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JPS63111720A - 出力バツフア回路 - Google Patents

出力バツフア回路

Info

Publication number
JPS63111720A
JPS63111720A JP61257460A JP25746086A JPS63111720A JP S63111720 A JPS63111720 A JP S63111720A JP 61257460 A JP61257460 A JP 61257460A JP 25746086 A JP25746086 A JP 25746086A JP S63111720 A JPS63111720 A JP S63111720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
output
delay circuit
delay
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.)
Granted
Application number
JP61257460A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0691454B2 (ja
Inventor
Yasunori Tanaka
康規 田中
Kyosuke Ogawa
恭輔 小川
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.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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 Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP61257460A priority Critical patent/JPH0691454B2/ja
Publication of JPS63111720A publication Critical patent/JPS63111720A/ja
Publication of JPH0691454B2 publication Critical patent/JPH0691454B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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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
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
    • H03K19/00361Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits

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

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路に設けられた出力バッファ回
路に係シ、特に二段のCMOSインバータが出力線を共
通とするように接続されてなるMOS(絶縁ゲート型)
出力回路に関する。
(従来の技術) 従来、LSIの出力パラフッ回路として、第6図(、)
または第7図乃至第10図にそれぞれ示すように構成さ
れている。即ち、第6図(、)の出力バッファ回路は、
vDD電源にソースが接続されたPチャネルトランジス
タP、とvs、電源(接地電位)にソースが接続された
NチャネルトランジスタN1とのドレイン相互が接続さ
れて出力線61に接続さn、ゲート相互が接続されて信
号人力M62に接線さnているCMOSインバータIV
からなる。また、第7図乃至第10図の各出力2177
回路は、入力信号が直接に入力する第1のCMOSイン
バータエvIおよび上記入力信号が遅延回路vo”また
は80または90または100金経て入力する第2のC
MOSインバータIV、が出力線61を共通とするよう
に接続されている。この場合、第7図中の遅延回路70
は1個の遅延素子DLからなり、第8図中の遅延回路8
0は複数個の遅延素子DL・・・が直列接続されてなり
、第9図中の遅延回路90は複数個の遅延素子DL・・
・が並列接続されてなり、第10図中の遅延回路100
はゲートがv8.ii位に接続さnepチャネルトラン
ジスタPおよびr−トがv0電位に接続され7’?:、
NチャネルトランジスタNが並列接続されているCMO
S遅延回路である。
しかし、前記第6図(、)の出力バッファ回路は、を源
H63@64や出力線61による寄生インダクタンスL
a、Lb、Lcや出力線61の負荷容−iCからなる共
振回路によって出力回路駆動時に電源線63.64、出
力線61に電圧振動が生じ、第6図(b)に示す出力信
号にアンダーシーート、オーバーシェート現象が生じる
。その結果、電源電圧の変動をまねき、上記出力回路と
同一電源線に接続されている他の素子の誤動作やラッチ
アップ現象1&:銹発するという問題がめる。
ま九、前記第7図乃至第10図の各出力バッファ回路は
、第1のCMOSインバータIV、と第2のCMOSイ
ンバータIvtとにより負荷を二段階に分はセ駆動する
ので、オーバーシェード、アンダーシェード現象は幾分
抑制さnるが、第2のCMOSインバータIV、のPチ
ャネルトランジスタP、、NチャネルトランジスタN、
の各ff−)に共通の遅延回路が接続さnているので、
出力回路の出力反転時に上記PチャネルトランジスタP
、、NチャネルトランジスタN、が同時にオン状態にな
る期間が生じ、vDDt源とvB、 を源との間に貫通
電流が流れてしまう。そして、この貫通電流によって電
源電圧が変動するので他の素子の誤動作等を誘発すると
いう問題がある。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記したように出力反転時にオーバーシェー
ド、アンダーシェード現象および貫通電流が生じること
に伴なう電源電圧変動に起因して電源を共用する他の素
子の誤動作等を誘発するという問題点を解決すべくなさ
れたもので、上記出力反転時のオーパーンエート、アン
ダーシュート現象および貫通電流を抑制でき、電源を共
用する他の素子の誤動作等の誘発を防止し得る出力バッ
ファ回路を提供することを目的とする。
[発明の目的] (問題点を解決するための手段) 本発明の出力バッファ回路は、信号入力が直接に入力す
る第1のCMOSインバータと、上記信号入力が第1の
遅延回路を経てff−)に入力するPチャネルトランジ
スタおよび上記信号入力が第2の遅延回路を経て入力す
るNチャネルトランジスタからなる第2のCMOSイン
バータを有し、この二段のインバータの各出力ノードが
共通に接続されてなることを特徴とする。
(作用) 上記第1の遅延回路および第2の遅延回路の遅延量を適
切に設定しておくことによって、出力反転時におけるオ
ーバーシェード、アンダーシェード現象を抑圧し得ると
共に立ち上がり時間、立ち下がり時間を自由に設定する
ことが可能になり、しかも第2のCMOSインバータの
貫通電流を抑制することが可能になる。したがって、上
記出力バッファ回路と電源を共用する他の素子の誤動作
等を誘発するおそnを防止できる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図はLSIに設けられ九出力バッ7ア回路であり、
IV 、はvDDIIIC源端とV。電原端(接地電位
)との間にPチャネルMO8)う/ジスタP1およびN
チャネルMO8)ランジスタN8が直列接続されると共
に各f−)が共通接続されて信号入力ノード10に接続
されてなる第1のCMOSインバータである。IV、は
同じくvDD1/を原端とv8.′dL源端原端間にP
チャネルMO8)ランジスタP、およびNチャネルMO
8)ランジスタN、が直列接続されてなる第2のCMO
Sインバータである。前記信号入力ノード10と上記第
2のCMOSインバータIV1のPチャネルトランジス
タP!、NチャネルトランジスタN、の各ゲートとの間
には対応して第1の遅延回路11および第2の遅延回路
12が接続されておシ、上記2個(D CMOSインバ
ータIV1. IV、+7)各出力ノードは共通接続さ
れて信号出力ノード13に接続されている。
上記2個の遅延回路11.12はそれぞれ対応してCM
O8遅延回路が用いられており、第1の遅延回路11は
、ゲートにv0電位が与えられたPチャネルトランジス
タP、とゲートにvDD電位が与えられ7’?、N?ヤ
ネルトランジスタN、とが並列接続されてなり、第2の
遅延回路12は、ゲートにv0電位が与えられ7’tP
チヤネルトランジスタP4とf−)に■DD電位が与え
られたNチャネルトランジスタN、とが並列接続されて
いる。
上記第1の遅延回路11の遅延時間はトランジスタP!
sNgのオン抵抗分に依存し、第2の遅延回路12の遅
延時間はトランジスタP 4 e N4のオン抵抗分に
依存するものであシ、それぞれの遅延時間が所定の大小
関係を有する所望値となるように上記各トランジスタP
8 t N3 * P 4 I N4のサイズが設定さ
れている。本例では、トランジスタP、のサイズがトラ
ンジスタP4のサイズよりも大きく設定されておシ、ト
ランジスタN4のサイズがトランジスタN、のサイズよ
りも大きく設定されている。
次に、上記出力バッファ回路の動作を説明する。
いま、信号入力ノード10をvDD電位からv0電位に
下げていくと、第1のCMOSインバータIV1ではP
チャネルトランジスタP8がオンになり、このトランジ
スタP1による小さな駆動力で負荷の充電が行なわれ、
信号出力ノード13はvsB電位から上がシ始める。こ
のとき、第2のCMOSインバータIV、においては、
先ずNチャネルr−ト側の第2の遅延回路12のNチャ
ネルトランジスタN。
がオンになることによって、NチャネルトランジスタN
、が急速にオフになる。この後、Pチャネルフート側の
第1の遅延回路11のPチャネルトランジスタP、がオ
ンになることによって、PチャネルトランジスタP、が
オンになる。このとき、上記第1の遅延回路11のPチ
ャネルトランジスタP、は、前記Pチャネルトランジス
タP、のゲート電位が下がるにしたがってバックゲート
バイアス効果によりオン抵抗が上昇するので、上記ゲー
ト電位の低下は緩やかなものになる。また、上記i1の
遅延回路11ONチヤネルトランジスタN、は、上記ゲ
ート電位を最終的に完全なロウレベルにする働らきをす
る。その結果、出力ノード13の出力電位は緩やかに立
ち上り、そのときの充放電電流(出力電流)は小さくて
済む。即ち、上記動作における出力バッファ回路の入出
力特性、各都電圧変化は、たとえば第2図(al中に実
線で示すようになり、上記出力電流の時間変化は第2図
(bl中に実線で示すようになる。ここで、比較のため
、前記第6図(a)に示した従来例の出力バッファ回路
の伝達特性、出力電流特性を点線で図示している。
上記とは逆に、入力ノードIQをvs、+41位からv
DD電位に上げていく場合には、第1のCMOSインバ
ータIV、ではNチャネルトランジスタN1がオンにな
フ、このトランジスタN1による小さな駆動力で出力ノ
ード13の放電が行なわn、出力ノード13はvDD′
rJL位から下がり始める。このとき、第2のCMOS
インバータIV、 vcおいては、先ずPチャネルr−
ト側の第1の遅延回路110PチヤネルトランジスタP
、がオンになることによって、Pチャネルトランジスタ
P、が急速にオフになる。
この後、Nチャネルゲート側の第2の遅延回路12ON
チヤネルトランジスタN4がオンになることによって、
NチャネルトランジスタN、がオンになる。このとき、
上記第2の遅延回路12ONチヤネルトランジスタN、
は、前記NチャネルトランジスタN、のf−)電位が上
がるにしたがってバックゲートバイアス効果によジオン
抵抗が上昇するので、上記r−)電位の上昇は緩やかな
ものになる。また、上記第2の遅延回路I2のPチャネ
ルトランジスタP、は、上記r−)電位を最終的に完全
なハイレベルにする働らきをする。その結果、出力ノー
ド13の出力電位は緩やかに立ち上がシ、そのときの充
放電電流に小さくて済む。
即ち、上記実施例の出力7177回路によれば、従来例
の出力バッファ回路に比べて負荷の充放電電流に比例し
て起こる出力ノードおよび電源線のオーパージエート、
アンダーシ、−)現象を抑制することができる。しかも
、出力電位の反転時におけるvDDt源、v、、を源間
の貫通電流を防ぐことができ、消費電力を小さくするこ
とができる。
また、最終的な出力電流:ftは、二段のCMOSイン
バータの各出力電流を合わせたものになるので、二段の
回路分割による損失もなく、出力電流を大きくとること
ができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
第2のCMOSインバータIV、のPチャネルゲート、
Nチャネル?−)の入力側に相異なる遅延量を有する遅
延回路を挿入して上記Pチャネルゲート、Nチャネルr
−)の各ゲート電圧を互いに独立に制御することによっ
て、出力波形の立ち上がシ時間(Rlse time)
 、立ち下がり時間(Falltime)を抑制するよ
うに種々の変形実施が可能である。即ち、たとえば第3
図に示す出力バッファ回路のように、信号入力ノード1
0と第2のCMOSインバータIV、のPチャネルr−
)との間にゲートがv0電位に接続さnfcpチャネル
トランジスタp、を挿入し、上記信号入力ノード10と
第2のCMOSインバータIV、のNチャネルr−トと
の間にr−)がvDD電位に接続されたNチャネルトラ
ンジスタN、を挿入するようにしてもよい。また、ゲー
トアレイ等のセミカスタムIC内の出力7171回路に
応用する場合には、第4図あるいは第5図に示すように
単位遅延時間を有する遅延素子の複数個を直列あるいは
並列に接続した遅延回路を設けるようにし、上記素子数
の選択により出力波形の立ち上がシ時間、立ち下がり時
間を自由に設定することを簡単に行なうことができる。
なお、上記第4図の出力バッファ回路において、P、・
・・Fipチャネルff−)入力側で直列に接続された
遅延素子であるPチャネルトランジスタ、N、・・・は
Nチャネルゲート入力側で直列に接続された遅延素子で
あるNチャネルトランジスタである。また、第5図の出
力バッファ回路において、P、・・・はPチャネ/L/
ゲート入力側で互いに並列に接続された遅延素子である
Pチャネルトランジスタ、N、・・・はNチャネルゲー
ト入力側で互いに並列に接続された遅延素子であるNチ
ャネルトランジスタである。
なお、上記第3図乃至第5図の各出力バッファ回路にお
いて、第1図中と同一部分には同一符号を付している。
[発明の効果コ 上述したように本発明の出力バッファ回路によれば、出
力反転時のオーバーシェード、アンダーシュート現象お
よび貫通電流を抑制でき、電源を共用する他の素子の誤
動作等の誘発を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の出力バッファ回路の一実施例を示す回
路図、第2図(、)および(b)は第1図の回路の伝達
特性および出力電流特性を従来例の回路の特性と対比し
て示す図、第3図乃至第5図はそれぞれ他の実施例を示
す回路図、第6図(、)および第7図乃至第10図はそ
れぞれ従来の出力バッファ回路を示す回路図、第6図(
b)は同図(a)の回路の入出力電圧の一例を示す波形
図である。 10・・・信号入力ノード、11・・・第1の遅延回路
、12・・・第2の遅延回路、13・・・信号出力ノー
ド、IVl、 IV、 ・CMOSインバータ、P、〜
P、−Pチャネルトランジスタ、N、〜N、・・・Nチ
ャネルトランジスタ。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第 1 図 キη電イ1(夜太例 ) (b) 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)信号入力が直接に入力する第1のCMOSインバ
    ータおよび上記信号入力が遅延回路を経て入力る第2の
    CMOSインバータを有し、この2段のインバータの各
    出力ノードが共通に接続されてなる出力バッファ回路に
    おいて、上記遅延回路は第2のCMOSインバータPチ
    ャネルゲートの入力側およびNチャネルゲートの入力側
    に各対応して第1の遅延回路および第2の遅延回路が別
    々に設けられており、この第1の遅延回路の遅延量と第
    2の遅延回路の遅延量とが所定の関係を有するように設
    定されていることを特徴とする出力バッファ回路。
  2. (2)前記第1の遅延回路および第2の遅延回路は、そ
    れぞれゲートに低レベル側電位が与えられたPチャネル
    トランジスタとゲートに高レベル側電位が与えられたN
    チャネルトランジスタとが並列接続されてなるCMOS
    遅延回路であり、第1の遅延回路のPチャネルトランジ
    スタのサイズが第2の遅延回路のPチャネルトランジス
    タのサイズよりも大きく、第2の遅延回路のNチャネル
    トランジスタのサイズが第1の遅延回路のNチャネルト
    ランジスタのサイズよりも大きいことを特徴とする前記
    特許請求の範囲第1項記載の出力バッファ回路。
  3. (3)前記第1の遅延回路は、ゲートに低レベル側電位
    が与えられた1個または直列接続あるいは並列接続され
    た複数個のPチャネルトランジスタからなり、前記第2
    の遅延回路は、ゲートに高レベル側電位が与えられた1
    個または直列接続あるいは並列接続された複数個のNチ
    ャネルトランジスタからなることを特徴とする前記特許
    請求の範囲第1項記載の出力バッファ回路。
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