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JP2601223B2 - Simultaneous bidirectional input/output buffer - Google Patents

Simultaneous bidirectional input/output buffer

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Publication number
JP2601223B2
JP2601223B2 JP6263241A JP26324194A JP2601223B2 JP 2601223 B2 JP2601223 B2 JP 2601223B2 JP 6263241 A JP6263241 A JP 6263241A JP 26324194 A JP26324194 A JP 26324194A JP 2601223 B2 JP2601223 B2 JP 2601223B2
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JP
Japan
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input
output
buffer
circuit
bidirectional
Prior art date
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Application number
JP6263241A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH08107346A (en
Inventor
利生 石井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH08107346A publication Critical patent/JPH08107346A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
その入出力回路に関する。
FIELD OF THEINVENTION The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to an input/output circuit thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の入出力回路では、入出力兼
用の双方向バッファを用いる場合がある。これらは、半
導体装置間の信号伝達に必要とされる配線数を削減する
上で有効である。
2. Description of the Related Art In the input/output circuits of semiconductor devices, bidirectional buffers that serve both input and output purposes are often used, which are effective in reducing the number of wiring lines required for signal transmission between semiconductor devices.

【0003】従来、半導体装置の入出力兼用の双方向バ
ッファとしては、一般に、入力/出力を時分割して使用
するトライステート・バッファ型の回路や、ECL/G
TLインターフェース等で用いられる、ワイヤード接続
による結線論理を利用したバッファ等がある。なお、G
TL(Gunning Tranceiver Logic)はCMOS間の高速
低振幅インターフェースである。
Conventionally, bidirectional buffers for input and output of semiconductor devices have generally been implemented using tri-state buffer type circuits that use input/output in a time-division manner, or ECL/G
There are buffers that use the wiring logic of wired connections, which are used in TL interfaces, etc.
TL (Gunning Transistor Logic) is a high-speed, low-amplitude interface between CMOS.

【0004】これらのバッファのうち、トライステート
・バッファ等で信号切り替えの制御のために応答速度が
比較的遅く、高速動作させることは困難である。
Among these buffers, tri-state buffers and the like have a relatively slow response speed due to the control of signal switching, and it is difficult to operate them at high speed.

【0005】また、ワイヤード接続による双方向バッフ
ァでは、受信データは双方の出力データとの“OR”ま
たは“AND”信号としてしか定義できない。
Furthermore, in a bidirectional buffer using a wired connection, the received data can only be defined as an "OR" or "AND" signal with both output data.

【0006】このため、一方の双方向バッファからの出
力データについて、他方の双方向バッファでデータが受
信可能とされるのは、自身の出力データが高レベル(A
ND型)又は低レベル(OR型)の場合に限られ、その
他の状態では他方の側の出力を受信出来ず、入出力を相
互に独立した状態でデータ転送を行うことは不可能であ
る。
For this reason, when output data from one bidirectional buffer is at a high level (A
In other states, the output of the other side cannot be received, and data transfer is not possible when the input and output are mutually independent.

【0007】このような双方向バッファに対して、従
来、高速で、入出力で完全に独立したデータの転送が可
能なインターフェース形式として、同時型双方向の入出
力バッファが提案されている。
In contrast to such bidirectional buffers, simultaneous bidirectional input/output buffers have been proposed as an interface format that allows high-speed, completely independent data transfer for input and output.

【0008】これは、図3の形式の双方向バッファを、
図4に示すように、2つの半導体装置a、b間にて1本
の配線で接続し、信号論理レベルとして、高レベル=V
dd、低レベル=0、及び中間レベル=(Vdd/2)
の3値をとることにより実現している。
This is achieved by forming a bidirectional buffer of the type shown in FIG.
As shown in FIG. 4, two semiconductor devices a and b are connected by a single wire, and the signal logic level is high level=V
dd, low level=0, and mid level=(Vdd/2)
This is realized by taking three values:

【0009】より詳細には、図3を参照して、同時型双
方向バッファIOBUFにおいて、pMOSトランジス
タP1とnMOSトランジスタN1から成るCMOSイ
ンバータは、不図示の半導体装置の内部回路からの出力
信号を出力端子OUTを介して入力し、これを入出力端
子IOに駆動出力する出力側回路を構成する。また、同
時型双方向バッファIOBUFの入力側回路は、一方の
入力端が夫々入出力端子IOに接続され、出力をセレク
タSELの入力端に夫々接続した2つのコンパレータC
1、C2と、セレクタSELの出力を不図示の半導体装
置の内部回路に伝達する入力端子INから成り、2つの
コンパレータC1、C2の参照電圧(論理判定レベル)
VR1、VR2は夫々電源電圧VDDの、例えば1/4、
3/4等とされ、コンパレータC1、C2は、入出力端
子IOの信号レベルとその論理判定レベルVR1、VR
2との比較結果を出力する。
3, in the simultaneous bidirectional buffer IOBUF, a CMOS inverter consisting of a pMOS transistor P1 and an nMOS transistor N1 constitutes an output side circuit which receives an output signal from an internal circuit of a semiconductor device (not shown) via an output terminal OUT and drives and outputs the signal to an input/output terminal IO. The input side circuit of the simultaneous bidirectional buffer IOBUF is made up of two comparators C, one input terminal of which is connected to the input/output terminal IO and the output of which is connected to the input terminal of a selector SEL.
1, C2, and an input terminal IN that transmits the output of the selector SEL to an internal circuit of a semiconductor device (not shown), and the reference voltages (logical determination levels) of the two comparators C1, C2
VR1 and VR2 are, for example, 1/4 of the power supply voltage VDD,
3/4, etc., and the comparators C1 and C2 detect the signal level of the input/output terminal IO and its logical determination levels VR1 and VR
The comparison result with 2 is output.

【0010】すなわち、図3を参照して、同時型双方向
バッファIOBUFの入力側回路において、入出力端子
IOから入力された信号が1/4VDD以下であれば、コ
ンパレータC1、C2からは共に論理値“0”が出力さ
れ、IO端子から入力された信号が3/4VDD以上であ
れば、コンパレータC1、C2からは共に論理値“1”
が出力され、セレクタSELに選択信号として入力され
る出力信号OUTの論理値に係わらず、セレクタSEL
からは入出力端子IOの信号レベルが出力される。
That is, referring to FIG. 3, in the input side circuit of the simultaneous bidirectional buffer IOBUF, if the signal inputted from the input/output terminal IO is 1/4 VDD or less, the comparators C1 and C2 both output a logical value of "0", and if the signal inputted from the IO terminal is 3/4 VDD or more, the comparators C1 and C2 both output a logical value of "1".
is output, and the selector SEL is turned on regardless of the logical value of the output signal OUT input to the selector SEL as a selection signal.
The signal level of the input/output terminal IO is outputted from the output terminal IO.

【0011】また、入出力端子IOの信号レベルが1/
4VDD〜3/4VDDの範囲にある場合には、コンパレー
タC1、C2からは論理値“1”、“0”が出力され、
出力信号OUTの論理値に依存して、セレクタSELか
らコンパレータC1、C2のいずれか一方が選択出力さ
れ、バッファ自身の出力信号OUTの論理値と入力信号
のレベルに応じて、相手の出力の論理値を検出するよう
に動作するものである。
Furthermore, when the signal level of the input/output terminal IO is 1/
If the voltage is within the range of 4 VDD to 3/4 VDD, the comparators C1 and C2 output logical values "1" and "0", respectively.
Depending on the logical value of the output signal OUT, one of the comparators C1 and C2 is selected and output from the selector SEL, and the buffer operates to detect the logical value of the other's output according to the logical value of its own output signal OUT and the level of the input signal.

【0012】すなわち、図4を参照して、2つのバッフ
ァa、bの送信信号の信号レベルが異なる場合に、信号
線の電位レベルは中間レベルとなり、2つのバッファの
受信信号はこの信号線のレベルに対する論理しきい値
を、自分自身の送信信号に応じて切り替えて、相手側の
送信信号内容を判定する。
[0012] In other words, referring to Figure 4, when the signal levels of the transmission signals of the two buffers a and b are different, the potential level of the signal line becomes an intermediate level, and the reception signals of the two buffers switch the logical threshold value for the level of this signal line according to their own transmission signal to determine the content of the transmission signal from the other side.

【0013】このような同時型双方向入出力バッファ
は、トライステート・バッファ等を用いる場合のよう
に、送受信の切り替えを行うための同期化に必要とされ
る待ち時間が不要とされるため、高速動作が可能とな
り、また、一般のワイヤード接続と相違して、入出力信
号の完全分離が可能である。
[0013] Such simultaneous bidirectional input/output buffers do not require the waiting time required for synchronization to switch between transmission and reception, as is the case when tri-state buffers are used, allowing for high-speed operation, and unlike general wired connections, allows complete separation of input and output signals.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな形式の回路では、複数の半導体装置を接続した場合
の中間レベルを保証するのが困難であることが知られて
いる。
However, it is known that in such a circuit, it is difficult to guarantee an intermediate level when a plurality of semiconductor devices are connected.

【0015】これを、図4を用いて説明する。ここで
は、2つの半導体装置a、b間で、a側はpMOSトラ
ンジスタP1がオン状態で、b側はnMOSトランジス
タN1がオン状態である場合、信号線のレベル(電位)
は、これらのトランジスタのオン抵抗で決まり、a側の
pMOSトランジスタP1がb側のnMOSトランジス
タN1に比較してオン抵抗が高い場合には、半導体装置
a、b間を流れる電流Iはa側のpMOSトランジスタ
P1のオン抵抗でほぼ決定され、信号レベルはVdd/
2よりも低めに定まる。逆の場合、すなわち、a側のp
MOSトランジスタP1がb側のnMOSトランジスタ
N1に比較してオン抵抗が低い場合には、信号レベルは
Vdd/2よりも高めに定まる。これはa側のnMOS
トランジスタN1とb側のpMOSトランジスタP1と
の関係についても当てはまる。
This will be explained with reference to Fig. 4. Here, between two semiconductor devices a and b, when the pMOS transistor P1 on the a side is in an on state and the nMOS transistor N1 on the b side is in an on state, the level (potential) of the signal line
is determined by the on-resistance of these transistors. When the on-resistance of the pMOS transistor P1 on the a side is higher than that of the nMOS transistor N1 on the b side, the current I flowing between the semiconductor devices a and b is determined almost entirely by the on-resistance of the pMOS transistor P1 on the a side, and the signal level is Vdd/
In the opposite case, that is, p on the a side
When the on-resistance of the MOS transistor P1 is lower than that of the nMOS transistor N1 on the b side, the signal level is set to be higher than Vdd/2.
The same is true for the relationship between the transistor N1 and the pMOS transistor P1 on the b-side.

【0016】一般に半導体装置のトランジスタの性能
を、pチャネルとnチャネルのように異なる導電型のM
OSトランジスタ間で、そのバラツキを抑えて一致させ
ること、さらに、異なる半導体装置間で性能・特性の一
致を保証することは製造管理の面からも極めて困難であ
る。
Generally, the performance of a transistor in a semiconductor device is evaluated by comparing M
It is extremely difficult in terms of manufacturing management to suppress variations and achieve consistency among OS transistors, and further to guarantee consistency in performance and characteristics among different semiconductor devices.

【0017】このため、通常の製造バラツキで、図3に
示すような同時型双方向入出力バッファを用いた場合、
MOSトランジスタのオン抵抗のバラツキは、50〜7
0%程度であり、その出力中間レベルは設計中心である
Vdd/2に対して、20〜30%程度のバラツキを持
つという欠点を有することになる。
For this reason, when a simultaneous bidirectional input/output buffer as shown in FIG. 3 is used under normal manufacturing variations,
The variation in on-resistance of MOS transistors is 50 to 7
0%, and the intermediate output level has a disadvantage of having a variation of about 20 to 30% with respect to Vdd/2 which is the design center.

【0018】また、中間レベルの安定化のために、出力
バッファ部に抵抗を直列接続する場合もあるが、この場
合も抵抗体の製造管理の負担が増加するという問題があ
る。
In some cases, a resistor is connected in series to the output buffer section to stabilize the intermediate level, but this also poses the problem of increased burden in manufacturing and managing the resistors.

【0019】従って、本発明の目的は、前記問題点を解
消し、このような同時型双方向バッファにおける出力中
間レベルの安定化を図る半導体装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENT It is therefore an object of the present invention to provide a semiconductor device which overcomes the above problems and stabilizes the intermediate output level in such a simultaneous bidirectional buffer.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、半導体装置の出力信号を入出力端子に出
力するCMOS型の出力バッファと、前記入出力端子を
入力とし前記出力信号及び前記入出力端子の信号レベル
に応じて、3値を前記半導体装置に出力する入力バッフ
ァ回路と、を備えた同時型双方向入出力バッファにおい
て、更に、前記CMOS型の出力バッファに流れる電流
を制御する手段を設け、中間値レベルを電源電圧の中間
値に設定するように制御することを特徴とする同時型双
方向入出力バッファを提供する。
[Means for solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a simultaneous bidirectional input/output buffer comprising a CMOS type output buffer which outputs an output signal of a semiconductor device to an input/output terminal, and an input buffer circuit which receives the input/output terminal as an input and outputs three values to the semiconductor device according to the output signal and the signal level of the input/output terminal, further comprising a means for controlling a current flowing through the CMOS type output buffer, and controls so as to set an intermediate value level to an intermediate value of a power supply voltage.

【0021】また、本発明は、好ましくは、半導体装置
の一の端子を介して同時に入出力を行う双方向バッファ
であって、前記端子の論理レベルが3値であり、前記双
方向バッファの入力論理判定レベルが前記双方向バッフ
ァの論理出力内容に応じて可変とされる、同時型双方向
入出力バッファにおいて、前記双方向バッファの出力回
路がCMOS論理回路から成り、高電位側電源と前記C
MOS論理回路との間に第1の電流制限手段が挿入さ
れ、低電位側電源と前記CMOS論理回路との間に第2
の電流制限手段が挿入されていることを特徴とする同時
型双方向入出力バッファを提供する。
The present invention is preferably a simultaneous bidirectional input/output buffer for simultaneously inputting and outputting data via one terminal of a semiconductor device, the terminal having three logic levels, and an input logic decision level of the bidirectional buffer being variable according to the logic output content of the bidirectional buffer, the output circuit of the bidirectional buffer being made of a CMOS logic circuit, and the high potential side power supply and the C
A first current limiting means is inserted between the low potential power supply and the CMOS logic circuit, and a second current limiting means is inserted between the low potential power supply and the CMOS logic circuit.
The present invention provides a simultaneous bidirectional input/output buffer having a current limiting means inserted therein.

【0022】本発明の同時型双方向入出力バッファにお
いては、好ましくは、前記第1の電流制限手段がpMO
Sトランジスタによる第1の電流ミラー回路を構成し、
前記第2の電流制限手段がnMOSトランジスタによる
第2の電流ミラー回路を構成してなることを特徴とす
る。
In the simultaneous bidirectional input/output buffer of the present invention, the first current limiting means is preferably a pMO
forming a first current mirror circuit using S transistors;
The second current limiting means is characterized in that it comprises a second current mirror circuit made up of nMOS transistors.

【0023】本発明の同時型双方向入出力バッファにお
いては、好ましくは、前記第1及び第2の電流ミラー回
路の動作状態を定める電流を前記半導体装置のそれぞれ
の端子を介して外部から供給するように構成したことを
特徴とする。
[0023] The simultaneous bidirectional input/output buffer of the present invention is preferably characterized in that the currents determining the operating states of the first and second current mirror circuits are supplied from the outside via the respective terminals of the semiconductor device.

【0024】[0024]

【作用】本発明は、出力バッファのオン状態にあるトラ
ンジスタの電流を制御して、双方向バッファを相互接続
した際の、中間値レベルを正しく電源電圧の中間値に制
御することにより、出力バッファを構成する異なる導電
型のトランジスタ間の特性のバラツキによる中間値レベ
ルの変動を回避して安定化を達成するものである。
The present invention achieves stabilization by controlling the current of the transistors in the on-state of the output buffer to correctly control the midpoint level to the midpoint of the power supply voltage when the bidirectional buffers are interconnected, thereby avoiding fluctuations in the midpoint level due to variations in the characteristics between the transistors of different conductivity types that make up the output buffer.

【0025】そして、本発明においては、同時型双方向
入出力バッファに電流ミラー回路よりなる電流制限回路
を付加することにより、半導体装置の製造バラツキが大
きい場合でも、中間電位レベルを安定化するものであ
る。
In the present invention, a current limiting circuit comprising a current mirror circuit is added to the simultaneous bidirectional input/output buffer, thereby stabilizing the intermediate potential level even when there is a large variation in the manufacturing process of the semiconductor device.

【0026】また、本発明によれば、2つの半導体装置
を配線を介して相互接続した場合、一側の双方向バッフ
ァのCMOS論理回路の一の導電型のMOSトランジス
タと、他側の双方向バッファの他の導電型のMOSトラ
ンジスタに流れる電流は等しくなり、中間レベルは正確
に電源電圧の1/2に保たれ、中間レベルはデバイス特
性のチップ間のバラツキに依存しない。
Furthermore, according to the present invention, when two semiconductor devices are interconnected via wiring, the current flowing through the MOS transistor of one conductivity type in the CMOS logic circuit of the bidirectional buffer on one side and the MOS transistor of the other conductivity type in the bidirectional buffer on the other side becomes equal, and the intermediate level is accurately maintained at 1/2 the power supply voltage, and is not dependent on variations in device characteristics between chips.

【0027】本発明は、半導体装置の外部端子から、バ
ッファの能力/インピーダンスを可変に設定することを
可能とするものである。
The present invention makes it possible to variably set the capacity/impedance of a buffer from an external terminal of a semiconductor device.

【0028】[0028]

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0029】[0029]

【実施例1】本発明の第1の実施例について図面を参照
して説明する。図1は本発明の第1の実施例の同時型双
方向入出力バッファを含む半導体装置の回路図であり、
図2はこれを2つの半導体装置a、b間で接続した回路
図である。
[Embodiment 1] A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a circuit diagram of a semiconductor device including a simultaneous bidirectional input/output buffer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing this connection between two semiconductor devices a and b.

【0030】図1を参照して、本発明の第1の実施例の
半導体装置は、複数個の同時型双方向バッファIOBU
Fと、それらの動作バイアス電位VBP、VBNを与え
るためのレベル発生回路VBPG、VBNGを含んでい
る。
Referring to FIG. 1, a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention includes a plurality of simultaneous bidirectional buffers IOBU.
F, and level generating circuits VBPG and VBNG for providing the operating bias potentials VBP and VBN thereof.

【0031】同時型双方向バッファIOBUFは、半導
体装置内部に接続する出力側端子OUT、入力側端子I
N、半導体装置外部とのインターフェースをとる入出力
端子IOを有する。出力側回路は、直列に電源Vddと
グランド電位の間でソース・ドレインが相互に接続され
た4個のpMOS、nMOSトランジスタP1、P2、
N1、N2からなり、MOSトランジスタP1、N1の
ゲートは出力側端子OUTに共通に接続され、ドレイン
は入出力端子IO、および入力判定部IBUFに接続さ
れている。
The simultaneous bidirectional buffer IOBUF has an output terminal OUT and an input terminal I
The output side circuit has four pMOS and nMOS transistors P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, and P10 connected in series between a power supply Vdd and a ground potential, with their sources and drains connected to each other.
The gates of the MOS transistors P1 and N1 are commonly connected to the output terminal OUT, and the drains are connected to the input/output terminal IO and the input determination unit IBUF.

【0032】また、MOSトランジスタP2、N2のゲ
ートには夫々、レベル発生回路VBPG、VBNGから
動作バイアス電位VBP、VBNが与えられている。
Furthermore, the gates of the MOS transistors P2 and N2 are supplied with operating bias potentials VBP and VBN from level generating circuits VBPG and VBNG, respectively.

【0033】入力判定部IBUFは、図3を参照して説
明した従来例と同様にして、2つの論理判定レベルVR
1、VR2と入出力端子IOの電位との比較を行う。2
つのコンパレータC1、C2と、出力側端子OUTによ
り選択されるセレクタ回路に接続し、その出力が入力側
端子INから半導体装置の内部回路に接続する。
The input decision unit IBUF has two logical decision levels VR, V ...
1. Compare VR2 with the potential of the input/output terminal IO. 2
The two comparators C1, C2 are connected to a selector circuit which is selected by an output terminal OUT, and the output of the selector circuit is connected to an input terminal IN and an internal circuit of the semiconductor device.

【0034】図1を参照して、レベル発生回路VBPG
は、同時型双方向バッファIOBUFに与える動作バイ
アスVBPを発生する回路であり、電源Vddと、参照
電流入力端子IREF1との間でソース・ドレインを直
列接続したpMOSトランジスタP3、P4、および参
照電位VR0と参照電流入力端子IREF1と電位比較
を行うコンパレータC3から成り、この出力VBPがp
MOSトランジスタP4のゲートに接続されている。
Referring to FIG. 1, the level generating circuit VBPG
is a circuit that generates an operating bias VBP to be applied to the simultaneous bidirectional buffer IOBUF, and is composed of pMOS transistors P3 and P4 whose sources and drains are connected in series between a power supply Vdd and a reference current input terminal IREF1, and a comparator C3 that performs a potential comparison between a reference potential VR0 and the reference current input terminal IREF1.
It is connected to the gate of the MOS transistor P4.

【0035】同様に、レベル発生回路VBNGは、同時
型双方向バッファIOBUFに与える動作バイアスVB
Nを発生する回路であり、グランド電位と参照電流入力
端子IREF2との間でソース・ドレインを直列接続し
たnMOSトランジスタN3、N4、および参照電位V
R0と参照電流入力端子IREF2と電位比較を行うコ
ンパレータC4から成り、この出力VBNがnMOSト
ランジスタN4のゲートに接続されている。
Similarly, the level generating circuit VBNG generates an operating bias VB
N, which includes nMOS transistors N3 and N4 whose sources and drains are connected in series between the ground potential and the reference current input terminal IREF2, and a reference potential V
It comprises a comparator C4 which performs a potential comparison between R0 and a reference current input terminal IREF2, and the output VBN of this comparator C4 is connected to the gate of an nMOS transistor N4.

【0036】本実施例では、参照電位VR0は出力中間
レベル=Vdd×1/2を与えるものとし、また、論理
判定レベルVR1、VR2は、VDD・3/4、Vdd
・1/4の電位を与えるものとする。
In this embodiment, the reference potential VR0 gives an output intermediate level=Vdd×1/2, and the logical decision levels VR1 and VR2 are VDD·3/4 and Vdd
・A potential of 1/4 is given.

【0037】そして、参照電流入力端子IREF1、I
REF2は、半導体装置外部から、互いに等しい所定の
電流(定電流)が、流れ込み又は流れ出すように保たれ
ているものとする。さらにMOSトランジスタP1、P
2のサイズはP3、P4に等しく、N1、N2のサイズ
はN3、N4に等しいものとする。
[0037] Then, the reference current input terminals IREF1 and I
REF2 is maintained such that a mutually equal predetermined current (constant current) flows in or out from the outside of the semiconductor device.
The sizes of N1 and N2 are equal to N3 and N4.

【0038】次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0039】図2のように、2つの半導体装置間a、b
で、上記した本実施例に係る同時型双方向バッファが接
続され、a側の出力側端子OUTが“H”レベル、b側
の出力側端子OUTは“L”レベルであり、半導体装置
間の配線が中間レベルである場合について説明する。
As shown in FIG. 2, between two semiconductor devices a and b
Now, a case will be described in which the simultaneous bidirectional buffer according to the present embodiment described above is connected, the output terminal OUT on side a is at the “H” level, the output terminal OUT on side b is at the “L” level, and the wiring between the semiconductor devices is at an intermediate level.

【0040】a側のnMOSトランジスタN1、b側の
pMOSトランジスタP1はオン状態とされ、これらを
流れる電流はa側では、レベル発生回路VBNGのnM
OSトランジスタN4とミラー接続したnMOSトラン
ジスタN2によって制限され、b側では、レベル発生回
路VBPGのpMOSトランジスタP4とミラー接続し
たpMOSトランジスタP2によって制限される。
The nMOS transistor N1 on the a side and the pMOS transistor P1 on the b side are turned on, and the current flowing through them is the nM
On the b side, it is limited by the nMOS transistor N2 that is mirror-connected to the OS transistor N4, and on the b side, it is limited by the pMOS transistor P2 that is mirror-connected to the pMOS transistor P4 of the level generating circuit VBPG.

【0041】レベル発生回路VBNGは、参照電流入力
端子IREF2の電位が参照電位VR0と同一電位に保
たれるように、コンパレータC4にて、nMOSトラン
ジスタN2、N4のゲート電位を定めている。
The level generating circuit VBNG determines the gate potentials of the nMOS transistors N2 and N4 in the comparator C4 so that the potential of the reference current input terminal IREF2 is kept at the same potential as the reference potential VR0.

【0042】このため、nMOSトランジスタN1、N
2には、nMOSトランジスタN2のドレイン電位がV
dd/2の場合に、端子IREF2に与えられた電流と
同一の電流が流れる。これはレベル発生回路VBPGに
ついても同様である。
For this reason, the nMOS transistors N1 and N
2, the drain potential of the nMOS transistor N2 is V
In the case of dd/2, the same current as that applied to the terminal IREF2 flows. This also applies to the level generating circuit VBPG.

【0043】参照電流入力端子IREF1、IREF2
にa、b側とも同一電流を流しているため、a側ではn
MOSトランジスタN1、N2、b側のpMOSトラン
ジスタP1、P2に流れる電流は、この参照電流と等し
くなり、中間レベルは正確にVdd/2に保たれ、2つ
の半導体装置間のトランジスタの製造バラツキに依存し
ない。
Reference current input terminals IREF1, IREF2
Since the same current flows through both sides a and b,
The current flowing through the pMOS transistors P1 and P2 on the b-side of the MOS transistors N1 and N2 is equal to this reference current, and the intermediate level is accurately maintained at Vdd/2, and is not dependent on manufacturing variations in the transistors between the two semiconductor devices.

【0044】以上本発明を上記実施例に即して説明した
が、本発明は、上記態様にのみ限定されるものではな
く、本発明の原理に準ずる各種態様を含む。
Although the present invention has been described above with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, but includes various embodiments conforming to the principles of the present invention.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明(請求項
1)によれば、CMOS型出力バッファに流れるトラン
ジスタの電流を制御して、双方向バッファを相互接続し
た際の、中間値レベルを正しく電源電圧の中間値(1/
2)とすることができるため、出力バッファを構成する
異なる導電型のトランジスタ間のオン抵抗等特性のバラ
ツキ、及びチップ間の特性のバラツキに依存せずに、中
間値レベルを安定化させるという効果を有する。
As described above, according to the present invention (claim 1), the current of the transistor flowing in the CMOS type output buffer is controlled, and the intermediate level when the bidirectional buffers are interconnected is correctly set to the intermediate value (1/2) of the power supply voltage.
2), it has the effect of stabilizing the intermediate level without being dependent on variations in characteristics such as on-resistance between transistors of different conductivity types constituting the output buffer and variations in characteristics between chips.

【0046】また、本発明(請求項2、3)によれば、
同時型双方向入出力バッファに、好ましくは電流ミラー
回路よりなる電流制限回路を付加することにより、半導
体装置の製造バラツキが大きい場合でも、その中間電位
レベルを安定化できるという効果を有する。
According to the present invention (claims 2 and 3),
By adding a current limiting circuit, preferably a current mirror circuit, to the simultaneous bidirectional input/output buffer, it is possible to have an effect of stabilizing the intermediate potential level even when there is a large variation in the manufacturing process of the semiconductor device.

【0047】また、本発明(請求項2、3)によれば、
簡易な回路構成により、2つの半導体装置を配線を介し
て相互接続した場合、一側の双方向バッファのCMOS
論理回路の一方の導電型のMOSトランジスタと、他側
の双方向バッファのMOSトランジスタに流れる電流は
等しくなり、中間レベルは、正確に電源電圧の1/2に
保たれるものであり、デバイス特性のチップ間のバラツ
キに依存しない。
According to the present invention (claims 2 and 3),
When two semiconductor devices are interconnected through wiring using a simple circuit configuration, the CMOS of the bidirectional buffer on one side
The current flowing through the MOS transistor of one conductivity type in the logic circuit and the MOS transistor of the bidirectional buffer on the other side is equal, and the intermediate level is accurately maintained at 1/2 the power supply voltage, and is not dependent on variations in device characteristics between chips.

【0048】さらに、本発明(請求項4)によれば、半
導体チップ外部から、バッファの能力/インピーダンス
等を可変させることができるという効果を有する。
Furthermore, according to the present invention (claim 4), there is an effect that the capacity/impedance etc. of the buffer can be varied from outside the semiconductor chip.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の同時型双方向入出力バ
ッファを含む半導体装置の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor device including a simultaneous bidirectional input/output buffer according to a first embodiment of the present invention;

【図2】図1の半導体装置を2つ接続した状態を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which two semiconductor devices of FIG. 1 are connected together;

【図3】従来の同時型双方向入出力バッファを含む半導
体装置の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a semiconductor device including a conventional simultaneous bidirectional input/output buffer.

【図4】図3の半導体装置を2つ接続した状態を示す図
である。
4 is a diagram showing a state in which two semiconductor devices of FIG. 3 are connected together;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IOBUF 双方向バッファ IBUF 入力判定部 VGNB、VBPG バイアス発生回路 C1、C2、C3、C4 電圧コンパレータ IO、OUT、IN 信号端子 IREF1、IREF2 参照電流入力端子 VR0、VR1、VR2 参照電位端子 N1、N2、N3、N4 nMOSトランジスタ P1、P2、P3、P4 pMOSトランジスタIOBUF Bidirectional buffer IBUF Input judgment section VGNB, VBPG Bias generation circuit C1, C2, C3, C4 Voltage comparator IO, OUT, IN Signal terminal IREF1, IREF2 Reference current input terminal VR0, VR1, VR2 Reference potential terminal N1, N2, N3, N4 nMOS transistor P1, P2, P3, P4 pMOS transistor

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体装置の出力信号を入出力端子に出力
するCMOS型の出力バッファと、前記入出力端子を入
力とし前記出力信号及び前記入出力端子の信号レベルに
応じて、3値を前記半導体装置に出力する入力バッファ
回路と、を備えた同時型双方向入出力バッファにおい
て、 更に、前記CMOS型の出力バッファに流れる電流を制
御する手段を設け、中間値レベルを電源電圧の中間値に
設定するように制御することを特徴とする同時型双方向
入出力バッファ。
[Claim 1] A simultaneous bidirectional input/output buffer comprising: a CMOS output buffer which outputs an output signal of a semiconductor device to an input/output terminal; and an input buffer circuit which receives the input/output terminal as an input and outputs three values to the semiconductor device according to the output signal and the signal level of the input/output terminal, further comprising a means for controlling a current flowing through the CMOS output buffer, and controls the intermediate level to be set to the intermediate value of a power supply voltage.
【請求項2】半導体装置の一の端子を介して同時に入出
力を行う双方向バッファであって、前記端子の論理レベ
ルが3値であり、前記双方向バッファの入力論理判定レ
ベルが前記双方向バッファの論理出力内容に応じて可変
とされる、同時型双方向入出力バッファにおいて、 前記双方向バッファの出力回路がCMOS論理回路から
成り、高電位側電源と前記CMOS論理回路との間に第
1の電流制限手段が挿入され、低電位側電源と前記CM
OS論理回路との間に第2の電流制限手段が挿入されて
成ることを特徴とする同時型双方向入出力バッファ。
[Claim 2] A simultaneous bidirectional input/output buffer for simultaneously inputting and outputting through one terminal of a semiconductor device, the terminal having three logic levels, and an input logic decision level of the bidirectional buffer being variable according to the logic output content of the bidirectional buffer, the output circuit of the bidirectional buffer being made of a CMOS logic circuit, a first current limiting means being inserted between a high potential side power supply and the CMOS logic circuit, and a second current limiting means being inserted between a low potential side power supply and the CMOS logic circuit.
A simultaneous bidirectional input/output buffer comprising a second current limiting means inserted between said buffer and an OS logic circuit.
【請求項3】前記第1の電流制限手段がpMOSトラン
ジスタによる第1の電流ミラー回路を構成し、前記第2
の電流制限手段がnMOSトランジスタによる第2の電
流ミラー回路を構成してなることを特徴とする請求項2
記載の同時型双方向入出力バッファ。
3. The first current limiting means comprises a first current mirror circuit using pMOS transistors, and the second current limiting means comprises a first current mirror circuit using pMOS transistors.
3. The current limiting means according to claim 2, further comprising a second current mirror circuit formed by nMOS transistors.
The simultaneous bidirectional input/output buffer described herein is
【請求項4】前記第1及び第2の電流ミラー回路の動作
状態を定める電流を前記半導体装置のそれぞれの端子を
介して外部から供給するように構成されたことを特徴と
する請求項3記載の同時型双方向入出力バッファ。
4. The simultaneous bidirectional input/output buffer according to claim 3, wherein currents determining the operating states of said first and second current mirror circuits are supplied from the outside via respective terminals of said semiconductor device.
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