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JP2798010B2 - 差動デコード回路 - Google Patents

差動デコード回路

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JP2798010B2
JP2798010B2 JP7189649A JP18964995A JP2798010B2 JP 2798010 B2 JP2798010 B2 JP 2798010B2 JP 7189649 A JP7189649 A JP 7189649A JP 18964995 A JP18964995 A JP 18964995A JP 2798010 B2 JP2798010 B2 JP 2798010B2
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JP
Japan
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transistor
differential
voltage
transistors
base
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JP7189649A
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淳一 石神
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
    • H03K19/086Emitter coupled logic
    • H03K19/0866Stacked emitter coupled logic

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は差動デコード回路に
関し、特に差動接続された一対のトランジスタの一方の
ベースに基準バイアス電圧を供給し他方のベースにデコ
ードされるべき入力信号を供給することにより、両トラ
ンジスタのコレクタ出力に入力信号に応じたデコード出
力を導出するように構成された差動デコード回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の差動デコード回路の構成
例を図4を参照して説明する。図4において、定電流源
1を動作電流とする一対の差動PNPトランジスタ5,
6がエミッタ共通接続されており、トランジスタ5のベ
ース入力3にはデコードされるべき1つの入力信号が印
加されている。そして、トランジスタ6のベースには定
電圧源2の電圧が印加されており、トランジスタ5,ト
ランジスタ6により1段目の差動回路を構成している。
【0003】トランジスタ5,6の各コレクタには2段
目の差動回路が更に接続されている。トランジスタ5の
コレクタに接続された差動回路はPNPトランジスタ
7,8からなり、トランジスタ7のベース入力4にはデ
コードされるべき他の入力信号が印加され、トランジス
タ8のベースには定電圧源72の電圧が印加されてい
る。トランジスタ6のコレクタに接続された差動回路は
PNPトランジスタ9,10からなり、トランジスタ9
のベースには定電圧源72の電圧が印加され、トランジ
スタ10のベースには入力4の信号が印加されている。
【0004】そして、2段目の各差動回路の全てのトラ
ンジスタ7〜10の各コレクタ負荷18〜21(抵抗素
子)から、2ビット入力3,4のデコード出力25〜2
8は夫々導出されるようになっている。
【0005】かかる構成において、第1段目の差動入力
3からハイレベルの電圧(Vccであり、回路の動作電源
電圧とする)が入力されると、トランジスタ5のベース
電位がトランジスタ6のそれより高くなり、よってトラ
ンジスタ6がオンとなる。このオントランジスタ6によ
って定電流源1の電流が2段目の差動回路のトランジス
タ9,10のいずれかへ流れることになる。
【0006】この時、第2段目の差動入力4がハイレベ
ルであると、トランジスタ9がオンとなってそのコレク
タ負荷抵抗20に上記電流が流れて出力27のみがハイ
レベルとなるのである。
【0007】すなわち、2ビットの入力3,4のレベル
の組合せに応じて出力25〜28の1つにのみハイレベ
ルが現れて、2ビットの差動デコード回路として動作す
ることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この例では差動第1段
の入力3に0Vが与えられた場合、上記電流はトランジ
スタ5を流れるが、差動第2段を構成するトランジスタ
において上記電流がベースに流れ込んでしまうために、
トランジスタが正常に動作しなくなり出力を得ることが
できなくなってしまう。
【0009】すなわち、ハイレベルがVcc、ローレベル
が0Vの論理振幅の信号を入力すると安定動作しない。
このために、CMOS(コンプリメンタリMOS)ロジ
ックレベルをECL(エミッタ結合ロジック)レベルに
変換する等の手段を必要としている。
【0010】また、この例は差動2段の構成となってい
るが、多ビット入力にする場合、それに応じて多段構成
とする必要があるが、限られた電源の範囲内では差動接
続段を増やすことが難しく、また高電位の出力を得るこ
ともできないという問題がある。
【0011】本発明の目的は、ハイレベルがVcc,ロー
レベルが0Vの論理振幅の入力信号でも安定に動作する
ことが可能な差動デコード回路を提供することである。
【0012】本発明の他の目的は、被デコード入力を多
ビット信号とするために差動接続段を増やす場合にも高
電圧源を用いることなく高電位出力を得ることができる
ようにした差動デコード回路を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、差動対
の第1及び第2のトランジスタを有する第1段目の差動
回路と、前記第1のトランジスタのコレクタに共通エミ
ッタが接続された差動対の第3及び第4のトランジスタ
を有する第2段目の差動回路と、前記第2のトランジス
タのコレクタに共通エミッタが接続された差動対の第5
及び第6のトランジスタを有する第2段目の差動回路
と、定電圧源とを含み、 前記第1のトランジスタのベー
スに前記定電圧源により決定される一定電圧をバイアス
として供給し、 前記第2のトランジスタのベースに前記
定電圧源により決定される一定電圧か入力信号に応じた
電圧かを、第1の入力信号に応じて供給し、 前記第3及
び第5のトランジスタのベースに前記定電圧源により決
定される一定電圧をバイアスとして供給し、 前記第4及
び第6のトランジスタのベースに前記定電圧源により決
定される一定電圧か入力信号に応じた電圧かを、第2の
入力信号に応じて供給し、 前記第3〜第6のトランジス
タのコレクタ出力から前記第1及び第2の入力信号に応
じたデコード出力を導出するようにしたことを特徴とす
る差動デコード回路が得られる。
【0014】更に本発明によれば、各々が差動対の第1
及び第2のトランジスタを有し前記第1のトランジスタ
のベースの各々に対して所定の基準バイアス電圧が夫々
供給された複数の差動回路を縦型にn段(nは2以上の
整数)接続し、各段の差動回路の前記第のトランジス
タのベースの各々にデコードされるべき入力信号を供給
することにより、第n段目の各差動回路の前記第1及び
第2のトランジスタの各コレクタ出力に前記入力信号に
応じたデコード出力を導出するように構成された差動デ
コード回路であって、前記差動回路の各々の前記第1の
トランジスタの各ベースに定電圧源により夫々決定され
一定電圧をバイアスとして供給し、前記差動回路の各
々の前記第2のトランジスタの各ベースに対応入力信号
のレベルに応じて前記入力信号により決定される電圧
前記定電圧源により夫々決定される一定電圧かを夫々供
給するようにしたことを特徴とする差動デコード回路が
得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の作用は次の如くである。
すなわち、差動接続された一対のトランジスタの一方の
ベースには、定電圧源にて決定される基準バイアス電圧
を与え、他方のベースには、入力に応じて当該定電圧源
にて決定されるバイアス電圧(クランプ電圧)が入力電
圧に応じて決定される電圧を択一的に与える構成とす
る。これにより、ハイレベルがVcc,ローレベルが0V
の論理振幅の入力信号に対しても安定に動作する。
【0016】また、差動接続された一方のトランジスタ
のベースと他方のベースとの電圧差をVBE/2(VBEは
バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧)と
することにより、高電源とすることなく多ビット入力と
するに必要な差動接続段を増すことができ、また高電位
出力を得ることもできる。
【0017】以下に、本発明の実施例について図面を参
照しつつ詳述する。
【0018】図1は本発明の一実施例の回路図であり、
図4と同等部分は同一符号により示している。定電流源
1と、1段目差動回路の差動対トランジスタ5,6と、
2段目の差動回路の差動対トランジスタ7〜10と、各
コレクタ負荷抵抗18〜21との各接続関係は図4のそ
れと同一である。
【0019】各トランジスタのベースバイアス回路の構
成に本発明の特徴がある。第1段目の差動回路のトラン
ジスタ5のベースバイアスとしては、入力3によりオン
オフされるNPNトランジスタ13のエミッタ出力が用
いられており、また定電圧源2の電圧をNPNトランジ
スタ11,14の各VBE(2・VBE)だけレベルシフト
した電圧をも用いられており、いずれの電圧がトランジ
スタ5のベースバイアスとなるかは、トランジスタ13
のベース入力3の信号レベルにより決定される。
【0020】トランジスタ6のベースバイアスとして
は、定電圧源2の電圧をトランジスタ11のVBEだけレ
ベルシフトした電圧が用いられている。第2段目の差動
回路のトランジスタ7,10のベースバイアスとして
は、入力4の電圧をNPNトランジスタ15,17の各
VBE(2・VBE)だけレベルシフト電圧が用いられてお
り、また定電圧源2をNPNトランジスタ11,12,
16の各VBE(3・VBE)だけレベルシフト電圧をも用
いられており、いずれの電圧がトランジスタ7,10の
ベースバイアスとなるかは、トランジスタ15のベース
入力4の信号レベルにより決定される。
【0021】トランジスタ8,9のベースバイアスとし
ては、定電圧源2の電圧をトランジスタ11,12の各
VBE(2・VBE)だけレベルシフト電圧が用いられてい
る。
【0022】定電流源23はトランジスタ13,14の
動作電流を生成し、定電流源24はトランジスタ15〜
16の動作電流を生成し、定電流源29はトランジスタ
11,12の動作電流を生成するものである。
【0023】かかる構成において、入力3からロー入力
(0V)された場合、トランジスタ13がカットオフし
てトランジスタ5のベースにはトランジスタ14のエミ
ッタフォロワを介して(定電圧−2・VBE)が与えられ
る。また、入力3からハイ入力(Vcc)された場合、ト
ランジスタ13のエミッタフォロワを介してトランジス
タ5のベースには(入力電圧−VBE)が与えられる。
【0024】すなわち、入力3からの入力信号がローの
場合は、(トランジスタ5のベース電位<トランジスタ
6のベース電位)となり、定電流源1が供給する電流は
トランジスタ5を通り、ハイ入力の場合には、(トラン
ジスタ5のベース電位>トランジスタ6のベース電位)
となり、定電流源1の電流はトランジスタ6を通り第2
段目の差動回路へ流れ込む。
【0025】この第2段目の差動回路においては、入力
4からロー入力された場合、トランジスタ15がカット
オフし、トランジスタ7,10のベースにはトランジス
タ16のエミッタフォロワを介して(定電圧−3・VB
E)が与えられる。またハイ入力された場合、トランジ
スタ17を介して(入力電圧−2・VBE)が与えられ
る。
【0026】すなわち、入力4からの入力信号がローの
場合は、(トランジスタ7または10のベース電位<ト
ランジスタ8または9のベース電位)となり、第1段の
差動回路から流れ込む電流はトランジスタ7または10
を通る。ハイ入力の場合は、(トランジスタ7または1
0のベース電位>トランジスタ8または9のベース電
位)となり、電流はトランジスタ8または9を流れる。
【0027】以上のように、第2段目の差動回路の差動
接続されたトランジスタのうち1つが選択され、定電流
源1の電流を流すこととなり、同様に各々のトランジス
タのコレクタに接続された抵抗18〜21のうち1つに
当該の電流が流れる。選択された1つの抵抗の電圧降下
により、出力25〜28のうち1つからハイ出力を得る
ことができる。
【0028】またハイ入力時、定電流源23と24が供
給する各電流はトランジスタ13,トランジスタ15と
17とを流れ、ロー入力時には各々トランジスタ14,
トランジスタ16を流れる。定電流源29が供給する電
流は常にトランジスタ11と12を流れ差動接続された
一方のトランジスタ6,8,9のベース電位を一定にす
る。
【0029】図2に本発明の第2の実施例を示す。この
差動デコード回路は上述の図1の差動デコード回路と同
様に差動2段構成の2ビットデコード回路となってい
る。図2において図1と同等部分は同一符号にて示して
いる。
【0030】図2において、トランジスタ11のエミッ
タとトランジスタ6のベースとの間に、抵抗22を追加
し、この抵抗22に流れる電流(定電流源29の電流)
を設定することにより、この抵抗22の電圧降下をVBE
/2となる様に予め設定されているものとする。従っ
て、トランジスタ6のベースには、(定電圧−(2/
3)・VBE)の電圧が与えられる。
【0031】そして、トランジスタ14のベースには、
PNPトランジスタ30のエミッタを介して定電流源2
の電圧を与えて、トランジスタ16のベースにはNPN
トランジスタ31を介してトランジスタ30のエミッタ
電圧を与えるようになっている。尚、定電流源32はト
ランジスタ30,31の動作電流を生成するためのもの
である。
【0032】他の構成は図1のそれと同一であり、その
説明は省略する。
【0033】差動第2段のトランジスタ8,9のベース
にはトランジスタ12を介して(定電圧−(5/2)・
VBE)が与えられる。入力3,4からロー入力(0V)
されてトランジスタ13,15がカットオフした場合に
は、差動第1段のトランジスタ5のベースにはトランジ
スタ30,14のエミッタフォロワを介して(定電圧−
2・VBE)が与えられ、差動第2段のトランジスタ7,
10のベースには、トランジスタ30,31,16を介
して(定電圧−3・VBE)が与えられる。
【0034】この図2の第2の実施例では、差動対トラ
ンジスタのベース間電位差をVBE/2としているので、
図1の第1の実施例の場合(VBE)に比して多ビット入
力の差動多数接続構成とした場合、電源電圧Vccを高電
圧とする必要がなく、逆に同じ電圧とした場合は、より
多段構成とすることができる。また、高電圧出力を得る
こともできることになる。
【0035】図3は図2の実施例を3ビット入力の3段
接続構成とした場合の例であり、図2と同等部分は同一
符号にて示している。入力3,4の他に64が付加され
て3ビット入力となっており、従って3段目の差動回路
が4個となっている。これ等3段目の各差動回路はトラ
ンジスタ40〜47の各差動接続トランジスタからな
り、各コレクタ抵抗48〜55から8ビットデコード出
力56〜63が得られる。
【0036】3段目の各差動回路の一方の各トランジス
タ40,43,44,47のベースバイアスのために、
NPNトランジスタ65〜67及びトランジスタ68,
69が追加されており、これ等トランジスタの動作電流
源として定電流源71が追加されている。
【0037】また、他方の各トランジスタ41,42,
45,46のベースバイアスのために、NPNトランジ
スタ70が追加されており、その動作電流源として定電
流源29が設けられている。
【0038】以上の構成においても、図1,2の回路と
同様、回路電源Vccを5Vとし、定電圧源2の電圧を4
〜5Vとして、低電圧化することができることになるの
である。
【0039】尚、第1,第2の実施例では差動スイッチ
をPNPトランジスタ,クランプ回路をNPNトランジ
スタで構成したが、PNP型とNPN型を入れ替えても
同様の効果を得ることができる。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、差動n段構成の差動デ
コード回路において、差動接続された一方のトランジス
タのベースに基準電位から決定される電位を与え、他方
のトランジスタのベースにも入力により基準電位から決
定されるクランプ電位を与えるクランプ回路のためのバ
イアス回路を有することで、ハイレベルがVcc,ローレ
ベルが0Vの論理振幅の信号を入力した場合にも安定動
作することができるという効果がある。
【0041】また、差動接続された一方のトランジスタ
のベース電位と他方のトランジスタのベース電位との差
をVBE/2とすることで、高電源にせずに多ビット入力
とするために差動接続段を増やすことができ、あるいは
高電位出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】本発明の他の実施例の回路図である。
【図3】本発明の別の実施例の回路図である。
【図4】従来の2ビット差動デコード回路の例を示す図
である。
【符号の説明】
1,23,24,29,32,71 定電流源 2 定電圧源 3,4,64 入力 5,6 1段目の差動トランジスタ 7〜10 2段目の差動トランジスタ 11〜17,30,31,66〜70 バイアストラン
ジスタ 8〜21,48〜55 コレクタ抵抗 22 バイアス抵抗 25〜28,56〜63 出力

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動対の第1及び第2のトランジスタを
    有する第1段目の差動回路と、前記第1のトランジスタ
    のコレクタに共通エミッタが接続された差動対の第3及
    び第4のトランジスタを有する第2段目の差動回路と、
    前記第2のトランジスタのコレクタに共通エミッタが接
    続された差動対の第5及び第6のトランジスタを有する
    第2段目の差動回路と、定電圧源とを含み、 前記第1のトランジスタのベースに前記定電圧源により
    決定される一定電圧をバイアスとして供給し、 前記第2のトランジスタのベースに前記定電圧源により
    決定される一定電圧か入力信号に応じた電圧かを、第1
    の入力信号に応じて供給し、 前記第3及び第5のトランジスタのベースに前記定電圧
    源により決定される一定電圧をバイアスとして供給し、 前記第4及び第6のトランジスタのベースに前記定電圧
    源により決定される一定電圧か入力信号に応じた電圧か
    を、第2の入力信号に応じて供給し、 前記第3〜第6のトランジスタのコレクタ出力から前記
    第1及び第2の入力信号に応じたデコード出力を導出す
    るようにした ことを特徴とする差動デコード回路。
  2. 【請求項2】 各々が差動対の第1及び第2のトランジ
    スタを有し前記第1のトランジスタのベースの各々に対
    して所定の基準バイアス電圧が夫々供給された複数の差
    動回路を縦型にn段(nは2以上の整数)接続し、各段
    の差動回路の前記第のトランジスタのベースの各々に
    デコードされるべき入力信号を供給することにより、第
    n段目の各差動回路の前記第1及び第2のトランジスタ
    の各コレクタ出力に前記入力信号に応じたデコード出力
    を導出するように構成された差動デコード回路であっ
    て、 前記差動回路の各々の前記第1のトランジスタの各ベー
    スに定電圧源により夫々決定される一定電圧をバイアス
    として供給し、 前記差動回路の各々の前記第2のトランジスタの各ベー
    スに対応入力信号のレベルに応じて前記入力信号により
    決定される電圧前記定電圧源により夫々決定される一
    定電圧かを、夫々供給するようにしたことを特徴とする
    差動デコード回路。
  3. 【請求項3】 前記定電圧源により決定される一定電圧
    及び前記前記入力信号により決定される電圧は、これ等
    電圧をトランジスタのベース・エミッタ間電圧に比例し
    た電圧だけシフトした電圧であることを特徴とする請求
    項1または2記載の差動デコード回路。
  4. 【請求項4】 前記差動回路の各々の前記第1及び第2
    のトランジスタのベース電位の差を、これ等トランジス
    タのベース・エミッタ間電圧の1/2に設定する電位差
    設定手段を有することを特徴とする請求項2記載の差動
    デコード回路。
  5. 【請求項5】 前記電位差設定手段は、抵抗素子とこの
    抵抗素子に電流を供給する定電流源とを有し、前記抵
    抗素子の両端電位差を前記ベース・エミッタ間電圧の1
    /2とするようにしたことを特徴とする請求項4記載の
    差動デコード回路。
JP7189649A 1995-07-26 1995-07-26 差動デコード回路 Expired - Lifetime JP2798010B2 (ja)

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JPH0946218A JPH0946218A (ja) 1997-02-14
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Publication number Publication date
US5886653A (en) 1999-03-23
JPH0946218A (ja) 1997-02-14

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