602-1-1 of the P-type MOSFET is turned off because the input signal 603 changes from L to H, and the value of i_ap 1 is maintained at L.
  • the first TRs 602-1-1 of # 3 and # 5 maintain the ON state even at t12 because of delayed propagation, so in response to the voltage of the net_p signal starting to drop at t12, Each current value of i_ap3 and i_ap5 starts increasing.
  • the change of the voltage of the input signal 603 at t12 from L to H is delayed and propagated through the inverter circuit formed by the first TR 602-1-1 and the second TR 602-1-2 of # 1.
  • the voltage of net_a1 changes from H to L.
  • the currents i_ap3 and i_ap5 that are DC-flowed in the time zone of the # 3 and # 5 first TRs 602-1-1 are added to the current i_an1 in the current i_an1. .
  • the slope of the current change i_an1 is small, and the voltage waveform of the net_p signal also has a small slope.
  • the gate voltages of the # 3 and # 5 first TRs 602-1-1 of the P-type MOSFET are L.
  • the values of i_ap3 and i_ap5 are in the rising state.
  • the amount of the current i_an1 corresponds to the small conductance Gan1 (gmn1) of the second TR 602-1-2 (# 1).
  • the amount of the current i_an3 corresponds to the median conductance Gan3 (gmn3) of the second TR 602-1-2 (# 3).
  • the time constant for the voltage change of the net_p signal at this time corresponds to the conductance Gan1 (gmn1) + Gan3 (gmn3) of the sum of the conductance Gan1 (gmn1) having a small value and the conductance Gan3 (gmn3) having a medium value. Become. As a result, the time constant for the voltage change of the net_p signal changes in a direction that becomes smaller than before.
  • the voltage of the net_p signal corresponding to the total current of the currents i_an1 and i_an3 tends to change to a medium speed in the small direction.
  • the gate voltages of the # 3 and # 5 first TRs 602-1-1 of the P-type MOSFET are L.
  • the voltage of the input signal 603 is H
  • the voltage of net_a1 is L
  • the voltage of net_a2 is H.
  • the change in net_a2 from L to H at t34 is delayed and propagated through the inverter circuit formed by the first TR 602-1-1 and the second TR 602-1-2, and the voltage of the net_a 3 Changes from H to L.
  • net_a4 follows and starts to change from L to H.
  • the currents i_an1, i_an3, i_an5 flow currents in the direction of discharging the voltage of the equivalent capacitance Cp.
  • the amount of the current i_an1 corresponds to the small conductance Gan1 (gmn1) of the second TR 602-1-2 (# 1).
  • the amount of the current i_an3 corresponds to the median conductance Gan3 (gmn3) of the second TR 602-1-2 (# 3).
  • the amount of the current i_an5 corresponds to the maximum conductance Gan5 (gmn5) of the second TR 602-1-2 (# 5).
  • the time constant for the voltage change of the net_p signal at this time is the conductance Gan1 (gmn1) of the sum of the conductance Gan1 (gmn1) having a small value, the conductance Gan3 (gmn3) having a medium value, and the conductance Gan5 (gmn5) having a maximum value. ) + Gan3 (gmn3) + Gan5 (gmn5).
  • the time constant for the voltage change of the net_p signal changes in a direction that is considerably smaller than before. That is, since the time constant at t45 is considerably smaller than the time constant at t34, as shown in FIG.
  • the net_a4 signal is already H, the first TRs 602-1-1 of the P-type FETs # 1, # 3, and # 5 are turned off, and the N-type FETs # 1, # 3, and # 5 are turned off.
  • the second TR 602-1-2 is turned on.
  • the equivalent capacitance Cp is close to a completely discharged state, and the values of i_ap3 and i_ap5 are almost close to zero.
  • the time constant of the voltage change of the net_p signal at this time corresponds to Gan1 (gmn1) + Gan3 (gmn3) + Gan5 (gmn5), and the voltage of the net_p signal goes to L with the maximum change.
  • the voltage of the net_p signal changes with a time constant corresponding to Gan1 (gmn1) + Gan3 (gmn3) + Gan5 (gmn5). To be adjusted. Thereby, the voltage waveform of the net_p signal can be a steep waveform as shown in the section between t45 and t56 in FIG.
  • the first drive transistor circuit 601-1 is turned on, and the voltage of the output signal 604 rises steeply from L to H. Then, the net_p signal becomes L, the current also becomes L, and the output signal 604 is kept at H after time t6.
  • the net-p waveform is generally convex in the vicinity of the operation threshold value of the first drive transistor circuit 601-1 and does not exceed the operation threshold value, that is, does not change sharply. Can be generated.
  • the conductance of the first TR 602-1-1 (# 1) which is a P-type FET, is set to a large value, so that the value of i_ap1 rises steeply and is small It falls quickly according to the constant.
  • the current of the net_p signal rises steeply like a pulse, and the voltage of the net_p signal rises steeply according to a small time constant.
  • the second pre-driver unit 602-2 can be realized as the following configuration.
  • the second pre-driver unit 602-2 receives, for example, an input signal 603 from the first stage (# 1), and is connected in cascade so as to sequentially perform signal delays of respective predetermined amounts.
  • This is realized by a CMOS inverter circuit.
  • the inverter circuit at each stage includes, for example, a first control transistor (first TR) 602-2-1, which is a P-type MOSFET, and a second control transistor (second TR) 602-2, which is, for example, an N-type MOSFET. 2 and realized.
  • the power supply voltage VDD is applied to the source terminals of the first TRs 602-1 of # 1 to # 5, and the source terminals of the second TRs 602-2-2 of # 1 to # 5 are set to the ground potential VSS.
  • the gate terminals of the first TR 602-2-1 and the second TR 602-2-2 are connected to serve as input terminals.
  • the drain terminals of the second TR 602-2-1 of the first TR 602-2-1 are connected to serve as an output terminal.
  • the output terminal is connected to the input terminal of the next stage.
  • the drive current values of the first TRs 602-1 of # 1 to # 5 are i_bp1, i_bp2, i_bp3, i_bp4, and i_bp5, respectively.
  • the drive current values of the second TRs 602-2 of # 1 to # 5 are i_bn 1, i_bn 2, i_bn 3, i_bn 4, and i_bn 5, respectively.
  • i_bp1 and i_bn1 are driven by the input signal 603 applied to the input terminals (gate terminals) of the first TR 602-2-1 (# 1) and the second TR 602-2-2 (# 1) in the first stage, and output A voltage signal net_b1 is generated.
  • i_bp2 and i_bn2 are driven by the net_b1 signal applied to the input terminals of the first TR 602-2-1 (# 2) and the second TR 602-2-2 (# 2) in the second stage to generate the output voltage signal net_b 2
  • i_bp3 and i_bn3 are driven by the net_b2 signal applied to the input terminals of the first TR 602-2-1 (# 3) and the second TR 602-2-2 (# 3) in the third stage to generate the output voltage signal net_b3
  • i_bp4 and i_bn4 are driven by the net_b3 signal applied to the input terminals of the first TR 602-2-1 (# 4) and the second TR 602-2-2 (# 4) in the fourth stage, and generate the output voltage signal net_b 4
  • i_bp5 and i_bn5 are driven by the net_b4 signal applied to the input terminals of the first TR 602-2-1 (# 5) and the second TR 602-2-2 (# 5) in the fifth stage to generate the
  • the input signal 603 is input to the input terminals of the first TR 602-2-1 (# 1) and the second TR 602-2-2 (# 1) in the first stage.
  • each first TR 602-2-1 is a P-type MOSFET
  • each drain current i_bpi responds to a change of each gate voltage from H to L (or L to H) in the linear region of the FET characteristics. Then, it flows in the direction of increasing (or original writing hot water).
  • the drain current i_bpi is adjusted so as to increase as the mutual conductance gmpi depending on the channel size W / L of the first TR 602-2-1 and the conductance Gbpi between the drain and the source increase.
  • the net_n signal depends on Cn ⁇ (dvn / dt).
  • Cn is an equivalent capacitance existing between the net_n signal line and the ground
  • the second TR 602-2-2 in each odd-numbered stage is sequentially turned off from a stage having a large driving force toward a stage having a small driving force.
  • the time difference in signal propagation at each stage is adjusted by the inverter circuit configuration configured by the set of the first TR 602-2-1 and the second TR 602-2-2 at each stage.
  • the waveform of the net_n signal is adjusted.
  • the waveform in the vicinity of the operation threshold value of the output drive transistor 601-2 is convexly convex, but the waveform exceeding the operation threshold value is not disturbed. A steep waveform can be created.
  • the equivalent capacitance Cn when the second pre-driver unit 602-2 side is viewed from the gate terminal of the second drive transistor circuit 601-2 to which the net_n signal is connected is the first TR 602-1 and the second TR 602. It changes depending on the operation region of -2-2. However, for the sake of simplicity, it is assumed that the equivalent capacitance Cn is between the gate of the second drive transistor circuit 601-2 and the ground (VSS) and hardly changes. At this time, the time constant (Cn / G) corresponds to the change in the total conductance G, and the smaller the total conductance, the smaller the time constant, and the faster the response of the net_n signal.
  • the voltage of the input signal 603 changes from H to L.
  • the voltage value of net_b1 starts to change from L to H while inverting, but the voltage values from net_b2 to net_b5 are still in the original state.
  • FIG. 7 a current waveform is shown.
  • i_bn1 0, and the value of i_bp1 starts to increase.
  • Each of the second TRs 602-2-2 of # 3 and # 5 is an N-type MOSFET and each gate voltage is still H, so both are close to the on state. Therefore, each value of i_bn3 and i_bn5 starts to increase.
  • the L level of the voltage of the equivalent capacitance Cn is the voltage value of the net_n signal.
  • the gate voltage of the # 1 second TR 602-2-2 is L, so i_bn 1 is L.
  • the # 1, # 3, and # 5 second TRs 602-2-2 of the N-type MOSFETs are in the ON state because each gate voltage is H, but the net_n signal is L. Therefore, each value of i_bn1, i_bn3, i_bn5 initially maintains L.
  • the second TRs 602-2-2 of # 3 and # 5 maintain the ON state at t78, in response to the voltage of the net_n signal starting to rise at t78, the i_bn3 and i_bn5 Each value starts to rise.
  • the change of the voltage of the input signal 603 at t78 from H to L is delayed and propagated through the inverter circuit formed by the first TR 602-2-1 and the second TR 602-2-2 of # 1.
  • the voltage at net_b1 changes from L to H.
  • the currents i_bn3 and i_bn5 flowing through the second TRs 602-2-2 of # 3 and # 5 that are still on are added to the current i_bp1.
  • a current in the direction of charging the voltage of the equivalent capacitance Cn flows as the net_n signal.
  • the amount of the current i_bp1 corresponds to the small conductance Gbp1 (gmp1) of the first TR 602-2-1 (# 1).
  • the time constant for the voltage change of the net_n signal at this time corresponds to a small conductance Gbp1 (gmp1).
  • Gbp1 small conductance
  • the gradient of the current change i_bp1 is small, and the voltage waveform of the net_n signal also has a small increase.
  • the gate voltages of the # 3 and # 5 second TR6022-2 of the N-type MOSFET are H.
  • the voltage of the input signal 603 has already become L, and although not illustrated, the voltage of net_b1 has already been inverted to H. Then, the change of the voltage of net_b1 from L to H at t89 is delayed and propagated through the inverter circuit formed by the first TR 602-2-1 and the second TR 602-2-2, and net_b 2 Is changing from H to L.
  • currents i_bp1 and i_bp3 are added to currents i_bn3 and i_bn5 flowing through second TRs 602-2-2 of # 3 and # 5 that are still in the on state.
  • i_bn1, i_bn3, and i_bn5 have the timing of current flowing at the same time, net_n will not be inverted depending on the difference between i_bn1 and i_bn3 + i_bn5. Need to be adjusted. As a result, a current in the direction of charging the voltage of the equivalent capacitance Cn flows.
  • the amount of the current i_bp1 corresponds to the small conductance Gbp1 (gmp1) of the first TR 602-2-1 (# 1).
  • the amount of the current i_bp3 corresponds to the median conductance Gbp3 (gmp3) of the first TR 602-2-1 (# 3).
  • the time constant for the voltage change of the net_n signal at this time corresponds to the conductance Gbp1 (gmp1) + Gbp3 (gmp3) of the sum of the conductance Gbp1 (gmp1) having a small value and the conductance Gbp3 (gmp3) having a medium value.
  • the time constant with respect to the voltage change of the net_n signal changes in a direction smaller than before.
  • the time constant at t910 is smaller than the time constant at t89, as shown in FIG. 7, the voltage of the net_n signal corresponding to the total current of the currents i_bp1 and i_bp3 tends to change to medium speed.
  • the voltage of the input signal 603 is L
  • the voltage of net_b1 is H
  • the voltage of net_b2 is L.
  • the change in net_b2 from H to L at t910 is delayed and propagated through the inverter circuit formed by the first TR 602-2-1 and the second TR 602-2-2 of # 3, and the voltage of the net_b3 Changes from L to H.
  • net_b4 also follows and starts to change from H to L.
  • the currents i_bp1, i_bp3, i_bp5 pass currents in the direction of charging the voltage of the equivalent capacitance Cn.
  • the amount of the current i_bp1 corresponds to the small conductance Gbp1 (gmp1) of the first TR 602-2-1 (# 1).
  • the amount of the current i_bp3 corresponds to the median conductance Gbp3 (gmp3) of the first TR 602-2-1 (# 2).
  • the amount of the current i_bp5 corresponds to the maximum conductance Gbp5 (gmp5) of the first TR 602-2-1 (# 5).
  • the time constant for the voltage change of the net_n signal at this time is the conductance Gbp1 (gmp1) of the sum of the conductance Gbp1 (gmp1) having a small value, the conductance Gbp3 (gmp3) having a medium value, and the conductance Gbp5 (gmp5) having a maximum value. ) + Gbp3 (gmp3) + Gbp5 (gmp5).
  • the time constant with respect to the voltage change of the net_n signal changes in a direction that is considerably smaller than before. That is, since the time constant at t1011 is considerably smaller than the time constant at t910, as shown in FIG.
  • the voltage of the net_n signal corresponding to the total current of the currents i_bp1, i_bp3, and i_bp5 starts to change considerably quickly. .
  • the voltage change of the net_n signal is not yet maximum.
  • the # 1 second TR 602-2-2 which is an N-type MOSFET, maintains an OFF state because its gate voltage is L, and therefore the value of i_bn 1 is maintained at L.
  • the net_b4 signal is already L, the second TRs 602-1-2 of the # 1, # 3, and # 5 N-type FETs are turned off, and the # 1, # 3, and # 5 of the P-type FETs are turned off.
  • the first TR 602-1-1 is turned on.
  • the equivalent capacitance Cn is close to a fully charged state, and the values of i_bn3 and i_bn5 are almost close to zero.
  • the time constant of the voltage change of the net_n signal at this time corresponds to Gbp1 (gmp1) + Gbp3 (gmp3) + Gbp5 (gmp5), and the voltage of the net_n signal goes to H with the maximum change.
  • the charging currents i_bp1, i_bp3, i_bp5 rapidly drop to L.
  • the voltage of the net_n signal changes with a time constant corresponding to Gbp1 (gmp1) + Gbp3 (gmp3) + Gbp5 (gmp5) when the operation threshold value of the second drive transistor circuit 601-2 is exceeded with respect to the ground potential VSS. To be adjusted. Thereby, the voltage waveform of the net_n signal can be a steep waveform as shown in the section between t1011 and t1112 in FIG.
  • the second drive transistor circuit 601-2 is turned on, and the voltage of the output signal 604 falls steeply from H to L. Then, the net_n signal becomes H, the current becomes L, and the output signal 604 maintains L after time t12.
  • I_ap2, i_an2, i_bp2, i_bn2, i_ap4, i_an4, i_bp4, and i_bn4 that do not drive the output driver are used for timing adjustment. As described above, it is possible to generate a sharp net-n waveform that protrudes downward generally in the vicinity of the operation threshold value of the second drive transistor 601-2 and does not exceed the operation threshold value.
  • the drive transistor circuit 601-2 is turned off by the sharp fall of net-p, and the drive transistor circuit 601-1 is turned on by the fall of net-p. Also precede.
  • the drive transistor circuit 601-1 is turned off earlier than the drive transistor circuit 601-2 is turned on due to the rise of net-n due to the sharp rise of net-p.
  • the second embodiment as in the case of the first embodiment, for example, as schematically shown in FIG. 12B, only one set of drive transistor circuits 1203 is required. For this reason, the mounting area is small as compared with the driving transistor circuit 1201 of FIG. 12A corresponding to the second prior art. Further, the mounting area of the pre-driver units 1204-1 and 1204-2 can be reduced.
  • the drive transistor circuit 1203 in FIG. 12B corresponds to the drive transistor circuit 601 in FIG.
  • the pre-driver units 1204-1 and 1204-2 in FIG. 12B correspond to the first pre-driver unit 602-1 and the second pre-driver unit 602-2 in FIG.
  • the circuit configuration of the first pre-driver unit 602-1 and the second pre-driver unit 602-2 in FIG. This is easier than the circuit configuration of the first pre-driver unit 302-1 and the second pre-driver unit 302-2 in FIG.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a third embodiment of the output driver device.
  • the output driver device shown in FIG. 8 is arranged at the output section inside the LSI, and controls the turn-on / turn-off of the switching element connected to the outside based on the on / off of the input signal 803 generated inside the LSI.
  • An output signal 804 to be generated is generated.
  • a drive transistor circuit 801 includes a P-type MOSFET 801-1 that is a first drive transistor circuit and an N-type MOSFET 801-2 that is a second drive transistor circuit. This configuration and operation are the same as the configuration and operation of the drive transistor circuit 301 that can be realized by the P-type MOSFET 301-1 and the N-type MOSFET 301-2 in FIG.
  • the P-type MOSFET 801-1 is controlled by a net_p signal generated from the first pre-driver unit 802-1.
  • the N-type MOSFET 801-2 is controlled by a net_n signal generated from the second pre-driver unit 802-2.
  • the first pre-driver unit 802-1 can be realized by a first waveform adjusting inverter circuit and a first feedback inverter circuit.
  • the first waveform adjusting inverter circuit can be realized by a P-type MOSFET 802-1-1 and an N-type MOSFET 802-1-2.
  • the source voltage VDD is applied to the source terminal of the P-type MOSFET 802-1-1, and the source terminal of the N-type MOSFET 802-1-2 is connected to one end of a current source whose other end is connected to the ground potential VSS.
  • the gate terminals of the P-type MOSFET 802-1-1 and the N-type MOSFET 802-1-2 are connected to serve as an input terminal.
  • An input signal 803 is input to the input terminal.
  • the drain terminals of the P-type MOSFET 802-1-1 and the N-type MOSFET 802-1-2 are connected to serve as an output terminal.
  • the output terminal is connected to the net_p signal line.
  • the first waveform adjusting inverter circuit (802-1-1, 802-1-2) uses an output signal whose signal amount and signal change timing are controlled as a net_p signal. Output.
  • the first waveform adjusting inverter circuit (802-1-1, 802-1-2) is sufficiently more than the net_n signal to turn on the N-type MOSFET 801-2 in response to the falling edge of the input signal.
  • a steep net_p signal for quickly turning off the P-type MOSFET 801-1 is generated.
  • the first feedback inverter circuit (802-1-3, 802-1-4) can be realized by a P-type MOSFET 802-1-3 and an N-type MOSFET 802-1-4.
  • the source voltage VDD is applied to the source terminal of the P-type MOSFET 802-1-3, and the source terminal of the N-type MOSFET 802-1-4 is connected to one end of a current source whose other end is connected to the ground potential VSS.
  • the gate terminals of P-type MOSFET 802-1-3 and N-type MOSFET 802-1-4 are connected to serve as an input terminal.
  • a net_p signal line is connected to the input terminal.
  • the drain terminals of the P-type MOSFET 802-1-3 and the N-type MOSFET 802-1-4 are connected to each other.
  • the first feedback inverter circuit receives the net_p signal and adjusts the signal amount and signal change timing of the net_p signal.
  • the second pre-driver unit 802-2 includes a second waveform adjustment inverter circuit (802-2-1, 802-2-2) and a second feedback inverter circuit (802-2-3, 802-2). -4).
  • the second inverter circuit for waveform adjustment can be realized by a P-type MOSFET 802-2-1 and an N-type MOSFET 802-2-2.
  • the source terminal of the P-type MOSFET 802-2-1 is connected to one end of a current source whose other end is connected to the power supply voltage VDD, and the source terminal of the N-type MOSFET 802-2-2 is set to the ground potential VSS.
  • the gate terminals of the P-type MOSFET 802-2-1 and the N-type MOSFET 802-2-2 are connected to serve as an input terminal.
  • An input signal 803 is input to the input terminal.
  • the drain terminals of the P-type MOSFET 802-2-1 and the N-type MOSFET 802-2-2 are connected to serve as an output terminal.
  • the output terminal is connected to the net_n signal line.
  • the second waveform adjusting inverter circuit (802-2-1, 802-2-2) is N-type sufficiently faster than the net_p signal turns on the P-type MOSFET 801-1.
  • a steep net_n signal for turning off the MOSFET 801-2 is generated.
  • the second waveform adjusting inverter circuit (802-2-1, 802-2-2) outputs an output signal whose signal amount and signal change timing are controlled in response to the fall of the input signal 803. Output as a net_n signal.
  • the second feedback inverter circuit (802-2-3, 802-2-4) can be realized by a P-type MOSFET 802-2-3 and an N-type MOSFET 802-2-4.
  • the source terminal of the P-type MOSFET 802-2-3 is connected to one end of a current source whose other end is connected to the power supply voltage VDD, and the source terminal of the N-type MOSFET 802-2-4 is set to the ground potential VSS.
  • the gate terminals of the P-type MOSFET 802-2-3 and the N-type MOSFET 802-2-4 are connected to serve as an input terminal.
  • a net_n signal line is connected to the input terminal.
  • the drain terminals of the P-type MOSFET 802-2-3 and the N-type MOSFET 802-2-4 are connected to each other.
  • the second waveform adjusting inverter circuit receives the net_n signal and adjusts the signal amount and signal change timing of the net_n signal.
  • the periods t1-t2, t2-t3, t3-t4, t4-t5, and t5-t6 are referred to as t12, t23, t34, t45, and t56, respectively.
  • the periods t7-t8, t8-t9, t9-t10, t10-t11, t11-t12 are denoted as t78, t89, t910, t1011 and t1112, respectively.
  • Cp is an equivalent capacitance obtained by replacing all the capacitances in the circuit existing between the net_p signal and the ground potential, and is not shown.
  • the input signal 803 is L before time t1
  • the P-type MOSFET 802-1-1 is turned off, and the value of i_a0 maintains L. Further, the N-type MOSFET 802-1-2 is turned on. As a result, the equivalent capacitance Cp is discharged, and i_a1 starts to flow from the equivalent capacitance Cp. Accordingly, the voltage of the net_p signal starts to decrease.
  • the P-type MOSFET 802-1-3 having the net_p signal as a gate input starts to turn on, and i_a2 rises after the rise of i_a1.
  • i_a 1 + i_a 2 I 0 .
  • the current waveform of i_a1 is as shown by the broken line in FIG. Since i_a2 flows by this first feedback circuit, the current waveform of i_a1 becomes convex downward under the influence.
  • the voltage of the equivalent capacitance Cp that is, the falling voltage of the net_p signal, has a waveform convex upward corresponding to i_a1 in which the current increase is suppressed, that is, the waveform with the slowing down speed, and the waveform of the net_p signal is Namaru.
  • the maximum value of the current value of i_a1 is the initial current of the discharge phenomenon of the equivalent capacitance Cp. Thereafter, i_a1 drops according to a time constant determined by the conductance of the N-type MOSFET 802-1-2 that discharges the equivalent capacitance Cp. Therefore, by setting this conductance value to a large value, the time constant of the N-type MOSFET 802-1-2 is reduced, and the current value of i_a1 abruptly discharges the equivalent capacitance Cp at t45 and t56. Thus, the net_p signal voltage can be controlled to drop sharply.
  • the conductance Ga0 (gm0) of the P-type MOSFET 802-1-1 is changed to the conductance Ga1 (gm1) of the N-type MOSFET 802-1-2.
  • the charging current i_a0 rapidly flows through the equivalent capacitance Cp.
  • the voltage waveform of the net_p signal rises rapidly with a small time constant.
  • the turn-off of the first drive transistor circuit 801-1 can be accelerated, and the through current in the first drive transistor circuit 801-1 can be reduced.
  • Cn is an equivalent capacitance obtained by replacing all the capacitances in the circuit existing between the net_n signal and the ground potential.
  • the conductance Gb0 (gm0) of the N-type MOSFET 802-2-2 is set to a larger value than the conductance Gb1 (gm1) of the P-type MOSFET 802-2-1.
  • the discharge current i_b0 rapidly flows through the equivalent capacitance Cn.
  • the N-type MOSFET 802-2-2 is turned off, and the value of i_b0 maintains L. Further, the P-type MOSFET 802-2-1 is turned on. As a result, the equivalent capacitance Cn enters a charged state, and i_b1 starts to flow through the equivalent capacitance Cn. Accordingly, the voltage of the net_n signal starts to rise.
  • the N-type MOSFET 802-2-4 using the net_n signal as a gate input starts to turn on, and i_b2 rises after the rise of i_b1.
  • i_b1 + i_b2 I 0 ′.
  • the current waveform of i_b1 is as shown by the broken line in FIG. Since i_b2 flows by this feedback circuit, the current waveform of i_b1 becomes convex downward under the influence.
  • the maximum value of the current value of i_b1 is the initial current of the charging phenomenon of the equivalent capacitance Cn. Thereafter, i_b1 decreases according to a time constant determined by the conductance of the P-type MOSFET 802-2-1 that charges the equivalent capacitance Cn. Therefore, by setting the conductance value to a large value, the time constant of the P-type MOSFET 802-2-1 is reduced, and the current value of i_b1 rapidly charges the equivalent capacitance Cn at t1011 and t1112. Thus, the voltage of the net_n signal can be controlled to rise sharply.
  • the drive transistor circuit 801-2 is turned off by the sharp fall of net-n, and the drive transistor circuit 801-1 is turned on by the fall of net-p. Also precede.
  • the drive transistor circuit 801-1 is turned off earlier than the drive transistor circuit 801-2 is turned on due to the rise of net-n due to the sharp rise of net-p.
  • the same effects as those of the first embodiment described with reference to FIG. 5 are obtained. That is, the through current and current noise are reduced, and the output signal is switched at high speed.
  • the mounting area is small as compared with the driving transistor circuit 1201 of FIG. 12A corresponding to the second prior art. Further, the mounting area of the pre-driver units 1204-1 and 1204-2 can be reduced.
  • the drive transistor circuit 1203 in FIG. 12B corresponds to the drive transistor circuit 801 in FIG.
  • the predriver units 1204-1 and 1204-2 in FIG. 12B correspond to the first predriver unit 802-1 and the second predriver unit 802-2 in FIG.
  • the number of basic circuits constituting the first pre-driver unit 802-1 and the second pre-driver unit 802-2 is different from that of the first and second embodiments.
  • the number of MOSFETs required in the first pre-driver unit 802-1 and the second pre-driver unit 802-2 in FIG. 8 is 302-1 and 302-2 in FIG. Or, it may be smaller than 602-1 and 602-2 in FIG.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of the fourth embodiment of the output driver device.
  • the output driver device shown in FIG. 10 is arranged at the output unit inside the LSI, and controls the turn-on / turn-off of the switching element connected to the outside based on the on / off of the input signal 1003 generated inside the LSI.
  • An output signal 1004 to be generated is generated.
  • a drive transistor circuit 1001 includes a P-type MOSFET 1001-1 that is a first drive transistor circuit and an N-type MOSFET 1001-2 that is a second drive transistor circuit. This configuration and operation are the same as the configuration and operation of the drive transistor circuit 301 that can be realized by the P-type MOSFET 301-1 and the N-type MOSFET 301-2 in FIG.
  • the P-type MOSFET 1001-1 is controlled by a net_p signal generated from the first pre-driver unit 1002-1.
  • the N-type MOSFET 1001-2 is controlled by a net_n signal generated from the second pre-driver unit 1002-2.
  • the first pre-driver unit 1002-1 can be realized as the following configuration.
  • the first waveform adjusting inverter circuit can be realized by the P-type MOSFET 1002-1-1 and the N-type MOSFET 1002-1-2.
  • a power supply voltage VDD is applied to the source terminal of the P-type MOSFET 1002-1-1.
  • the gate terminals of the P-type MOSFET 1002-1-1 and the N-type MOSFET 1002-1-2 are connected to serve as an input terminal.
  • An input signal 1003 is input to the input terminal.
  • the drain terminals of the P-type MOSFET 1002-1-1 and the N-type MOSFET 1002-1-2 are connected to serve as an output terminal.
  • the output terminal is connected to the net_p signal line.
  • This first waveform adjusting inverter circuit outputs, as a net_p signal, an output signal whose signal amount and signal change timing are controlled in response to the rising edge of the input signal 1003. Further, the first waveform adjusting inverter circuit responds to the fall by the input signal 1003 to make the steepness for turning off the P-type MOSFET 1001-1 sufficiently faster than the net_n signal turns on the N-type MOSFET 1001-2. Output as a net_p signal.
  • the first feedback P-type MOSFET 1002-1-4 inputs the net_p signal to its gate terminal. Then, the P-type MOSFET 1002-1-4 outputs the waveform control current i_a1 whose signal amount and signal change timing are adjusted to the drain terminal.
  • the P-type MOSFET 1002-1-3 which is a bias signal output transistor circuit, inputs the bias voltage Vbias_a to the gate terminal and outputs the bias signal current i_a0 to the drain terminal.
  • the power supply voltage VDD is applied to the source terminals of the P-type MOSFETs 1002-1-3 and 1002-1-4.
  • This waveform adjusting transistor circuit responds to the rise of the input signal 1003, and the signal amount and signal change timing in the net_p signal output from the first waveform adjusting inverter circuits 1002-1-1 and 1002-1-2. Adjust.
  • the combined current I_a i_a0 + i_a1 flows between the drain terminal and the source terminal, and the source terminal is set to the ground potential VSS.
  • the second pre-driver unit 1002-2 can be realized as the following configuration.
  • the second waveform adjusting inverter circuit can be realized by an N-type MOSFET 1002-2-1 and a P-type MOSFET 1002-2-2.
  • the gate terminals of the N-type MOSFET 1002-2-1 and the P-type MOSFET 1002-2-2 are connected to serve as an input terminal.
  • An input signal 1003 is input to the input terminal.
  • the drain terminals of the N-type MOSFET 1002-2-1 and the P-type MOSFET 1002-2-2 are connected to serve as an output terminal.
  • the output terminal is connected to the net_n signal line.
  • the second waveform adjusting inverter circuit In response to the rising edge of the input signal 1003, the second waveform adjusting inverter circuit has a steep net_n signal for turning off the N-type MOSFET 1001-2 faster than the net_p signal turns on the P-type MOSFET 1001-1. Output as.
  • the second waveform adjusting inverter circuit outputs an output signal whose signal amount and signal change timing are controlled as a net_n signal.
  • the second feedback N-type MOSFET 1002-2-4 inputs a net_n signal to its gate terminal.
  • the N-type MOSFET 1002-2-4 causes the waveform control current i_b1 whose signal amount and signal change timing are adjusted to flow to the drain terminal.
  • the N-type MOSFET 1002-2-3 which is a bias signal output transistor circuit, inputs the bias voltage Vbias_b to the gate terminal and causes the bias signal current i_b0 to flow to the drain terminal.
  • the source terminals of the N-type MOSFETs 1002-2-3 and 1002-2-4 are set to the ground potential VSS.
  • a power supply voltage VDD is applied to the terminals.
  • This waveform adjustment transistor circuit is output from the second waveform adjustment inverter circuits 1002-2-1 and 1002-2-2 in response to the fall of the drive transistor circuit 1001-2 by the input signal 1003. The signal amount and signal change timing in the net_n signal are adjusted.
  • the combined current I_b i_b0 + i_b1 flows between the source terminal and the drain terminal, and the power supply voltage VDD is applied to the source terminal.
  • the periods t1-t2, t2-t3, t3-t4, t4-t5, t5-t6 are denoted as t12, t23, t34, t45, and t56, respectively.
  • the periods t7-t8, t8-t9, t9-t10, t10-t11, t11-t12 are denoted as t78, t89, t910, t1011, and t1112, respectively.
  • Cp is an equivalent capacitance obtained by replacing all the capacitances in the circuit existing between the net_p signal and the ground potential, but is not shown.
  • the N-type MOSFETs 1002-1-5 and 1002-1-6 constitute a first current mirror circuit
  • the bias voltage Vbias_a is L, and the P-type MOSFET 1002-1-3 is always on.
  • tuning is performed so as to smooth the voltage drop change of the net_p signal in the vicinity of the operation threshold Vth of the first drive transistor circuit 1001-1. That is, i_a2 and i_a1 rise with a concave waveform downward, and the voltage waveform of the net_p signal falls with a convex waveform upward, so that the voltage waveform of the net_p signal is rounded.
  • the conductance of the P-type MOSFET 1002-1-1 is set to a large value, so that the charging current i_a3 is added to the equivalent capacitance Cp. Flows rapidly. That is, i_a3 rises at a stretch and falls with a small time constant. As a result, the voltage waveform of the net_p signal rises rapidly with a small time constant. As a result, the turn-off of the first drive transistor circuit 1001-1 can be accelerated, and the through current in the first drive transistor circuit 1001-1 can be reduced.
  • Cn is an equivalent capacitance obtained by replacing all capacitors in the circuit existing between the net_n signal and the ground potential.
  • the discharge current i_b3 flows suddenly from the equivalent capacitance Cn by setting the conductance of the N-type MOSFET 1002-2-1 to a large value.
  • the voltage waveform of the net_n signal suddenly falls with a small time constant.
  • the turn-off of the second drive transistor circuit 1001-2 can be accelerated, and the through current in the second drive transistor circuit 1001-2 can be reduced.
  • the P-type MOSFETs 1002-2-5 and 1002-2-6 constitute a second current mirror circuit
  • the combined current I_b i_b0 + i_b1 flowing through the P-type MOSFET 1002-2-6 is L.
  • i_b0 and i_b1 are both L.
  • tuning is performed so as to smooth the voltage increase change of the net_n signal in the vicinity of the operation threshold Vth of the second drive transistor circuit 1001-2. That is, i_b2 and i_b1 rise with a concave waveform, and the voltage waveform of the net_n signal rises with a convex waveform, so that the voltage waveform of the net_n signal is rounded.
  • the charging phenomenon of the equivalent capacitance Cn by i_b2 only starts.
  • the conductances of the P-type MOSFETs 1002-2-2 and 1002-2-5 are set to large values (so that the time constant is small) so that the charging current of i_b2 becomes large. Therefore, the current value of i_b2 falls to L at a stretch with a small time constant, and the voltage waveform of the net_n signal rises to H at a stretch with a small time constant.
  • the drive transistor circuit 1001-2 is turned off by the sharp fall of net-n, and the drive transistor circuit 1001-1 is turned on by the fall of net-p. Also precede.
  • the drive transistor circuit 1001-1 is turned off earlier than the drive transistor circuit 1001-2 is turned on due to the rise of net-n due to the sharp rise of net-p.
  • the same effects as the effects of the first embodiment described with reference to FIG. 5 are obtained.
  • the fourth embodiment similarly to the first to third embodiments, for example, as schematically shown in FIG. 12B, only one set of drive transistor circuits 1203 is required. For this reason, the mounting area is small as compared with the driving transistor circuit 1201 of FIG. 12A corresponding to the second prior art. Further, the mounting area of the pre-driver units 1204-1 and 1204-2 can be reduced.
  • the drive transistor circuit 1203 in FIG. 12B corresponds to the drive transistor circuit 1001 in FIG.
  • the pre-driver units 1204-1 and 1204-2 in FIG. 12B correspond to the first pre-driver unit 1002-1 and the second pre-driver unit 1002-2 in FIG.
  • the number of basic circuits constituting the pre-driver units 1204-1 and 1204-2 is different from that in the first and second embodiments.
  • P-type MOSFETs, N-type MOSFETs, buffer circuits, inverter circuits, and the like are used as circuit constituent elements as constituent elements of the first pre-driver unit and the second pre-driver unit.
  • the disclosed technology is not limited to this.
  • the disclosed technology can be realized using various circuit elements as long as the same configuration and operation as the disclosed technology can be realized.

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Abstract

 第1のプリドライバ及び第2のプリドライバにより、第1及び第2のドライブ用トランジスタをそれぞれ制御する為に、第1のドライブ用トランジスタ及び第2のドライブ用トランジスタの動作閾値付近でなまり、それ以降は急速に変化するような第1のドライバ制御信号及び第2のドライバ制御信号を生成する。これにより第1及び第2のドライブ用トランジスタの出力の変化が急峻になり、そこに流れる貫通電流及びノイズの発生が抑制され高速動作が可能になる。さらに、面積の大きな第1、第2のドライブ用トランジスタの組からなるドライブ用トランジスタ回路を1つにすることにより、チップ面積も小さくなる。

Description

集積回路の出力ドライバ装置
 開示する技術は、集積回路の出力ドライバにおけるノイズ及び消費電力の制御技術に関する。
 集積回路(LSI)の出力ドライバ回路(以下単に「出力ドライバ」と呼ぶ)は、LSI内部にて生成されるオン/オフ信号を入力として、LSIの外部に接続される電圧駆動型半導体スイッチング素子などのための駆動信号を生成する回路である。このような電圧駆動型半導体スイッチング素子としては例えば、モータの可変速制御用インバータなどの電力変換装置に使用される絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)がある。
 図1Aは、出力ドライバとその周辺回路の一般的な構成例を示す図である。
 ドライブ用トランジスタ回路101の出力信号104は、外部の特には図示しないスイッチング素子等の負荷回路を駆動する。ドライブ用トランジスタ回路101は例えば、P型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)101-1と、N型MOSFET101-2とを含む。P型MOSFET101-1のソース端子には電源電圧VDDが印加され、N型MOSFET101-2のソース端子は接地電位VSSにされる。P型MOSFET101-1とN型MOSFET101-2のドレイン端子同士が接続される。P型MOSFET101-1のゲート端子に入力するnet_p信号がアサートされ(ローレベルになり)、N型MOSFET101-2のゲート端子に入力するnet_n信号がネゲートされる(ローレベルになる)。これにより、P型MOSFET101-1がオン、N型MOSFET101-2がオフとなって、電源電圧VDDが出力信号104に供給される。一方、P型MOSFET101-1のゲート端子に入力するnet_p信号がネゲートされ(ハイレベルになり)、N型MOSFET101-2のゲート端子に入力するnet_n信号がアサートされる(ハイレベルになる)。これにより、P型MOSFET101-1がオフ、N型MOSFET101-2がオンとなって、出力信号104が接地電位VSSに落とされる。
 ここで、ドライブ用トランジスタ回路101の出力信号104が変化に伴って、ノイズ(貫通電流・di/dt)が発生する。また、ドライブ用トランジスタ回路101と外部スイッチング素子との相互作用により、電源ノイズが発生する。そこで、このノイズを抑制するために、出力ドライバを構成するP型MOSFET101-1及びN型MOSFET101-2に供給され、これらをONさせる側のnet_p信号及びnet_n信号の各波形(105,109)をなまらせる制御が一般に行われる。この制御は、net_p信号及びnet_n信号をそれぞれ生成するプリドライバ回路(以下、「プリドライバ」と呼ぶ)102-1及び102-2にて行われる。この結果、ドライブ用トランジスタ回路101の出力信号104の波形がなまるように調整され、ノイズ(貫通電流・di/dt)の発生が抑制される。
 しかし、net_p信号及びnet_n信号の波形を単純になまらせた場合、P型MOSFET101-2とN型MOSFET101-2が同時にオンしている時間が長くなり、電源電圧VDDと接地電位VSSとの間で貫通電流が大きく流れる。貫通電流は、電流ノイズ、電圧ノイズ更には電源ノイズや電源ドロップの原因となる。この結果、出力信号104の信号レベルの低下、ドライブ用トランジスタ回路101のインピーダンスの変化による反射増加やジッタ増加によるタイミングエラー、波形の立ち上がり立ち下りが遅くなるなど、出力信号104の波形の品質の低下を引き起こす。また、貫通電流の増加は、ドライブ用トランジスタ回路101を含む集積回路の消費電力の増加につながる。更に、net_p信号及びnet_n信号の波形をなまらせた場合、状態遷移中のノイズ耐性も低くなってしまう。
 このような問題点に対する第1の従来技術として、例えば図1Bに示されるような制御方式が知られている。
 即ち、外部スイッチング素子をたとえばターンオンさせるために、図1Aの入力信号103が時刻t1においてアサートされる(ハイレベルになる)。これに応答して、プリドライバ102-1は、図中105として示されるように、net_p信号を、ゆっくりとアサートされるようにその波形をなまらせる。一方、プリドライバ102-2は、図中106として示されるように、net_n信号を、急峻にネゲートされるようにその波形を制御する。この結果、図1Aにおいて、外部スイッチング素子のたとえばターンオン時に、まず、N型MOSFET101-2が先行してオフされて、その後に、P型MOSFET101-1がオンされる。これにより、出力信号104が、図1Bの107として示されるようにたとえばターンオンレベルに立ち上がる際に、N型MOSFET101-2とP型MOSFET101-1間の貫通電流が抑制される。
 一方、外部スイッチング素子をたとえばターンオフさせるために、図1Aの入力信号103が時刻t2においてネゲートされる(ローレベルになる)。これに応答して、プリドライバ102-1は、図中108として示されるように、net_p信号を、急峻にネゲートされるようにその波形を制御する。一方、プリドライバ102-2は、図中109として示されるように、net_n信号を、ゆっくりとアサートされるようにその波形をなまらせる。この結果、図1Aにおいて、外部スイッチング素子のたとえばターンオフ時に、まず、P型MOSFET101-1がオフされて、その後に、N型MOSFET101-2がオンされる。これにより、出力信号104が、図1Bの110として示されるようにたとえばターンオフレベルに落ちる際においても、N型MOSFET101-2とP型MOSFET101-1間の貫通電流が抑制される。
 上述のように、第1の従来技術では、貫通電流によるノイズは、オフになる側のプリドライバ出力波形が急峻にされることによりある程度減らせる。しかし、ドライブ用トランジスタ回路101から出力される出力信号104の波形がなまる、即ち波形の立ち上がり、立ち下がりが急峻ではない結果、後段のスイッチング素子の高速動作が妨げられる結果となってしまうという問題点を有している。出力電圧の変化に伴う電流変化によるノイズの影響が大きく出現するのは、P型MOSFET101-1及びN型MOSFET101-2のスイッチングの閾値(Vth)付近である。しかし、第1の従来技術では、net_p信号は実際には、立ち下がり部分105において図1Bに示されるように下に凸になまり、net_n信号も実際には、立ち上がり部分109において図1Bに示されるように上に凸になまっていた。このため、貫通電流はあまり減少しなかった。また、出力信号104の立ち上がり、立ち下がりも急峻ではなかった。このように、第1の従来技術では、P型MOSFET101-1及びN型MOSFET101-2の閾値付近のみで、net_p信号及びnet_n信号の波形をなまらせることは難しいという問題点を有していた。
 図2は、第2の従来技術の構成図である。この構成では、ドライブ用トランジスタ回路201として、P型MOSFET201-1とN型MOSFET201-2とで実現できる組が例えば#1~#4の複数組配置される。#1~#4の各P型MOSFET201-1のソース端子には電源電圧VDDが印加される。#1~#4の各N型MOSFET201-2のソース端子は接地電位VSSにされる。また、#1~#4の各P型MOSFET201-1と#1~#4の各N型MOSFET201-2の各ドレイン端子同士が接続される。#1~#4の各P型MOSFET201-1の各ゲート端子には、縦続接続された#1~#4のプリドライバ202-1の各出力信号net_p1、net_p2、net_p3、及びnet_p4が入力する。#1~#4の各N型MOSFET201-2の各ゲート端子には、縦続接続された#1~#4のプリドライバ202-2の各出力信号net_n1、net_n2、net_n3、及びnet_n4が入力する。#1~#4の各P型MOSFET201-1と各N型MOSFET201-2の各ドレイン接続部は、出力信号204に接続される。プリドライバ202-1(#1)及び202-2(#1)には、入力信号203が入力される。
 この構成において例えば、外部スイッチング素子をターンオンさせるために、図2Aの入力信号203が、図2Bに示されるように、時刻t1においてアサートされる。これに応答して、縦続接続された#1~#4のプリドライバ202-1の各出力信号net_p1、net_p2、net_p3、及びnet_p4が、図2Bに示されるように、時間差をもって順次アサートされる。また、時刻t1に応答して、縦続接続された#1~#4のプリドライバ202-2の各出力信号net_n1、net_n2、net_n3、及びnet_n4が、図2Bに示されるように、時間差をもって順次ネゲートされる。この結果、#1~#4の出力ドライバ組201-1及び201-2の各出力が発生し、それらの合成出力として、図2Bに示される出力信号204が得られる。
 一方、外部スイッチング素子をたとえばターンオフさせるために、図2Aの入力信号203が、図2Bに示されるように、時刻t2においてネゲートされる。これに応答して、縦続接続された#1~#4のプリドライバ202-1の各出力信号net_p1、net_p2、net_p3、及びnet_p4が、図2Bに示されるように、時間差をもって順次ネゲートされる。また、時刻t2に応答して、縦続接続された#1~#4のプリドライバ202-2の各出力信号net_n1、net_n2、net_n3、及びnet_n4が、図2Bに示されるように、時間差をもって順次アサートされる。この結果、#1~#4の出力ドライバ組201-1及び201-2の各出力が発生し、それらの合成出力として、図2Bに示される出力信号204が得られる。
 図2Aの構成では、#1~#4のプリドライバ202-1及び#1~#4のプリドライバ202-2の波形特性等が調整されることにより、複数のドライブ用トランジスタ201-1のスイッチングの遅延制御が行われる。しかし、net_p1、net_p2、net_p3、net_p4、及びnet_n1、net_n2、net_n3、net_n4のそれぞれの波形変化は制御されていない。この結果として、貫通電流の減少は十分ではなく、出力信号204の立ち上がり、立ち下がりがなまってしまい急峻ではない。
 更に、図2に示される第2の従来技術では、出力ドライバ組201-1及び201-2が複数組必要となる。一般に、ドライブ用トランジスタ回路201を実現するP型MOSFET201-1及びN型MOSFET201-2は、その占有面積が大きい。このため、第2の従来技術による集積回路の出力ドライバ回路は、その回路規模が大きくなってしまうという問題点を有している。例えば、DDR2-SDRAM(Double Data Rate 2-Synchronous Dynamic Random Access Memory)にオフチップドライバ(OCD:Off Chip Driver)回路を実装したい場合がある。この場合、上記第2の従来技術では、回路規模が大きくなってしまい、LSIにおける配線が増加し設計も複雑になる場合もある。
 以上の従来技術に関連して、下記特許文献が開示されている。
特開平11-234115号公報 特開平06-177740号公報 特開2001-94406号公報
 開示する技術が解決しようとする課題は、出力ドライバにおける貫通電流及びノイズを削減し、高速動作を可能とするとともに小さい回路規模で所望の出力波形特性を実現することである。
 開示する技術は、入力信号から生成される第1のドライバ制御信号と第2のドライバ制御信号をそれぞれ受ける第1のドライブ用トランジスタ回路と第2のドライブ用トランジスタ回路の共通出力信号によって負荷回路を駆動するドライバ装置において、入力信号に応答して第1のドライバ制御信号を第1のドライブ用トランジスタに供給する第1のプリドライバと、入力信号に応答して第2のドライバ制御信号を第2のドライブ用トランジスタに供給する第2のプリドライバとを具備し、第2のプリドライバが、第2のドライバ制御信号を、第2のドライバ用トランジスタをオフさせるように、急峻に変化させ、そのタイミングに対して、第1のプリドライバが、第1のドライバ制御信号を、遅延させながら、第1のドライバ用トランジスタをオンさせるように、第1のドライバ用トランジスタ回路の動作の閾値付近でなまりその閾値を超える範囲に対しては急峻に変化するように制御し、第1のプリドライバが、第1のドライバ制御信号を、第1のドライバ用トランジスタをオフさせるように、急峻に変化させ、そのタイミングに対して、第2のプリドライバが、第2のドライバ制御信号を、遅延させながら、第2のドライバ用トランジスタをオンさせるように、第2のドライバ用トランジスタ回路の動作の閾値付近でなまりその閾値を超える範囲に対しては急峻に変化するように制御する、出力ドライバ装置を提供する。
出力ドライバとその周辺回路の一般的な構成例を示す図である。 第1の従来技術の制御方式の動作波形図である。 第2の従来技術の構成図である。 第2の従来技術の動作波形図である。 出力ドライバ装置の第1の実施形態の構成図である。 出力ドライバ装置の第1の実施形態の動作波形図である。 出力ドライバ装置の第1の実施形態によって生成される波形信号の効果を示す図である。 出力ドライバ装置の第2の実施形態の構成図である。 出力ドライバ装置の第2の実施形態の動作波形図である。 出力ドライバ装置の第3の実施形態の構成図である。 出力ドライバ装置の第3の実施形態の動作波形図である。 出力ドライバ装置の第4の実施形態の構成図である。 出力ドライバ装置の第4の実施形態の動作波形図である。 各実施形態の効果を説明するための説明図である。
 以下、図面を参照しながら、実施形態について詳細に説明する。
 図3は、出力ドライバ装置の第1の実施形態の構成図である。
 出力ドライバ装置は、LSI内部の出力部に配置され、LSI内部にて生成される入力信号303のオン/オフに基づいて、外部に接続される特には図示しないスイッチング素子のターンオン/ターンオフを制御する。
 出力ドライバ装置において、ドライブ用トランジスタ回路301に含まれる第1のドライブ用トランジスタ回路301-1は、ドライバ出力に接続されるスイッチング素子のターンオン時にオンとなる出力信号304を供給する。第1のドライブ用トランジスタ回路301-1は、たとえばP型MOSFETによって実現される。勿論、同じ動作を実現できるその他のトランジスタ素子によって実現されてもよい。
 第2のドライブ用トランジスタ回路301-2は、スイッチング素子のターンオフ時にオンとなる出力信号304を供給する。第2のドライブ用トランジスタ回路301-2は、たとえばN型MOSFETによって実現される。勿論、同じ動作を実現できるその他のトランジスタ素子によって実現されてもよい。
 第1のプリドライバ部302-1は、入力信号303に基づいて、第1のドライバ制御信号net_pを生成し、第1のドライブ用トランジスタ回路301-1に供給する。net_p信号は、入力信号303の立上りに応答して、信号量及び信号変化タイミングを制御しながら、第1のドライブ用トランジスタ回路301-1をオンさせる。また、net_p信号は、入力信号303の立下りに応答して、第2のドライバ制御信号net_nが第2のドライブ用トランジスタ回路301-2をオンさせるよりも十分に早く第1のドライブ用トランジスタ回路301-1をオフさせる。
 第2のプリドライバ部302-2は、入力信号303に基づいて、第2のドライバ制御信号net_nを生成し、第2のドライブ用トランジスタ回路301-2に供給する。net_n信号は、入力信号303の立下りに応答して、信号量及び信号変化タイミングを制御しながら、第2のドライブ用トランジスタ回路301-2をオンさせる。また、net_n信号は、入力信号303の立上りに応答して、net_p信号が第1のドライブ用トランジスタ回路301-1をオンさせるよりも十分に早く第2のドライブ用トランジスタ回路301-2をオフさせる。
 図3において、第1のプリドライバ部302-1は、以下の構成として実現できる。
 複数(#1~#4)のバッファ回路(BUF)302-1-3は、第1段目(#1)に入力信号303が入力され、各々個別の所定量ずつの信号遅延を順次行うように縦続接続される。各バッファ302-1-3は、例えばCMOS非反転回路であり、net_a1、net_a2、net_a3、net_a4の各出力電圧信号を出力する。
 複数(#1~#4)の第1の制御用トランジスタ(第1TR)302-1-1は、一方導電型例えばN型MOSFETによって実現される。各第1TR302-1-1では、各々のドレイン端子がnet_p信号線に接続され、各ソース端子は接地電位VSSに接続されている。
 第2の制御用トランジスタ回路(第2TR)302-1-2は、他方導電型例えばP型MOSFETである。第2TR302-1-2では、ソース端子が電源電圧VDDに接続され、ドレイン端子がnet_p信号線に接続される。
 #1~#4の第1TR302-1-1は各々、net_a1、net_a2、net_a3、net_a4の各出力電圧信号に基づいて、各々所定のドレイン電流値i_a1、i_a2、 i_a3、i_a4と、Cp×(dvp/dt)を流すことにより、net_p信号を形成する。ここで、Cpはnet_p信号線と接地間に存在する等価キャパシタンス、vpはvp=net_pを満たす節点電圧であり、いずれも図示しない。
 今、入力信号303の電圧がローレベル(以下「L」と略す)からハイレベル(以下、「H」と略す)又はHからLに変化するとする。この結果、各net_ai(i=1,2,3,4)信号が、各バッファ回路302-1-1(#1、#2、#3、#4)の伝播遅延時間分ずつ遅れながら、LからH(又はHからL)に変化する。ここで、各第1TR302-1-1はN型MOSFETであるから、その各ドレイン電流i_ai(i=1,2,3,4)は、FET特性の線形領域で、各ゲート電圧のLからH(又はHからL)への変化に応答して、増加(又は減少)する方向に流れる。
 一方、第2TR302-1-2のゲート端子には、入力信号303が直接入力されている。従って、第2TR302-1-2におけるドレイン電流i_a0は、入力信号303の電圧とソース端子に印加されている電源電圧VDDとの差分に依存する。そして、第2TR302-1-2はP型MOSFETであるから、ドレイン電流i_a0は、線形領域で入力信号303の電圧がLからH(又はHからL)になる変化に依存して、減少(又は増加)する方向に流れる。
 ここで、第1TR302-1-1又は第2TR302-1-2のチャネル(ゲート部分)の大きさ、即ちW/L(チャネルの幅/チャネルの長さ)に依存した、ドレイン・ソース間のコンダクタンスGaiと相互コンダクタンスgmiが大きいほど、ドレイン電流i_aiが大きくなるように調整がなされる。なお、i=0,1,2,3,4である。
 このようにしてnet_p信号の電圧は、第1TR302-1-1(#1、#2、#3、#4)に流れる各ドレイン電流i_ai(i=1,2,3,4)及びCp×(dvp/dt)に依存する。また、net_p信号の電圧は、第2TR302-1-2に流れるドレイン電流i_a0にも依存する。更に、net_p信号の電圧は、各第1TR302-1-1又は第2TR302-1-2のコンダクタンスGai又はgmi(以下、「Gai(gmi)」と記す)にも依存することになる。
 ここで、任意の時刻tにおいては、下記の電流則が成立する。
 i_a0=i_a1+i_a2+i_a3+i_a4+Cp×(dvp/dt)
 そして、次式が成立するように、各第1TR302-1-1のチャネルの大きさが調整される。
  Ga1(gm1)<Ga2(gm2)<Ga3(gm3)<Ga4(gm4)
   かつ、
  Ga0(gm0)≫
   Ga1(gm1)+Ga2(gm2)+Ga3(gm3)+Ga4(gm4)

この関係に基づいて、第1TR302-1-1の各段において、駆動力であるコンダクタンス即ちW/Lの小さい段から駆動力の大きい段に向かって、順次各段の第1TR302-1-1がオンされてゆく。同時に、各BUF302-1-3によって、各段の信号伝搬の時間差が調整される。これにより、net_p信号の波形が調整され、その結果、出力ドライバの動作閾値付近の波形を全体として上に凸になるようになまらせつつ、閾値を越える範囲に対してはなまらせない波形即ち急峻な波形を作ることが可能となる。
 以上の動作を図4の波形図に基づいて説明する。
 net_p信号が接続している第1のドライブ用トランジスタ回路301-1のゲート端子から第1のプリドライバ部302-1側を見た等価キャパシタンスCpは、各第1TR302-1-1及び各第2TR302-1-2の動作領域に依存して変化する。しかし、簡単化のため、等価キャパシタンスCpは、第1のドライブ用トランジスタ回路301-1のゲートと接地(VSS)間にあって、殆ど変化しないと仮定する。このとき、時定数(Cp/G)は、全コンダクタンスGの変化に対応して、全コンダクタンスの大きさが大きいほど小さく、net_p信号の応答が速くなるものとする。ここで、図3の回路が過渡状態の小信号等価モデルに従うと仮定する。この仮定のもとで、全コンダクタンスGは、各第1TR302-1-1又は第2TR302-1-2のコンダクタンスGai(gmi)(i=0,1,2,3,4)の和である。
 以下の説明において、期間t1-t2、t2-t3、t3-t4、t4-t5、t5-t6をそれぞれ、t12、t23、t34、t45、t56と記する。さらに、期間t7-t8、t8-t9、t9-t10、t10-t11、t11-t12をそれぞれ、t78、t89、t910、t1011、t1112と記す。
 まず、t12では、入力信号303の電圧がLからHに変化するので、入力信号303と同じ信号であるnet_a0信号の電圧もLからHに変化している。しかし、この区間ではnet_a1、net_a2、net_a3、net_a4の各電圧信号値は、まだLのままである。従って、等価キャパシタンスCpにそれまで保持されているHレベル電圧が、net_pの電圧となっている。
 t23では、t12におけるnet_a0の電圧のLからHへの変化がBUF302-1-3(#1)で遅延して伝播し、net_a1の電圧がLからHに変化している。また、このt23では、入力信号303とnet_a0の各電圧は既にHとなっている。net_a1のこの変化に応答して、第1TR302-1-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGa1(gm1)に対応する量の電流i_a1が、等価キャパシタンスCpの電圧を放電するように流れることになる。なお、t23では、第2TR302-1-2は、net_a0の電圧がHであるから、i_a0はほぼ0となっている。また、第1TR302-1-1(#1)によるnet_pの時定数は、小さな値のコンダクタンスGa1(gm1)のために大きな値となる。このため、t23におけるnet_pの電圧波形は、図4に示されるように、傾きが小さい変化になっている。
 t34では、入力信号303及びnet_a0の電圧が既にHとなり、更にnet_a1の電圧も既にHとなっている。そして、t23におけるnet_a1の電圧のLからHへの変化がBUF302-1-3(#2)を介して遅延伝播し、net_a2の電圧がLからHに変化している。net_a2のこの変化に応答して、電流i_a1と電流i_a2が、等価キャパシタンスCpの電圧を放電するように流れることになる。電流i_a1の量は、第1TR302-1-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGa1(gm1)に対応する。電流i_a2の量は、第1TR302-1-1(#2)の中位の値のコンダクタンスGa2(gm2)に対応する。このときのnet_pの電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGa1(gm1)と中位の値のコンダクタンスGa2(gm2)との和のコンダクタンスGa1(gm1)+Ga2(gm2)に対応したものとなり、前よりも小さくなる方向に変化する。即ち、t23の時定数よりt34での時定数のほうが小さくなるので、図4に示されるように、電流i_a1とi_a2の合計電流に対応するnet_pの電圧が中速に変化しようとする。なお、この時刻のt34においても、net_a0の電圧はHレベルとなっているので、第2TR302-1-2が流そうとする電流i_a0は、ほぼ0となっている。
 t45では、入力信号303、net_a0、net_a1の各電圧がHで、net_a2の電圧もHとなっている。そして、t34におけるnet_a2のLからHへの変化がBUF302-1-3(#3)を介して遅延伝播し、net_a3の電圧がLからHに変化している。net_a3のこの変化に応答して、電流i_a1、i_a2、i_a3が、等価キャパシタンスCpの電圧を放電するようにCpから流れることになる。電流i_a1の量は、第1TR302-1-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGa1(gm1)に対応する。電流i_a2の量は、中位の値のコンダクタンスGa2(gm2)に対応する。電流i_a3の量は、中大位の値のコンダクタンスGa3(gm3)に対応する。このときのnet_pの電圧変化における時定数は、Ga1(gm1)+Ga2(gm2)+Ga3(gm3)に対応したものとなり、前よりもかなり小さくなる方向に変化する。即ち、t34での時定数よりt45での時定数のほうが小さくなるので、図4に示されるように、電流i_a1+i_a2+i_a3に対応するnet_pの電圧がかなり高速に変化し始める。この時刻のt45においても、net_a0の電圧はHレベルとなっているので、第2TR302-1-2が流そうとする電流i_a0は、ほぼ0となっている。
 t56では、入力信号303、net_a0、net_a1、net_a2の各電圧がHで、net_a3の電圧もHとなっている。そして、t45におけるnet_a3のLからHへの変化がBUF302-1-3(#4)を介して遅延伝播し、net_a4の電圧がLからHに変化している。net_a4のこの変化に応答して、電流i_a1、i_a2、i_a3、i_a4が、等価キャパシタンスCpの電圧を放電するようにCpから流れることになる。電流i_a1の量は、第1TR302-1-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGa1(gm1)に対応する。電流i_a2の量は、中位の値のコンダクタンスGa2(gm2)に対応する。電流i_a3の量は、中大位の値のコンダクタンスGa3(gm3)に対応する。電流i_a3の量は、大きな値のコンダクタンスGa4(gm4)に対応する。このときのnet_pの電圧変化における時定数は、Ga1(gm1)+Ga2(gm2)+Ga3(gm3)+Ga4(gm4)に対応したものとなり、前よりも更に小さくなる方向に変化する。即ち、t45での時定数よりt56での時定数のほうが更に小さくなるので、図4に示されるように、電流i_a1+i_a2+i_a3+i_a4に対応するnet_pの電圧が更に高速に変化しようとする。この時刻のt56においても、net_a0の電圧はHレベルとなっているので、第2TR302-1-2が流そうとする電流i_a0は、ほぼ0となっている。
 このようにして、i_a1+i_a2+i_a3+i_a4の全電流の各項は、図4には図示しないが等価キャパシタンスCpの電荷変化に対応して流れるが、初期値が大きくだんだん減少する方向となり、零になるまで流れることになる。そして、i_a1+i_a2+i_a3+i_a4の変化に対応するnet_pの電圧が電源電圧VDDを基準にして第1のドライブ用トランジスタ回路301-1の動作閾値(図4参照)を越えたときに、Ga1(gm1)+Ga2(gm2)+Ga3(gm3)、そしてGa1(gm1)+Ga2(gm2)+Ga3(gm3)+Ga4(gm4)に対応する小さい時定数でnet_pの電圧が変化するようになるので、図4に示されるように、t45とt56におけるnet_pを、急峻な波形とすることができる。
 この期間t45とt56において、第1のドライブ用トランジスタ回路301-1がオン状態となり、出力信号304の電圧がLからHに急峻に立ち上がる。そして、時刻t6以降、net_pの電圧がLになり電流は0となって、出力信号304の電圧はHを維持する状態となる。
 このようにして、第1TR302-1-1の各段において、駆動力(コンダクタンス)の小さい段から駆動力の大きい段に向かって、各段の時間差がBUF302-1-3で調整されながら、順次オンされてゆく。これにより、第1のドライブ用トランジスタ回路301-1の動作閾値付近で全体的に上に凸になまり、動作閾値を越える範囲ではなまらない即ち急峻に変化するような、net_pの波形を生成することができる。
 t78において入力信号303がHからLに立ち下がるときには、第2TR302-1-2のコンダクタンスが大きい値に設定されているので、net_pの電流はt78においてパルス的に急峻に立ち上がり小さな時定数に従って急峻に立ち下がり、net_pの電圧は小さな時定数に従って急峻に立ち上がる。
 次に、図3において、第2のプリドライバ部302-2は、以下の構成として実現できる。
 #1~#4の複数のバッファ回路(BUF)302-2-3は、第1段目(#1)に入力信号303が入力され、各々個別の所定量ずつの信号遅延を順次行うように縦続接続される。各バッファ302-2-3は、例えばCMOS非反転回路であり、net_b1、net_b2、net_b3、net_b4の各電圧信号を出力する。
 複数(#1~#4)の第1の制御用トランジスタ(第1TR)302-2-1は、例えばP型MOSFETによって構成される。各第1TR302-2-1では、各々のドレイン端子がnet_n信号線に接続され、各ソース端子は電源電圧VDDに接続されている。
 第2の制御用トランジスタ回路(第2TR)302-2-2は、例えばN型MOSFETである。第2TR302-2-2では、ソース端子が接地電位VSSに接続され、ドレイン端子がnet_n信号線に接続される。
 #1~#4の第1TR302-2-1は各々、net_b1、net_b2、net_b3、net_b4信号の各電圧変化に基づいて、各々所定のドレイン電流値i_b1、i_b2、 i_b3、i_b4と、Cn×(dvn/dt)を流すことにより、net_n信号を形成する。ここで、Cnはnet_n信号線と接地間に存在する等価キャパシタンス、vnはvn=net_nを満たす節点電圧であり、いずれも図示を省略する。
 今、入力信号303の電圧がHからL(又はLからH)に変化するとする。この結果、各net_bi(i=1,2,3,4)電圧信号値が、各バッファ回路302-2-1(#1、#2、#3、#4)の伝播遅延時間分ずつ遅れながら、HからL(又はLからH)に変化する。ここで、各第1TR302-2-1はP型MOSFETであるから、その各ドレイン電流i_bi(i=1,2,3,4)は、FET特性の線形領域で、各ゲート電圧のHからL(又はLからH)への変化に応答して、増加(又は減少)する方向に流れる。
 一方、第2TR302-2-2のゲート端子には、入力信号303が直接入力されている。従って、第2TR302-2-2におけるドレイン電流i_b0は、入力信号303の電圧とソース端子に印加されている接地電位VSSとの差分に依存する。そして、第2TR302-2-2はN型MOSFETであるから、ドレイン電流i_b0は、線形領域で入力信号303の電圧がHからL(又はLからH)になる変化に依存して、減少(又は増加)する方向に流れる。
 ここで、ドレイン電流i_biは、第1TR302-2-1又は第2TR302-2-2のチャネルの大きさW/L(幅/長さ)に依存した相互コンダクタンスgmiと、ドレイン・ソース間のコンダクタンスGbiが大きいほど、大きくなるように調整される。なお、i=0,1,2,3,4である。
 このようにしてnet_n信号の電圧は、第1TR302-2-1(#1、#2、#3、#4)に流れる各ドレイン電流i_bi(i=1,2,3,4)及びCn×(dvn/dt)に依存する。また、net_n信号の電圧は、第2TR302-2-2に流れるドレイン電流i_b0にも依存する。更に、net_n信号の電圧は、各第1TR302-2-1又は第2TR302-2-2のGbi又はgmi(以下、「Gbi(gmi)」と記す)(i=0,1,2,3,4)にも依存することになる。
 ここで、線形領域の任意の時刻tにおいては、電流則i_b0=i_b1+i_b2+i_b3+i_b4-Cn×(dvn/dt)が成立する。そして、次式が成立するように、各第1TR302-2-1のチャネルの大きさが調整される。
  Gb1(gm1)<Gb2(gm2)<Gb3(gm3)<Gb4(gm4)
   かつ、
  Gb0(gm0)≫
   Gb1(gm1)+Gb2(gm2)+Gb3(gm3)+Gb4(gm4)
この関係に基づいて、駆動力であるコンダクタンス即ちW/Lの小さい第1TR302-2-1から駆動力の大きい第1TR302-2-1に向かって、各BUF302-2-3によって時間差が調整されながら順次オンされてゆく。これにより、net_n信号の波形が調整され、その結果、出力ドライバの動作閾値付近の波形をなまらせつつ、動作閾値を越える範囲に対してはなまらせない波形すなわち急峻な波形を作ることが可能となる。
 以上の動作を図4の波形図に基づいて説明する。
 net_n信号が接続している第2のドライブ用トランジスタ回路301-2のゲート端子から第2のプリドライバ部302-2側を見た等価キャパシタンスCnは、各第1TR302-2-1及び各第2TR302-2-2の動作領域に依存して変化する。しかし、簡単化のため、等価キャパシタンスCnは、第2のドライブ用トランジスタ回路301-2のゲートと接地(VSS)間にあって、殆ど変化しないと仮定する。このとき、時定数(Cn/G)は、全コンダクタンスGの変化に対応して、全コンダクタンスの大きさが大きいほど小さく、net_n信号の応答が速くなるものとする。
 まず、t12において入力信号303がLからHに立ち上がるときには、第2TR302-2-2のコンダクタンスが大きい値に設定されているので、net_nの電流はパルス的に急峻に立ち上がり小さな時定数に従って急峻に立ち下がり、net_nの電圧は小さな時定数に従って急峻に立ち下がる。
 次に、t78では、入力信号303の電圧がHからLに変化するので、入力信号303と同じ信号であるnet_b0の電圧もHからLに変化している。しかし、この区間ではnet_b1、net_b2、net_b3、net_b4の各電圧は、まだHのままである。従って、等価キャパシタンスCnにそれまで保持されているLレベル電圧が、net_nの電圧となっている。
 t89では、t78におけるnet_b0の電圧のHからLへの変化がBUF302-2-3(#1)で遅延して伝播し、net_b1の電圧がHからLに変化している。また、このt89では、入力信号303とnet_b0の各電圧は既にLとなっている。net_b1のこの変化に応答して、第1TR302-2-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGb1(gm1)に対応する量の電流i_b1が、等価キャパシタンスCnの電圧を充電するように流れることになる。なお、t89では、第2TR302-2-2は、net_b0の電圧がLであるから、i_b0はほぼ0となっている。また、第1TR302-2-1(#1)によるnet_nの時定数は、小さな値のコンダクタンスGb1(gm1)のために大きな値となる。このため、t89におけるnet_nの電圧波形は、図4に示されるように、傾きが小さい変化になっている。
 t910では、入力信号303及びnet_b0の電圧が既にLとなり、更にnet_b1の電圧も既にLとなっている。そして、t89におけるnet_b1の電圧のHからLへの変化がBUF302-2-3(#2)を介して遅延伝播し、net_b2の電圧がHからLに変化している。net_b2のこの変化に応答して、電流i_b1と電流i_b2が、等価キャパシタンスCnの電圧を充電するように流れることになる。電流i_b1の量は、第1TR302-2-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGb1(gm1)に対応する。電流i_b2の量は、第1TR302-2-1(#2)の中位の値のコンダクタンスGb2(gm2)に対応する。このときのnet_nの電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGb1(gm1)と中位の値のコンダクタンスGb2(gm2)との和のコンダクタンスGb1(gm1)+Gb2(gm2)に対応したものとなり、前よりも小さくなる方向に変化する。即ち、t89の時定数よりt910での時定数のほうが小さくなるので、図4に示されるように、電流i_b1とi_b2の合計電流に対応するnet_nの電圧が中速に変化しようとする。なお、この時刻のt910においても、net_b0の電圧はLレベルとなっているので、第2TR302-2-2が流そうとする電流i_b0は、ほぼ0となっている。
 t1011では、入力信号303、net_b0、net_b1の各電圧がLで、net_b2の電圧もLとなっている。そして、t910におけるnet_b2のHからLへの変化がBUF302-2-3(#3)を介して遅延伝播し、net_b3の電圧がHからLに変化している。net_b3のこの変化に応答して、電流i_b1、i_b2、i_b3が、等価キャパシタンスCnの電圧を充電するようにCnに流れることになる。電流i_b1の量は、第1TR302-2-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGb1(gm1)に対応する。電流i_b2の量は、中位の値のコンダクタンスGb2(gm2)に対応する。電流i_b3の量は、中大位の値のコンダクタンスGb3(gm3)に対応する。このときのnet_nの電圧変化における時定数は、Gb1(gm1)+Gb2(gm2)+Gb3(gm3)に対応したものとなり、前よりもかなり小さくなる方向に変化する。即ち、t910での時定数よりt1011での時定数のほうが小さくなるので、図4に示されるように、電流i_b1+i_b2+i_b3に対応するnet_nの電圧がかなり高速に変化し始める。この時刻のt1011においても、net_b0の電圧はLレベルとなっているので、第2TR302-2-2が流そうとする電流i_b0は、ほぼ0となっている。
 t1112では、入力信号303、net_b0、net_b1、net_b2の各電圧がLで、net_b3の電圧もLとなっている。そして、t1011におけるnet_b3のHからLへの変化がBUF302-2-3(#4)を介して遅延伝播し、net_b4の電圧がHからLに変化している。net_b4のこの変化に応答して、電流i_b1、i_b2、i_b3、i_b4が、等価キャパシタンスCnの電圧を充電するようにCnに流れることになる。電流i_b1の量は、第1TR302-2-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGb1(gm1)に対応する。電流i_b2の量は、中位の値のコンダクタンスGb2(gm2)に対応する。電流i_b3の量は、中大位の値のコンダクタンスGb3(gm3)に対応する。電流i_b3の量は、大きな値のコンダクタンスGb4(gm4)に対応する。このときのnet_nの電圧変化における時定数は、Gb1(gm1)+Gb2(gm2)+Gb3(gm3)+Gb4(gm4)に対応したものとなり、前よりも更に小さくなる方向に変化する。即ち、t1011での時定数よりt1112での時定数のほうが小さくなるので、図4に示されるように、電流i_b1+i_b2+i_b3+i_b4に対応するnet_nの電圧が更に高速に変化しようとする。この時刻のt1112においても、net_b0の電圧はLレベルとなっているので、第2TR302-2-2が流そうとする電流i_b0は、ほぼ0となっている。
 このようにして、i_b1+i_b2+i_b3+i_b4の全電流の各項は、図4には図示しないが等価キャパシタンスCnの電荷変化に対応して流れるが、初期値が大きくだんだん減少する方向となり、零になるまで流れることになる。そして、i_b1+i_b2+i_b3+i_b4の変化に対応するnet_nの電圧が接地電位VSSを基準にして第2のドライブ用トランジスタ回路301-2の動作閾値(図4参照)を越えたときに、小さい時定数でnet_nの電圧が変化するようになるので、図4に示されるように、t1011とt1112におけるnet_nを、急峻な波形とすることができる。
 この期間t1011とt1112において、第2のドライブ用トランジスタ回路301-2がオン状態となり、出力信号304の電圧がHからLに急峻に立ち下がる。そして、時刻t12以降、net_nの電圧がHになり電流は0となって、出力信号304の電圧はLを維持する状態となる。
 このようにして、駆動力(コンダクタンス)の小さい第1TR302-2-1から駆動力の大きい第1TR302-2-1が、各々の時間差がBUF302-2-3で調整されながら順次オンされてゆく。これにより、第2のドライブ用トランジスタ回路301-2の動作閾値付近で全体的に下に凸になまり、動作閾値を越える範囲ではなまらないような、すなわち急峻なnet_nの波形を生成することができる。
  したがって、図3、図4に示すようにnet-nの急峻な立ち下がりにより、ドライブ用トランジスタ回路301-2のオフを、net-pの立ち下がりによるドライブ用トランジスタ回路301-1のオンよりも先行させる。
 また、net-pの急峻な立ち上りにより、ドライブ用トランジスタ回路301-1のオフを、net-nの立ち上りによるドライブ用トランジスタ回路301-2のオンよりも先行させる。
 図5は、図3に示される第1の実施形態によって生成される波形信号の効果を示す図である。
 今、入力信号303が例えば、図5(a)に示されるように、時刻t1からt2にかけて立ち上がりになり、時刻t7からt8にかけて立ち下がるとする。
 この入力信号303の変化に反応して生成される出力信号の変化は、従来は、図5(b)の破線に示される如くとなる。即ち、入力信号303の立ち上がり時には、時刻t1からt6にかけてなまるような信号が生成される。また、入力信号303の立ち下がり時には、時刻t7からt12にかけてなまって変化するような出力信号が生成される。
 一方、図3に示される第1の実施形態では、図5(b)の実線に示される如くとなる。即ち、t1からt4までほとんど立ち上がらず、t4からt5でやや立ち上がり、時刻t5からt6にかけて急峻に立ち上がる。また、t7からt10はほとんど立ち下がらず、時刻t10からt11でやや立ち下がり、時刻t11からt12にかけて急峻に立ち下がる。従って、第1の実施形態によれば出力信号の立ち上がり、立ち下がりが急峻になり、ドライバトランジスタのスイッチング特性が高速になる。
 図5(c)は、図5(d)の貫通電流iの微分値di/dt、即ち電流ノイズの波形である。出力電圧の立ち上がり、立ち下り時の貫通電流の微分値、即ち電流ノイズ及び貫通電流は、図5(c)及び(d)に示されるように、従来は破線に示されるように大きい。これに対して、第1の実施形態では、これらを実線に示されるようにより小さくすることができる。t5からt9の間の貫通電流が一定値になるのは、出力信号104(電流)がドライブ用トランジスタと負荷の間に流れるからである。
 このようにして、図3に示される第1の実施形態では、第1のプリドライバ部302-1及び第2のプリドライバ部302-2がnet_p信号及びnet_n信号を制御する。この結果、第1のドライブ用トランジスタ回路301-1及び第2のドライブ用トランジスタ回路301-2の動作閾値付近のみでなまるようなターンオン信号(net-p)及びターンオフ信号(net-n)が生成される。これにより、外部のスイッチング素子において、ノイズの発生を抑制しつつ、高速動作が可能となる。
 前述した第1の従来技術では、ドライバ制御信号の主力波形全体をなまらせていたため、出力波形もなまってしまい、高速・低消費電力動作を妨げられていた。これに対して、図3の第1の実施形態では、ノイズ発生に影響の大きいドライブ用トランジスタ回路の動作閾値電圧付近の波形を制御することで、ノイズを効果的に低減することが可能である。また、ノイズ発生に影響の少ない動作閾値電圧付近以外の波形は速やかに変化させることで、出力波形のなまりを抑えることが可能である。この結果、第1の実施形態では、発生するノイズ・消費電力を抑えつつ、高速動作を実現できる。
 一方、前述した第2の従来技術と比較すると、第2の従来技術では図2に示されるように、出力波形を最適に制御させるために、ドライブ用トランジスタ回路201として、P型MOSFET201-1とN型MOSFET201-2とで構成される組が複数組必要となる。一般に、ドライブ用トランジスタ回路は、大きな出力のターンオン信号及びターンオフ信号を生成する必要があるため、LSI上でのそれらの実装面積は大きくなってしまう。即ち、例えば図12(a)に模式的に示されるように、第2の従来技術では、プリドライバ部1202-1、1202-2に対するドライブ用トランジスタ回路1201の部分の実装面積が大きい。また、プリドライバ部1202-1、1202-2とドライブ用トランジスタ回路1201との間の配線も複雑になりがちである。なお、図12(a)のドライブ用トランジスタ回路1201は、図2のドライブ用トランジスタ回路201に対応する。また、図12(a)のプリドライバ部1202-1、1202-2は、図2のプリドライバ202-1(#1~#4)及び202-2(#1~#4)に対応する。これに対して、第1の実施形態では、ドライブ用トランジスタ回路は、図3の301-1及び301-2の1組だけでよく、第1のプリドライバ部302-1及び第2のプリドライバ部302-2にて素子数が増やされる構成となっている。net_p信号及びnet_n信号の出力は、出力信号304としてのターンオン信号及びターンオフ信号の出力に比較してはるかに小さい。このため、第1のプリドライバ部302-1及び第2のプリドライバ部302-2に必要な素子の実装面積は小さいものとすることができる。これにより、第1の実施形態における出力ドライバ装置は、第2の従来技術における出力ドライバ装置に比較して、LSI上での実装面積を小さくすることが可能となる。即ち、例えば図12(b)に模式的に示されるように、ドライブ用トランジスタ回路1203は、1組だけでよいため、図12(a)のドライブ用トランジスタ回路1201に比較して実装面積が小さい。また、プリドライバ部1204-1、1204-2の実装面積も小さくて済む。なお、図12(b)のドライブ用トランジスタ回路1203は、図3のドライブ用トランジスタ回路301に対応する。また、図12(b)のプリドライバ部1204-1、1204-2は、図3の第1のプリドライバ部302-1及び第2のプリドライバ部302-2に対応する。
 図6は、出力ドライバ装置の第2の実施形態の構成図である。
 図6に示される出力ドライバ装置は、LSI内部の出力部に配置され、LSI内部にて生成される入力信号603のオン/オフに基づいて、外部に接続されるスイッチング素子のターンオン/ターンオフを制御する出力信号604を生成する。
 図6において、ドライブ用トランジスタ回路601は、第1のドライブ用トランジスタ回路であるP型MOSFET601-1と、第2のドライブ用トランジスタ回路であるN型MOSFET601-2とを含む。この構成及び動作は、図3における、P型MOSFET301-1及びN型MOSFET301-2とで実現できるドライブ用トランジスタ回路301の構成及び動作と同じである。
 第1のドライブ用トランジスタ回路601-1は、第1のプリドライバ部602-1から生成されるnet_p信号によって制御される。第2のドライブ用トランジスタ回路601-2は、第2のプリドライバ部602-2から生成されるnet_n信号によって制御される。
 図6において、第1のプリドライバ部602-1は、以下の構成として実現できる。
 第1のプリドライバ部602-1は例えば、第1段目(#1)に入力信号603が入力され、各々個別の所定量ずつの信号遅延を順次行うように縦続接続された、複数段からなるCMOSインバータ回路によって実現される。各段のインバータ回路は、例えばP型MOSFETである第1の制御用トランジスタ(第1TR)602-1-1(#1~#5)と、例えばN型MOSFETである第2の制御用トランジスタ(第2TR)602-1-2(#1~#5)とで実現される。
 #1~#5の第1TR602-1-1の各ソース端子には電源電圧VDDが印加され、#1~#5の第2TR602-1-2の各ソース端子は接地電位VSSにされる。#1~#5の各段において、第1TR602-1-1と第2TR602-1-2のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。また、第1TR602-1-1の第2TR602-1-2のドレイン端子同士が接続され出力端子とされる。その出力端子は、次段の入力端子に接続される。
 #1~#5の第1TR602-1-1の各駆動電流値はそれぞれ、i_ap1、i_ap2、i_ap3、i_ap4、i_ap5である。#1~#5の第2TR602-1-2の各駆動電流値はそれぞれ、i_an1、i_an2、i_an3、i_an4、i_an5である。i_ap1及びi_an1は、第1段目の第1TR602-1-1(#1)及び第2TR602-1-2(#1)の入力端子(ゲート端子)に印加される入力信号603によって駆動され、出力電圧信号net_a1を発生させる。i_ap2及びi_an2は、第2段目の第1TR602-1-1(#2)及び第2TR602-1-2(#2)の入力端子に印加されるnet_a1信号によって駆動され、出力電圧信号net_a2を発生させる。i_ap3及びi_an3は、第3段目の第1TR602-1-1(#3)及び第2TR602-1-2(#3)の入力端子に印加されるnet_a2信号によって駆動され、出力電圧信号net_a3を発生させる。i_ap4及びi_an4は、第4段目の第1TR602-1-1(#4)及び第2TR602-1-2(#4)の入力端子に印加されるnet_a3信号によって駆動され、出力電圧信号net_a4を発生させる。i_ap5及びi_an5は、第5段目の第1TR602-1-1(#5)及び第2TR602-1-2(#5)の入力端子に印加されるnet_a4信号によって駆動され、出力電圧信号net_a5を発生させる。
 第1段目の第1TR602-1-1(#1)及び第2TR602-1-2(#1)の入力端子には、入力信号603が入力される。第1TR602-1-1(#i)及び第2TR602-1-2(#i)(i=1,2,3,4,5)からなる各段のインバータ回路は、各々個別の所定量ずつの信号遅延を順次行う。
 入力信号603に応答して、ひとつおきの段、例えば奇数段である第1段目、第3段目、及び第5段目の各インバータ出力電圧信号net_a1、net_a3、net_a5はnet_p信号に等価であり、電圧値は、net_p=net_a1=net_a3=net_a5となる。
 今、入力信号603がLからH(又はHからL)に変化するとする。この結果、各net_ai(i=1,2,3,4,5)信号が、各段のインバータ回路(第1TR602-1-1(#i)と第2TR602-1-2(#i)の組)で反転させられかつ各伝播遅延時間分ずつ遅れながら、LからH又はHからLに変化する。ここで、各第1TR602-1-1はP型MOSFETであるから、その各ドレイン電流i_apiは、FET特性の線形領域で、各ゲート電圧のLからH(又はHからL)への変化に応答して、減少(又は増加)する方向に流れる。また、各第2TR602-1-2はN型MOSFETであるから、その各ドレイン電流i_ani(i=1,2,3,4,5)は、FET特性の線形領域で、各ゲート電圧のLからH(又はHからL)への変化に応答して、増加(又は減少)する方向に流れる。なお、i=1,2,3,4,5である。
 ドレイン電流i_apiは、第1TR602-1-1のチャネルの大きさW/Lに依存した、ドレイン・ソース間のコンダクタンスGapiと相互コンダクタンスgmpiが、大きいほど大きくなるように調整される。同様に、ドレイン電流i_aniは、第2TR602-1-2のチャネルの大きさW/Lに依存した、ドレイン・ソース間のコンダクタンスGaniと相互コンダクタンスgmniが大きいほど大きくなるように調整される。なお、i=0,1,2,3,4,5である。
 このようにしてnet_p信号の電圧は、第1TR602-1-1及び第2TR602-1-2(#1、#3、#5)に流れる各ドレイン電流i_api及びi_ani(i=1,3,5)に依存する。また、net_p信号は、Cp×(dvp/dt)に依存する。ここで、Cpはnet_p信号線と接地間に存在する等価キャパシタンス、vpはvp=net_pを満たす節点電圧であり、いずれも図示しない。更に、net_p信号の電圧は、#1、#3、#5の各第1TR602-1-1と第2TR302-1-2のコンダクタンスGapi又はgmpi(以下、「Gapi(gmpi)」と記す)とGani又はgmni(以下、「Gani(gmni)」と記す)(i=1,3,5)にも依存することになる。
 ここで、任意の時刻tにおいては、下記の電流則が成立する。
 Cp×(dvp/dt)=i_a1+i_a3+i_a5
  i_a1=i_ap1-i_an1
  i_a3=i_ap3-i_an3
  i_a5=i_ap5-i_an5
 そして、次式が成立するように、各第1TR602-1-1及び第2TR602-1-2のチャネルの大きさが調整される。
  Gap1(gmp1)>Gap3(gmp3)>Gap5(gmp5)
   かつ
  Gan1(gmn1)<Gan3(gmn3)<Gan5(gmn5)
   かつ、
  Gap1(gmp1)≫Gan3(gmn3)+Gan5(gmn5)
   この関係に基づいて、入力信号603のLからHへの立ち上りに応答して第2TR602-1-2の各奇数段において、駆動力(コンダクタンス)の小さい段から駆動力の大きい段に向かって、順次各奇数段の第2TR602-1-2がオンされてゆく。また、第1TR602-1-1の各奇数段において、駆動力の大きい段から駆動力の小さい段に向かって、順次各奇数段の第1TR602-1-1がオフされてゆく。同時に、各段の第1TR602-1-1と第2TR602-1-2の組で構成されるインバータ回路構成によって、各段の信号伝搬の時間差が調整される。これにより、net_p信号の波形が調整され、その結果、出力ドライブ用トランジスタ回路601-1の動作閾値付近の波形が上に凸になまりつつ、動作閾値を越える範囲に対してはなまらない波形即ち急峻な波形を作ることが可能となる。
 以上の動作を図7の波形図に基づいて説明する。
 net_p信号が接続している第1のドライブ用トランジスタ回路601-1のゲート端子から第1のプリドライバ部602-1側を見た等価キャパシタンスCpは、各第1TR602-1-1及び各第2TR602-1-2の動作領域に依存して変化する。しかし、簡単化のため、等価キャパシタンスCpは、第1のドライブ用トランジスタ回路301-1のゲートと接地(VSS)間にあって、殆ど変化しないと仮定する。このとき、時定数(Cp/G)は、全コンダクタンスGの変化に対応して、全コンダクタンスの大きさが大きいほど小さく、net_p信号の応答が速くなるものとする。ここで、図6の回路が過渡状態の小信号等価モデルに従うと仮定する。この仮定のもとで、全コンダクタンスGは、#1、#3、#5の各第1TR602-1-1及び第2TR602-1-2のコンダクタンスGapi(gmpi)及びGani(gmni)(i=1,3,5)の和であるが、以下では、簡単にするためにGani(gmni)(i=1,3,5)のみで動作を説明する。
 以下の説明において、期間t1-t2、t2-t3、t3-t4、t4-t5、t5-t6をそれぞれ、t12、t23、t34、t45、t56と記する。さらに期間t7-t8、t8-t9、t9-t10、t10-t11、t11-t12をそれぞれ、t78、t89、t910、t1011、t1112と記する。
 まず、t12では、入力信号603の電圧がLからHに変化する。しかし、この区間では、net_a1の電圧値は反転しながらHからLへ変化し始めるが、net_a2からnet_a5までの電圧値は、まだ元の状態のままである。なお、図7では、電流波形が示されている。t12では、i_ap1=0であり、i_an1の値が上昇し始めている。また、#3及び#5の各第1TR602-1-1は、P型MOSFETであって各ゲート電圧が未だLであるから、共にオン状態に近い。従って、i_ap3とi_ap5の各値が上昇し始めている。t12では、等価キャパシタンスCpにそれまで保持されている電圧のHレベルが、net_p信号の電圧値となっている。また、t12において、#1の第1TR602-1-1のゲート電圧はHとなっているため、i_ap1はL(=0)である。なお、t12以前では、P型MOSFETである#1、#3、#5の第1TR602-1-1は、各ゲート電圧がLであるためオン状態となっているが、net_p信号がHであるため、i_ap1,i_ap3,i_ap5の各値は始めはL(=0)を維持している。そして、t12になると、P型MOSFETである#1の第1TR602-1-1は、入力信号603がLからHに変化するためオフ状態となり、i_ap1の値はLを維持する。一方、#3と#5の第1TR602-1-1は、遅延伝播のためt12においてもオン状態を維持しているため、t12になってnet_p信号の電圧が降下を始めるのに応答して、i_ap3とi_ap5の各電流値が上昇を始める。
 t23、t34、t45では、入力信号603の電圧は既にHとなっているので、t23、t34、t45の各時間区域毎に、i_an1、i_an3、i_an5の順に各値が上昇しはじめている。この変化に応答して、#1、#3、#5の各第2TR602-1-2では、各コンダクタンスGani(gmni)(i=1,3,5)に対応して、次のように動作する。即ち、まず各電流i_ani(i=1,3,5)が順次、等価キャパシタンスのCpの電圧を放電するようにCpから流れる。このとき、#3と#5の第1TR602-1-1は未だオン状態にあるため、各電流i_ap3とi_ap5が等価キャパシタンスCpの電圧を充電するように流れる。等価キャパシタンスのLpは既に充電されているので、充電電流は流れず、しかし、上記各電流i_ani(i=1,3,5)との関係により、結果的には、等価キャパシタンスCpの電圧を放電する方向に等価キャパシタンスCpから電流が流れ、net_p信号の電圧は降下の方向となる。
 t23では、t12における入力信号603の電圧のLからHへの変化が、#1の第1TR602-1-1と第2TR602-1-2とで形成されるインバータ回路を介して反転されながら遅延伝播し、net_a1の電圧がHからLに変化している。この変化に応答して、net_p信号において、電流i_an1に、未だオン状態にある#3と#5の第1TR602-1-1をこの時間区域において直流的に流れる各電流i_ap3とi_ap5が加算される。
このとき、i_an1、i_ap3、i_ap5は同時に電流が流れるタイミングがあるため、i_an1とi_ap3+i_ap5の差によってはnet_pが反転しなくなってしまうのでそれぞれの電流バランスに注意して、i_ap2を流すPchトランジスタがオンできるように調整する必要がある。
この結果として、、等価キャパシタンスCpの電圧を放電する方向の電流が流れ、電圧信号としてnet_p信号を形成することになる。電流i_an1の量は、第2TR602-1-2(#1)の小さな値のコンダクタンスGan1(gmn1)に対応する。このときのnet_p信号の電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGan1(gmn1)に対応したものとする。この結果、図7に示されるように、t23では、電流変化i_an1の傾きが小さく、net_p信号の電圧波形も傾きが小さい変化になっている。なお、t23においては、P型MOSFETである#3と#5の第1TR602-1-1のゲート電圧はLとなっている。このため、net_p信号の電圧の降下に応答して、i_ap3及びi_ap5の各値は、上昇状態となっている。また、t23において、P型MOSFETである#1の第1TR602-1-1は、そのゲート電圧がHとなっていてオフ状態を維持するため、i_ap1の値はL(=0)を維持する。
 t34では、入力信号603の電圧が既にHとなり、更に、図示しないがnet_a1の電圧が反転して既にLになっている。そして、t23におけるnet_a1の電圧のHからLへの変化が、#2の第1TR602-1-1と第2TR602-1-2とで形成されるインバータ回路を介して反転されながら遅延伝播し、net_a2の電圧がLからHに変化している。net_a2のこの変化に応答して、電流i_an1と電流i_an3に、未だオン状態にある#3と#5の第1TR602-1-1を流れる各電流i_ap3とi_ap5が加算される。この結果として、等価キャパシタンスCpの電圧を放電する方向の電流が流れることになる。電流i_an1の量は、第2TR602-1-2(#1)の小さな値のコンダクタンスGan1(gmn1)に対応する。電流i_an3の量は、第2TR602-1-2(#3)の中位の値のコンダクタンスGan3(gmn3)に対応する。このときのnet_p信号の電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGan1(gmn1)と中位の値のコンダクタンスGan3(gmn3)との和のコンダクタンスGan1(gmn1)+Gan3(gmn3)に対応したものとなる。この結果、net_p信号の電圧変化に対する時定数は、前よりも小さくなる方向に変化する。即ち、t23の時定数よりt34での時定数のほうが小さくなるので、図7に示されるように、電流i_an1とi_an3の合計電流に対応するnet_p信号の電圧が小方向に中速に変化しようとする。なお、t34においても、P型MOSFETである#3と#5の第1TR602-1-1のゲート電圧はLとなっている。このため、net_p信号の電圧の降下に応答して、i_ap3及びi_ap5の各値は、上昇を続けている。また、t34において、P型MOSFETである#1の第1TR602-1-1は、そのゲート電圧がHとなっていてオフ状態を維持するため、i_ap1の値はL(=0)を維持する。
 t45では、入力信号603の電圧がH、net_a1の電圧がL、net_a2の電圧がHとなっている。そして、t34におけるnet_a2のLからHへの変化が、#3の第1TR602-1-1と第2TR602-1-2とで形成されるインバータ回路を介して反転されながら遅延伝搬し、net_a3の電圧がHからLに変化している。更に遅延時間後、net_a4も追従して、LからHに変化し始めている。この変化に応答して、電流i_an1、i_an3、i_an5が、等価キャパシタンスCpの電圧を放電する方向の電流を流すことになる。このとき、LからHに変化するnet_a2信号によって、i_ap3の値はL(=0)に向かうが、#5の第1TR602-1-1のゲート電圧は未だ上昇を始めたばかりであるため、i_ap5の値は未だ上昇している。電流i_an1の量は、第2TR602-1-2(#1)の小さな値のコンダクタンスGan1(gmn1)に対応する。電流i_an3の量は、第2TR602-1-2(#3)の中位の値のコンダクタンスGan3(gmn3)に対応する。電流i_an5の量は、第2TR602-1-2(#5)の最大の値のコンダクタンスGan5(gmn5)に対応する。このときのnet_p信号の電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGan1(gmn1)と中位の値のコンダクタンスGan3(gmn3)と最大の値のコンダクタンスGan5(gmn5)との和のコンダクタンスGan1(gmn1)+Gan3(gmn3)+Gan5(gmn5)に対応したものとなる。この結果、net_p信号の電圧変化に対する時定数は、前よりもかなり小さくなる方向に変化する。即ち、t34の時定数よりt45での時定数のほうがかなり小さくなるので、図7に示されるように、電流i_an1とi_an3とi_an5の合計電流に対応するnet_p信号の電圧がかなり高速に変化し始める。net_p信号の電圧変化はまだ最大ではない。なお、t45においても、P型MOSFETである#1の第1TR602-1-1は、そのゲート電圧はHとなっていてオフ状態を維持するため、i_ap1の値はL(=0)を維持する。
 t56では、net_a4信号は既にHとなって、P型FETである#1、#3、#5の第1TR602-1-1はオフ状態となり、N型FETである#1、#3、#5の第2TR602-1-2はオン状態となる。この時は、等価キャパシタンスCpは、完全な放電状態に近く、i_ap3とi_ap5の各値はほとんど0に近くなる。この時のnet_p信号の電圧変化の時定数は、Gan1(gmn1)+Gan3(gmn3)+Gan5(gmn5)に対応したものとなり、net_p信号の電圧は最大の変化をもってLに向う。放電電流i_an1、i_an3、i_an5も急激にL(=0)に降下する。
 電源電圧VDDを基準にして第1のドライブ用トランジスタ回路601-1の動作閾値を越えたときに、Gan1(gmn1)+Gan3(gmn3)+Gan5(gmn5)に対応する時定数でnet_p信号の電圧が変化するよう調整される。これにより、net_p信号の電圧波形を、図7のt45とt56の区間に示されるような急峻な波形にすることができる。
 この区間t45とt56において、第1のドライブ用トランジスタ回路601-1がオン状態となり、出力信号604の電圧がLからHに急峻に立ち上がる。そして、net_p信号がLになり、その電流もLになって、時刻t6以降は、出力信号604はHを維持する状態となる。
 以上のように、第1のドライブ用トランジスタ回路601-1の動作閾値付近で全体的に上に凸になまり、動作閾値を越える範囲ではなまらない即ち急峻に変化するようなnet-pの波形を生成することができる。
 t78において入力信号603がHからLに立ち下がるときには、P型FETである第1TR602-1-1(#1)のコンダクタンスが大きい値に設定されているので、i_ap1の値が急峻に立ち上がり小さな時定数に従って高速に立ち下がる。この結果、net_p信号の電流がパルス的に急峻に立ち上がって、net_p信号の電圧も小さな時定数に従って急峻に立ち上がる。
 次に、第2のプリドライバ部602-2は、以下の構成として実現できる。
 第2のプリドライバ部602-2は例えば、第1段目(#1)に入力信号603が入力され、各々個別の所定量ずつの信号遅延を順次行うように縦続接続された、複数段からなるCMOSインバータ回路によって実現される。各段のインバータ回路は、例えばP型MOSFETである第1の制御用トランジスタ(第1TR)602-2-1と、例えばN型MOSFETである第2の制御用トランジスタ(第2TR)602-2-2とで実現される。
 #1~#5の第1TR602-2-1の各ソース端子には電源電圧VDDが印加され、#1~#5の第2TR602-2-2の各ソース端子は接地電位VSSにされる。#1~#5の各段において、第1TR602-2-1と第2TR602-2-2のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。また、第1TR602-2-1の第2TR602-2-2のドレイン端子同士が接続され出力端子とされる。その出力端子は、次段の入力端子に接続される。
 #1~#5の第1TR602-2-1の各駆動電流値はそれぞれ、i_bp1、i_bp2、i_bp3、i_bp4、i_bp5である。#1~#5の第2TR602-2-2の各駆動電流値はそれぞれ、i_bn1、i_bn2、i_bn3、i_bn4、i_bn5である。i_bp1及びi_bn1は、第1段目の第1TR602-2-1(#1)及び第2TR602-2-2(#1)の入力端子(ゲート端子)に印加される入力信号603によって駆動され、出力電圧信号net_b1を発生させる。i_bp2及びi_bn2は、第2段目の第1TR602-2-1(#2)及び第2TR602-2-2(#2)の入力端子に印加されるnet_b1信号によって駆動され、出力電圧信号net_b2を発生させる。i_bp3及びi_bn3は、第3段目の第1TR602-2-1(#3)及び第2TR602-2-2(#3)の入力端子に印加されるnet_b2信号によって駆動され、出力電圧信号net_b3を発生させる。i_bp4及びi_bn4は、第4段目の第1TR602-2-1(#4)及び第2TR602-2-2(#4)の入力端子に印加されるnet_b3信号によって駆動され、出力電圧信号net_b4を発生させる。i_bp5及びi_bn5は、第5段目の第1TR602-2-1(#5)及び第2TR602-2-2(#5)の入力端子に印加されるnet_b4信号によって駆動され、出力電圧信号net_b5を発生させる。
 第1段目の第1TR602-2-1(#1)及び第2TR602-2-2(#1)の入力端子には、入力信号603が入力される。第1TR602-2-1(#i)及び第2TR602-2-2(#i)(i=1,2,3,4,5)からなる各段のインバータ回路は、各々個別の所定量ずつの信号遅延を順次行う。
 入力信号603に応答して、第1段目、第3段目、及び第5段目の各インバータ出力電圧信号net_b1、net_b3、net_b5が、net_n信号となり、電圧値は、net_n=net_b1=net_b3=net_b5となる。
 今、入力信号603がHからL(又はLからH)に変化するとする。この結果、各net_bi(i=1,2,3,4,5)信号が、各段のインバータ回路(第1TR602-2-1(#i)と第2TR602-2-2(#i)の組)で反転させられかつ各伝播遅延時間分ずつ遅れながら、HからL又はLからHに変化する。ここで、各第1TR602-2-1はP型MOSFETであるから、その各ドレイン電流i_bpiは、FET特性の線形領域で、各ゲート電圧のHからL(又はLからH)への変化に応答して、増加(又は原書湯)する方向に流れる。また、各第2TR602-2-2はN型MOSFETであるから、その各ドレイン電流i_bni(i=1,2,3,4,5)は、FET特性の線形領域で、各ゲート電圧のHからL(又はLからH)への変化に応答して、減少(又は増加)する方向に流れる。なお、i=1,2,3,4,5である。
 ドレイン電流i_bpiは、第1TR602-2-1のチャネルの大きさW/Lに依存した相互コンダクタンスgmpiと、ドレイン・ソース間のコンダクタンスGbpiが大きいほど大きくなるように調整される。同様に、ドレイン電流i_bniは、第2TR602-2-2のチャネルの大きさW/Lに依存した相互コンダクタンスgmniと、ドレイン・ソース間のコンダクタンスGbniが大きいほど大きくなるように調整される。なお、i=0,1,2,3,4,5である。
 このようにしてnet_n信号の電圧は、第1TR602-2-1及び第2TR602-2-2(#1、#3、#5)に流れる各ドレイン電流i_bi及びi_bi(i=1,3,5)に依存する。また、net_n信号は、Cn×(dvn/dt)に依存する。ここで、Cnはnet_n信号線と接地間に存在する等価キャパシタンス、vnはvn=net_nを満たす節点電圧であり、いずれも図示しない。更に、net_n信号の電圧は、#1、#3、#5の各第1TR602-2-1と第2TR302-1-2のコンダクタンスGbpi又はgmpi(以下、「Gbpi(gmpi)」と記す)とGbni又はgmni(以下、「Gbni(gmni)」と記す)(i=1,3,5)にも依存することになる。
 ここで、任意の時刻tにおいては、下記の電流則が成立する。
 Cn×(dvn/dt)=i_b1+i_b3+i_b5
  i_b1=-i_bn1+i_bp1
  i_b3=-i_bn3+i_bp3
  i_b5=-i_bn5+i_bp5
 そして、次式が成立するように、各第1TR602-2-1及び第2TR602-2-2のチャネルの大きさが調整される。
  Gbp1(gmp1)<Gbp3(gmp3)<Gbp5(gmp5)
   かつ
  Gbn1(gmn1)>Gbn3(gmn3)>Gbn5(gmn5)
   かつ、
  Gbn1(gmn1)≫Gbp3(gmp3)+Gbp5(gmp5)
この関係に基づいて、第1TR602-2-1の各奇数段において、駆動力(コンダクタンス)の小さい段から駆動力の大きい段に向かって、順次各奇数段の第1TR602-2-1がオンされてゆく。また、第2TR602-2-2の各奇数段において、駆動力の大きい段から駆動力の小さい段に向かって、順次各奇数段の第2TR602-2-2がオフされてゆく。同時に、各段の第1TR602-2-1と第2TR602-2-2の組で構成されるインバータ回路構成によって、各段の信号伝搬の時間差が調整される。これにより、net_n信号の波形が調整され、その結果、出力ドライブ用トランジスタ601-2の動作閾値付近の波形を下に凸になまらせつつ、動作閾値を越える範囲に対してはなまらせない波形即ち急峻な波形を作ることが可能となる。
 以上の動作を図7の波形図に基づいて説明する。
 net_n信号が接続している第2のドライブ用トランジスタ回路601-2のゲート端子から第2のプリドライバ部602-2側を見た等価キャパシタンスCnは、各第1TR602-2-1及び各第2TR602-2-2の動作領域に依存して変化する。しかし、簡単化のため、等価キャパシタンスCnは、第2のドライブ用トランジスタ回路601-2のゲートと接地(VSS)間にあって、殆ど変化しないと仮定する。このとき、時定数(Cn/G)は、全コンダクタンスGの変化に対応して、全コンダクタンスの大きさが大きいほど小さく、net_n信号の応答が速くなるものとする。ここで、図6の回路が過渡状態の小信号等価モデルに従うと仮定する。この仮定のもとで、全コンダクタンスGは、#1、#3、#5の各第1TR602-2-1及び第2TR602-2-2のコンダクタンスGbpi(gmpi)及びGbni(gmni)(i=1,3,5)の和であるが、以下では、簡単にするために、Gbi(gmi)(i=1,3,5)のみで動作を説明する。
 まず、t12において入力信号603がLからHに立ち上がるときには、N型FETである第2TR602-2-2(#1)のコンダクタンスが大きい値に設定されているので、i_bn1の値が急峻に立ち上がり小さな時定数に従って高速に立ち下がる。この結果、net_n信号の電流がパルス的に急峻に立ち下がって、net_n信号の電圧は小さな時定数に従って急峻に立ち下がる。
 次に、t78では、入力信号603の電圧がHからLに変化する。しかし、この区間では、net_b1の電圧値は反転しながらLからHへ変化し始めるが、net_b2からnet_b5までの電圧値は、まだ元の状態のままである。なお、図7では、電流波形が示されている。t78では、i_bn1=0であり、i_bp1の値が上昇し始めている。また、#3及び#5の各第2TR602-2-2は、N型MOSFETであって各ゲート電圧が未だHであるから、共にオン状態に近い。従って、i_bn3とi_bn5の各値が上昇し始めている。t78では、等価キャパシタンスCnの電圧のLレベルが、net_n信号の電圧値となっている。また、t78において、#1の第2TR602-2-2のゲート電圧はLとなっているため、i_bn1はLである。なお、t78以前では、N型MOSFETである#1、#3、#5の第2TR602-2-2は、各ゲート電圧がHであるためオン状態となっているが、net_n信号がLであるため、i_bn1,i_bn3,i_bn5の各値は始めはLを維持している。そして、t78になると、N型MOSFETである#1の第2TR602-2-2は、入力信号603がHからLに変化するためオフ状態となるが、i_bn1の値はL(=0)を維持する。一方、#3と#5の第2TR602-2-2は、t78においてもオン状態を維持しているため、t78になってnet_n信号の電圧が上昇を始めるのに応答して、i_bn3とi_bn5の各値が上昇を始める。
 t89、t910、t1011では、入力信号603の電圧は既にLとなっているので、t89、t910、t1011の各時間区域毎に、i_bp1、i_bp3、i_bp5の順に各値が上昇しはじめている。この変化に応答して、#1、#3、#5の各第1TR602-2-1では、各コンダクタンスGbpi(gmpi)(i=1,3,5)に対応して、次のように動作する。即ち、まず各電流i_bpi(i=1,3,5)が順次、等価キャパシタンスのCnの電圧を充電するようにCnに流れる。このとき、#3と#5の第2TR602-2-2は未だオン状態にあるため、各電流i_bn3とi_bn5が等価キャパシタンスCnの電圧を放電するように流れる。しかし、上記各電流i_bpi(i=1,3,5)との関係により、結果的には、等価キャパシタンスCnの電圧を充電する方向に電流が流れ、net_n信号の電圧は上昇の方向となる。
 t89では、t78における入力信号603の電圧のHからLへの変化が、#1の第1TR602-2-1と第2TR602-2-2とで形成されるインバータ回路を介して反転されながら遅延伝播し、net_b1の電圧がLからHに変化している。この変化に応答して、net_n信号において、電流i_bp1に、未だオン状態にある#3と#5の第2TR602-2-2を流れる各電流i_bn3とi_bn5が加算される。この結果として、net_n信号として、等価キャパシタンスCnの電圧を充電する方向の電流が流れることになる。電流i_bp1の量は、第1TR602-2-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGbp1(gmp1)に対応する。このときのnet_n信号の電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGbp1(gmp1)に対応したものとする。この結果、図7に示されるように、t89では、電流変化i_bp1の傾きが小さく、net_n信号の電圧波形も上昇の傾きが小さい変化になっている。なお、t89においては、N型MOSFETである#3と#5の第2TR602-2-2のゲート電圧はHとなっている。このため、net_n信号の電圧の上昇に応答して、i_bn3及びi_bn5の各値は、上昇状態となっている。また、t89において、N型MOSFETである#1の第2TR602-2-2は、そのゲート電圧がLとなっていてオフ状態を維持するため、i_bn1の値はL(=0)を維持する。
 t910では、入力信号603の電圧が既にLとなり、更に、図示しないがnet_b1の電圧が反転して既にHになっている。そして、t89におけるnet_b1の電圧のLからHへの変化が、#2の第1TR602-2-1と第2TR602-2-2とで形成されるインバータ回路を介して反転されながら遅延伝播し、net_b2の電圧がHからLに変化している。net_b2のこの変化に応答して、電流i_bp1と電流i_bp3が、未だオン状態にある#3と#5の第2TR602-2-2を流れる各電流i_bn3とi_bn5に加算される。このとき、i_bn1、i_bn3、i_bn5は同時に電流が流れるタイミングがあるため、i_bn1とi_bn3+i_bn5の差によってはnet_nが反転しなくなってしまうのでそれぞれの電流バランスに注意して、i_bn2を流すNchトランジスタがオンできるように調整する必要がある。この結果として、等価キャパシタンスCnの電圧を充電する方向の電流が流れることになる。電流i_bp1の量は、第1TR602-2-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGbp1(gmp1)に対応する。電流i_bp3の量は、第1TR602-2-1(#3)の中位の値のコンダクタンスGbp3(gmp3)に対応する。このときのnet_n信号の電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGbp1(gmp1)と中位の値のコンダクタンスGbp3(gmp3)との和のコンダクタンスGbp1(gmp1)+Gbp3(gmp3)に対応したものとなる。この結果、net_n信号の電圧変化に対する時定数は、前よりも小さくなる方向に変化する。即ち、t89の時定数よりt910での時定数のほうが小さくなるので、図7に示されるように、電流i_bp1とi_bp3の合計電流に対応するnet_n信号の電圧が中速に変化しようとする。なお、t910においても、N型MOSFETである#3と#5の第2TR602-2-2のゲート電圧はHとなっている。このため、net_n信号の電圧の上昇に応答して、i_bn3及びi_bn5の各値は、上昇を続けている。また、t910において、N型MOSFETである#1の第2TR602-2-2は、そのゲート電圧がL(=0)となっていてオフ状態を維持するため、i_bn1の値はLを維持する。
 t1011では、入力信号603の電圧がL、net_b1の電圧がH、net_b2の電圧がLとなっている。そして、t910におけるnet_b2のHからLへの変化が、#3の第1TR602-2-1と第2TR602-2-2とで形成されるインバータ回路を介して反転されながら遅延伝搬し、net_b3の電圧がLからHに変化している。更に遅延時間後、net_b4も追従して、HからLに変化し始めている。この変化に応答して、電流i_bp1、i_bp3、i_bp5が、等価キャパシタンスCnの電圧を充電する方向の電流を流すことになる。このとき、HからLに変化するnet_b2信号によって、i_bn3の値はHに向かうが、#5の第2TR602-1-2のゲート電圧は未だ下降を始めたばかりであるため、i_bn5の値は未だ上昇している。電流i_bp1の量は、第1TR602-2-1(#1)の小さな値のコンダクタンスGbp1(gmp1)に対応する。電流i_bp3の量は、第1TR602-2-1(#2)の中位の値のコンダクタンスGbp3(gmp3)に対応する。電流i_bp5の量は、第1TR602-2-1(#5)の最大の値のコンダクタンスGbp5(gmp5)に対応する。このときのnet_n信号の電圧変化に対する時定数は、小さな値のコンダクタンスGbp1(gmp1)と中位の値のコンダクタンスGbp3(gmp3)と最大の値のコンダクタンスGbp5(gmp5)との和のコンダクタンスGbp1(gmp1)+Gbp3(gmp3)+Gbp5(gmp5)に対応したものとなる。この結果、net_n信号の電圧変化に対する時定数は、前よりもかなり小さくなる方向に変化する。即ち、t910の時定数よりt1011での時定数のほうがかなり小さくなるので、図7に示されるように、電流i_bp1とi_bp3とi_bp5の合計電流に対応するnet_n信号の電圧がかなり高速に変化し始める。net_n信号の電圧変化はまだ最大ではない。なお、t1011においても、N型MOSFETである#1の第2TR602-2-2は、そのゲート電圧はLとなっていてオフ状態を維持するため、i_bn1の値はLを維持する。
 t1112では、net_b4信号は既にLとなって、N型FETである#1、#3、#5の第2TR602-1-2はオフ状態となり、P型FETである#1、#3、#5の第1TR602-1-1はオン状態となる。この時は、等価キャパシタンスCnは、完全な充電状態に近く、i_bn3とi_bn5の各値はほとんど0に近くなる。この時のnet_n信号の電圧変化の時定数は、Gbp1(gmp1)+Gbp3(gmp3)+Gbp5(gmp5)に対応したものとなり、net_n信号の電圧は最大の変化をもってHに向う。充電電流i_bp1、i_bp3、i_bp5は急激にLに降下する。
 接地電位VSSを基準にして第2のドライブ用トランジスタ回路601-2の動作閾値を越えたときに、Gbp1(gmp1)+Gbp3(gmp3)+Gbp5(gmp5)に対応する時定数でnet_n信号の電圧が変化するよう調整される。これにより、net_n信号の電圧波形を、図7のt1011とt1112の区間に示されるような急峻な波形にすることができる。
 この区間t1011とt1112において、第2のドライブ用トランジスタ回路601-2がオン状態となり、出力信号604の電圧がHからLに急峻に立ち下がる。そして、net_n信号がHになり、その電流がLになって、時刻t12以降は、出力信号604はLを維持する状態となる。
 出力ドライバを駆動しないi_ap2,i_an2,i_bp2,i_bn2,i_ap4,i_an4,i_bp4,i_bn4はタイミング調整に用いる。
 以上により、第2のドライブ用トランジスタ601-2の動作閾値付近で全体的に下に凸になまり、動作閾値を越える範囲ではなまらない、即ち急峻なnet-nの波形を生成することができる。
 したがって、図3、図4に示すようにnet-pの急峻な立ち下がりにより、ドライブ用トランジスタ回路601-2のオフを、net-pの立ち下がによるドライブ用トランジスタ回路601-1のオンよりも先行させる。
 また、net-pの急峻な立ち上りにより、ドライブ用トランジスタ回路601-1のオフを、net-nの立ち上りによるドライブ用トランジスタ回路601-2のオンよりも先行される。
 第2の実施形態においても、図5を参照し説明した第1の実施形態の効果と同様の効果を奏する。即ち、貫通電流及び電流ノイズが小さく、出力信号のスイッチングが高速となる。
  上記第2の実施形態では、第1の実施形態の場合と同様に、例えば図12(b)に模式的に示されるように、ドライブ用トランジスタ回路1203は、1組だけでよい。このため、第2の従来技術に対応する図12(a)のドライブ用トランジスタ回路1201に比較して実装面積が小さい。また、プリドライバ部1204-1、1204-2の実装面積も小さくて済む。なお、図12(b)のドライブ用トランジスタ回路1203は、図6のドライブ用トランジスタ回路601に対応する。また、図12(b)のプリドライバ部1204-1、1204-2は、図6の第1のプリドライバ部602-1及び第2のプリドライバ部602-2に対応する。
 特に、上述した第2の実施形態は、図6の第1のプリドライバ部602-1及び第2のプリドライバ部602-2の部分の回路構成が単純であるので、LSI内の回路レイアウトは図3の第1のプリドライバ部302-1及び第2のプリドライバ部302-2の回路構成に比較して容易となる。
 図8は、出力ドライバ装置の第3の実施形態の構成図である。
 図8に示される出力ドライバ装置は、LSI内部の出力部に配置され、LSI内部にて生成される入力信号803のオン/オフに基づいて、外部に接続されるスイッチング素子のターンオン/ターンオフを制御する出力信号804を生成する。
 図8において、ドライブ用トランジスタ回路801は、第1のドライブ用トランジスタ回路であるP型MOSFET801-1と、第2のドライブ用トランジスタ回路であるN型MOSFET801-2とを含む。この構成及び動作は、図3における、P型MOSFET301-1及びN型MOSFET301-2とで実現できるドライブ用トランジスタ回路301の構成及び動作と同じである。
 P型MOSFET801-1は、第1のプリドライバ部802-1から生成されるnet_p信号によって制御される。また、N型MOSFET801-2は、第2のプリドライバ部802-2から生成されるnet_n信号によって制御される。
 第1のプリドライバ部802-1は、第1の波形調整用インバータ回路と第1のフィードバック用のインバータ回路とで実現できる。
 第1の波形調整用インバータ回路は、P型MOSFET802-1-1とN型MOSFET802-1-2とで実現できる。P型MOSFET802-1-1のソース端子には電源電圧VDDが印加され、N型MOSFET802-1-2のソース端子は他端が接地電位VSSに接続された電流源の一端に接続される。P型MOSFET802-1-1とN型MOSFET802-1-2のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。その入力端子には入力信号803が入力される。P型MOSFET802-1-1とN型MOSFET802-1-2のドレイン端子同士が接続され出力端子とされる。その出力端子は、net_p信号線に接続される。
 この第1の波形調整用インバータ回路(802-1-1、802-1-2)は、入力信号803の立上りに応答して、信号量及び信号変化タイミングが制御された出力信号をnet_p信号として出力する。
 また、第1の波形調整用インバータ回路(802-1-1、802-1-2)は、入力信号の立下りに応答して、net_n信号がN型MOSFET801-2をオンさせるよりも十分に早くP型MOSFET801-1をオフさせるための急峻なnet_p信号を生成する。
 第1のフィードバック用インバータ回路(802-1-3、802-1-4)は、P型MOSFET802-1-3とN型MOSFET802-1-4とで実現できる。P型MOSFET802-1-3のソース端子には電源電圧VDDが印加され、N型MOSFET802-1-4のソース端子は他端が接地電位VSSに接続された電流源の一端に接続される。P型MOSFET802-1-3とN型MOSFET802-1-4のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。その入力端子にはnet_p信号線が接続される。P型MOSFET802-1-3とN型MOSFET802-1-4のドレイン端子同士が接続される。
 この第1のフィードバック用インバータ回路は、net_p信号を入力とし、net_p信号の信号量及び信号変化タイミングを調整する。
 第2のプリドライバ部802-2は、第2の波形調整用インバータ回路(802-2-1、802-2-2)と第2のフィードバック用インバータ回路(802-2-3、802-2-4)とで実現できる。
 第2の波形調整用インバータ回路は、P型MOSFET802-2-1とN型MOSFET802-2-2とで実現できる。P型MOSFET802-2-1のソース端子は他端が電源電圧VDDに接続された電流源の一端に接続され、N型MOSFET802-2-2のソース端子は接地電位VSSにされる。P型MOSFET802-2-1とN型MOSFET802-2-2のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。その入力端子には入力信号803が入力される。P型MOSFET802-2-1とN型MOSFET802-2-2のドレイン端子同士が接続され出力端子とされる。その出力端子は、net_n信号線に接続される。
 第2の波形調整用インバータ回路(802-2-1、802-2-2)は、入力信号の立上りに応答して、net_p信号がP型MOSFET801-1をオンさせるよりも十分に早くN型MOSFET801-2をオフさせるための急峻なnet_n信号に生成する。
 また、この第2の波形調整用インバータ回路(802-2-1、802-2-2)は、入力信号803の立下りに応答して、信号量及び信号変化タイミングが制御された出力信号をnet_n信号として出力する。
  第2のフィードバック用インバータ回路(802-2-3、802-2-4)は、P型MOSFET802-2-3とN型MOSFET802-2-4とで実現できる。P型MOSFET802-2-3のソース端子は他端が電源電圧VDDに接続された電流源の一端に接続され、N型MOSFET802-2-4のソース端子は接地電位VSSにされる。P型MOSFET802-2-3とN型MOSFET802-2-4のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。その入力端子にはnet_n信号線が接続される。P型MOSFET802-2-3とN型MOSFET802-2-4のドレイン端子同士が接続される。
 この第2の波形調整用インバータ回路は、net_n信号を入力とし、net_n信号の信号量及び信号変化タイミングを調整する。
 上述の構成として実現できる第3の実施形態の動作について、図9に示される動作波形図を用いながら説明する。
 まず、第1のプリドライバ部802-1の動作について説明する。
 以下の説明において、期間t1-t2、t2-t3、t3-t4、t4-t5、t5-t6をそれぞれ、t12、t23、t34、t45、t56と記する。さらに期間t7-t8、t8-t9、t9-t10、t10-t11、t11-t12をそれぞれ、t78、t89、t910、t1011、t1112と記す。
 また、Cpは、net_p信号と接地電位との間に存在する回路中の全ての容量を置き換えた等価キャパシタンスであり、図示しない。
 時刻t1以前で入力信号803がLのとき、P型MOSFET802-1-1はオン状態であるが、等価キャパシタンスCpはほぼ完全に充電状態となっているため、電流が流れていない状態である。従って、その期間では、i_a0の値はL(=0)となっている。
 t12で、入力信号803がLからHに立ち上がると、P型MOSFET802-1-1はオフ状態となるためi_a0の値はLを維持する。また、N型MOSFET802-1-2がオン状態に向う。この結果、等価キャパシタンスCpは放電状態となり、等価キャパシタンスCpからi_a1が流れ始める。従って、net_p信号の電圧は下がり始める。
 net_p信号の電圧降下に応じて、t23において、net_p信号をゲート入力とするP型MOSFET802-1-3がオンし始め、i_a1の立上りに遅れてi_a2が立ち上がる。このとき、電流源Iがあるのでi_a1+i_a2=Iとなる。もし、P型MOSFET802-1-3とN型MOSFET802-1-4からなる第1のフィードバック回路がないとすれば、i_a1の電流波形は図9の破線で示される如くとなる。この第1のフィードバック回路によりi_a2が流れるので、その影響を受けてi_a1の電流波形は下に凸になるようになまる。このように過渡状態において、i_a1だけでなくi_a2も流すことによって、上記電流源Iの効果によってi_a1の電流上昇が抑制される。等価キャパシタンスCpの放電電流は、P型MOSFET802-1-3及びN型MOSFET802-1-4の共通のゲート入力には流れず、i_a1のみに依存する。このため、等価キャパシタンスCpの電圧即ちnet_p信号の下降電圧は、電流上昇が抑制されるi_a1に対応して上に凸の波形、つまり降下スピードが遅くなった波形となって、net_p信号の波形がなまる。
 t34になってnet_p信号が更に電圧降下すると、N型MOSFET802-1-4がオフに向かうため、i_a2はLに向かって降下する。このとき、i_a1の電流値は逆に、i_a1+i_a2=Iの関係により上昇する。
 i_a1の電流値は、等価キャパシタンスCpの放電現象の初期電流となるところが最大値となる。その後、i_a1は、等価キャパシタンスCpを放電させるN型MOSFET802-1-2のコンダクタンスで決定される時定数に従って降下する。従って、このコンダクタンス値を大きな値に設定するで、N型MOSFET802-1-2の時定数を小さくさせて、t45及びt56にてi_a1の電流値が等価キャパシタンスCpを急激に放電させ、これに応じてnet_p信号の電圧が急峻に降下するように制御することができる。
 以上のようにして、第1のドライブ用トランジスタ回路801-1の動作閾値Vth付近上に凸になまらせ、その後は急峻に変化するようなnet_p信号の電圧波形を生成することができる。
 一方、t78(t7とt8の期間)で入力信号803がHからLに立ち下がるタイミングでは、P型MOSFET802-1-1のコンダクタンスGa0(gm0)がN型MOSFET802-1-2のコンダクタンスGa1(gm1)より大きな値に設定されることにより、等価キャパシタンスCpに充電電流i_a0が急激に流れる。
 Ga0(gm0)>Ga1(gm1)
 この結果、net_p信号の電圧波形が、小さい時定数で急激に立ち上がる。これにより、第1のドライブ用トランジスタ回路801-1のオフを速めることができ、第1のドライブ用トランジスタ回路801-1での貫通電流を減らすことができる。
 次に、第2のプリドライバ部802-2の動作について説明する。
 Cnは、net_n信号と接地電位との間に存在する回路中の全ての容量を置き換えた等価キャパシタンスである。
 まず、t12で入力信号803がLからHに立ち上がるタイミングでは、N型MOSFET802-2-2のコンダクタンスGb0(gm0)がP型MOSFET802-2-1のコンダクタンスGb1(gm1)よりが大きな値に設定されることにより、等価キャパシタンスCnに放電電流i_b0が急激に流れる。
 Gb0(gm0)>Gb1(gm1)
この結果、net_n信号の電圧波形が、小さい時定数で急激に立ち下がる。これにより、第2のドライブ用トランジスタ回路801-2のオフを速めることができ、第2のドライブ用トランジスタ回路801-2での貫通電流を減らすことができる。
 次に、時刻t2からt7までの期間で入力信号803がHのとき、N型MOSFET802-2-2はオン状態であるが、等価キャパシタンスCnはほぼ完全に放電状態となっているため、電流が流れていない状態である。従って、その期間では、i_b0の値はLとなっている。
 t78で、入力信号803がHからLに立ち下がると、N型MOSFET802-2-2はオフ状態となるためi_b0の値はLを維持する。また、P型MOSFET802-2-1がオン状態に向う。この結果、等価キャパシタンスCnは充電状態となり、等価キャパシタンスCnにi_b1が流れ始める。従って、net_n信号の電圧は上がり始める。
 net_n信号の電圧上昇に応じて、t89において、net_n信号をゲート入力とするN型MOSFET802-2-4がオンし始め、i_b1の立上りに遅れてi_b2が立ち上がる。このとき、電流源I′があるのでi_b1+i_b2=I′となる。もし、P型MOSFET802-2-3とN型MOSFET802-2-4からなるフィードバック回路がないとなれば、i_b1の電流波形は図9の破線で示される如くとなる。このフィードバック回路によりi_b2が流れるので、その影響を受けてi_b1の電流波形は下に凸になるようになまる。このように過渡状態において、i_b1だけでなくi_b2も流すことによって、上記電流源I′の効果によってi_b1の電流降下が抑制される。等価キャパシタンスCnの充電電流は、P型MOSFET802-2-3及びN型MOSFET802-2-4の共通のゲート入力には流れず、i_b1のみに依存する。このため、等価キャパシタンスCnの電圧即ちnet_n信号の上昇電圧は、電流上昇が抑制されるi_b1に対応して下に凸、つまり上昇スピードが遅くなった波形となって、net_n信号の波形がなまる。
 t910になってnet_n信号が更に電圧上昇すると、P型MOSFET802-2-3がオフに向かうため、i_b2はLに向かって下降する。このとき、i_b1の電流値は逆に、i_b1+i_b2=Iの関係により上昇する。
 i_b1の電流値は、等価キャパシタンスCnの充電現象の初期電流となるところが最大値となる。その後、i_b1は、等価キャパシタンスCnを充電させるP型MOSFET802-2-1のコンダクタンスで決定される時定数に従って下降する。従って、このコンダクタンス値を大きな値に設定するで、P型MOSFET802-2-1の時定数を小さくさせて、t1011及びt1112にてi_b1の電流値が等価キャパシタンスCnを急激に充電させ、これに応じてnet_n信号の電圧が急峻に上昇するように制御することができる。
 以上のようにして、第2のドライブ用トランジスタ回路801-2の動作閾値Vth付近で下に凸になまらせ、その後は急峻に変化するようなnet_n信号の電圧波形を生成することができる。
 したがって、図3、図4に示すようにnet-nの急峻な立ち下がりにより、ドライブ用トランジスタ回路801-2のオフを、net-pの立ち下がによるドライブ用トランジスタ回路801-1のオンよりも先行させる。
 また、net-pの急峻な立ち上りにより、ドライブ用トランジスタ回路801-1のオフを、net-nの立ち上りによるドライブ用トランジスタ回路801-2のオンよりも先行される。
 第3の実施形態においても、図5を参照して説明した第1の実施形態の効果と同様の効果を奏する。即ち、貫通電流、電流ノイズを小さく、出力信号のスイッチングが高速となる。
 上記第3の実施形態では、第1又は第2の実施形態の場合と同様に、例えば図12(b)に模式的に示されるように、ドライブ用トランジスタ回路1203は、1組だけでよい。このため、第2の従来技術に対応する図12(a)のドライブ用トランジスタ回路1201に比較して実装面積が小さい。また、プリドライバ部1204-1、1204-2の実装面積も小さくて済む。なお、図12(b)のドライブ用トランジスタ回路1203は、図8のドライブ用トランジスタ回路801に対応する。また、図12(b)のプリドライバ部1204-1、1204-2は、図8の第1のプリドライバ部802-1及び第2のプリドライバ部802-2に対応する。ただし、第1のプリドライバ部802-1及び第2のプリドライバ部802-2を構成する基本回路数は第1、第2の実施形態とは異なる。
 特に、上記第3の実施形態では、図8の第1のプリドライバ部802-1及び第2のプリドライバ部802-2において必要なMOSFETの数が、図3の302-1、302-2又は図6の602-1、602-2に比較して少なくて済む。
 図10は、出力ドライバ装置の第4の実施形態の構成図である。
 図10に示される出力ドライバ装置は、LSI内部の出力部に配置され、LSI内部にて生成される入力信号1003のオン/オフに基づいて、外部に接続されるスイッチング素子のターンオン/ターンオフを制御する出力信号1004を生成する。
 図10において、ドライブ用トランジスタ回路1001は、第1のドライブ用トランジスタ回路であるP型MOSFET1001-1と、第2のドライブ用トランジスタ回路であるN型MOSFET1001-2とを含む。この構成及び動作は、図3における、P型MOSFET301-1及びN型MOSFET301-2とで実現できるドライブ用トランジスタ回路301の構成及び動作と同じである。
 P型MOSFET1001-1は、第1のプリドライバ部1002-1から生成されるnet_p信号によって制御される。また、N型MOSFET1001-2は、第2のプリドライバ部1002-2から生成されるnet_n信号によって制御される。
 第1のプリドライバ部1002-1は、以下の構成として実現できる。
 第1の波形調整用インバータ回路は、P型MOSFET1002-1-1とN型MOSFET1002-1-2とで実現できる。P型MOSFET1002-1-1のソース端子には電源電圧VDDが印加される。P型MOSFET1002-1-1とN型MOSFET1002-1-2のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。その入力端子には入力信号1003が入力される。P型MOSFET1002-1-1とN型MOSFET1002-1-2のドレイン端子同士が接続され出力端子とされる。その出力端子は、net_p信号線に接続される。
 この第1の波形調整用インバータ回路は、入力信号1003による立上りに応答して、信号量及び信号変化タイミングが制御された出力信号をnet_p信号として出力する。
 また、第1の波形調整用インバータ回路は、入力信号1003による立下りに応答して、net_n信号がN型MOSFET1001-2をオンさせるよりも十分に早くP型MOSFET1001-1をオフさせるための急峻なnet_p信号として出力する。
 第1のフィードバック用P型MOSFET1002-1-4は、そのゲート端子にnet_p信号を入力する。そして、P型MOSFET1002-1-4は、信号量及び信号変化タイミングが調整される波形制御電流i_a1を、ドレイン端子に出力する。
 バイアス信号出力用トランジスタ回路であるP型MOSFET1002-1-3は、ゲート端子にバイアス電圧Vbias_aを入力し、バイアス信号電流i_a0を、ドレイン端子に出力する。
 P型MOSFET1002-1-3及び1002-1-4のソース端子には、電源電圧VDDが印加される。
 N型MOSFET1002-1-5は、ドレインソース間にカレントミラーによって生成される合成電流I_a=i_a0+i_a1=ia2を流し、ドレイン端子にN型MOSFET1002-1-2のソース端子が接続され、ソース端子は接地電位VSSにされる。
 この波形調整用トランジスタ回路は、入力信号1003の立上りに応答して、第1の波形調整用インバータ回路1002-1-1,1002-1-2から出力されるnet_p信号における信号量及び信号変化タイミングを調整する。
 N型MOSFET1002-1-6は、ドレイン端子とソース端子間に合成電流I_a=i_a0+i_a1を流し、ソース端子は接地電位VSSにされる。N型MOSFET1002-1-6とN型MOSFET1002-1-5は第1のカレントミラー回路を構成する。この構成により、i_a2=i_a0+i_a1とすることができる。
 第2のプリドライバ部1002-2は、以下の構成として実現できる。
 第2の波形調整用インバータ回路は、N型MOSFET1002-2-1とP型MOSFET1002-2-2とで実現できる。N型MOSFET1002-2-1とP型MOSFET1002-2-2のゲート端子同士が接続され入力端子とされる。その入力端子には入力信号1003が入力される。N型MOSFET1002-2-1とP型MOSFET1002-2-2のドレイン端子同士が接続され出力端子とされる。その出力端子は、net_n信号線に接続される。
 第2の波形調整用インバータ回路は、入力信号1003の立上りに応答して、net_p信号がP型MOSFET1001-1をオンさせるよりも十分に早くN型MOSFET1001-2をオフさせるための急峻なnet_n信号として出力する。 また、この第2の波形調整用インバータ回路は、信号量及び信号変化タイミングが制御された出力信号をnet_n信号として出力する。
  第2のフィードバック用N型MOSFET1002-2-4は、そのゲート端子にnet_n信号を入力する。そして、N型MOSFET1002-2-4は、入力信号1003の立下りに応答して、信号量及び信号変化タイミングが調整される波形制御電流i_b1を、ドレイン端子に流す。
 バイアス信号出力用トランジスタ回路であるN型MOSFET1002-2-3は、ゲート端子にバイアス電圧Vbias_bを入力し、バイアス信号電流i_b0を、ドレイン端子に流す。
 N型MOSFET1002-2-3及び1002-2-4のソース端子は、接地電位VSSにされる。
 P型MOSFET1002-2-5は、ソース端子とドレイン端子間にカレントミラーによって生成される合成電流I_b=i_b0+i_b1=ib2を流し、ドレイン端子にP型MOSFET1002-2-2のソース端子が接続され、ソース端子には電源電圧VDDが印加される。
 この波形調整用トランジスタ回路は、入力信号1003によるドライブ用トランジスタ回路1001-2の立下りに応答して、第2の波形調整用インバータ回路1002-2-1、1002-2-2から出力されるnet_n信号における信号量及び信号変化タイミングを調整する。
 P型MOSFET1002-2-6は、ソース端子と・ドレイ端子ン間に合成電流I_b=i_b0+i_b1を流し、ソース端子には電源電圧VDDが印加される。P型MOSFET1002-2-6とP型MOSFET1002-2-5は第2のカレントミラー回路を構成する。この構成により、i_b2=i_b0+i_b1とすることができる。
 上述の構成として実現できる第4の実施形態の動作について、図11に示される動作波形図を用いながら説明する。
 まず、第1のプリドライバ部1002-1の動作について説明する。
 以下の説明において、期間t1-t2、t2-t3、t3-t4、t4-t5、t5-t6をそれぞれ、t12、t23、t34、t45、t56と記する。さらに、期間t7-t8、t8-t9、t9-t10、t10-t11、t11-t12をそれぞれ、t78、t89、t910、t1011、t1112と記す。
 また、Cpは、net_p信号と接地電位との間に存在する回路中の全ての容量を置き換えた等価キャパシタンスであるが、図示しない。
 時刻t1以前で入力信号1003がLのとき、P型MOSFET1002-1-1がオン状態であるが、等価キャパシタンスCpはほぼ完全に充電状態となっているため、電流が流れていない状態である。従って、その期間では、i_a3=i_a2の値はLとなって電流が流れない状態となっている。入力信号1003がL(=0)であるから、第1の波形調整回路のN型MOSFET1002-1-2はオフ状態であり、i_a2はL(=0)である。N型MOSFET1002-1-5と1002-1-6とは第1のカレントミラー回路を構成しているので、N型MOSFET1002-1-6に流れる合成電流I_a=i_a0+i_a1はL(=0)となる。したがって、i_a0とi_a1も共にL(=0)である。
 t12で入力信号1003がLからHに立ち上がると、N型MOSFET1002-1-2がオン状態となるので、i_a2が流れ始め、net_p信号の電圧を決定する等価キャパシタンスCpが放電を開始する。この結果、I_aも流れ始めようとする。このとき、N型MOSFET1002-1-2はオンとなるが、伝播遅延時間があるので第1のフィードバック回路のP型MOSFET1002-1-4はまだオンせずi_a1はまだ立ち上がることが出来ず、I_a=i_a0=i_a1=0である。これにより、i_a2の立ち上がりが抑えられる。バイアス電圧Vbias_aはLで、P型MOSFET1002-1-3は常にオン状態である。
 次の時刻t23で入力信号1003がHになった状態では、i_a2の電流が上昇し、等価キャパシタンスCpの放電が進み、従ってnet_p信号の電圧が下がり始める。このとき、P型MOSFET1002-1-4がオン状態となりi_a1が流れ始める。このようにして、i_a2が流れて等価キャパシタンスCpの放電電流が流れると、net_p信号の電圧は徐々に降下し、i_a1を流すP型MOSFET1002-1-4が徐々にオンしていく。
 更に、t34、t45にかけて、I_a=i_a2=i_a0+i_a1が成立するように状態が推移し、i_a2の電流が増えていく。この場合に、第1のドライブ用トランジスタ回路1001-1の動作閾値Vth付近でnet_p信号の電圧降下変化をなまらせるようなチューニングがなされる。即ち、i_a2及びi_a1は下に凹の波形で上昇し、これによりnet_p信号の電圧波形は上に凸の波形で降下するので、net_p信号の電圧波形はなまる。
 t45が経過してi_a1が上限値に達しt56になると、i_a2のみによる等価キャパシタンスCpの放電現象が開始する。i_a2の放電電流が大きくなるように、N型MOSFET1002-1-2と1002-1-5のコンダクタンスが大きな値に(時定数が小さな値になるように)設定されている。従って、i_a2の電流値は小さな時定数で一気にL(=0)に降下し、net_p信号の電圧波形も小さな時定数で一気にLに降下する。
 以上のようにして、第1のドライブ用トランジスタ回路1001-1の動作閾値Vth付近でなまらせ、その後は急峻に変化するようなnet_p信号の電圧波形を生成することができる。
 一方、t78(t7とt8の期間)で入力信号1003がHからLに立ち下がるタイミングでは、P型MOSFET1002-1-1のコンダクタンスが大きな値に設定されることにより、等価キャパシタンスCpに充電電流i_a3が急激に流れる。即ちi_a3は一気に立ち上がって、小さな時定数で立ち下がる。この結果、net_p信号の電圧波形が、小さい時定数で急激に立ち上がる。これにより、第1のドライブ用トランジスタ回路1001-1のオフを速めることができ、第1のドライブ用トランジスタ回路1001-1での貫通電流を減らすことができる。
 次に、第2のプリドライバ部1002-2の動作について説明する。
  また、Cnは、net_n信号と接地電位との間に存在する回路中の全ての容量を置き換えた等価キャパシタンスである。
 まず、t12で入力信号1003がLからHに立ち上がるタイミングでは、N型MOSFET1002-2-1のコンダクタンスが大きな値に設定されることにより、等価キャパシタンスCnから放電電流i_b3が急激に流れる。この結果、net_n信号の電圧波形が、小さい時定数で急激に立ち下がる。これにより、第2のドライブ用トランジスタ回路1001-2のオフを速めることができ、第2のドライブ用トランジスタ回路1001-2での貫通電流を減らすことができる。
 次に時刻t2からt7までの期間で入力信号1003がHのとき、N型MOSFET1002-2-1がオン状態であるが、等価キャパシタンスCnはほぼ完全に放電状態となっているため、電流が流れていない状態である。従って、その期間では、i_b2=i_b3の値はLとなって電流が流れない状態となっている。入力信号1003がHであるから、第2の波形調整回路のP型MOSFET1002-2-2はオフ状態であり、i_b2はLである。P型MOSFET1002-2-5と1002-2-6とは第2のカレントミラー回路を構成しているので、P型MOSFET1002-2-6に流れる合成電流I_b=i_b0+i_b1はLとなる。ここで、i_b0とi_b1は共にLである。
 t78で入力信号1003がHからLに立ち下がると、P型MOSFET1002-2-2がオン状態となるので、i_b2が流れ始め、net_n信号の電圧を決定する等価キャパシタンスCnが充電を開始する。この結果、I_bも流れ始める。このとき、P型MOSFET1002-2-2はオンとなるが、伝播時間があるので第2のフィードバック回路のN型MOSFET1002-2-4はまだオンせずi_b1はまだ立ち上がることが出来ず、I_b=i_b0=i_b1=0である。これにより、i_b2の立ち上がりが抑えられる。バイアス電圧Vbias_bはHで、N型MOSFET1002-2-3は常にオン状態である。
 次の時刻t89で入力信号1003がLになった状態では、i_b2の電流が上昇し、等価キャパシタンスCnの充電が進み、従ってnet_n信号の電圧が上がり始める。このとき、N型MOSFET1002-2-4がオン状態となりi_b1が流れ始める。このようにして、i_b2が流れて等価キャパシタンスCnに充電電流を流すと、net_n信号の電圧は徐々に上昇し、i_b1を流すN型MOSFET1002-2-4が徐々にオンしていく。
 更に、t910、t1011にかけて、I_b=i_b2=i_b0+i_b1が成立するように状態が推移し、i_b2の電流が増えていく。この場合に、第2のドライブ用トランジスタ回路1001-2の動作閾値Vth付近でnet_n信号の電圧上昇変化をなまらせるようなチューニングがなされる。即ち、i_b2及びi_b1は下に凹の波形で上昇し、これによりnet_n信号の電圧波形は下に凸の波形で上昇するので、net_n信号の電圧波形はなまる。
 t1011が経過してi_b1が上限値に達しt1112になると、i_b2のみによる等価キャパシタンスCnの充電現象が開始する。i_b2の充電電流が大きくなるように、P型MOSFET1002-2-2と1002-2-5のコンダクタンスが大きな値に(時定数が小さな値になるように)設定されている。従って、i_b2の電流値は小さな時定数で一気にLに降下し、net_n信号の電圧波形は小さな時定数で一気にHに上昇する。
 以上のようにして、第2のドライブ用トランジスタ回路1001-2の動作閾値Vth付近でなまらせ、その後は急峻に変化するようなnet_n信号の電圧波形を生成することができる。
 したがって、図3、図4に示すようにnet-nの急峻な立ち下がりにより、ドライブ用トランジスタ回路1001-2のオフを、net-pの立ち下がによるドライブ用トランジスタ回路1001-1のオンよりも先行させる。
 また、net-pの急峻な立ち上りにより、ドライブ用トランジスタ回路1001-1のオフを、net-nの立ち上りによるドライブ用トランジスタ回路1001-2のオンよりも先行される。
 第4の実施形態においても、図5を参照して説明した第1の実施形態効果と同様の効果を奏する。
 上記第4の実施形態では、第1乃至第3の実施形態の場合と同様に、例えば図12(b)に模式的に示されるように、ドライブ用トランジスタ回路1203は、1組だけでよい。このため、第2の従来技術に対応する図12(a)のドライブ用トランジスタ回路1201に比較して実装面積が小さい。また、プリドライバ部1204-1、1204-2の実装面積も小さくて済む。なお、図12(b)のドライブ用トランジスタ回路1203は、図10のドライブ用トランジスタ回路1001に対応する。また、図12(b)のプリドライバ部1204-1、1204-2は、図8の第1のプリドライバ部1002-1及び第2のプリドライバ部1002-2に対応する。ただし、プリドライバ部1204-1、1204-2を構成する基本回路数は第1及び第2の実施形態とは異なる。
 特に、上記第4の実施形態では、第3の実施形態の場合と同様に、図10の第1のプリドライバ部1002-1及び第2のプリドライバ部1002-2において必要なMOSFETの数が、図3の302-1、302-2又は図6の602-1、602-2に比較して少なくて済む。
 以上説明した第1~第4の実施形態においては、第1のプリドライバ部及び第2のプリドライバ部の構成要素として、P型MOSFET、N型MOSFET、バッファ回路、インバータ回路等を回路構成素子とする実施形態について説明したが、開示する技術はこれに限定されるものではない。開示する技術と同じ構成及び作用を実現できるものであれば、種々の回路素子を用いて、開示する技術を実現することができる。

Claims (15)

  1.  入力信号から生成される第1のドライバ制御信号と第2のドライバ制御信号をそれぞれ受ける第1のドライブ用トランジスタ回路と第2のドライブ用トランジスタ回路の共通出力信号によって負荷回路を駆動するドライバ装置において、
     入力信号に応答して第1のドライバ制御信号を第1のドライブ用トランジスタに供給する第1のプリドライバと、
     入力信号に応答して第2のドライバ制御信号を第2のドライブ用トランジスタに供給する第2のプリドライバとを具備し、
     前記第2のプリドライバが、前記第2のドライバ制御信号を、前記第2のドライバ用トランジスタをオフさせるように、急峻に変化させ、そのオフさせるタイミングに対して、前記第1のプリドライバが、前記第1のドライバ制御信号を、遅延させながら、前記第1のドライバ用トランジスタをオンさせるように、前記第1のドライバ用トランジスタ回路の動作の閾値付近でなまり該閾値を超える範囲に対しては急峻に変化するように制御し、
     前記第1のプリドライバが、前記第1のドライバ制御信号を、前記第1のドライバ用トランジスタをオフさせるように、急峻に変化させ、そのオフさせるタイミングに対して、前記第2のプリドライバが、前記第2のドライバ制御信号を、遅延させながら、前記第2のドライバ用トランジスタをオンさせるように、前記第2のドライバ用トランジスタ回路の動作の閾値付近でなまり該閾値を超える範囲に対しては急峻に変化するように制御する、
     ことを特徴とする出力ドライバ装置。
  2.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記入力信号を受け各所定量の信号遅延を順次行うために前段から後段に向って縦続的に接続される複数段の第1のバッファ回路と、
     前記各第1のバッファ回路の出力にそれぞれ接続され、該各出力に基づいて前記第1のドライブ用トランジスタに前記第1のドライバ制御信号を供給することにより、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記入力信号が入力されたときに、遅延しながら前記第1のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形がなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第1のドライバ制御信号を生成する第1のトランジスタ群と、
     前記入力信号に基づいて動作し、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第1のドライバ制御信号を急峻に変化させる第2のトランジスタと、
     を含み、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記入力信号を受け各所定量の信号遅延を順次行うために前段から後段に向って縦続的に接続される複数段の第2のバッファ回路と、
     前記入力信号に基づいて動作し、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第2のドライバ制御信号を急峻に変化させる第3のトランジスタと、
     前記各第2のバッファ回路の出力にそれぞれ接続され、該各出力に基づいて前記第2のドライブ用トランジスタに前記第2のドライバ制御信号を供給することにより、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記入力信号が入力されたときに、遅延しながら前記第2のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形はなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第2のドライバ制御信号を生成する第4のトランジスタ群と、
     を含む、
     ことを特徴とする請求項1に記載の出力ドライバ装置。
  3.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記入力信号を受け各所定量の信号遅延を順次行うために前段から後段に向って縦続的に接続される複数段の第1のバッファ回路と、
     前記各第1のバッファ回路の出力にゲート端子がそれぞれ接続され、各ドレイン端子が共通に前記第1のドライバ制御信号に接続され、各ソース端子が第1電位よりも低い第2電位に接続された複数段の第1のN型MOSFETであって前記各第1のN型MOSFETのチャネルの大きさが前段から後段に向って順次大きくなるように調整されるものと、
     ソース端子が前記第1電位の端子に接続され、ドレイン端子が前記第1のドライバ制御信号に接続され、ゲート端子に前記入力信号が入力される第1のP型MOSFETであって前記第1のP型MOSFETのチャネルの大きさが前記各第1のN型MOSFETのチャネルの大きさの和よりも大きくなるように調整されるものと、
     を含み、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記入力信号を受け各所定量の信号遅延を順次行うために前段から後段に向って縦続的に接続される複数段の第2のバッファ回路と、
     前記各第2のバッファ回路の出力にゲート端子がそれぞれ接続され、各ドレイン端子が共通に前記第2のドライバ制御信号に接続され、各ソース端子が前記第1電位の端子に接続された複数段の第2のP型MOSFETであって前記各第1のP型MOSFETのチャネルの大きさが前段から後段に向って順次大きくなるように調整されるものと、
     ソース端子が前記第2電位の端子に接続され、ドレイン端子が前記第2のドライバ制御信号に接続され、ゲート端子に前記入力信号が入力される第2のN型MOSFETであって前記第1のN型MOSFETのチャネルの大きさが前記各第1のP型MOSFETのチャネルの大きさの和よりも大きくなるように調整されるものと、
     を含む、
     ことを特徴とする請求項1に記載の出力ドライバ装置。
  4.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記各第1のN型MOSFETのチャネルの大きさが前段から後段に向って順次大きくなるように調整されることにより、前記第1のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形がなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     前記第1のP型MOSFETのチャネルの大きさが前記各第1のN型MOSFETのチャネルの大きさの和よりも大きくなるように調整されることにより、前記第1のドライブ用トランジスタ回路を急峻に変化するような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記第2のN型MOSFETのチャネルの大きさが前記各第2のP型MOSFETのチャネルの大きさの和よりも大きくなるように調整されることにより、急峻に変化するような前記第2のドライバ制御信号を生成し、
     前記各第2のP型MOSFETのチャネルの大きさが前段から後段に向って順次大きくなるように調整されることにより、前記第2のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形がなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第2のドライバ制御信号を生成する、
     ことを特徴とする請求項3に記載の出力ドライバ装置。
  5.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記入力信号を受け各所定量の信号遅延を信号反転させながら順次行うために前段から後段に向って縦続的に接続され、1つおきの段目の各出力に基づいて前記第2のドライブ用トランジスタに前記第1のドライバ制御信号を供給することにより、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記入力信号が入力されたときに、遅延しながら前記第1のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形がなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻になるような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第1のドライバ制御信号が急峻に変化するように制御し、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる複数段の第1のインバータ回路を含み、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記入力信号を受け各所定量の信号遅延を信号反転させながら順次行うために前段から後段に向って縦続的に接続され、1つおきの段目の各出力に基づいて前記第2のドライブ用トランジスタに前記第2のドライバ制御信号を供給することにより、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記入力信号が入力されたときに、遅延しながら前記第2のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形をなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻になるような前記第2のドライバ制御信号を生成し、
     前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第2のドライバ制御信号が急峻に変化するように制御し、前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる複数段の第2のインバータ回路を含む、
     ことを特徴とする請求項1に記載の出力ドライバ装置。
  6.  前記第1のプリドライバ部は、
     各段が、第1のN型MOSFETと第1のP型MOSFETとを含み、該第1のN型MOSFETのソース端子が第1電位よりも低い第2電位の端子に接続され、前記第1のP型MOSFETのソース端子が前記第1電位の端子に接続され、該第1の一方導電型MOSFETと第1のP型MOSFETの各ゲート端子が共通の入力端子として接続され、各ドレイン端子が共通の出力端子として接続される構成を含み、第1段目の前記入力端子に前記入力信号が入力され、各段の前記出力端子が該各段の次段の前記入力端子に接続されるように縦続接続され、ひとつおきの段目の前記出力端子が前記第1のドライバ制御信号に接続される複数段の第1のインバータ回路を含み、
     前記第2のプリドライバ部は、
     各段が、第2のN型MOSFETと第2のP型MOSFETとを含み、該第2のN型MOSFETのソース端子が前記第2電位の端子に接続され、前記第2のP型MOSFETのソース端子が前記第1電位の端子に接続され、該第2のN型MOSFETと第2のP型MOSFETの各ゲート端子が共通の入力端子として接続され、各ドレイン端子が共通の出力端子として接続される構成を含み、第1段目の前記入力端子に前記入力信号が入力され、各段の前記出力端子が該各段の次段の前記入力端子に接続されるように縦続接続され、ひとつおきの段目の前記出力端子が前記第2のドライバ制御信号に接続される複数段の第2のインバータ回路を含む、
     ことを特徴とする請求項5に記載の出力ドライバ装置。
  7.  前記第1のプリドライバ部は、
     奇数段目の前記各第1のインバータ回路の第1のN型MOSFETのチャネルの大きさが前段から後段に向かって順次大きくなるように調整されると共に、各奇数段目の前記各第1のインバータ回路の第1のN型MOSFETのチャネルの大きさと該各奇数段目よりも後段の各奇数段目の前記各第1のインバータ回路の第1のP型MOSFETのチャネルの大きさの和とが調整されることにより、第1のドライブ用トランジスタをオンする入力信号が入力されたとき、前記第1のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形をなまらせると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     第1段目の前記第1のインバータ回路の第1のP型MOSFETのチャネルの大きさが第3段目以降の各奇数段目の前記各第1のインバータ回路の第1のN型MOSFETのチャネルの大きさの和よりも大きくなるように調整されることにより、第1のドライブ用トランジスタをオフする入力信号が入力されたとき、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるよりも早く前記第1のドライブ用トランジスタ回路を急峻に変化するような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     前記第2のプリドライバ部は、
     奇数段目の前記各第2のインバータ回路の第2のP型MOSFETのチャネルの大きさが前段から後段に向かって順次大きくなるように調整されると共に、各奇数段目の前記各第2のインバータ回路の第2のP型MOSFETのチャネルの大きさと該各奇数段目よりも後段の各奇数段目の前記各第2のインバータ回路の第2のN型MOSFETのチャネルの大きさの和とが調整されることにより、第1のドライブ用トランジスタをオンする入力信号が入力されたとき、前記第2のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近の動作波形をなまらせると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第2のドライバ制御信号を生成し、
     第1段目の前記第2のインバータ回路の第2のN型MOSFETのチャネルの大きさが第3段目以降の各奇数段目の前記各第2のインバータ回路の第2のP型MOSFETのチャネルの大きさの和よりも大きくなるように調整されることにより、第1のドライブ用トランジスタをオフする入力信号が入力されたとき、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるよりも早く前記第2のドライブ用トランジスタ回路を急峻にオフさせるような前記第2のドライバ制御信号を生成する、
     ことを特徴とする請求項6に記載の出力ドライバ装置。
  8.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記入力信号を入力し、前記第1のドライバ制御信号を第1のドライブ用トランジスタに供給する第1の波形調整回路と、
     前記第1のドライバ制御信号を入力し、第1の波形調整回路に流れる電流を制御する第1のフィードバック回路と、
     を含み、
     前記第1のドライブ用トランジスタをオンさせる入力信号が入力されたとき、前記第1の波形調整回路の電流だけでなく前記第1のフィードバック回路の電流も流すことによって、前記第1のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形がなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻になるような前記第1のドライバ制御信号信号を生成し、
     前記第1の波形調整回路は、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第1のドライバ制御信号が急峻に変化させ、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記入力信号を入力し、前記第2のドライバ制御信号にドライバトランジスタに供給する第2の波形調整回路と、
     前記第2のドライバ制御信号を入力し、第2の波形調整回路に流す電流を制御する第2のフィードバック回路と、
     を含み、
    前記第2の波形調整回路は、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第2のドライバ制御信号が急峻に変化し、
     前記第2のドライブ用トランジスタをオンさせる入力信号が入力されたとき、前記第2の波形調整回路の電流だけでなく前記第2のフィードバック回路の電流も流すことによって、前記第2のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形をなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻になるような前記第2のドライバ制御信号信号を生成する、
     ことを特徴とする請求項8に記載の出力ドライバ装置。
  9.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記入力信号を共通のゲート端子で受けソース端子が第1電位の端子に接続されドレイン端子に前記第1のドライバ制御信号が供給されるP型MOSFETとソース端子が第1端子が前記第1電位よりも低い第2電位の端子に接続されている電流源の第2端子に接続されドレイン端子が前記第1のドライバ制御信号に接続されるN型MOSFETとを含む第1の波形調整回路と、
     共通のゲート端子が前記第1のドライバ制御信号に接続されドレイン端子同士が接続されソース端子が前記第1電位の端子に接続されるP型MOSFETとソース端子が前記電流源の第2端子に接続されるN型MOSFETとを含む第1のフィードバック回路と、
     を含み、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記入力信号を共通のゲート端子で受けソース端子が前記第2電位の端子に接続されドレイン端子に前記第2のドライバ制御信号が供給されるN型MOSFETとソース端子が第1端子が前記第1電位の端子に接続されている電流源の第2端子に接続されドレイン端子が前記第1のドライバ制御信号に接続されるP型MOSFETとを含む第2の波形調整回路と、
     共通のゲート端子が前記第2のドライバ制御信号に接続されドレイン端子同士が接続されソース端子が前記第2電位の端子に接続されるN型MOSFETとソース端子が前記電流源の第2端子に接続されるP型MOSFETとを含む第2のフィードバック回路と、
     を含む、
     ことを特徴とする請求項8に記載の出力ドライバ装置。
  10.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記第1のドライブ用トランジスタをオンさせる入力信号が入力されたとき、前記第1の波形調整回路の電流だけでなく前記第1のフィードバック回路の電流も流すことによって、前記第1のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形をなまらせると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第1のドライバ制御信号信号を生成し、
     前記第1の波形調整回路のP型MOSFETのチャネルの大きさがN型MOSFETのチャネルの大きさより大きな値に調整されることにより、第1のドライブ用とランジスタをオフさせる入力信号が入力されたとき、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるよりも早く前記第1のドライブ用トランジスタ回路を急峻に変化させるような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記第2の波形調整回路のN型MOSFETのチャネルの大きさがP型MOSFETのチャネルの大きさより大きな値に調整されることにより、第2のドライブ用トランジスタをオフさせる入力信号が入力されたとき、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるよりも早く前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせるような急峻に変化するような前記第2のドライバ制御信号を生成し、
     前記第2のドライブ用トランジスタをオンさせる入力信号が入力されたとき、前記第2の波形調整回路の電流だけでなく前記第2のフィードバック回路の電流も流すことによって、前記第2のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形をなまらせると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第2のドライバ制御信号信号を生成する、
     ことを特徴とする請求項9に記載の出力ドライバ装置。
  11.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記入力信号を入力し、出力が前記第1のドライバ制御信号に接続され調整用の電流を生成する第1の波形調整回路と、
     前記第1のドライバ制御信号を入力し、第1のフィードバック電流を生成する第1のフィードバック回路と、
     前記第1のフィードバック電流に基づいて生成される第1の参照電流と前記調整用電流とがカレントミラーになる第1のカレントミラー回路と、
     を含み、
     前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記入力信号が入力されたとき、前記第1のカレントミラー回路に流れる前記第1の参照電流を制御して前記第1の波形調整回路に流れる調整電流を制御することによって前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形をなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻になるような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     前記第1の波形調整回路は、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第1のドライバ制御信号を急峻に変化させ、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記入力信号を入力し、出力が前記第2のドライバ制御信号に接続された調整用の電流を生成する第2の波形調整回路と、
     前記第2のドライバ制御信号を入力し、第2のフィードバック電流を生成する第12フィードバック回路と、
     前記第2のフィードバック電流に基づいて生成される第2の参照電流と前記調整用電流とがカレントミラーになる第2のカレントミラー回路と、
     を含み、
     前記第2の波形調整回路は、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第2のドライバ制御信号を急峻に変化させ、
     前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記入力信号が入力されたときに、前記第2のカレントミラー回路に流れる前記第2の参照電流を制御して前記第2の波形調整回路に流れる調整電流を制御することによって、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形をなまると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻になるような前記第2のドライバ制御信号を生成する
     ことを特徴とする請求項1に記載の出力ドライバ装置。
  12.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記入力信号を共通のゲート端子で受け、共通のドレイン端子が前記第1のドライバ制御信号に接続され、ソース端子が第1電位の端子に接続されたP型MOSFET、及びN型MOSFETとを含む第1の波形調整回路と、
     ソース端子が前記第1電位よりも低い第2電位の端子に接続されドレイン端子が前記第1の波形調整回路のN型MOSFETのソース端子に接続される第1のN型MOSFETと、該第1のN型MOSFETと共通のゲート端子を有しドレイン端子が該ゲート端子に接続されソース端子が前記第2電位の端子に接続される第2のN型MOSFETとを含む第1のカレントミラー回路と、
     ゲート端子が前記第1のドライバ制御信号に接続されソース端子が前記第1電位の端子に接続されドレイン端子が前記第1のカレントミラー回路の第2のN型MOSFETのドレイン端子に接続される第1のフィードバック回路と、
     前記第1のカレントミラー回路の第2のN型MOSFETのドレイン端子に第1のバイアス電流を重畳する第1のバイアス回路と、
     を含み、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記入力信号を共通のゲート端子で受け、共通のドレイン端子が前記第2のドライバ制御信号に接続され、ソース端子が前記第2電位の端子に接続されたN型MOSFET、及びP型MOSFETとを含む第2の波形調整回路と、
     ソース端子が前記第1電位の端子に接続されドレイン端子が前記第2の波形調整回路のP型MOSFETのドレイン端子に接続される第1のP型MOSFETと、該第1のP型MOSFETと共通のゲート端子を有しドレイン端子が該ゲート端子に接続されソース端子が前記第1電位の端子に接続される第2のP型MOSFETとを含む第2のカレントミラー回路と、
     ゲート端子に前記第2のドライバ制御信号が供給されソース端子が前記第2電位の端子に接続されドレイン端子が前記第2のカレントミラー回路の第2のP型MOSFETのドレイン端子に接続される第2のフィードバック回路と、
     前記第2のカレントミラー回路の第2のP型MOSFETのドレイン端子に第2のバイアス電流を重畳する第2のバイアス回路と、
     を含む、
     ことを特徴とする請求項11に記載の出力ドライバ装置。
  13.  前記第1のプリドライバ部は、
     前記第1のドライブ用トランジスタをオンさせる入力信号が入力されたとき、前記第1のカレントミラー回路の第2のN型MOSFETのドレイン端子に流れる前記第1のフィードバック回路からのフィードバック電流と前記第1のバイアス電流との合成電流を調整して前記第1の波形調整回路に流れるドレイン電流を制御することにより、前記第1のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形をなまらせると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第1のドライバ制御信号信号を生成し、
     前記第1の波形調整回路のP型MOSFETのチャネルの大きさがN型MOSトランジスタのチャネルの大きさよりも大きな値に調整されることにより、前記第1のドライブ用トランジスタをオフさせる入力信号が入力されたとき前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるよりも早く前記第1のドライブ用トランジスタ回路を急峻にオフさせるような前記第1のドライバ制御信号を生成し、
     前記第2のプリドライバ部は、
     前記第2の波形調整回路のN型MOSFETのチャネルの大きさがP型MOSトランジスタのチャネルの大きさよりも大きな値に調整されることにより、前記第2のドライブ用トランジスタをオフさせる入力信号が入力されたとき前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるよりも早く前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせるような急峻に変化するような前記第2のドライバ制御信号を生成し、
     前記第2のドライブ用トランジスタをオンさせる入力信号が入力されるとき、前記第2のカレントミラー回路の第2のP型MOSFETのドレイン端子に流れる前記第2のフィードバック回路からのフィードバック電流と前記第2のバイアス電流との合成電流を調整して前記第2の波形調整回路に流れるドレイン電流を制御することにより、前記第2のドライブ用トランジスタの動作閾値付近の動作波形をなまらせると共に、該動作閾値を越える範囲の動作波形は急峻にするような前記第2のドライバ制御信号信号を生成する、
     ことを特徴とする請求項12に記載の出力ドライバ装置。
  14.  請求項1乃至13の何れか1項に記載の出力ドライバ装置を組み込んだ集積回路。
  15.  入力信号から生成される第1のドライバ制御信号と第2のドライバ制御信号をそれぞれ受ける第1のドライブ用トランジスタ回路と第2のドライブ用トランジスタ回路の共通出力信号によって負荷回路を駆動するドライバ装置において、
     前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記第1のドライバ制御信号の電圧波形を前記第1のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近でなまらせ該動作閾値を超える範囲に対しては急峻にするように制御し、前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるタイミングで、該オンの動作が完了するよりも早く前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオフさせるように制御する第1のプリドライバ部と、
     前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオンさせる前記第2のドライバ制御信号の電圧波形を前記第2のドライブ用トランジスタ回路の動作閾値付近でなまらせ該動作閾値を超える範囲に対しては急峻にするように制御し、前記第1のドライバ制御信号が前記第1のドライブ用トランジスタ回路をオンさせるタイミングで、該オンの動作が完了するよりも早く前記第2のドライバ制御信号が前記第2のドライブ用トランジスタ回路をオフさせるように制御する第2のプリドライバ部と、
     を含むことを特徴とする出力ドライバ装置。
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