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JPH03214812A - 外部負荷駆動用cmosドライバ回路 - Google Patents

外部負荷駆動用cmosドライバ回路

Info

Publication number
JPH03214812A
JPH03214812A JP2010382A JP1038290A JPH03214812A JP H03214812 A JPH03214812 A JP H03214812A JP 2010382 A JP2010382 A JP 2010382A JP 1038290 A JP1038290 A JP 1038290A JP H03214812 A JPH03214812 A JP H03214812A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
inverter
line
circuit
external load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010382A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazutaka Obara
小原 一剛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2010382A priority Critical patent/JPH03214812A/ja
Publication of JPH03214812A publication Critical patent/JPH03214812A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外部負荷駆動用CMOSドライバ回路の出力
の変化で生ずる電圧ノイズによるデジタル装置の誤動作
防止に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の外部負荷駆動用CMOSドライバ回路の一例を第
4図に示し、同回路のタイミングチャートを第2図に示
す。
第4図において、(34)は入力信号線、(36)は出
力信号線、(22) (24)はNチャンネルのエンハ
ンスメント型MOS}ランジスタ(以下単にMOSTr
と記す。) 、(21)(23)はPチャンネルのエン
ハンスメント型MOSTr、(25)は負荷容量である
また、第2図において、(b)は入力信号線(34)の
信号波形、接続線(35)の信号波形を鎖線(b)、出
力信号線(36)の信号波形を鎖線(c)で示した。
第4図に示した従来の外部負荷駆動用CMOSドライバ
回路の動作を以下に説明する。
この外部負荷駆動用CMOSドライバ回路は、第4図に
示したように、一般的には主インバータ(33)と補助
インバータ(32)との2段で構成する。
トランジスタのチャンネル幅(り とチャンネル長(L
)との比(W/L)は、主インバータ(33)において
は補助インバータ(32)より数倍大きい。
時刻(七〇)から時刻(t1)までの間、入力信号線(
34)における信号はロウレベルであり、MOSTr(
2l)はオン、M O S T r (22)はオフ状
態となり、接続線(35)の信号はハイレベルとなって
、MOST r (23)はオフ、M O S T r
 (24)はオン状態となる。従って、出力信号線(3
6)の信号はロウレベルとなる。
時刻(1+)で入力信号線(34)の信号レベルがロウ
レベルからハイレヘルヘi化tると、MOSTr(21
)はオフ、M O S T r (22)はオン状態と
なり、接続線(35)の信号はロウレベルになるので、
MOS T r (23)はオン、M O S T r
 (24)はオフ状態となる。従って、出力信号線(3
6)の信号はハイレベルになる。
時刻(1z)で入力信号線(34)の信号はハイレベル
からロウレベルへ変化し、MOSTr(21)はオン、
M O S T r (22)はオフ状態になり、接続
線(35)の信号はハイレベルになるので、M O S
 T r (23)はオフ、M O S T r (2
4)はオン状態となる。従って、出力信号線(36)の
信号はロウレベルになる.このように、従来の外部負荷
駆動用CMOSドライバ回路は動作するのである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、半導体集積回路において、外部負荷の駆動能
力を高く設定された出力端子、いわゆる高ドライブ能力
の出力端子が、複数同時に変化した場合、電源線に電圧
ノイズが発生し、他のデジタル回路の誤動作の原因とな
るという問題がある。
また、このノイズを抑制するために、同時に変化する出
力端子の近くに電源端子を追加して設ける方法があるが
、この方法では、限られた数の外部端子の内、使用可能
な端子の数が減少するという不都合もあった。
(課題を解決するための手段〕 上記課題に鑑みて、本発明においては、補助インバータ
と主インバータと、この補助インバータの出力端子と主
インバータの入力端子を接続する接続線を備え、ドレイ
ンとゲートが共通に接続された一つ以上のトランジスタ
を直列に接続してなる直列接続体の一端を、この直列接
続体と上記接続線との接続もしくは非接続を制御するス
イッチ回路に接続し、この直列接続体の他端を電源線と
接続するという手段を講じた。
〔作   用〕
本発明によれば、補助インバータと主インバータと、こ
の補助インバータの出力端子と主インバータの入力端子
を接続する接続線を備えた外部負荷駆動用CMOSドラ
イバ回路において、ドレインとゲートが共通に接続され
た一つ以上のトランジスタを直列に接続してなる直列接
続体の一端を、この直列接続体と上記接続線との接続も
しくは非接続を制御するスイッチ回路に接続し、この直
列接続体の他端を電源線と接続したので、主インバータ
のMOSTrのゲート・ソース間電圧を下げることがで
きる。
よって、ドレイン・ソース間の電流の時間に対する変化
分が小さくなるので、集積回路等における高ドライブ能
力の出力端子が、複数同時に変化した場合でも、電源線
に発生する電圧ノイズは小さくなる。
(実 施 例〕 以下に本発明にかかる外部負荷駆動用CMO Sドライ
バ回路を図面に基づいて詳細に説明する。
第1図は本発明の外部負荷駆動用CMOSドライバ回路
の実施例を示す回路図、第2図は同回路のタイミングチ
ャート図、第3図は同回路に用いるMOSTrのゲート
・ソース間の電圧とドレイン・ソース間の電流の関係図
である。
上記第1図,第2図および第3図に基づいて説明する。
本発明の外部負荷駆動用CMOSドライバ回路の構成は
、第1図に示したように、ドレインとゲートが共通に接
続された2個のトランジスタ(8)(9)が直列に接続
され、一方の端部に位置するトランジスタ(9)のソー
スが接地された直列接続体を備え、直列接続体の他方の
端部に位置するトランジスタ(8)のドレインが制御信
号線(17)により主インバータ(13)と補助インパ
ータ(12)を接続する接続線(15)にMO S T
 r (6)(7)を通じて電気的に接続されている点
を特徴としている. ところで、第3図に示したように、MOSTrの電圧電
流特性は、幾何学的寸法が一定ならば、その特性も一定
となり、飽和領域においては■。,” (Vcs  V
t ) ”となり、非飽和領域においてはIoscC(
Vcs  Vt ) Vos  Vos” / 2の関
係がある。そして、MOSTrを通じて負荷容量を充電
または放電する時の、時間に対する電流の変化分(dl
/dt.)は、このドレイン・ソース間の電流(■。,
)により決まる。また、MOSTr回路が導通状態にな
るしきい値電圧v7は、プロセスに変化が無ければ一定
である。例えば、5ボルト動作のNチャンネルMOST
rの場合は、それは1.OVボルトである。
インダクタンス成分(L)による電圧ノイズ(Δ■)は
、ΔV=L − d I/d tである。Δ■が最大に
なるのは、MOSTrがオフ状態がらオン状態に変化す
る時であり、電流(■。,)は0がら飽和領域のIDS
oc(Vcs  VT ) ”まで変化する。
以上のことから、何らかの手段によりゲート・ソース間
の電圧(■。,)を下げ、上記電流(Ios)を下げる
ことができれば、インダクタンス成分(L)によるノイ
ズ(ΔV)を小さ《できるのである。
本発明はこの原理を利用したものであり、制御信号線(
17)の信号によりドライブ回路の主インバータ(l3
)を構成するMOSTr(3)(4)(7)ゲ I”ソ
ース間の電圧(■。,)を下げ、電流Has)を下げる
ことにより、電流の変化分(di/dt)を小さくし、
電源線のインダクタンス成分(L)によるノイズを低下
させるものである。
次に、第1図で示した回路図に基づいて本発明の外部負
荷駆動用CMOSドライバ回路の動作を説明する。
第1図の回路において、M O S T r (9)の
ドレイン電圧を(V,), M O S T r (8
)のドレイン電圧を(V!),補助インバータ(l2)
と主インバータ(13)とを接続する接続線(15)の
電圧を(v3)とする。
M O S T r (8) (9)はそれぞれドレイ
ンとゲートが接続されているため、M O S T r
の飽和領域で動作する。
まず、制御信号線(l7)とMO S T r (6)
(7)オヨびM O S T r (10) (11)
で構成される回路について説明する. M O S T r (10) (11)はインバータ
回路を構成し、S T r (6) (7)は上記イン
バータ回路とともにトランスファーゲートを構成する。
制御信号線(l7)の信号レベルがロウレベルのとき、
トランスファーゲートはオフ状態になる。即ち、制御信
号線(17)の信号レベルがロウレベルのとき、この回
路は第4図に示した従来の外部負荷駆動用C M O 
Sドライハ回路と全く同じ動作をする。
次に、制御信号線(17)の信号レベルがハイレベルの
とき、トランスファーゲートはオン状態になる。
この状態において、補助インバータ(l2)の入力信号
線(l4)に、第2図に示した信号波形(a)が入力さ
れた場合、入力信号線(14)の信号レベルがハイレベ
ルのときはM O S T r (8) (9)はオフ
状態になり接続線(l5)の信号(VいはOボルトにな
る。
また、入力信号線(14)の信号レベルがロウレベルの
とき、MOSTrのしきい値電圧を(VT)、MOST
rのパックゲートバイアス効果によるしきい値電圧の変
動分を(ΔVt)とすると、MOSTrの動作条件が■
。,≧V,であるから、■,=V7 、Vz =V3 
=Vy +Vr+ΔV,=2Vア+ΔvTとなる。具体
例として、電源電圧(VDD)を5.0ボルト、しきい
値電圧(■7)を1.5ボルト、変化分(Δ■T)を1
.0ボルトとすると、■,=1.5ボルト、Vz ”’
V:+ =4.0ボルトとなる。
次に、主インバータ(13)のNチャンネルMOST 
r (4)のゲート・ソース間電圧(VCS)は電圧(
Vs) ニ等しく、PチャンネルMo S T r (
3)のゲート・ソース間電圧(Vcs)は( V3VD
D)に等しい。NチャンネルMOSTrの動作に注ロす
ると、時刻(t1)から時刻(t2)までの間では、出
力端子(16)の電圧は電源電圧(Vl)D)に等しく
、MOS T r (3)はオン状態、M O S T
 r (4)はオフ状態である。時刻(t2)でM O
 S T r (3)はオフ状態、M O S T r
 (4)はオン状態になる。このとき、MO S T 
r (4)のゲートソース間電圧(Vcs)は(0)か
ら(2VT十ΔVt )まで変化する。電圧(V,,)
が(0)のときは電流(hDs)は(0)であり、電圧
(■。,)が(2■7+ΔV,)のときは、飽和領域で
あるので、電流(105)は、Inscc(■。s  
Vt )2=  (Vt +Δ■ア)2である。
従来回路では、ゲート・ソース間電圧(Vcs)が(0
)のときは電流(I0)は(0)であり、電圧(’VG
s)が(VDD)のときは、飽和領域であるので、電流
(Ios)はIDsCC (VGS  Vt ) 2=
(■。oVt)2 である。インダクタンス(L)によ
るノイズ電圧(Δ■)は(L−di/dt)であるから
、従来回路のノイズ電圧を(1)とすると、本実施例の
ノイズ電圧は(Vア+ΔV.)’2/(VDD  Vr
 )”となり、従来より小さくなる。
具体的な数値を例示すれば、Voo=5ボルト、Vt 
=1.5ボルト、ΔVt=1.0ボルトとすると、従来
回路と本実施例回路におけるノイズ電圧の比は3.5=
2.5となる。即ち、負荷容量(5)を放電するときに
発生するインダクタンスによるノイズ電圧は、従来回路
における値を(1)とすると、・本実施例では< 2.
5/ 3.5=0.71)となる。
この実施例では、NチャンネルMOSTrによる電圧ノ
イズを抑える例を示したが、PチャンネルMOSTrに
ついても同様である。
なお、この実施例では、接続線(15)のハイレベルの
電圧を下げるためにゲートとドレインを接続した2個の
MO S T r (8)(9)を接続した例を示した
が、MOSTrのしきい値電圧(■ア)およびMOST
rのパックゲートバイアス効果によるしきい値電圧の変
動分(ΔVt)の値によって、直列に接続されるMOS
Trの個数が変わることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明にかかる外部負荷駆動用CMOSドライバ回路に
よれば、出力端子における信号の立ち上がりおよび立ち
下がり時における電源線のインダクタンス成分による電
圧ノイズを小さくできるので、集積回路等における複数
の出力端子の同時変化による電源線の電圧ノイズを低減
させることができ、デジタル装置の誤動作を防止するで
きるという効果が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の外部負荷駆動用CMOSドライバ回路
の実施例を示す回路図、第2図は同回路のタイミングチ
ャート図、第3図は同回路に用いるMOSTrのゲート
・ソース間の電圧とドレイン・ソース間の電流の関係図
、第4図は従来例の外部負荷駆動用CMOSドライバ回
路である。 (l2)・・・補助インバータ、(l3)・・・主イン
バータ、(8) (9)・・・直列接続体、(6) (
7) (10) (11)・・・スイッチ回路、(15
)・・・接続線、VDD・・・電源線。 第1 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 補助インバーターと主インバータと、この補助インバー
    タの出力端子と主インバータの入力端子を接続する接続
    線を備え、ドレインとゲートが共通に接続された一つ以
    上のトランジスタを直列に接続してなる直列接続体の一
    端を、この直列接続体と上記接続線との接続もしくは非
    接続を制御するスイッチ回路に接続し、この直列接続体
    の他端を電源線と接続したことを特徴とする外部負荷駆
    動用CMOSドライバ回路。
JP2010382A 1990-01-18 1990-01-18 外部負荷駆動用cmosドライバ回路 Pending JPH03214812A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2010382A JPH03214812A (ja) 1990-01-18 1990-01-18 外部負荷駆動用cmosドライバ回路

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JP2010382A JPH03214812A (ja) 1990-01-18 1990-01-18 外部負荷駆動用cmosドライバ回路

Publications (1)

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JPH03214812A true JPH03214812A (ja) 1991-09-20

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ID=11748579

Family Applications (1)

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JP2010382A Pending JPH03214812A (ja) 1990-01-18 1990-01-18 外部負荷駆動用cmosドライバ回路

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JP (1) JPH03214812A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH066195A (ja) * 1992-06-18 1994-01-14 Mitsubishi Electric Corp 出力ドライバ回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH066195A (ja) * 1992-06-18 1994-01-14 Mitsubishi Electric Corp 出力ドライバ回路

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