JP2003101399A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OA機器、AV機
器、携帯電子機器などの複数の半導体を組み合わせた電
気回路システムを利用した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、図3に示したようなオープン
ドレイン出力回路を利用して電源電圧レベルを引き上げ
ている。このようなオープンドレイン出力端子回路は、
Nch(Nチャネル)型MOS(Metal Oxid
e Semiconductor)トランジスタのドレ
イン(drain)が出力端子に接続され、ソース(s
ource)が接地されている。また、オープンドレイ
ン出力端子回路は、複数の出力端子または入出力端子を
ワイヤードOR(論理和)で接続することが可能であ
り、1個以上のプルアップ抵抗またはそれに準じるデバ
イスにより、出力ラインを電源電圧レベル(以下、Hi
ghレベルという)へ引き上げ、その引き上げたHig
hレベルを維持するようになっている。また、図4に示
したようなPch型およびNch型MOSトランジスタ
を相補型に接続した出力バッファ回路を利用し、Pch
(Pチャネル)型MOSトランジスタによって、高速に
出力端子状態を電源電圧レベルに引き上げている。
【0003】高周波信号を扱えるオープンドレイン端子
に関して、特開平6−006203号公報には、特別な
モード切り替え信号を必要とし、この切り換え信号によ
り出力の切り換えを行う出力回路が記載されている。ま
た、特開平5−284000号公報には、高周波信号を
扱えるオープンドレイン端子であり、出力がL(Lo
w)へ変化する場合に妨げとならないようにするデジタ
ル信号出力段回路が記載されている。また、特開平3−
222977号公報には、通常出力とオープンドレイン
出力とを切り替えることができる半導体装置および電子
機器が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
オープンドレイン出力端子回路では、立ち上がり時間が
プルアップ抵抗値に依存しており、高速動作を実現する
際の妨げとなっている。そこで、本発明の目的は、オー
プンドレイン出力回路が複数の出力端子または入出力端
子を各ゲートの出力同士を結線するワイヤードORで接
続できる利点を生かしたまま、立ち上がり時間のプルア
ップ抵抗値依存を解消し、MOSトランジスタによる高
速動作を実現するとともに、プルアップ抵抗値を極端に
大きくすることで、バスの高速動作と低電力消費を両立
させることができる半導体装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、Pチャネル型MOSトランジスタに接続されている
複数の出力端子を有し、前記出力端子からの複数の入出
力信号をワイヤードORで結線することが可能なオープ
ンドレイン型出力回路を備える半導体装置において、前
記Pチャネル型MOSトランジスタによって出力レベル
が電源電圧レベルへ引き上げられた前記出力端子からの
出力信号を取得する出力信号取得手段と、前記出力信号
取得手段によって取得された出力信号をワイヤードOR
で別の出力端子に結線する結線手段と、前記結線手段で
結線された各出力端子の論理変化に基づいて、Pチャネ
ル型MOSトランジスタを遮断し、ハイインピーダンス
状態へ遷移させる状態遷移手段と、を備えたことによ
り、前記目的を達成する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図1および図2を参照して詳細に説明する。図
1は、本実施の形態に係る半導体装置のオープンドレイ
ン型出力回路の構成を示した図である。また、図2は、
オープンドレイン出力回路信号波形を示した図である。
この図2では、図1のオープンドレイン型出力回路の動
作時の端子および内部信号の遷移状態を示している。入
力信号(IN)および出力端子(OUT)がともにLo
wレベル状態(図2の状態1)から、入力信号(IN)
がHighレベルへ遷移する場合について説明する(図
2の状態2)。素子11により伝搬されたHighレベ
ルが、素子12および素子13へ入力されることで、素
子15(Nチャネル型MOSトランジスタ)は導通状態
から遮断状態へ遷移する。逆に、素子14(Pチャネル
型MOSトランジスタ)は遮断状態から導通状態へ遷移
する。このとき、素子17として接続されているプルア
ップ抵抗素子による効果は微小であり、出力端子(OU
T)状態をHighレベルへ引き上げるのは、素子15
による効果が大である。
【0007】さらに、出力端子状態がHighレベルへ
遷移したことにより、素子16のフィードバックインバ
ータの出力がLowレベルへ、素子12出力がHigh
レベルへ変化し、素子14を遮断状態に遷移する。この
出力端子状態の変化を受けて、素子14を遮断させるよ
うになっている。素子14、15がともに遮断されるこ
とで、出力端子(OUT)状態は、素子17によって、
Highレベルが維持される(図2の状態3)。このと
き、他の出力回路がLowレベルを出力しない限り、素
子17の抵抗値が十分に大きくても、出力端子状態は、
Highレベルを維持することができる。
【0008】次に、入力信号(IN)がLowレベルへ
遷移する場合について説明する(図2の状態4)。素子
11により伝搬されたLowレベルが、素子12および
素子13へ入力されることで、素子15は遮断状態から
導通状態へ遷移し、素子14は遮断状態を維持しつづけ
る。このとき、素子17による影響は微小であり、素子
15によって出力端子状態はLowレベルへ遷移する。
出力端子状態がLowレベルを維持する間、電源(VC
C)から、GND間には、素子17の抵抗値に依存した
電流が流れる(図2の状態1)。
【0009】以上のように、本実施の形態のオープンド
レイン型出力回路では、素子17のプルアップ抵抗値を
十分に大きくしても(例えば、数メガΩなど)、素子1
4によって出力をHighレベルへ高速に変化させるこ
とができる。また、素子16のインバータ回路がHig
hレベル判定する閾値が高い側であるほど、出力端子状
態を十分にHighレベルへ引き上げる効果が大きくな
る。同様に、素子16の入出力伝搬時間を、素子14に
より出力端子をHighレベルへ引き上げる時間に比べ
て長くとることによっても、高速かつ十分にHighレ
ベルへ引き上げる効果を高くすることができる。
【0010】また、本実施の形態のオープンドレイン型
出力回路では、ワイヤードOR接続された信号ラインを
HighからLowへ変化する時にはNチャネル型トラ
ンジスタを、LowからHighへ変化する時にはPチ
ャネル型トランジスタを各々使用するため、どちらへ変
化する場合にも高速な遷移を実現することができる。ま
た、本実施の形態のオープンドレイン型出力回路では、
Pch型MOSトランジスタによって短時間で出力レベ
ルを電源電圧レベルへ引き上げた後、出力端子論理の変
化を利用してPch型MOSトランジスタを遮断するこ
とにより、ハイインピーダンス状態へ遷移させることが
できる。また、プルアップ抵抗値を十分に大きくするこ
とで、高速動作を実現しながら、Lowレベル出力状態
時の電力消費を極めて低く抑えることができる。なお、
本実施の形態では、オープンドレイン出力回路に対して
言及しているが、入力回路を有したオープンドレイン入
出力回路に対しても、同様の効果を得ることができる。
また、素子17の抵抗素子は、一定の抵抗値を持つ抵抗
素子であれば、トランジスタなどの能動デバイスを使用
した場合に対しても適用可能である。また、抵抗素子
は、オープンドレイン出力回路を有する半導体デバイス
に内蔵した場合に対しても適用可能である。
【0011】
【発明の効果】請求項1記載の発明では、Pチャネル型
MOSトランジスタによって出力レベルが電源電圧レベ
ルへ引き上げられた出力端子からの出力信号を取得する
出力信号取得手段と、出力信号取得手段によって取得さ
れた出力信号をワイヤードORで別の出力端子に結線す
る結線手段と、結線手段で結線された各出力端子の論理
変化に基づいて、Pチャネル型MOSトランジスタを遮
断し、ハイインピーダンス状態へ遷移させる状態遷移手
段と、を備えるので、高速な遷移を実現することがで
き、また、プルアップ抵抗値を十分に大きくすること
で、高速動作を実現しながら、Lowレベル出力状態時
の電力消費を極めて低く抑えることが可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device using an electric circuit system combining a plurality of semiconductors, such as OA equipment, AV equipment, and portable electronic equipment. 2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply voltage level has been raised by using an open drain output circuit as shown in FIG. Such an open drain output terminal circuit,
Nch (N channel) MOS (Metal Oxid)
e Semiconductor The transistor has a drain connected to the output terminal and a source (s
source) is grounded. In the open drain output terminal circuit, a plurality of output terminals or input / output terminals can be connected by wired OR (logical sum), and the output line is powered by one or more pull-up resistors or a device equivalent thereto. Voltage level (hereinafter Hi
gh level), and the raised Hig
h level is maintained. Further, an output buffer circuit in which P-channel and N-channel MOS transistors are connected in a complementary manner as shown in FIG.
The output terminal state is quickly raised to the power supply voltage level by the (P-channel) type MOS transistor. [0003] With respect to an open drain terminal capable of handling a high-frequency signal, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-006203 discloses an output circuit which requires a special mode switching signal and switches the output in accordance with this switching signal. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-284000 discloses an open drain terminal capable of handling a high-frequency signal and having an output of L (Lo).
A digital signal output stage circuit is described which does not hinder the transition to w). In addition, Japanese Unexamined Patent Publication
Japanese Patent Application Laid-Open No. 222977 describes a semiconductor device and an electronic apparatus capable of switching between a normal output and an open drain output. [0004] However, in the conventional open drain output terminal circuit, the rise time depends on the pull-up resistance value, which hinders realization of high-speed operation. Therefore, an object of the present invention is to make the rise time dependent on the pull-up resistance value while taking advantage of the fact that an open drain output circuit can connect a plurality of output terminals or input / output terminals with a wired OR connecting outputs of respective gates. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of realizing both high-speed operation of a bus and low power consumption by realizing high-speed operation by a MOS transistor and extremely increasing a pull-up resistance value. According to the present invention, a plurality of output terminals connected to a P-channel MOS transistor are provided, and a plurality of input / output signals from the output terminals are wired. In a semiconductor device having an open drain type output circuit connectable by OR, an output signal obtaining means for obtaining an output signal from the output terminal whose output level has been raised to a power supply voltage level by the P-channel type MOS transistor And the output signal obtained by the output signal obtaining means
A connection means for connecting to another output terminal, and a state transition means for shutting off a P-channel MOS transistor based on a logical change of each output terminal connected by the connection means and causing a transition to a high impedance state. With the provision, the above object is achieved. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the open drain type output circuit of the semiconductor device according to the present embodiment. Also, FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating an open drain output circuit signal waveform.
FIG. 2 shows transition states of terminals and internal signals when the open drain type output circuit of FIG. 1 operates. Both input signal (IN) and output terminal (OUT) are Lo
From the w level state (state 1 in FIG. 2), the input signal (IN)
Will be described (state 2 in FIG. 2). When the High level propagated by the element 11 is input to the elements 12 and 13, the element 15 (N-channel MOS transistor) transitions from the conductive state to the cutoff state. Conversely, the element 14 (P-channel MOS transistor) transitions from the cutoff state to the conduction state. At this time, the effect of the pull-up resistance element connected as the element 17 is minute, and the output terminal (OU
T) The state is raised to the high level by the element 15.
The effect is large. Further, the output terminal state transitions to the high level, so that the output of the feedback inverter of the element 16 goes to the low level and the output of the element 12 goes to the high level.
Level to change the element 14 to the cutoff state. In response to the change in the state of the output terminal, the element 14 is cut off. By shutting off both elements 14 and 15, the state of the output terminal (OUT) is changed by element 17
The High level is maintained (state 3 in FIG. 2). At this time, as long as the other output circuits do not output a Low level, even if the resistance value of the element 17 is sufficiently large, the output terminal state is as follows.
High levels can be maintained. Next, a case where the input signal (IN) transits to a low level will be described (state 4 in FIG. 2). When the Low level propagated by the element 11 is input to the elements 12 and 13, the element 15 changes from the cutoff state to the conduction state, and the element 14 keeps the cutoff state. At this time, the effect of the element 17 is minimal, and the state of the output terminal changes to the low level by the element 15.
While the state of the output terminal maintains the Low level, the power supply (VC
From C), a current depending on the resistance value of the element 17 flows between GND (state 1 in FIG. 2). As described above, in the open drain type output circuit of the present embodiment, even if the pull-up resistance value of the element 17 is sufficiently increased (for example, several mega-ohms), the element 1
4 allows the output to be quickly changed to a high level. In addition, the inverter circuit of the element 16 is Hig
The higher the threshold for determining the h level is, the greater the effect of sufficiently raising the output terminal state to the high level. Similarly, by making the input / output propagation time of the element 16 longer than the time for raising the output terminal to the high level by the element 14, the effect of quickly and sufficiently raising the output terminal to the high level can be enhanced. In the open drain type output circuit of this embodiment, an N-channel transistor is used when a wired OR connected signal line changes from High to Low, and a P-channel transistor is used when changing from Low to High. Since each is used, a high-speed transition can be realized in either case. Further, in the open drain type output circuit of the present embodiment,
After the output level is raised to the power supply voltage level by the Pch-type MOS transistor in a short time, the transition to the high impedance state can be achieved by cutting off the Pch-type MOS transistor using the change in the output terminal logic. Further, by sufficiently increasing the pull-up resistance value, it is possible to suppress the power consumption in the low-level output state while realizing a high-speed operation. In addition,
Although the present embodiment refers to an open drain output circuit, a similar effect can be obtained for an open drain input / output circuit having an input circuit.
The resistance element of the element 17 can be applied to a case where an active device such as a transistor is used as long as the resistance element has a constant resistance value. Further, the resistance element can be applied to a case where the resistance element is incorporated in a semiconductor device having an open drain output circuit. According to the first aspect of the present invention, output signal obtaining means for obtaining an output signal from an output terminal whose output level has been raised to the power supply voltage level by a P-channel MOS transistor, and obtaining the output signal A connection means for connecting an output signal obtained by the means to another output terminal by a wired OR, and a P-channel type MOS transistor is cut off based on a logical change of each output terminal connected by the connection means, thereby setting a high impedance state. And a state transition means for making a transition to a low-level output state while realizing a high-speed operation by sufficiently increasing the pull-up resistance value. Consumption can be kept very low.
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る半導体装置のオープンドレ
イン型出力回路の構成を示した図である。
【図2】オープンドレイン出力回路信号波形を示した図
である。
【図3】従来方式のオープンドレイン出力端子回路を示
した図である。
【図4】出力バッファ回路を示した図である。
【符号の説明】
11〜17 素子
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an open drain type output circuit of a semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an open drain output circuit signal waveform. FIG. 3 is a diagram showing a conventional open drain output terminal circuit. FIG. 4 is a diagram showing an output buffer circuit. [Explanation of Signs] 11-17 elements
Claims (1)
されている複数の出力端子を有し、前記出力端子からの
複数の入出力信号をワイヤードORで結線することが可
能なオープンドレイン型出力回路を備える半導体装置に
おいて、 前記Pチャネル型MOSトランジスタによって出力レベ
ルが電源電圧レベルへ引き上げられた前記出力端子から
の出力信号を取得する出力信号取得手段と、 前記出力信号取得手段によって取得された出力信号をワ
イヤードORで別の出力端子に結線する結線手段と、 前記結線手段で結線された各出力端子の論理変化に基づ
いて、Pチャネル型MOSトランジスタを遮断し、ハイ
インピーダンス状態へ遷移させる状態遷移手段と、を備
えたことを特徴とする半導体装置。Claims: 1. An open circuit having a plurality of output terminals connected to a P-channel MOS transistor, wherein a plurality of input / output signals from the output terminals can be connected by a wired OR. In a semiconductor device having a drain type output circuit, an output signal obtaining unit for obtaining an output signal from the output terminal whose output level has been raised to a power supply voltage level by the P-channel MOS transistor; Connection means for connecting the output signal thus obtained to another output terminal by a wired OR, based on a logical change of each output terminal connected by the connection means, interrupting the P-channel MOS transistor and transiting to a high impedance state And a state transition means for causing the semiconductor device to change.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001286254A JP2003101399A (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2001286254A JP2003101399A (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003101399A true JP2003101399A (en) | 2003-04-04 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001286254A Pending JP2003101399A (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Semiconductor device |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003101399A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007235546A (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Elpida Memory Inc | Output circuit |
KR20110066874A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 에이알엠 리미티드 | Voltage regulation circuit |
-
2001
- 2001-09-20 JP JP2001286254A patent/JP2003101399A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007235546A (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Elpida Memory Inc | Output circuit |
KR20110066874A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 에이알엠 리미티드 | Voltage regulation circuit |
JP2011125021A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Arm Ltd | Voltage regulation circuit |
KR101719494B1 (en) | 2009-12-11 | 2017-03-24 | 에이알엠 리미티드 | Voltage regulation circuitry |
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