JP2000201065A - Logic circuit - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 1個のトランジスタで2個のトランジスタで
実現されていた論理回路を実現する。
【解決手段】 バックゲートの端子を他のトランジスタ
とは独立して取り出すことのできるPMOSトランジス
タを用いた論理回路において、バックゲートの論理が
「1」のときゲートの論理に関係なくオフし、前記バッ
クゲートの論理が「0」で前記ゲートの論理が「0」の
ときオンし「1」のときオフするよう、しきい値電圧を
設定したPMOSトランジスタを用いたことを特徴とす
る論理回路。
(57) [PROBLEMS] To realize a logic circuit which has been realized by two transistors with one transistor. SOLUTION: In a logic circuit using a PMOS transistor from which a terminal of a back gate can be taken out independently of another transistor, when the logic of the back gate is "1", it is turned off regardless of the logic of the gate. A logic circuit using a PMOS transistor whose threshold voltage is set so that the logic of the back gate is "0" and the logic is ON when the logic of the gate is "0" and is OFF when the logic of the gate is "1".
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、従来では2トラン
ジスタで構成していた回路を1トランジスタで構成でき
るようにした論理回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a logic circuit in which a circuit conventionally constituted by two transistors can be constituted by one transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、MOSトランジスタでは、基板バ
イアス効果によるトランジスタのしきい値電圧の変動を
抑えるために、図7の(a)、(b)のNMOSトランジスタ
T11,PMOSトランジスタT12に示すように、基
板電位をソース電位に固定するのが一般的であった。こ
のため、同極性の2つのトランジスタの接続は、直列接
続では図7の(c)に、また並列接続では図7の(d)に示す
ように接続されていた。図7の(a)〜(d)において、1〜
3は入力端子、4は出力端子、5は接地端子である。2. Description of the Related Art Conventionally, in a MOS transistor, as shown in FIGS. 7A and 7B, an NMOS transistor T11 and a PMOS transistor T12 shown in FIGS. In general, the substrate potential is fixed at the source potential. For this reason, two transistors of the same polarity are connected as shown in FIG. 7C for series connection and as shown in FIG. 7D for parallel connection. In FIGS. 7A to 7D, 1 to
3 is an input terminal, 4 is an output terminal, and 5 is a ground terminal.
【0003】まず、図7の(c)は、2個のNMOSトラ
ンジスタT11、T11’を直列接続して、それらの各
ゲートを入力端子1,2に接続し、一方のトランジスタ
T11のソースを入力端子3に接続し、他方のトランジ
スタT11’のドレインを出力端子4に接続し、バック
ゲートを接地端子5に接続したものである。First, FIG. 7 (c) shows two NMOS transistors T11 and T11 'connected in series, their gates connected to input terminals 1 and 2, and the source of one transistor T11 connected to input. The terminal 3 is connected, the drain of the other transistor T11 'is connected to the output terminal 4, and the back gate is connected to the ground terminal 5.
【0004】この回路では、両入力端子1,2を電源レ
ベル(Vdd)に接続したときトランジスタT11,T
11’がオンし、入力端子3と出力端子4の間が導通す
る。なお、トランジスタT11,T11’をPMOSト
ランジスタに置換したときは、両入力端子1,2を接地
レベル(GND)に接続したとき、同様に動作する。In this circuit, when both input terminals 1 and 2 are connected to a power supply level (Vdd), transistors T11 and T11
11 'is turned on, and conduction between the input terminal 3 and the output terminal 4 is established. When the transistors T11 and T11 'are replaced by PMOS transistors, the same operation is performed when both input terminals 1 and 2 are connected to the ground level (GND).
【0005】次に、図7の(d)は、NMOSトランジス
タT11,T11’を並列接続して、それらのゲートを
入力端子1,2に接続し、両トランジスタT11,T1
1’のソースを入力端子3に接続し、ドレインを出力端
子4に接続し、バックゲートを接地端子5に接続したも
のである。Next, FIG. 7 (d) shows that NMOS transistors T11 and T11 'are connected in parallel, their gates are connected to input terminals 1 and 2, and both transistors T11 and T1 are connected.
The source of 1 'is connected to the input terminal 3, the drain is connected to the output terminal 4, and the back gate is connected to the ground terminal 5.
【0006】この回路では、入力端子1,2のいずれか
一方を電源レベル(Vdd)に接続したときその電圧V
ddがゲートに印加する側のトランジスタがオンし、入
力端子3と出力端子4がの間が導通する。なお、トラン
ジスタT11,T11’をPMOSトランジスタに置換
したときは、入力端子1又は2を接地レベル(GND)
に接続したとき、同様に動作する。In this circuit, when one of the input terminals 1 and 2 is connected to the power supply level (Vdd), the voltage V
The transistor on the side where dd is applied to the gate is turned on, and the input terminal 3 and the output terminal 4 conduct. When the transistors T11 and T11 'are replaced with PMOS transistors, the input terminal 1 or 2 is connected to the ground level (GND).
It operates similarly when connected to.
【0007】このように、従来では、3個の入力端子の
内の1個を入力信号端子、2個を制御端子として構成す
るとき、2個のトランジスタを使用した直列又は並列接
続の回路が必要であった。As described above, conventionally, when one of the three input terminals is configured as an input signal terminal and two as control terminals, a series or parallel connection circuit using two transistors is required. Met.
【0008】一方、基板電位を操作する回路手法とし
て、ダイナミックスレッショルドCMOS(DTCMO
S)回路がREALIZE社の低消費電力高速LSI技術のp.3
41に示されている。この回路は、図7の(e)に示すよう
に、NMOSトランジスタT11のゲート端子と基板端
子を接続した回路であり、ゲート電位によってそのトラ
ンジスタT11のしきい値電圧が基板バイアス効果によ
り高くなったり低くなったりする。On the other hand, as a circuit technique for controlling the substrate potential, a dynamic threshold CMOS (DTCMO)
S) Circuit is p.3 of REALIZE's low power consumption high speed LSI technology.
Shown at 41. This circuit is a circuit in which the gate terminal and the substrate terminal of the NMOS transistor T11 are connected as shown in FIG. 7 (e), and the threshold voltage of the transistor T11 becomes higher due to the substrate bias effect due to the gate potential. Or lower.
【0009】この図7の(e)において、ゲートを入力端
子1に接続し、ソースを入力端子3に接続し、ドレイン
を出力端子4に接続したとき、入力端子1を電源レベル
(Vdd)に接続すると、トランジスタT11はオン
し、且つしきい値電圧が低下するので、基板端子をソー
スに接続したときよりもオン抵抗が小さくなる。逆に、
入力端子1を接地レベル(GND)に接続すると、トラ
ンジスタT11はオフし、且つしきい値電圧が高くなる
ので、基板端子をソースに接続したときよりもオフ抵抗
が大きくなる。In FIG. 7E, when the gate is connected to the input terminal 1, the source is connected to the input terminal 3, and the drain is connected to the output terminal 4, the input terminal 1 is set to the power supply level (Vdd). When connected, the transistor T11 is turned on and the threshold voltage is reduced, so that the on-resistance is lower than when the substrate terminal is connected to the source. vice versa,
When the input terminal 1 is connected to the ground level (GND), the transistor T11 is turned off and the threshold voltage is increased, so that the off-resistance is larger than when the substrate terminal is connected to the source.
【0010】しかし、この回路を用いても、3個の入力
端子をもつ論理回路を構成するときは、図7の(c)、(d)
と同様に、直列回路や並列回路を構成する2個のトラン
ジスタが必要となっていた。However, even if this circuit is used, when a logic circuit having three input terminals is constructed, the circuit shown in FIGS.
Similarly, two transistors constituting a series circuit and a parallel circuit are required.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来で
は、1個の入力端子、2個の制御端子、1個の出力端子
を有する論理回路を構成するとき、2個のトランジスタ
を必要としていた。As described above, conventionally, when a logic circuit having one input terminal, two control terminals, and one output terminal is configured, two transistors are required. .
【0012】本発明の課題は、1個の入力端子、2個の
制御端子、1個の出力端子を有する論理回路を1個のト
ランジスタで構成できるようにすることである。An object of the present invention is to enable a logic circuit having one input terminal, two control terminals, and one output terminal to be constituted by one transistor.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第1の発明は、バックゲートの端子を他のトランジス
タとは独立して取り出すことのできるPMOSトランジ
スタを用いた論理回路において、バックゲートの論理が
「1」のときゲートの論理に関係なくオフし、前記バッ
クゲートの論理が「0」で前記ゲートの論理が「0」の
ときオンし「1」のときオフするよう、しきい値電圧を
設定したPMOSトランジスタを用いて構成した。According to a first aspect of the present invention, there is provided a logic circuit using a PMOS transistor capable of taking out a terminal of a back gate independently of another transistor. Is turned off irrespective of the logic of the gate when the logic is "1", the back gate is logic "0", the logic is on when the logic of the gate is "0", and the logic is off when the logic is "1". It was configured using a PMOS transistor whose value voltage was set.
【0014】第2の発明は、バックゲートの端子を他の
トランジスタとは独立して取り出すことのできるPMO
Sトランジスタを用いた論理回路において、前記バック
ゲートの論理が「0」のときゲートの論理に関係なくオ
ンし、前記バックゲートの論理が「1」で前記ゲートの
論理が「0」のときオンし「1」のときオフするよう、
しきい値電圧を設定したPMOSトランジスタを用いて
構成した。According to a second aspect of the present invention, there is provided a PMO in which a back gate terminal can be taken out independently of other transistors.
In a logic circuit using an S transistor, when the logic of the back gate is "0", the transistor turns on regardless of the logic of the gate, and when the logic of the back gate is "1" and the logic of the gate is "0", the transistor turns on. And turn off when it is "1"
It was configured using a PMOS transistor whose threshold voltage was set.
【0015】第3の発明は、バックゲートの端子を他の
トランジスタとは独立して取り出すことのできるNMO
Sトランジスタを用いた論理回路において、前記バック
ゲートの論理が「0」のときゲートの論理に関係なくオ
フし、前記バックゲートの論理が「1」で前記ゲートの
論理が「1」のときオンし「0」のときオフするよう、
しきい値電圧を設定したNMOSトランジスタを用いて
構成した。According to a third aspect of the present invention, there is provided an NMO in which a back gate terminal can be taken out independently of another transistor.
In a logic circuit using an S transistor, when the logic of the back gate is "0", it turns off regardless of the logic of the gate, and it turns on when the logic of the back gate is "1" and the logic of the gate is "1". To turn off when it is "0"
It was configured using an NMOS transistor whose threshold voltage was set.
【0016】第4の発明は、バックゲートの端子を他の
トランジスタとは独立して取り出すことのできるNMO
Sトランジスタを用いた論理回路において、前記バック
ゲートの論理が「1」のときゲートの論理に関係なくオ
ンし、前記バックゲートの論理が「0」で前記ゲートの
論理が「1」のときオンし「0」のときオフするよう、
しきい値電圧を設定したNMOSトランジスタを用いて
構成した。According to a fourth aspect of the present invention, an NMO in which a terminal of a back gate can be taken out independently of another transistor is provided.
In the logic circuit using the S transistor, when the logic of the back gate is "1", it turns on regardless of the logic of the gate, and when the logic of the back gate is "0" and the logic of the gate is "1", it turns on. To turn off when it is "0"
It was configured using an NMOS transistor whose threshold voltage was set.
【0017】第5の発明は、バックゲートの端子を他の
トランジスタとは独立して取り出すことのできるPMO
Sトランジスタを用いた論理回路において、前記バック
ゲートがVddのときのしきい値電圧をVt、前記バッ
クゲートがGNDのときのしきい値電圧の減少をΔVt
とするとき、前記Vtを、 (−Vdd−ΔVt)<Vt<−Vdd に設定したPMOSトランジスタを用いて構成した。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a PMO in which a terminal of a back gate can be taken out independently of other transistors.
In a logic circuit using S transistors, the threshold voltage when the back gate is Vdd is Vt, and the decrease in the threshold voltage when the back gate is GND is ΔVt.
In this case, a PMOS transistor was used in which Vt was set to satisfy (−Vdd−ΔVt) <Vt <−Vdd.
【0018】第6の発明は、バックゲートの端子を他の
トランジスタとは独立して取り出すことのできるPMO
Sトランジスタを用いた論理回路において、前記バック
ゲートがVddのときのしきい値電圧をVt、前記バッ
クゲートがGNDのときのしきい値電圧の減少をΔVt
とするとき、前記Vtを、 (−Vdd+ΔVt)<Vt<0 に設定したPMOSトランジスタを用いて構成した。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a PMO capable of taking out a back gate terminal independently of other transistors.
In a logic circuit using S transistors, the threshold voltage when the back gate is Vdd is Vt, and the decrease in the threshold voltage when the back gate is GND is ΔVt.
In this case, a PMOS transistor is used in which Vt is set to (−Vdd + ΔVt) <Vt <0.
【0019】第7の発明は、バックゲートの端子を他の
トランジスタとは独立して取り出すことのできるNMO
Sトランジスタを用いた論理回路において、前記バック
ゲートがGNDのときのしきい値電圧をVt、前記バッ
クゲートがVddのときのしきい値電圧の減少をΔVt
とするとき、前記Vtを、 Vdd<Vt<(Vt+ΔVt) に設定したNMOSトランジスタを用いて構成した。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an NMO in which a back gate terminal can be taken out independently of other transistors.
In a logic circuit using S transistors, the threshold voltage when the back gate is GND is Vt, and the decrease in threshold voltage when the back gate is Vdd is ΔVt.
In this case, the Vt is set using an NMOS transistor in which Vdd <Vt <(Vt + ΔVt).
【0020】第8の発明は、バックゲートの端子を他の
トランジスタとは独立して取り出すことのできるNMO
Sトランジスタを用いた論理回路において、前記バック
ゲートがGNDのときのしきい値電圧をVt、前記バッ
クゲートがVddのときのしきい値電圧の減少をΔVt
とするとき、前記Vtを、 0<Vt<(Vt−ΔVt) に設定したNMOSトランジスタを用いて構成した。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an NMO in which the back gate terminal can be taken out independently of other transistors.
In a logic circuit using S transistors, the threshold voltage when the back gate is GND is Vt, and the decrease in threshold voltage when the back gate is Vdd is ΔVt.
In this case, an NMOS transistor was used in which Vt was set to 0 <Vt <(Vt−ΔVt).
【0021】第9の発明は、前記第1又は第5の発明の
PMOSトランジスタと前記第4他は第8の発明のNM
OSトランジスタのバックゲートを共通接続して第1の
入力端子とし、ゲートを共通接続して第2の入力端子と
し、ドレインを共通接続して出力端子として構成した。A ninth invention is directed to the PMOS transistor of the first or fifth invention and the NM of the eighth invention according to the fourth or other invention.
The back gates of the OS transistors were commonly connected to form a first input terminal, the gates were commonly connected to form a second input terminal, and the drains were commonly connected to form an output terminal.
【0022】第10の発明は、前記第2又は第6の発明
のPMOSトランジスタと前記第3又は第7の発明のN
MOSトランジスタのバックゲートを共通接続して第1
の入力端子とし、ゲートを共通接続して第2の入力端子
とし、ドレインを共通接続して出力端子として構成し
た。A tenth invention is directed to the PMOS transistor of the second or sixth invention and the N-type transistor of the third or seventh invention.
By connecting the back gates of the MOS transistors in common,
, The gates are commonly connected to form a second input terminal, and the drains are commonly connected to form an output terminal.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】[実施形態1]図1は本発明の実
施形態1の論理回路を示す図である。これは、高しきい
値電圧の1個のPMOSトランジスタT1で構成した論
理回路を示すものであり、そのトランジスタT1のゲー
トは入力端子1に、バックゲートは入力端子2に、ソー
スは入力端子3に、ドレインは出力端子4に接続されて
いる。FIG. 1 is a diagram showing a logic circuit according to a first embodiment of the present invention. This shows a logic circuit composed of one PMOS transistor T1 having a high threshold voltage. The gate of the transistor T1 is connected to the input terminal 1, the back gate is connected to the input terminal 2, and the source is set to the input terminal 3. The drain is connected to the output terminal 4.
【0024】ここでは、電源電圧をVdd、トランジス
タT1のしきい値電圧をVt、バックゲート(入力端子
2)を接地レベル(GND)に接続したときのしきい値
電圧の減少分をΔVtとしたとき、しきい値電圧Vt
を、 (−Vdd−ΔVt)<Vt<−Vdd に設定している。例えば、Vdd=0.4V、ΔVt=0.2
Vとしたとき、Vt=−0.5Vとしたものである。Here, the power supply voltage is Vdd, the threshold voltage of the transistor T1 is Vt, and the decrease in the threshold voltage when the back gate (input terminal 2) is connected to the ground level (GND) is ΔVt. When the threshold voltage Vt
Is set to (−Vdd−ΔVt) <Vt <−Vdd. For example, Vdd = 0.4V, ΔVt = 0.2
When V, Vt = -0.5V.
【0025】いま、Vddを論理「1」、GNDを論理
「0」とする。そして、ソース(入力端子3)が論理
「1」であるとき、バックゲート(入力端子2)が論理
「1」であれば、トランジスタT1はバックゲートがソ
ースに接続されたのと等価で、そのしきい値電圧はVt
であり、 |Vdd|<|Vt| であるから、ゲート(入力端子1)が論理「1」、
「0」のいずれであっても、トランジスタT1はオフの
ままである。Now, let Vdd be logic "1" and GND be logic "0". When the back gate (input terminal 2) is logic "1" when the source (input terminal 3) is logic "1", the transistor T1 is equivalent to the back gate connected to the source. The threshold voltage is Vt
Since | Vdd | <| Vt |, the gate (input terminal 1) is logic “1”,
Regardless of which of "0", the transistor T1 remains off.
【0026】次に、バックゲート(入力端子2)が論理
「0」であれば、トランジスタT1のしきい値電圧はΔ
Vtだけ減少し、 |Vt+ΔVt|<Vdd であるから、ゲート(入力端子1)が論理「0」のとき
トランジスタT1はオンするが、論理「1」のときはオ
ンしない。Next, if the back gate (input terminal 2) is logic "0", the threshold voltage of the transistor T1 becomes Δ
Since Vt + ΔVt | <Vdd, the transistor T1 is turned on when the gate (input terminal 1) is at logic “0”, but not turned on when it is at logic “1”.
【0027】つまり、このトランジスタT1は、入力端
子1,2の信号が共に論理「0」になったときのみ、ト
ランジスタT1がオンし、それ以外ではオフすることに
なる。これは、前述した図7の(c)のNMOSトランジ
スタT11,T11’をPMOSトランジスタに置換し
たときの論理動作と同等の動作である。That is, the transistor T1 is turned on only when the signals at the input terminals 1 and 2 both become logic "0", and turned off otherwise. This is the same operation as the logical operation when the NMOS transistors T11 and T11 'in FIG. 7C are replaced with PMOS transistors.
【0028】[実施形態2]図2は本発明の実施形態2
の論理回路を示す図である。これは、低しきい値電圧の
1個のPMOSトランジスタT2で構成した論理回路を
示すものであり、そのトランジスタT2のゲートは入力
端子1に、バックゲートは入力端子2に、ソースは入力
端子3に、ドレインは出力端子4に接続されている。[Embodiment 2] FIG. 2 shows Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a logic circuit of FIG. This shows a logic circuit composed of one PMOS transistor T2 having a low threshold voltage. The gate of the transistor T2 is connected to the input terminal 1, the back gate is connected to the input terminal 2, and the source is set to the input terminal 3. The drain is connected to the output terminal 4.
【0029】ここでは、しきい値電圧Vtを、 (−Vdd+ΔVt)<Vt<0 としている。例えば、Vdd=0.4V、ΔVt=0.2Vと
したとき、Vt=−0.1Vとしたものである。Here, the threshold voltage Vt is set to (−Vdd + ΔVt) <Vt <0. For example, when Vdd = 0.4V and ΔVt = 0.2V, Vt = −0.1V.
【0030】いま、ソース(入力端子3)に論理「1」
の信号を印加したとき、バックゲート(入力端子2)が
論理「1」であれば、トランジスタT1はバックゲート
がソースに接続されたのと等価で、そのしきい値電圧は
Vtであり、 |Vt|<|Vdd| であるから、入力端子1が論理「0」のとき、トランジ
スタT1はオンし、論理「1」のときオフする。Now, logic (1) is applied to the source (input terminal 3).
When the back gate (input terminal 2) is logic "1" when the signal of (1) is applied, the transistor T1 is equivalent to the back gate connected to the source, the threshold voltage is Vt, and | Since Vt | <| Vdd |, the transistor T1 is turned on when the input terminal 1 is at logic "0", and turned off when it is at logic "1".
【0031】次に、バックゲート(入力端子2)が論理
「0」であれば、トランジスタT1のしきい値電圧はΔ
Vtだけ減少し、 0<|Vt+ΔVt| であるから、入力端子1が論理「0」、「1」に関係な
く、トランジスタT1はオンする。Next, if the back gate (input terminal 2) is logic "0", the threshold voltage of the transistor T1 becomes Δ
Vt, and 0 <| Vt + ΔVt |, so that the transistor T1 is turned on regardless of whether the input terminal 1 is logic “0” or “1”.
【0032】つまり、このトランジスタT2は、入力端
子1,2の信号が共に論理「1」になったときのみオフ
し、それ以外ではオンすることになる。これは、前述し
た図7の(d)のNMOSトランジスタT11,T11’
をPMOSトランジスタに置換したときの論理動作と同
等の動作である。That is, the transistor T2 is turned off only when the signals at the input terminals 1 and 2 are both logic "1", and turned on otherwise. This is because the NMOS transistors T11 and T11 'of FIG.
Is replaced by a PMOS transistor.
【0033】[実施形態3]図3は本発明の実施形態3
の論理回路を示す図である。これは、高しきい値電圧の
1個のNMOSトランジスタT3で構成した論理回路を
示すものであり、そのトランジスタT3のゲートは入力
端子1に、バックゲートは入力端子2に、ソースは入力
端子3に、ドレインは出力端子4に接続されている。[Embodiment 3] FIG. 3 shows Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a logic circuit of FIG. This shows a logic circuit composed of one NMOS transistor T3 having a high threshold voltage. The gate of the transistor T3 is the input terminal 1, the back gate is the input terminal 2, and the source is the input terminal 3. The drain is connected to the output terminal 4.
【0034】ここでは、電源電圧をVdd、トランジス
タT3のしきい値電圧をVt、バックゲート(入力端子
2)を電源レベル(Vdd)に接続したときのしきい値
電圧の減少分をΔVtとしたとき、しきい値電圧Vt
を、 Vdd<Vt<(Vt+ΔVt) に設定している。例えば、Vdd=0.4V、ΔVt=0.2
Vとしたとき、Vt=0.5Vとしたものである。Here, the power supply voltage is Vdd, the threshold voltage of the transistor T3 is Vt, and the decrease in the threshold voltage when the back gate (input terminal 2) is connected to the power supply level (Vdd) is ΔVt. When the threshold voltage Vt
Is set to Vdd <Vt <(Vt + ΔVt). For example, Vdd = 0.4V, ΔVt = 0.2
When V, Vt = 0.5V.
【0035】いま、ソース(入力端子3)が論理「0」
であるとき、バックゲート(入力端子2)が論理「0」
であれば、トランジスタT3はバックゲートがソースに
接続されたのと等価で、そのしきい値電圧はVtであ
り、 Vdd<Vt であるから、ゲート(入力端子1)が論理「1」、
「0」のいずれであっても、トランジスタT1はオフの
ままである。Now, the source (input terminal 3) is at logic "0".
, The back gate (input terminal 2) is at logic “0”.
Then, the transistor T3 is equivalent to the back gate connected to the source, the threshold voltage of which is Vt, and Vdd <Vt, so that the gate (input terminal 1) has a logic "1",
Regardless of which of "0", the transistor T1 remains off.
【0036】次に、バックゲート(入力端子2)が論理
「1」であれば、トランジスタT3のしきい値電圧はΔ
Vtだけ減少し、 (Vt−ΔVt)<Vdd であるから、ゲート(入力端子1)が論理「1」のとき
トランジスタT3はオンするが、論理「0」のときはオ
フする。Next, if the back gate (input terminal 2) is logic "1", the threshold voltage of the transistor T3 becomes Δ
Since Vt decreases by (Vt−ΔVt) <Vdd, the transistor T3 is turned on when the gate (input terminal 1) is at logic “1”, but is turned off when it is at logic “0”.
【0037】つまり、このトランジスタT3は、入力端
子1,2の信号が共に論理「1」になったときのみオン
し、それ以外ではオフすることになる。これは、前述し
た図7の(c)の論理動作と同等の動作である。That is, the transistor T3 is turned on only when the signals at the input terminals 1 and 2 are both at logic "1", and is turned off otherwise. This is an operation equivalent to the logical operation of FIG. 7C described above.
【0038】[実施形態4]図4は本発明の実施形態4
の論理回路を示す図である。これは、低しきい値電圧の
1個のNMOSトランジスタT4で構成した論理回路を
示すものであり、そのトランジスタT4のゲートは入力
端子1に、バックゲートは入力端子2に、ソースは入力
端子3に、ドレインは出力端子4に接続されている。[Fourth Embodiment] FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a logic circuit of FIG. This shows a logic circuit composed of one NMOS transistor T4 having a low threshold voltage. The gate of the transistor T4 is connected to the input terminal 1, the back gate is connected to the input terminal 2, and the source is set to the input terminal 3. The drain is connected to the output terminal 4.
【0039】ここでは、しきい値電圧Vtを、 0<Vt<(Vdd−ΔVt) としている。例えば、Vdd=0.4V、ΔVt=0.2Vと
したとき、Vt=0.1Vとしたものである。Here, the threshold voltage Vt is set to 0 <Vt <(Vdd-ΔVt). For example, when Vdd = 0.4V and ΔVt = 0.2V, Vt = 0.1V.
【0040】いま、ソース(入力端子3)に論理「0」
の信号を印加したとき、バックゲート(入力端子2)が
論理「0」であれば、トランジスタT4はバックゲート
がソースに接続されたのと等価で、そのしきい値電圧は
Vtであり、 Vt<Vdd であるから、入力端子1が論理「1」のとき、トランジ
スタT1はオンし、論理「0」のときオフする。Now, logic "0" is applied to the source (input terminal 3).
When the back gate (input terminal 2) is at logic "0" when the signal of (1) is applied, the transistor T4 is equivalent to the back gate connected to the source, and its threshold voltage is Vt. Since <Vdd, the transistor T1 is turned on when the input terminal 1 is at logic "1", and turned off when the input terminal 1 is at logic "0".
【0041】次に、バックゲート(入力端子2)が論理
「1」であれば、トランジスタT4のしきい値電圧はΔ
Vtだけ減少し、 (Vt−ΔVt)<0 であるから、入力端子1が論理「0」、「1」に関係な
く、トランジスタT4はオンする。Next, if the back gate (input terminal 2) is logic "1", the threshold voltage of the transistor T4 becomes Δ
Since Vt decreases by (Vt−ΔVt) <0, the transistor T4 is turned on regardless of whether the input terminal 1 is at logic “0” or “1”.
【0042】つまり、このトランジスタT4は、入力端
子1,2の信号が共に論理「0」になったときのみオフ
し、それ以外ではオンすることになる。これは、前述し
た図7の(d)の論理動作と同等の動作である。That is, the transistor T4 is turned off only when the signals at the input terminals 1 and 2 both become logic "0", and turned on otherwise. This is an operation equivalent to the above-described logical operation of FIG.
【0043】[実施形態5]図5の(a)は本発明の実施
形態5の論理回路を示す図である。ここでは、図1に示
した高しきい値電圧のPMOSトランジスタT1と図4
に示した低しきい値電圧のNMOSトランジスタT4を
使用してNOR回路を構成している。すなわち、各トラ
ンジスタT1,T4のバックゲートを入力端子11に、
ゲートを入力端子12に、ドレインを出力端子13に接
続し、トランジスタT1のソースを電源端子14に、ト
ランジスタT4のソースを接地端子15に接続してい
る。[Fifth Embodiment] FIG. 5A shows a logic circuit according to a fifth embodiment of the present invention. Here, the high threshold voltage PMOS transistor T1 shown in FIG.
The NOR circuit is constituted by using the low threshold voltage NMOS transistor T4 shown in FIG. That is, the back gates of the transistors T1 and T4 are connected to the input terminal 11,
The gate is connected to the input terminal 12, the drain is connected to the output terminal 13, the source of the transistor T1 is connected to the power supply terminal 14, and the source of the transistor T4 is connected to the ground terminal 15.
【0044】高しきい値PMOSトランジスタT1は、
入力端子11が論理「1」の場合に入力端子12の論理
に無関係にオフし、入力端子11が論理「0」の場合は
入力端子12が論理「0」のときのみオンする。The high threshold PMOS transistor T1 is
When the input terminal 11 is at logic "1", it is turned off regardless of the logic of the input terminal 12, and when the input terminal 11 is at logic "0", it is turned on only when the input terminal 12 is at logic "0".
【0045】また、低しきい値トランジスタT4は、入
力端子11が論理「1」の場合は入力端子12が論理
「1」、「0」に関係なくオンし、入力端子11が論理
「0」の場合は入力端子12が論理「1」のときのみオ
ンする。When the input terminal 11 is at logic "1", the input terminal 12 is turned on irrespective of the logic "1" or "0" of the low threshold transistor T4, and the input terminal 11 is at logic "0". In the case of, it is turned on only when the input terminal 12 is at logic "1".
【0046】したがって、入力端子11,12がともに
論理「0」のときのみ、出力端子13の論理が「1」と
なり、他の場合は「0」となり、NOR動作を実現す
る。すなわち、図5の(b)に示す従来のNOR回路の機
能を2個のトランジスタで実現することができる。図5
の(b)において、T21,T22はPMOSトランジス
タ、T23,T24はNMOSトランジスタである。Therefore, only when both the input terminals 11 and 12 are at logic "0", the logic at the output terminal 13 becomes "1", otherwise it becomes "0" and the NOR operation is realized. That is, the function of the conventional NOR circuit shown in FIG. 5B can be realized with two transistors. FIG.
In (b), T21 and T22 are PMOS transistors, and T23 and T24 are NMOS transistors.
【0047】[実施形態6]図6の(a)は本発明の実施
形態4の論理回路を示す図である。ここでは、図2に示
した低しきい値電圧のPMOSトランジスタT2と図3
に示した高しきい値電圧のNMOSトランジスタT3を
使用してNAND回路を構成している。すなわち、各ト
ランジスタT2,T3のバックゲートを入力端子11
に、ゲートを入力端子12に、ドレインを出力端子13
に接続し、トランジスタT2のソースを電源端子14
に、トランジスタT3のソースを接地端子15に接続し
ている。[Sixth Embodiment] FIG. 6A shows a logic circuit according to a fourth embodiment of the present invention. Here, the low threshold voltage PMOS transistor T2 shown in FIG.
The NAND circuit is configured using the NMOS transistor T3 having the high threshold voltage shown in FIG. That is, the back gates of the transistors T2 and T3 are connected to the input terminal 11
The gate to the input terminal 12 and the drain to the output terminal 13
And the source of the transistor T2 is connected to the power terminal 14
The source of the transistor T3 is connected to the ground terminal 15.
【0048】低しきい値PMOSトランジスタT2は、
入力端子11が論理「0」の場合に入力端子12の論理
に関係なくオンし、入力端子11が論理「1」の場合は
入力端子12が論理「0」のときのみオンする。The low threshold PMOS transistor T2 is
When the input terminal 11 is at logic "0", it is turned on regardless of the logic of the input terminal 12, and when the input terminal 11 is at logic "1", it is turned on only when the input terminal 12 is at logic "0".
【0049】また、高しきい値トランジスタT3は、入
力端子11が論理「0」の場合は入力端子12が論理
「1」、「0」に関係なくオフし、入力端子11が論理
「1」の場合は入力端子12が論理「1」のときのみオ
ンする。When the input terminal 11 is at logic "0", the input terminal 12 is turned off irrespective of the logic "1" or "0", and the input terminal 11 is at logic "1". In the case of, it is turned on only when the input terminal 12 is at logic "1".
【0050】したがって、入力端子11,12がともに
論理「1」のときのみ、出力端子13の論理が「0」と
なり、他の場合は「1」となり、NAND動作を実現す
る。すなわち、図6の(b)に示す従来のNAND回路の
機能を2個のトランジスタで実現することができる。図
6の(b)において、T31,T32はPMOSトランジ
スタ、T33,T34はNMOSトランジスタである。Therefore, only when both the input terminals 11 and 12 are at logic "1", the logic at the output terminal 13 becomes "0", otherwise, it becomes "1" and the NAND operation is realized. That is, the function of the conventional NAND circuit shown in FIG. 6B can be realized with two transistors. In FIG. 6B, T31 and T32 are PMOS transistors, and T33 and T34 are NMOS transistors.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上から本発明によれば、従来のCMO
S論理回路で必要とされていたトランジスタ数を半減さ
せることができる。As described above, according to the present invention, the conventional CMO
The number of transistors required in the S logic circuit can be reduced by half.
【図1】 本発明の実施形態1の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施形態2の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施形態3の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram according to a third embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施形態4の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】 (a)は本発明の実施形態5の回路図、(b)は同
機能の従来例の回路図である。FIG. 5A is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a circuit diagram of a conventional example having the same function.
【図6】 (a)は本発明の実施形態6の回路図、(b)は同
機能の従来例の回路図である。FIG. 6A is a circuit diagram of a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a circuit diagram of a conventional example having the same function.
【図7】 (a)〜(e)は従来のトランジスタの接続説明図
である。FIGS. 7A to 7E are explanatory diagrams of connection of a conventional transistor.
1〜3、11、12:入力端子 4,13:出力端子 5、14:電源端子 15:接地端子 1-3, 11, 12: input terminal 4, 13: output terminal 5, 14: power supply terminal 15: ground terminal
Claims (10)
は独立して取り出すことのできるPMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 バックゲートの論理が「1」のときゲートの論理に関係
なくオフし、前記バックゲートの論理が「0」で前記ゲ
ートの論理が「0」のときオンし「1」のときオフする
よう、しきい値電圧を設定したPMOSトランジスタを
用いたことを特徴とする論理回路。In a logic circuit using a PMOS transistor whose terminal of a back gate can be taken out independently of another transistor, when the logic of the back gate is "1", it turns off regardless of the logic of the gate; A logic circuit using a PMOS transistor whose threshold voltage is set so that the logic of the back gate is "0" and the logic is on when the logic of the gate is "0" and turned off when the logic of the gate is "1". .
は独立して取り出すことのできるPMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 前記バックゲートの論理が「0」のときゲートの論理に
関係なくオンし、前記バックゲートの論理が「1」で前
記ゲートの論理が「0」のときオンし「1」のときオフ
するよう、しきい値電圧を設定したPMOSトランジス
タを用いたことを特徴とする論理回路。2. A logic circuit using a PMOS transistor capable of taking out a terminal of a back gate independently of another transistor. When the logic of the back gate is "0", the logic circuit is turned on regardless of the logic of the gate. A PMOS transistor whose threshold voltage is set so that the logic of the back gate is "1" and the logic of the gate is "0", and the logic is ON and the logic of the gate is OFF when the logic is "1". circuit.
は独立して取り出すことのできるNMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 前記バックゲートの論理が「0」のときゲートの論理に
関係なくオフし、前記バックゲートの論理が「1」で前
記ゲートの論理が「1」のときオンし「0」のときオフ
するよう、しきい値電圧を設定したNMOSトランジス
タを用いたことを特徴とする論理回路。3. A logic circuit using an NMOS transistor from which a terminal of a back gate can be taken out independently of another transistor, wherein when the logic of the back gate is "0", it turns off regardless of the logic of the gate. An NMOS transistor whose threshold voltage is set so that the logic of the back gate is "1" and the logic of the gate is "1" and turned on when the logic of the gate is "0" and turned off when the logic is "0". circuit.
は独立して取り出すことのできるNMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 前記バックゲートの論理が「1」のときゲートの論理に
関係なくオンし、前記バックゲートの論理が「0」で前
記ゲートの論理が「1」のときオンし「0」のときオフ
するよう、しきい値電圧を設定したNMOSトランジス
タを用いたことを特徴とする論理回路。4. A logic circuit using an NMOS transistor from which a terminal of a back gate can be taken out independently of another transistor, wherein when the logic of the back gate is "1", it turns on regardless of the logic of the gate. An NMOS transistor whose threshold voltage is set so that the logic of the back gate is "0" and the logic of the gate is "1" and turned on and the logic of the gate is turned off when the logic is "0". circuit.
は独立して取り出すことのできるPMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 前記バックゲートがVddのときのしきい値電圧をV
t、前記バックゲートがGNDのときのしきい値電圧の
減少をΔVtとするとき、前記Vtを、 (−Vdd−ΔVt)<Vt<−Vdd に設定したPMOSトランジスタを用いたことを特徴と
する論理回路。5. A logic circuit using a PMOS transistor capable of taking out a terminal of a back gate independently of another transistor, wherein the threshold voltage when the back gate is at Vdd is V.
t, when a decrease in the threshold voltage when the back gate is GND is ΔVt, a PMOS transistor in which the Vt is set to (−Vdd−ΔVt) <Vt <−Vdd is used. Logic circuit.
は独立して取り出すことのできるPMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 前記バックゲートがVddのときのしきい値電圧をV
t、前記バックゲートがGNDのときのしきい値電圧の
減少をΔVtとするとき、前記Vtを、 (−Vdd+ΔVt)<Vt<0 に設定したPMOSトランジスタを用いたことを特徴と
する論理回路。6. A logic circuit using a PMOS transistor capable of taking out a terminal of a back gate independently of another transistor, wherein the threshold voltage when the back gate is Vdd is V.
t, a logic circuit using a PMOS transistor in which Vt is set to (−Vdd + ΔVt) <Vt <0, where ΔVt is a decrease in threshold voltage when the back gate is GND.
は独立して取り出すことのできるNMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 前記バックゲートがGNDのときのしきい値電圧をV
t、前記バックゲートがVddのときのしきい値電圧の
減少をΔVtとするとき、前記Vtを、 Vdd<Vt<(Vt+ΔVt) に設定したNMOSトランジスタを用いたことを特徴と
する論理回路7. A logic circuit using an NMOS transistor capable of taking out a terminal of a back gate independently of another transistor, wherein the threshold voltage when the back gate is GND is V
t, a logic circuit using an NMOS transistor in which Vt is set to Vdd <Vt <(Vt + ΔVt), where ΔVt is a decrease in threshold voltage when the back gate is at Vdd.
は独立して取り出すことのできるNMOSトランジスタ
を用いた論理回路において、 前記バックゲートがGNDのときのしきい値電圧をV
t、前記バックゲートがVddのときのしきい値電圧の
減少をΔVtとするとき、前記Vtを、 0<Vt<(Vt−ΔVt) に設定したNMOSトランジスタを用いたことを特徴と
する論理回路8. A logic circuit using an NMOS transistor capable of taking out a terminal of a back gate independently of another transistor, wherein the threshold voltage when the back gate is GND is V
t, a logic circuit using an NMOS transistor in which Vt is set to 0 <Vt <(Vt−ΔVt), where ΔVt is a decrease in threshold voltage when the back gate is at Vdd.
タと前記請求項4又は8のNMOSトランジスタのバッ
クゲートを共通接続して第1の入力端子とし、ゲートを
共通接続して第2の入力端子とし、ドレインを共通接続
して出力端子としたことを特徴とする論理回路。9. The PMOS transistor according to claim 1 or 5 and the back gate of the NMOS transistor according to claim 4 or 8 are commonly connected to form a first input terminal, and the gates are commonly connected to form a second input terminal. And a drain commonly connected to form an output terminal.
スタと前記請求3又は7のNMOSトランジスタのバッ
クゲートを共通接続して第1の入力端子とし、ゲートを
共通接続して第2の入力端子とし、ドレインを共通接続
して出力端子としたことを特徴とする論理回路。10. The PMOS transistor according to claim 2 or 6 and the back gate of the NMOS transistor according to claim 3 or 7 are commonly connected to form a first input terminal, and the gates are commonly connected to form a second input terminal. And a drain commonly connected to form an output terminal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11001261A JP2000201065A (en) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | Logic circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11001261A JP2000201065A (en) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | Logic circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000201065A true JP2000201065A (en) | 2000-07-18 |
Family
ID=11496523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11001261A Pending JP2000201065A (en) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | Logic circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000201065A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002353781A (en) * | 2001-05-24 | 2002-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | Internal clock generation circuit |
JP2010109994A (en) * | 2009-12-04 | 2010-05-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Gate circuit using double insulated gate field effect transistor, sram cell circuit, multi-input cmos gate circuit, cmos-sram cell circuit, and integrated circuit |
-
1999
- 1999-01-06 JP JP11001261A patent/JP2000201065A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002353781A (en) * | 2001-05-24 | 2002-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | Internal clock generation circuit |
JP2010109994A (en) * | 2009-12-04 | 2010-05-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Gate circuit using double insulated gate field effect transistor, sram cell circuit, multi-input cmos gate circuit, cmos-sram cell circuit, and integrated circuit |
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