JPH04229714A - バッファを有する集積回路 - Google Patents
バッファを有する集積回路Info
- Publication number
- JPH04229714A JPH04229714A JP3112208A JP11220891A JPH04229714A JP H04229714 A JPH04229714 A JP H04229714A JP 3112208 A JP3112208 A JP 3112208A JP 11220891 A JP11220891 A JP 11220891A JP H04229714 A JPH04229714 A JP H04229714A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- buffer
- transistor
- integrated circuit
- voltage
- additional
- 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
Links
- 239000000872 buffer Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
- H03K19/018507—Interface arrangements
- H03K19/018521—Interface arrangements of complementary type, e.g. CMOS
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/003—Modifications for increasing the reliability for protection
- H03K19/00346—Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
- H03K19/00361—Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/01—Modifications for accelerating switching
- H03K19/017—Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
- H03K19/01707—Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
- H03K19/01721—Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by means of a pull-up or down element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Electronic Switches (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電流駆動バッファを有
する集積回路に関する。
する集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路によって発生させた信号で外部
導体を駆動するにはその集積回路の出力バッファが使用
されるが、このためには集積回路によって駆動される最
大負荷を推定する必要がある。この負荷は外部導体の分
布容量及びそれに接続された回路の入力容量を含んでい
る。バッファの駆動能力はこれら容量の充放電を十分高
速に行えるように設計され、所望の特性を得ている。更
に、その設計をするに当たっては、その負荷を駆動する
のに必要なDC電流シンク(及びソース)を考慮する必
要がある。例えば、TTL(Transistor−T
ransistor Logic)入力を駆動する場合
には、出力バッファは駆動入力あたり約0.8〜4mA
の電流シンクを必要とする。 従来の出力バッファでは、容量性(AC)駆動能力とD
C駆動能力との双方を同時に供給するために十分な大き
さのトランジスタを設計する必要があった。
導体を駆動するにはその集積回路の出力バッファが使用
されるが、このためには集積回路によって駆動される最
大負荷を推定する必要がある。この負荷は外部導体の分
布容量及びそれに接続された回路の入力容量を含んでい
る。バッファの駆動能力はこれら容量の充放電を十分高
速に行えるように設計され、所望の特性を得ている。更
に、その設計をするに当たっては、その負荷を駆動する
のに必要なDC電流シンク(及びソース)を考慮する必
要がある。例えば、TTL(Transistor−T
ransistor Logic)入力を駆動する場合
には、出力バッファは駆動入力あたり約0.8〜4mA
の電流シンクを必要とする。 従来の出力バッファでは、容量性(AC)駆動能力とD
C駆動能力との双方を同時に供給するために十分な大き
さのトランジスタを設計する必要があった。
【0003】しかし、デジタル(即ち2値)論理回路が
高速化されるにつれて出力バッファで生じるノイズも増
大してきた。バッファの立上がり及び立下がりが高速に
なり、より大きな容量性電流が流れるからである。この
ノイズは、導体間の容量結合によって伝達され、例えば
電源導体のインダクタンスによって生じる「グラウンド
バウンス」を原因としている。このために、このノイズ
を最小にする種々の手法が採用されてきた。
高速化されるにつれて出力バッファで生じるノイズも増
大してきた。バッファの立上がり及び立下がりが高速に
なり、より大きな容量性電流が流れるからである。この
ノイズは、導体間の容量結合によって伝達され、例えば
電源導体のインダクタンスによって生じる「グラウンド
バウンス」を原因としている。このために、このノイズ
を最小にする種々の手法が採用されてきた。
【0004】一つは、集積回路製造プロセスにおける変
差を補償するために、出力バッファの立ち上がり及び立
ち下がり時間を制御する方法である。その結果として、
「高速」プロセス(即ち、ノーマルプロセスからの変位
プロセスであり、相対的に高速回路となるプロセス)で
製造されたバッファは過度のノイズを生じない。例えば
、立ち上がり及び立ち下がり時間を相対的に一定に維持
する手法は米国特許第4,823,029号に記載され
ている。回路スピードに影響を与える他の要因は、動作
温度及び印加電圧であり、ともに補償可能である。
差を補償するために、出力バッファの立ち上がり及び立
ち下がり時間を制御する方法である。その結果として、
「高速」プロセス(即ち、ノーマルプロセスからの変位
プロセスであり、相対的に高速回路となるプロセス)で
製造されたバッファは過度のノイズを生じない。例えば
、立ち上がり及び立ち下がり時間を相対的に一定に維持
する手法は米国特許第4,823,029号に記載され
ている。回路スピードに影響を与える他の要因は、動作
温度及び印加電圧であり、ともに補償可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速動
作時に相対的に大きなDC電流のシンク又はソースが要
求されることから、集積回路バッファの改良が望まれて
いる。更に、CMOS負荷のみを駆動するときのように
大きなDC電流を供給しない出力バッファでさえ、ノイ
ズ低減技術は有益である。オン・チップ・バッファ、例
えばバス・ドライバやクロック・ドライバに対する要求
も増大している。即ち、クロック周波数の増加、被駆動
導体の長さの増大にともない、過度のノイズの発生する
可能性が益々大きくなっているからである。
作時に相対的に大きなDC電流のシンク又はソースが要
求されることから、集積回路バッファの改良が望まれて
いる。更に、CMOS負荷のみを駆動するときのように
大きなDC電流を供給しない出力バッファでさえ、ノイ
ズ低減技術は有益である。オン・チップ・バッファ、例
えばバス・ドライバやクロック・ドライバに対する要求
も増大している。即ち、クロック周波数の増加、被駆動
導体の長さの増大にともない、過度のノイズの発生する
可能性が益々大きくなっているからである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるバッファを
有する集積回路は、改良された電流駆動能力を有するイ
ンバータを含み、バッファ出力電圧が所与のしきい値を
通過すると感応する回路を有する。その時に付加トラン
ジスタはスイッチされ、出力回路に電流駆動能力を付加
する。この付加的電流駆動はDC電流のシンク又はソー
スである。更に、このこの付加的電流駆動は、AC電流
、又はACおよびDC電流の双方を供給する。このよう
に設計することでAC駆動トランジスタの寸法を相対的
に小さく維持でき、スイッチングノイズを最小に抑える
ことができる。
有する集積回路は、改良された電流駆動能力を有するイ
ンバータを含み、バッファ出力電圧が所与のしきい値を
通過すると感応する回路を有する。その時に付加トラン
ジスタはスイッチされ、出力回路に電流駆動能力を付加
する。この付加的電流駆動はDC電流のシンク又はソー
スである。更に、このこの付加的電流駆動は、AC電流
、又はACおよびDC電流の双方を供給する。このよう
に設計することでAC駆動トランジスタの寸法を相対的
に小さく維持でき、スイッチングノイズを最小に抑える
ことができる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例であるCMOS技術
による2進出力バッファの回路図である。本実施例にお
いて、出力インバータ100はpチャネル・プルアップ
・トランジスタM1およびnチャネル・プルダウン・ト
ランジスタM2を有し、それらのドレインは共に出力ノ
ード110及びボンドパッド101に接続されている。 出力バッファが駆動するよう設計された負荷は容量Cl
oadを含んでいる。この容量Cloadは、ボンドパ
ッド101に接続された外部導体の分布容量の他に、そ
れに接続された他の集積回路の入力容量をも含む。トラ
ンジスタM1及びM2の寸法は、一般に、負荷Cloa
dを駆動するときに望ましい立上り及び立下り時間が得
られるような十分な電流駆動能力を有するように選ばれ
る。この容量性の電流駆動は「AC駆動」とも呼ばれる
。
による2進出力バッファの回路図である。本実施例にお
いて、出力インバータ100はpチャネル・プルアップ
・トランジスタM1およびnチャネル・プルダウン・ト
ランジスタM2を有し、それらのドレインは共に出力ノ
ード110及びボンドパッド101に接続されている。 出力バッファが駆動するよう設計された負荷は容量Cl
oadを含んでいる。この容量Cloadは、ボンドパ
ッド101に接続された外部導体の分布容量の他に、そ
れに接続された他の集積回路の入力容量をも含む。トラ
ンジスタM1及びM2の寸法は、一般に、負荷Cloa
dを駆動するときに望ましい立上り及び立下り時間が得
られるような十分な電流駆動能力を有するように選ばれ
る。この容量性の電流駆動は「AC駆動」とも呼ばれる
。
【0008】このような容量性負荷に加えて、抵抗性負
荷が重要な存在となる場合がある。例えば、TTL集積
回路の入力には、プルアップ抵抗としてモデル化され得
る抵抗成分が存在する。これらの成分の総和は図1にお
いてRloadと示され、これが出力バッファに対して
対応するプルダウン電流駆動能力を要求している。この
抵抗性電流駆動は「DC駆動」とも呼ばれる。
荷が重要な存在となる場合がある。例えば、TTL集積
回路の入力には、プルアップ抵抗としてモデル化され得
る抵抗成分が存在する。これらの成分の総和は図1にお
いてRloadと示され、これが出力バッファに対して
対応するプルダウン電流駆動能力を要求している。この
抵抗性電流駆動は「DC駆動」とも呼ばれる。
【0009】従来技術においては、出力バッファトラン
ジスタ(例えばM2)の大きさは抵抗性負荷を駆動する
のに十分なものであった。これに対して、本発明におい
ては、DC駆動の少なくとも一部分、場合によってはA
C駆動の一部分も、付加トランジスタを通して供給され
る。図1の本実施例では、この付加トランジスタがM6
であり、M6が導通状態になると、出力電圧VOUT(
ノード110)が所与の値より低下したときに付加的電
流シンクを提供する。付加トランジスタM6が導通する
点は、後にTTLやCMOS(あるいはその他の負荷)
等を駆動する場合を例に挙げて説明する。
ジスタ(例えばM2)の大きさは抵抗性負荷を駆動する
のに十分なものであった。これに対して、本発明におい
ては、DC駆動の少なくとも一部分、場合によってはA
C駆動の一部分も、付加トランジスタを通して供給され
る。図1の本実施例では、この付加トランジスタがM6
であり、M6が導通状態になると、出力電圧VOUT(
ノード110)が所与の値より低下したときに付加的電
流シンクを提供する。付加トランジスタM6が導通する
点は、後にTTLやCMOS(あるいはその他の負荷)
等を駆動する場合を例に挙げて説明する。
【0010】先ず、TTL負荷を駆動する場合の本実施
例の動作を説明する。この場合、DC電流を出力バッフ
ァによってシンクする必要がある。信号VINがインバ
ータ102のスイッチングしきい値(VDD/2が一般
的)より低下すると、インバータ102の出力(ノード
103)は上昇し、それによりトランジスタM5は導通
する。更に、出力インバータ100は切り替わり、バッ
ファ出力ノード110の出力電圧は下降する。この出力
電圧はインバータ104の入力に印加される。従って、
インバータ104及び105を通過する時間によって定
められる遅延時間の後、ノード106の電圧は下降し、
トランジスタM5を通してノード107の電圧を低下さ
せる。これによってpチャネルトランジスタM4は導通
し、高い電圧(VDD)がトランジスタM6のゲートに
印加される。
例の動作を説明する。この場合、DC電流を出力バッフ
ァによってシンクする必要がある。信号VINがインバ
ータ102のスイッチングしきい値(VDD/2が一般
的)より低下すると、インバータ102の出力(ノード
103)は上昇し、それによりトランジスタM5は導通
する。更に、出力インバータ100は切り替わり、バッ
ファ出力ノード110の出力電圧は下降する。この出力
電圧はインバータ104の入力に印加される。従って、
インバータ104及び105を通過する時間によって定
められる遅延時間の後、ノード106の電圧は下降し、
トランジスタM5を通してノード107の電圧を低下さ
せる。これによってpチャネルトランジスタM4は導通
し、高い電圧(VDD)がトランジスタM6のゲートに
印加される。
【0011】これによってトランジスタM6は導通し、
負荷電流(I2)の一部がM6を通してVSSへ流れる
。 電流が正電圧(VDD)から負荷Rloadを通して接
地電圧(VSS)へ流れるから、M6の導通によって付
加的電流シンクが得られることとなる。VINが高電圧
状態に変わると、ノード103の電圧は降下し、M3が
導通状態となる。これにより、高電圧がM4のゲートに
かかり、M4はオフ状態となる。更に、高い電圧のVI
NによりM7が導通し、これにより低電圧がM6のゲー
トに印加され、M6をオフ状態にする。また、高い電圧
のVINによりノード103が低電圧となり、出力バッ
ファ100の出力ノード110、即ちボンドパッド10
1の電圧が上昇する。
負荷電流(I2)の一部がM6を通してVSSへ流れる
。 電流が正電圧(VDD)から負荷Rloadを通して接
地電圧(VSS)へ流れるから、M6の導通によって付
加的電流シンクが得られることとなる。VINが高電圧
状態に変わると、ノード103の電圧は降下し、M3が
導通状態となる。これにより、高電圧がM4のゲートに
かかり、M4はオフ状態となる。更に、高い電圧のVI
NによりM7が導通し、これにより低電圧がM6のゲー
トに印加され、M6をオフ状態にする。また、高い電圧
のVINによりノード103が低電圧となり、出力バッ
ファ100の出力ノード110、即ちボンドパッド10
1の電圧が上昇する。
【0012】図2は、バッファ出力電圧(VOUT)及
びM6のゲート(ノード108)電圧を時間の関数とし
て示したグラフである。この波形状はTTL負荷を駆動
する場合の典型的なものである。VINが時点T0で降
下すると、VOUTも出力インバータ100の動作によ
って低下し始める。VOUTが時点T1においてインバ
ータ104のスイッチングしきい値(例えばVDD/2
)より低く降下すると、インバータ104は高レベルに
切り替わる。 インバータ104及び105は、ノード108の電圧が
M6のしきい値(Vth)に到達し、従ってM6を導通
させる時間を時点T2まで遅らせる。この遅延td(T
2−T1)は、出力電圧が相対的に低くなった(典型的
には低レベル状態より約1ボルト以内)後に付加的電流
シンクを確実に生じるように、設計される。
びM6のゲート(ノード108)電圧を時間の関数とし
て示したグラフである。この波形状はTTL負荷を駆動
する場合の典型的なものである。VINが時点T0で降
下すると、VOUTも出力インバータ100の動作によ
って低下し始める。VOUTが時点T1においてインバ
ータ104のスイッチングしきい値(例えばVDD/2
)より低く降下すると、インバータ104は高レベルに
切り替わる。 インバータ104及び105は、ノード108の電圧が
M6のしきい値(Vth)に到達し、従ってM6を導通
させる時間を時点T2まで遅らせる。この遅延td(T
2−T1)は、出力電圧が相対的に低くなった(典型的
には低レベル状態より約1ボルト以内)後に付加的電流
シンクを確実に生じるように、設計される。
【0013】従って、付加的電流シンクからは、実質的
に付加的AC電流は生じないし、また実質的な付加的ス
イッチングノイズも生じない。即ち、図2に示される電
流シンクは出力電圧波形の「ひざ部分」(領域20)を
変化させることなく得られる。他方、もし出力インバー
タトランジスタ(例えばM2)が全電流駆動能力(I1
+I2)を与えるに十分な大きさに設計されているとす
れば、出力波形のひざ部分はシャープになり、過度にノ
イズを発生させることになるだろう。
に付加的AC電流は生じないし、また実質的な付加的ス
イッチングノイズも生じない。即ち、図2に示される電
流シンクは出力電圧波形の「ひざ部分」(領域20)を
変化させることなく得られる。他方、もし出力インバー
タトランジスタ(例えばM2)が全電流駆動能力(I1
+I2)を与えるに十分な大きさに設計されているとす
れば、出力波形のひざ部分はシャープになり、過度にノ
イズを発生させることになるだろう。
【0014】上述したように、本実施例では出力電圧が
インバータ104のスイッチングしきい値より降下した
ときに付加的駆動が与えられる。このしきい値は、周知
の方法により、インバータ104の相補トランジスタの
寸法比によって選択され得る。TTL負荷を駆動すると
きには、付加的出力電流を与えるためのしきい値はバッ
ファに供給される電源電圧(VDD)の0.2〜0.8
の範囲であることが望ましく、典型的には約VDD/2
である。
インバータ104のスイッチングしきい値より降下した
ときに付加的駆動が与えられる。このしきい値は、周知
の方法により、インバータ104の相補トランジスタの
寸法比によって選択され得る。TTL負荷を駆動すると
きには、付加的出力電流を与えるためのしきい値はバッ
ファに供給される電源電圧(VDD)の0.2〜0.8
の範囲であることが望ましく、典型的には約VDD/2
である。
【0015】さらに、スイッチングしきい値及び遅延t
dは、出力電圧が出力インバータへ印加される電源電圧
の25%より低くなったときにM6の導通による付加的
電流シンクが生ずるように、選択される。従って、この
出力電圧は、電源電圧5Vの場合、1.25Vより低い
値である。なお、M6における所望の導通電圧を得るに
は、インバータ104のスイッチングしきい値を低下さ
せると遅延時間tdも短くなり、その逆も成立する、と
いう関係を利用すれば良い。
dは、出力電圧が出力インバータへ印加される電源電圧
の25%より低くなったときにM6の導通による付加的
電流シンクが生ずるように、選択される。従って、この
出力電圧は、電源電圧5Vの場合、1.25Vより低い
値である。なお、M6における所望の導通電圧を得るに
は、インバータ104のスイッチングしきい値を低下さ
せると遅延時間tdも短くなり、その逆も成立する、と
いう関係を利用すれば良い。
【0016】本実施例では付加的電流シンクを与えるn
チャネル電界効果トランジスタを例示したが、pチャネ
ルトランジスタを用いれば付加的電流ソースを同様の方
法で得ることができる。この場合、M3〜M6の導電形
も逆になり、VDDおよびVSSの接続も逆にする。付
加的電流ソースは、例えば接地(VSS)された抵抗付
加によって終端された伝送形導体を駆動する場合に有益
である。
チャネル電界効果トランジスタを例示したが、pチャネ
ルトランジスタを用いれば付加的電流ソースを同様の方
法で得ることができる。この場合、M3〜M6の導電形
も逆になり、VDDおよびVSSの接続も逆にする。付
加的電流ソースは、例えば接地(VSS)された抵抗付
加によって終端された伝送形導体を駆動する場合に有益
である。
【0017】更に、付加的電流シンク及び電流ソースの
双方を与えることも可能である。これは、適当な制御回
路と共に、付加的nチャネルトランジスタ及び付加的p
チャネルトランジスタの双方を用いることによって達成
され、数種類の負荷にとって有益である。
双方を与えることも可能である。これは、適当な制御回
路と共に、付加的nチャネルトランジスタ及び付加的p
チャネルトランジスタの双方を用いることによって達成
され、数種類の負荷にとって有益である。
【0018】本発明の第2実施例では、MOS(CMO
Sを含む)負荷を駆動する場合を示す。この場合、DC
電流は実質的に要求されないが、高速の立上り及び立下
り時間を維持しつつ、バッファスイッチングノイズを低
減させることは依然として望ましい。
Sを含む)負荷を駆動する場合を示す。この場合、DC
電流は実質的に要求されないが、高速の立上り及び立下
り時間を維持しつつ、バッファスイッチングノイズを低
減させることは依然として望ましい。
【0019】再び図1において、本実施例ではインバー
タ104及び105からなる遅延回路は除去され、出力
ノード110(およびボンドパッド101)は導体10
9によってトランジスタM5に直接接続される。この構
成により付加トランジスタM6の導通時間の遅延が少な
くなる。即ち、ボンドパッド101の出力電圧VOUT
がpチャネルトランジスタM4のしきい値より降下した
直後にM6は導通する。
タ104及び105からなる遅延回路は除去され、出力
ノード110(およびボンドパッド101)は導体10
9によってトランジスタM5に直接接続される。この構
成により付加トランジスタM6の導通時間の遅延が少な
くなる。即ち、ボンドパッド101の出力電圧VOUT
がpチャネルトランジスタM4のしきい値より降下した
直後にM6は導通する。
【0020】図3において、入力電圧VINが時点T3
で下降すると、出力電圧VOUTは低下し始める。VO
UTが時点T4でトランジスタM4のしきい値(VDD
−Vth)を下方へ通過する。その直後の時点T5で付
加トランジスタM6は導通する。この場合の遅延時間t
d(T5−T4)は、実際問題として無視し得るほどに
短い。時点T5の後、出力電圧VOUTは低レベル状態
(0ボルト)に急速に降下する。
で下降すると、出力電圧VOUTは低下し始める。VO
UTが時点T4でトランジスタM4のしきい値(VDD
−Vth)を下方へ通過する。その直後の時点T5で付
加トランジスタM6は導通する。この場合の遅延時間t
d(T5−T4)は、実際問題として無視し得るほどに
短い。時点T5の後、出力電圧VOUTは低レベル状態
(0ボルト)に急速に降下する。
【0021】従って、MOS負荷を駆動する本実施例に
おいて、付加トランジスタM6はAC電流、即ち外部導
体及び他のMOS集積回路入力からの容量性電流を通過
させることができる。しかし、図3から分かるように、
大きな遅延を生じないとは言っても、付加的電流が導通
するのは、ひざ部分30の時間経過後である。従って、
出力バッファのスイッチングにより生ずるノイズは比較
的低いものであり、しかもVOUTは比較的急速に降下
する。
おいて、付加トランジスタM6はAC電流、即ち外部導
体及び他のMOS集積回路入力からの容量性電流を通過
させることができる。しかし、図3から分かるように、
大きな遅延を生じないとは言っても、付加的電流が導通
するのは、ひざ部分30の時間経過後である。従って、
出力バッファのスイッチングにより生ずるノイズは比較
的低いものであり、しかもVOUTは比較的急速に降下
する。
【0022】CMOS出力バッファの場合、図1に相当
する回路は、プルアップ付加トランジスタを設け、上記
トランジスタの導電形を逆にすることによって構成され
る。CMOS負荷は電源電圧のほぼ中央点でスイッチし
、TTL出力バッファの場合のような非対称DC負荷が
存在しないからである。TTL回路に比べてCMOS回
路は高い耐ノイズ性があるために、実施例としては有利
である。
する回路は、プルアップ付加トランジスタを設け、上記
トランジスタの導電形を逆にすることによって構成され
る。CMOS負荷は電源電圧のほぼ中央点でスイッチし
、TTL出力バッファの場合のような非対称DC負荷が
存在しないからである。TTL回路に比べてCMOS回
路は高い耐ノイズ性があるために、実施例としては有利
である。
【0023】本発明の更なる利点は、付加トランジスタ
の動作が出力ノード110の電圧によって制御されるこ
とである。従って、出力インバータの入力ノード103
には、付加トランジスタによって、付加的な容量性負荷
は実際問題として存在しない。ノード103に付加的容
量があれば、スイッチング速度は低下し、従って出力バ
ッファの性能を低下させる。本発明は、バッファのスイ
ッチングノイズを増大させることなく、駆動能力を向上
させるが、場合によってはノイズ制御を付加することが
望ましい。上述した米国特許第4,823,029号に
記載された技術を本発明と共に用いることは有効である
。その他のノイズ制御技術も可能である。
の動作が出力ノード110の電圧によって制御されるこ
とである。従って、出力インバータの入力ノード103
には、付加トランジスタによって、付加的な容量性負荷
は実際問題として存在しない。ノード103に付加的容
量があれば、スイッチング速度は低下し、従って出力バ
ッファの性能を低下させる。本発明は、バッファのスイ
ッチングノイズを増大させることなく、駆動能力を向上
させるが、場合によってはノイズ制御を付加することが
望ましい。上述した米国特許第4,823,029号に
記載された技術を本発明と共に用いることは有効である
。その他のノイズ制御技術も可能である。
【0024】以上、出力バッファに付いて述べたが、本
発明を他に応用することも可能である。例えば、オン・
チップ・バス・ドライバおよびクロック・ドライバに本
発明を適用することは有利である。この場合、バッファ
出力ノード110と付加トランジスタM6のドレインと
は、外部負荷に接続するためのボンドパッド(101)
ではなくオン・チップ負荷に接続されている。実際に、
チップサイズが大型化しウエハ大の集積が可能となると
、導体の長さも長くなり、本発明の適用範囲は多様な広
がりを見せることとなる。なお、ここで「バッファ」と
いう用語は、このような全ての適用例を含む意味に使用
されている。
発明を他に応用することも可能である。例えば、オン・
チップ・バス・ドライバおよびクロック・ドライバに本
発明を適用することは有利である。この場合、バッファ
出力ノード110と付加トランジスタM6のドレインと
は、外部負荷に接続するためのボンドパッド(101)
ではなくオン・チップ負荷に接続されている。実際に、
チップサイズが大型化しウエハ大の集積が可能となると
、導体の長さも長くなり、本発明の適用範囲は多様な広
がりを見せることとなる。なお、ここで「バッファ」と
いう用語は、このような全ての適用例を含む意味に使用
されている。
【0025】図1の実施例では、CMOS出力インバー
タ100が例示されているが、プルアップ及びプルダウ
ントランジスタの双方がnチャネル素子であっても良い
。この場合、バッファ入力信号はプルアップ及びプルダ
ウントランジスタの各ゲートに関して逆転される。出力
インバータに直列に電圧降下(voltage−dro
pping)トランジスタを用いて出力インバータに印
加される電源電圧を集積回路に印加される電源電圧に比
較して低下させることも可能である。この構成は、例え
ば標準CMOSの0〜5ボルトの出力スウィングに比べ
て、0〜3ボルトの出力スウィングを提供するのに有益
である。
タ100が例示されているが、プルアップ及びプルダウ
ントランジスタの双方がnチャネル素子であっても良い
。この場合、バッファ入力信号はプルアップ及びプルダ
ウントランジスタの各ゲートに関して逆転される。出力
インバータに直列に電圧降下(voltage−dro
pping)トランジスタを用いて出力インバータに印
加される電源電圧を集積回路に印加される電源電圧に比
較して低下させることも可能である。この構成は、例え
ば標準CMOSの0〜5ボルトの出力スウィングに比べ
て、0〜3ボルトの出力スウィングを提供するのに有益
である。
【0026】更に、バイポーラ技術によるバッファも本
発明によって有利となる。この場合、出力インバータは
pnpプルアップトランジスタ及びnpnプルダウント
ランジスタを有しAC駆動を供給する。付加的電流シン
クトランジスタはnpnトランジスタであり、前記CM
OSの場合のnチャネル付加トランジスタと同様に構成
される。付加的電流ソースが望まれる場合は、付加pn
pトランジスタが設けられる。バイポーラ及び電界効果
トランジスタ技術における他の応用実施例も存在する。
発明によって有利となる。この場合、出力インバータは
pnpプルアップトランジスタ及びnpnプルダウント
ランジスタを有しAC駆動を供給する。付加的電流シン
クトランジスタはnpnトランジスタであり、前記CM
OSの場合のnチャネル付加トランジスタと同様に構成
される。付加的電流ソースが望まれる場合は、付加pn
pトランジスタが設けられる。バイポーラ及び電界効果
トランジスタ技術における他の応用実施例も存在する。
【0027】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
るバッファを有する集積回路は、付加的な電流シンク又
は電流ソースを提供する手段を有することにより、トラ
ンジスタの寸法を相対的に小さく維持でき、スイッチン
グノイズを最小に抑えることができる。
るバッファを有する集積回路は、付加的な電流シンク又
は電流ソースを提供する手段を有することにより、トラ
ンジスタの寸法を相対的に小さく維持でき、スイッチン
グノイズを最小に抑えることができる。
【図1】本発明の一実施例であるCMOS技術による2
進出力バッファの回路図である。
進出力バッファの回路図である。
【図2】本実施例におけるバッファ出力電圧(VOUT
)及びM6のゲート(ノード108)電圧を時間の関数
として示したグラフである。
)及びM6のゲート(ノード108)電圧を時間の関数
として示したグラフである。
【図3】第2実施例におけるバッファ出力電圧(VOU
T)及びM6のゲート(ノード108)電圧を時間の関
数として示したグラフである。
T)及びM6のゲート(ノード108)電圧を時間の関
数として示したグラフである。
100 出力バッファ
101 ボンドパッド
M6 付加トランジスタ
Claims (11)
- 【請求項1】 バッファ出力ノード(110)の電圧
を第1電源電圧(VDD)へ向けて引くプルアップ・ト
ランジスタ(M1)と、前記バッファ出力ノードの電圧
を第2電源電圧(VSS)へ向けて引くプルダウン・ト
ランジスタ(M2)とを含み、前記プルアップおよびプ
ルダウン・トランジスタがバッファ入力信号(VIN)
に反応して動作するバッファを有する集積回路において
、前記バッファは、さらに、前記バッファ出力ノードの
電圧を前記第1および第2の電源電圧のうちの一方へ向
けて引く付加トランジスタ(M6)と、前記バッファ出
力ノードに接続され、前記バッファ出力ノードの電圧(
VOUT)が前記第1および第2の電源電圧の間にある
しきい値を通過するときに前記付加トランジスタを導通
させる導通制御手段(104,105,M3,M4,M
5)と、を有することを特徴とするバッファを有する集
積回路。 - 【請求項2】 前記プルアップトランジスタ(M1)
はソース電極が正の電源電圧ノード(VDD)に接続さ
れたpチャネル電界効果トランジスタであり、前記プル
ダウントランジスタ(M2)はソース電極が負の電源電
圧ノード(VSS)に接続されたnチャネル電界効果ト
ランジスタであることを特徴とする請求項1記載の集積
回路。 - 【請求項3】 前記付加トランジスタ(M6)は付加
的電流シンクを与えるnチャネル電界効果トランジスタ
であることを特徴とする請求項2記載の集積回路。 - 【請求項4】 前記付加トランジスタ(M6)は付加
的電流ソースを与えるpチャネル電界効果トランジスタ
であることを特徴とする請求項2記載の集積回路。 - 【請求項5】 前記導通制御手段は、第1および第2
の電源電圧の差の0.2〜0.8の範囲内であるスイッ
チングしきい値を有するCMOSインバータ(104)
を含むことを特徴とする請求項2記載の集積回路。 - 【請求項6】 前記導通制御手段は、第1および第2
の電源電圧の差の約1/2のスイッチングしきい値を有
するCMOSインバータ(104)を含むことを特徴と
する請求項2記載の集積回路。 - 【請求項7】 前記導通制御手段は、前記付加トラン
ジスタを導通させる前に、前記バッファ出力電圧(VO
UT)を前記与えられた電源電圧のある増分内で遷移さ
せるための遅延手段(105)を有することを特徴とす
る請求項5記載の集積回路。 - 【請求項8】 前記増分は、前記第1および第2の電
源電圧の差の25%より低いことを特徴とする請求項7
記載の集積回路。 - 【請求項9】 前記バッファは、前記バッファ出力ノ
ード(110)がボンドパッド(101)に接続された
出力バッファであることを特徴とする請求項1記載の集
積回路。 - 【請求項10】 前記バッファはオン・チップ・ドラ
イバであり、前記バッファ出力ノードが同じ集積回路上
の負荷に接続されていることを特徴とする請求項1記載
の集積回路。 - 【請求項11】 バッファ出力ノード(110)の電
圧を正の電源電圧(VDD)へ向けて引くpチャネル・
プルアップ・トランジスタ(M1)と、前記バッファ出
力ノードの電圧を負の電源電圧(VSS)へ向けて引く
nチャネル・プルダウン・トランジスタ(M2)とを含
み、前記プルアップおよびプルダウン・トランジスタが
バッファ入力信号(VIN)に反応して動作するCMO
S出力バッファを有する集積回路において、前記バッフ
ァは、さらに、前記バッファ出力ノードの電圧を前記負
の電源電圧へ向けて引くnチャネル付加トランジスタ(
M6)と、前記バッファ出力ノードに接続された少なく
とも1つのインバータ(104)を含み、前記バッファ
出力ノードの電圧(VOUT)が前記正および負の電源
電圧の差の1/2より小さいしきい値を通過するときに
前記付加トランジスタを導通させる手段と、を有するこ
とを特徴とするバッファを有する集積回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US514647 | 1990-04-25 | ||
US07/514,647 US5097148A (en) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | Integrated circuit buffer with improved drive capability |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04229714A true JPH04229714A (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=24048120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3112208A Pending JPH04229714A (ja) | 1990-04-25 | 1991-04-18 | バッファを有する集積回路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5097148A (ja) |
EP (1) | EP0456354A3 (ja) |
JP (1) | JPH04229714A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6198327B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-03-06 | Nec Corporation | Pulse generator with improved high speed performance for generating a constant pulse width |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5212801A (en) * | 1990-08-31 | 1993-05-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Apparatus for responding to completion of each transition of a driver output signal for damping noise by increasing driver output impedance |
US5263173A (en) * | 1991-07-10 | 1993-11-16 | Hewlett-Packard Company | High speed clocked output driver for switching logic levels of an output pad at integer and integer and a half clock cycles |
KR100314893B1 (ko) * | 1993-06-08 | 2002-02-28 | 클라크 3세 존 엠. | Cmos-btl 호환가능버스 및 전송선 드라이버 |
US5530377A (en) * | 1995-07-05 | 1996-06-25 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for active termination of a line driver/receiver |
KR100373366B1 (ko) * | 1996-06-29 | 2003-05-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 장치의 출력 버퍼 |
US5917335A (en) * | 1997-04-22 | 1999-06-29 | Cypress Semiconductor Corp. | Output voltage controlled impedance output buffer |
KR100318685B1 (ko) * | 1997-08-22 | 2002-02-19 | 윤종용 | 프로그래머블임피던스콘트롤회로 |
US6094075A (en) | 1997-08-29 | 2000-07-25 | Rambus Incorporated | Current control technique |
US6870419B1 (en) * | 1997-08-29 | 2005-03-22 | Rambus Inc. | Memory system including a memory device having a controlled output driver characteristic |
US6408347B1 (en) | 1998-12-10 | 2002-06-18 | Cisco Technology, Inc. | Integrated multi-function adapters using standard interfaces through single a access point |
US6359477B1 (en) * | 1999-06-03 | 2002-03-19 | Texas Instruments Incorporated | Low power driver design |
US7051130B1 (en) | 1999-10-19 | 2006-05-23 | Rambus Inc. | Integrated circuit device that stores a value representative of a drive strength setting |
US6321282B1 (en) | 1999-10-19 | 2001-11-20 | Rambus Inc. | Apparatus and method for topography dependent signaling |
US6646953B1 (en) * | 2000-07-06 | 2003-11-11 | Rambus Inc. | Single-clock, strobeless signaling system |
US7079775B2 (en) | 2001-02-05 | 2006-07-18 | Finisar Corporation | Integrated memory mapped controller circuit for fiber optics transceiver |
US7119549B2 (en) * | 2003-02-25 | 2006-10-10 | Rambus Inc. | Output calibrator with dynamic precision |
US7888962B1 (en) | 2004-07-07 | 2011-02-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Impedance matching circuit |
US8036846B1 (en) | 2005-10-20 | 2011-10-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Variable impedance sense architecture and method |
US7443194B1 (en) | 2008-04-24 | 2008-10-28 | International Business Machines Corporation | I/O driver for integrated circuit with output impedance control |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6238617A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-19 | Toshiba Corp | 出力回路装置 |
JPS6428543A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-31 | Shizuoka Seiki Co Ltd | Quality judging apparatus for unhulled rice |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4258272A (en) * | 1979-03-19 | 1981-03-24 | National Semiconductor Corporation | TTL to CMOS input buffer circuit |
JPS6041364B2 (ja) * | 1980-08-29 | 1985-09-17 | 富士通株式会社 | 出力バッファ回路 |
JPS58196726A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-16 | Hitachi Ltd | Mos出力回路 |
US4760283A (en) * | 1986-08-29 | 1988-07-26 | Texas Instruments Incorporated | Dynamic input latch |
US4758743A (en) * | 1986-09-26 | 1988-07-19 | Motorola, Inc. | Output buffer with improved di/dt |
US4731553A (en) * | 1986-09-30 | 1988-03-15 | Texas Instruments Incorporated | CMOS output buffer having improved noise characteristics |
JPS63234622A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-29 | Toshiba Corp | デ−タ出力回路 |
JP2586033B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-02-26 | 日本電気株式会社 | 出力バツフア回路 |
JPH063870B2 (ja) * | 1987-04-06 | 1994-01-12 | 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 | 出力回路 |
US4823029A (en) * | 1987-06-25 | 1989-04-18 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Noise controlled output buffer |
JP2560732B2 (ja) * | 1987-07-15 | 1996-12-04 | 日本電気株式会社 | Mosメモリデバイスの出力回路 |
US4777389A (en) * | 1987-08-13 | 1988-10-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Output buffer circuits for reducing ground bounce noise |
US4959565A (en) * | 1989-02-10 | 1990-09-25 | National Semiconductor Corporation | Output buffer with ground bounce control |
US4961010A (en) * | 1989-05-19 | 1990-10-02 | National Semiconductor Corporation | Output buffer for reducing switching induced noise |
-
1990
- 1990-04-25 US US07/514,647 patent/US5097148A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-04-16 EP EP19910303372 patent/EP0456354A3/en not_active Withdrawn
- 1991-04-18 JP JP3112208A patent/JPH04229714A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6238617A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-19 | Toshiba Corp | 出力回路装置 |
JPS6428543A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-31 | Shizuoka Seiki Co Ltd | Quality judging apparatus for unhulled rice |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6198327B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-03-06 | Nec Corporation | Pulse generator with improved high speed performance for generating a constant pulse width |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0456354A2 (en) | 1991-11-13 |
EP0456354A3 (en) | 1991-11-21 |
US5097148A (en) | 1992-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0329285B1 (en) | Output buffer | |
US5894238A (en) | Output buffer with static and transient pull-up and pull-down drivers | |
US6459322B1 (en) | Level adjustment circuit and data output circuit thereof | |
EP0303341B1 (en) | Output buffer circuits | |
JPH04229714A (ja) | バッファを有する集積回路 | |
US5367210A (en) | Output buffer with reduced noise | |
US4902914A (en) | Logic circuit used in standard IC or CMOS logic level | |
JP3386602B2 (ja) | 出力回路装置 | |
US20030001554A1 (en) | Internal power voltage generator | |
JPH03283713A (ja) | 出力回路 | |
JP2002198791A (ja) | 電源電圧以外の電圧を使用する集積回路用の出力ドライバ | |
US11979155B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device and level shifter circuit | |
JP2000091900A (ja) | ブ―トストラップ型mosドライバ― | |
JPH0436606B2 (ja) | ||
JPH06103837B2 (ja) | トライステ−ト形出力回路 | |
US4612458A (en) | Merged PMOS/bipolar logic circuits | |
JP3652793B2 (ja) | 半導体装置の電圧変換回路 | |
JP2573431B2 (ja) | 出力バッファ回路 | |
US20050162209A1 (en) | High speed voltage level translator | |
JP2820980B2 (ja) | 論理回路 | |
JPH07231252A (ja) | レベルシフト回路 | |
JPH0677804A (ja) | 出力回路 | |
JPH05291939A (ja) | Cmosセルフブースト回路 | |
JP2001094402A (ja) | 半導体集積回路の出力回路 | |
JP3171518B2 (ja) | Bimos回路 |