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JPH05284003A - Output circuit - Google Patents

Output circuit

Info

Publication number
JPH05284003A
JPH05284003A JP4108400A JP10840092A JPH05284003A JP H05284003 A JPH05284003 A JP H05284003A JP 4108400 A JP4108400 A JP 4108400A JP 10840092 A JP10840092 A JP 10840092A JP H05284003 A JPH05284003 A JP H05284003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
transistor
current
current mirror
mirror circuit
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
JP4108400A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Morizaki
茂樹 森崎
Zenichi Higuchi
善一 樋口
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.)
NEC Corp
NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Corp
NEC Engineering 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 NEC Corp, NEC Engineering Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP4108400A priority Critical patent/JPH05284003A/en
Publication of JPH05284003A publication Critical patent/JPH05284003A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To satisfy the output level standard even when a device parameter or a power supply voltage is fluctuated. CONSTITUTION:Respective sources are set so as to make equal the output currents of current mirror circuits 8 and 10 in a standard state and to make the output current of the current mirror circuit 8 larger than that of the current mirror circuit 10 in the case of enlarging the driving ability of a transistor. Thus, when the driving ability of the transistor is large, only while an output terminal 2 is set at an H level, a transistor 12 for control drives a transistor 11 for current leakage is driven currents flow between the input and output of an inverter 4, the logical amplitude of the inverter 4 is decreased, and the driving ability of an output transistor 5 is limited.

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、CMOSプロセスで製
造する出力回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output circuit manufactured by a CMOS process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ECLレベル(ECL論理回路の
論理レベル)の出力信号をCMOS構成の出力回路で実
現するために例えば図2に示すものが用いられている。
ECLレベルを出力するために出力トランジス5は非常
に大きな駆動能力を必要とするので、その駆動電力も大
きな値が必要となる。このため入力端子1と出力トラン
ジスタ5の間にインバータ3、4を縦続接続してインバ
ータ3、4の駆動能力を段階的に増加させるている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, one shown in FIG. 2 has been used to realize an ECL level (logic level of an ECL logic circuit) output signal by an output circuit having a CMOS structure.
Since the output transistor 5 needs a very large driving capability to output the ECL level, the driving power thereof also needs a large value. Therefore, the inverters 3 and 4 are connected in series between the input terminal 1 and the output transistor 5 to increase the driving capability of the inverters 3 and 4 step by step.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の出力回路は、出力トランジスタのドレインを出
力端子に接続しているため、デバイスパラメータ、電源
電圧の変動が生じた場合に、出力のHレベル(高レベ
ル)変動幅が大きくなり、デバイスパラメータ、電源電
圧がデバイスの駆動能力が下がる方向に変動した場合、
出力端子のHレベルの規格を維持しようとして出力トラ
ンジスタの駆動能力を大きくするとデバイスパラメー
タ、電源電圧がデバイスの駆動能力を上げる方向に変動
した場合、出力端子におけるHレベルの規格を上回って
しまうという課題を有していた。
However, in such a conventional output circuit, since the drain of the output transistor is connected to the output terminal, when the device parameter or the power supply voltage fluctuates, the H level of the output is generated. (High level) When the fluctuation range becomes large and the device parameters and power supply voltage fluctuate in the direction that the driving capability of the device decreases,
If the drive capability of the output transistor is increased in order to maintain the H level standard of the output terminal, and the device parameters and the power supply voltage change in the direction of increasing the drive capability of the device, the H level standard of the output terminal will be exceeded. Had.

【0004】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、デバイスパラメータまたは電源電圧が変動して
も出力レベル規格を満足するようにしたものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and is to satisfy the output level standard even if the device parameter or the power supply voltage changes.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、電流リーク用トランジスタ(11)
と、制御用トランジスタ(12)と、電流源(13)
と、第1のカレントミラー回路(8)と、第1のカレン
トミラー回路と同一極性の第2のカレントミラー回路と
(9)、第1のカレントミラー回路と逆極性の第3のカ
レントミラー回路(10)と、第1のダイオードアレイ
(6)と、第1のダイオードアレイより構成個数の少な
い第2のダイオードアレイ(7)を備え、電流リーク用
トランジスタはPチャンネルでありソース・ドレイン間
が縦続接続されたCMOSインバータ後段側の入出力端
子間に接続され、制御用トランジスタは電流リーク用ト
ランジスタのゲート・ドレイン間をオン・オフ制御する
ものであり、電流源は電流リーク用トランジスタ11の
ゲートに電流を供給するものであり、第1のカレントミ
ラー回路と第1のダイオードアレイは直列に接続され、
第2のカレントミラー回路と第2のダイオードアレイは
直列に接続され、第2のカレントミラー回路の出力は第
3のカレントミラー回路に入力し、第1のカレントミラ
ー回路の出力と第3のカレントミラー回路の出力とを制
御用トランジスタのゲートに入力したものである。
In order to solve such a problem, the present invention provides a current leakage transistor (11).
And a control transistor (12) and a current source (13)
A first current mirror circuit (8), a second current mirror circuit having the same polarity as the first current mirror circuit (9), and a third current mirror circuit having a reverse polarity to the first current mirror circuit. (10), the first diode array (6), and the second diode array (7) having a smaller number of components than the first diode array, and the current leakage transistor is a P-channel, and the source-drain is connected between the source and the drain. The control transistor is connected between the input / output terminals on the rear side of the cascaded CMOS inverters, and the control transistor controls ON / OFF between the gate and drain of the current leakage transistor, and the current source is the gate of the current leakage transistor 11. To supply a current to the first current mirror circuit and the first diode array are connected in series,
The second current mirror circuit and the second diode array are connected in series, the output of the second current mirror circuit is input to the third current mirror circuit, and the output of the first current mirror circuit and the third current The output of the mirror circuit is input to the gate of the control transistor.

【0006】[0006]

【作用】構成個数の異なるダイオードアレイの特性アン
バランスにより変動要素が検出され、その検出された変
動要素が電流リーク用トランジスタに供給され、出力ト
ランジスタのゲート電圧が制御される。
The variable element is detected by the characteristic imbalance of the diode arrays having different numbers of constituents, and the detected variable element is supplied to the current leakage transistor to control the gate voltage of the output transistor.

【0007】[0007]

【実施例】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。図1において、インバータ3、4は縦続接続されて
おり、入力端子1はインバータ3の入力に接続され、イ
ンバータ4の出力は出力トランジスタ5のゲートと制御
トランジスタ12のソースとに接続されている。また、
出力トランジスタ5のソースは接地され、ドレインは出
力端子2に接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the inverters 3 and 4 are connected in cascade, the input terminal 1 is connected to the input of the inverter 3, and the output of the inverter 4 is connected to the gate of the output transistor 5 and the source of the control transistor 12. Also,
The source of the output transistor 5 is grounded, and the drain is connected to the output terminal 2.

【0008】そして(n−1)個のダイオードを有する
ダイオードアレイ6とカレントミラー8、(m−1)個
のダイオード(m>n)を有するダイオードアレイ7と
カレントミラー9とはそれぞれ負電源15と接地間に接
続されている。カレントミラー9出力はカレントミラー
10の入力に接続されており、カレントミラー8の出力
とカレントミラー10の出力は制御用トランジスタ12
のゲートに接続され、制御用トランジスタ12のドレイ
ンは電流リーク用のトランジスタ11のゲートに接続さ
れ、電流リーク用トランジスタ11のソース、ドレイン
はそれぞれインバータ4の入力、出力に接続され、電流
源13は制御用トランジスタ12のドレインと接地間に
接続されている。
The diode array 6 having (n-1) diodes and the current mirror 8, and the diode array 7 having (m-1) diodes (m> n) and the current mirror 9 are the negative power source 15 respectively. And ground. The output of the current mirror 9 is connected to the input of the current mirror 10, and the output of the current mirror 8 and the output of the current mirror 10 are the control transistor 12
, The drain of the control transistor 12 is connected to the gate of the current leak transistor 11, the source and drain of the current leak transistor 11 are connected to the input and output of the inverter 4, respectively, and the current source 13 is It is connected between the drain of the control transistor 12 and the ground.

【0009】このように構成された装置は標準状態では
カレントミラー回路8、10の出力電流が等しく、トラ
ンジスタの駆動能力を大きくする場合はカレントミラー
回路8の出力電流がカレントミラー回路10の出力電流
より大きくなるように各諸元を設定する。これによりト
ランジスタの駆動能力が大きい場合は制御用トランジス
タ12により出力端子2がHレベルの場合のみ、電流リ
ーク用トランジスタ11が駆動されインバータ4の入出
力間に電流が流れ、インバータ4の論理振幅が減少し、
出力トランジスタ5の駆動能力を制限する。ダイオード
アレイ6とカレントミラー8のトランジスタサイズおよ
びダイオードアレイ7とカレントミラー9のトランジス
タサイズとをそれぞれ同じにし、デバイスパラメータ、
電源電圧が標準の場合にカレントミラー8、10の出力
電流IDa、IDbが同一の値IDになるようにダイオード
アレイ6、7のダイオード段数とトランジスタサイズを
決めると(1)式(2)式のようになる。
In the device constructed as described above, the output currents of the current mirror circuits 8 and 10 are equal in the standard state, and when the driving capability of the transistors is increased, the output current of the current mirror circuit 8 is the output current of the current mirror circuit 10. Set each parameter to be larger. As a result, when the driving capability of the transistor is large, the current leak transistor 11 is driven by the control transistor 12 only when the output terminal 2 is at the H level, and a current flows between the input and output of the inverter 4, so that the logical amplitude of the inverter 4 changes. Decreased,
The drive capability of the output transistor 5 is limited. The diode array 6 and the current mirror 8 have the same transistor size, and the diode array 7 and the current mirror 9 have the same transistor size.
When the number of diode stages and the transistor size of the diode arrays 6 and 7 are determined so that the output currents I Da and I Db of the current mirrors 8 and 10 have the same value I D when the power supply voltage is standard, equation (1) (2) ) It becomes like a formula.

【0010】 IDa=aA(VGSa−VT2=aA{(VS/na)−VT2・・・・(1) IDb=bA(VGSb−VT2=bA{(VS/nb)−VT2・・・・(2) ここで各諸元は次の通りである。 VT:閾値電圧 A:定数 VS:負電源の電圧の絶対値 a,b:トランジスタサイズの係数I Da = aA (V GSa −V T ) 2 = aA {(V S / n a ) −V T ) 2 ... (1) I Db = bA (V GSb −V T ) 2 = bA {(V S / n b ) -V T) 2 ···· (2) where each parameter is as follows. V T : threshold voltage A: constant V S : absolute value of voltage of negative power supply a, b: coefficient of transistor size

【0011】カレントミラー8、10の電流ΔIDは次
の(3)式のようになる。 ΔID=ΔIDa−ΔIDb =aA{(VS/na)−VT2−bA{(VS/nb)−VT2・・(3 )
[0011] Current [Delta] I D of the current mirror 8 and 10 is as following equation (3). ΔI D = ΔI Da −ΔI Db = aA {(V S / n a ) −V T } 2- bA {(V S / n b ) −V T } 2 (3)

【0012】ここでΔIDをVSとVTで偏微分すると次
のようになる。 (∂ΔID/∂VS)=2A〔(a/na){(VS/na)−VT} −(b/nb){(VS/nb)−VT}〕 =2(AID1/2〔{(a)1/2/na}−{(b)1/2/nb}}〕・・・(4) (∂ΔID/∂VT)=2A〔−a{(VS/na)−VT} +b{(VS/nb)−VT} =2(AID1/2{−(a)1/2+(b)1/2}・・・(5)
Here, the partial differentiation of ΔI D with respect to V S and V T is as follows. (∂ΔI D / ∂V S ) = 2A [(a / n a ) {(V S / n a ) −V T } − (b / n b ) {(V S / n b ) −V T }] = 2 (AI D) 1/2 [{(a) 1/2 / n a } - {(b) 1/2 / n b}} ] ··· (4) (∂ΔI D / ∂V T) = 2A [-a {(V S / n a ) -V T} + b {(V S / n b) -V T} = 2 (AI D) 1/2 {- (a) 1/2 + (b ) 1/2 } (5)

【0013】ここでna、nb、a、bを次のように設定
する。 na>nb (a/b)>na 2/nb 2
Here, n a , n b , a, and b are set as follows. n a > n b (a / b)> n a 2 / n b 2

【0014】例えばna=4、nb=2と設定すると次に
ようになる。 (a/b)=8.54>(4/2)2=4 この場合、(∂ΔID/∂VS)>0、(∂ΔID/∂
T)<0、となる。
For example, if n a = 4 and n b = 2 are set, the following is obtained. (A / b) = 8.54> (4/2) 2 = 4 In this case, (∂ΔI D / ∂V S )> 0, (∂ΔI D / ∂
V T ) <0.

【0015】デバイスの駆動能力を大きくするのは電源
電圧が増加、閾値電圧が減少した場合であるので、デバ
イスパラメータ、電源電圧変動がデバイスの駆動能力を
大きくする方向に変動した場合、ΔIDの符号は正とな
る。従ってカレントミラー8、10の出力がゲートに接
続された制御用トランジスタ12はゲート電圧がHレベ
ルになるのでオンする。
Since the power supply voltage is increased and the threshold voltage is decreased to increase the drive capability of the device, when the device parameter and the power supply voltage change are changed to increase the drive capability of the device, ΔI D The sign is positive. Therefore, the control transistor 12 whose outputs are connected to the gates of the current mirrors 8 and 10 is turned on because the gate voltage becomes H level.

【0016】電流源13の電流値を微小な値に設定する
ことにより制御用トランジスタ12がオンした場合に電
流リーク用トランジスタ11のゲート、ドレイン間電圧
はほぼ0となり、電流リーク用トランジスタ11はイン
バータ4の入力側にアノード、出力側にカソードを接続
したダイオードと同等の働きをする。
When the control transistor 12 is turned on by setting the current value of the current source 13 to a minute value, the gate-drain voltage of the current leakage transistor 11 becomes almost 0, and the current leakage transistor 11 is an inverter. 4 functions as a diode in which the anode is connected to the input side and the cathode is connected to the output side.

【0017】ΔIDが負の場合、制御用トランジスタ1
2はオフするので、電流リーク用トランジスタ11のゲ
ート電圧は電流源13によりHレベルになり、電流リー
ク用トランジスタ11もオフする。従って、デバイスパ
ラメータ、電源電圧がデバイスの駆動能力を大きくする
方向に変動した場合で、かつ出力端子がHレベルになる
場合に、電流リーク用トランジスタ11はダイオード接
続され、インバータ4の入出力間にリーク電流を流すた
め、インバータの論理振幅は小さくなり、インバータ4
の駆動能力が下がる。
If ΔI D is negative, the control transistor 1
Since 2 is turned off, the gate voltage of the current leakage transistor 11 becomes H level by the current source 13, and the current leakage transistor 11 is also turned off. Therefore, when the device parameters and the power supply voltage fluctuate in the direction of increasing the driving capability of the device, and when the output terminal becomes the H level, the current leakage transistor 11 is diode-connected and is connected between the input and output of the inverter 4. Since the leak current flows, the logical amplitude of the inverter becomes small, and the inverter 4
The driving ability of is reduced.

【0018】従って各要素を調整して出力端子2のHレ
ベルが規格内に入るように調整すれば良い。
Therefore, each element may be adjusted so that the H level of the output terminal 2 falls within the standard.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明たように本発明はダイオード接
続個数の異なるダイオードアレイのアンバランスによっ
て変動要素を検出し、その検出された変動要素に基づい
てインバータの入出力間に接続されたトランジスタを制
御し、出力トランジスタのゲート電圧を制御するように
したので、出力トランジスタのHレベルが規格値を越え
ることがないという効果を有する。
As described above, according to the present invention, the variable element is detected by the imbalance of the diode arrays having different diode connections, and the transistor connected between the input and the output of the inverter is detected based on the detected variable element. Since it is controlled so that the gate voltage of the output transistor is controlled, there is an effect that the H level of the output transistor does not exceed the standard value.

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

【図1】本発明の一実施例を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来装置の一例を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3、4 インバータ 5 出力トランジスタ 6、7 ダイオードアレイ 8、9、10 カレントミラー回路 11 電流リーク用トランジスタ 12 制御用トランジスタ 3, 4 Inverter 5 Output transistor 6, 7 Diode array 8, 9, 10 Current mirror circuit 11 Current leakage transistor 12 Control transistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CMOSで構成されるインバータを少な
くとも2段縦続接続し、その出力にPチャンネルMOS
トランジスタを接続した出力回路において、 電流リーク用トランジスタ(11)と、制御用トランジ
スタ(12)と、電流源(13)と、第1のカレントミ
ラー回路(8)と、第1のカレントミラー回路と同一極
性の第2のカレントミラー回路と(9)、第1のカレン
トミラー回路と逆極性の第3のカレントミラー回路(1
0)と、第1のダイオードアレイ(6)と、第1のダイ
オードアレイより構成個数の少ない第2のダイオードア
レイ(7)を備え、 前記電流リーク用トランジスタはPチャンネルでありソ
ース・ドレイン間が前記縦続接続されたCMOSインバ
ータ後段側の入出力端子間に接続され、 前記制御用トランジスタは前記電流リーク用トランジス
タのゲート・ドレイン間をオン・オフ制御するものであ
り、 前記電流源は前記電流リーク用トランジスタ11のゲー
トに電流を供給するものであり、 前記第1のカレントミラー回路と前記第1のダイオード
アレイは直列に接続され、 前記第2のカレントミラー回路と前記第2のダイオード
アレイは直列に接続され、 前記第2のカレントミラー回路の出力は前記第3のカレ
ントミラー回路に入力し、 前記第1のカレントミラー回路の出力と前記第3のカレ
ントミラー回路の出力とを前記制御用トランジスタのゲ
ートに入力したことを特徴とする出力回路。
1. An inverter comprising CMOSs is cascaded in at least two stages, and a P channel MOS is provided at the output thereof.
In a transistor-connected output circuit, a current leakage transistor (11), a control transistor (12), a current source (13), a first current mirror circuit (8), and a first current mirror circuit are provided. The second current mirror circuit having the same polarity (9), and the third current mirror circuit (1 having the opposite polarity to the first current mirror circuit (1)
0), a first diode array (6), and a second diode array (7) having a smaller number of components than the first diode array, and the current leakage transistor is a P-channel and has a source-drain region. The control transistor is connected between the input / output terminals on the subsequent stage side of the cascaded CMOS inverters, the control transistor controls on / off between the gate and the drain of the current leakage transistor, and the current source is the current leakage. A current is supplied to the gate of the transistor 11 for use, the first current mirror circuit and the first diode array are connected in series, and the second current mirror circuit and the second diode array are connected in series. And the output of the second current mirror circuit is input to the third current mirror circuit, An output circuit, wherein the output of the first current mirror circuit and the output of the third current mirror circuit are input to the gate of the control transistor.
JP4108400A 1992-04-02 1992-04-02 Output circuit Pending JPH05284003A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006039577A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Magnachip Semiconductor Ltd Output driver for passive matrix organic light-emitting diodes

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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