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JPS63193720A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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Publication number
JPS63193720A
JPS63193720A JP62025725A JP2572587A JPS63193720A JP S63193720 A JPS63193720 A JP S63193720A JP 62025725 A JP62025725 A JP 62025725A JP 2572587 A JP2572587 A JP 2572587A JP S63193720 A JPS63193720 A JP S63193720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
bipolar transistor
npn bipolar
pull
output signal
Prior art date
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Granted
Application number
JP62025725A
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English (en)
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JPH0535928B2 (ja
Inventor
Shoji Ueno
上野 昭司
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
Original Assignee
Toshiba 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 filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP62025725A priority Critical patent/JPS63193720A/ja
Priority to US07/151,231 priority patent/US4845386A/en
Priority to KR1019880001098A priority patent/KR900008051B1/ko
Publication of JPS63193720A publication Critical patent/JPS63193720A/ja
Publication of JPH0535928B2 publication Critical patent/JPH0535928B2/ja
Granted 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
    • H03K19/02Logic 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
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • 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
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/013Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits
    • H03K19/0136Modifications for accelerating switching in bipolar transistor circuits by means of a pull-up or down element

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はバイポーラ素子とMO8素子とを同一基板上
に組込んだ13i −MOS型の論理回路に関し、特に
その出力特性の高速化技術に係わる。
(従来の技術) バイポーラ素子とMO8素子とを同一基板上に組込んだ
at−MO8論理回路は、出力段に設けられたバイポニ
ラトランジスタをMO8素子を用いて導通制御するもの
で、特に0MO8素子を用いて導通制御する場合には、
消費電力の低減と動作の高速化とを両立させることが可
能となる。
このような81−CMO8論理回路としては、例えば第
4図に示すような構成のものが知られている。この回路
は、Bi −0MO8型のバラフッ回路を構成するもの
である。
第4図に示されているBi −CMOSバッファ回路に
おいて、入力信号Vinが供給される入力端子T1は、
電源電位Vssと接地電位Vss間に直列接続されたP
型MO8FETQIとN型MO8FETQ2より構成さ
れるインバータの入力端に接続される。このインバータ
の出力端子となるFETQlとQ2との接続点はN型M
O8FETQ3のゲートに接続されており、このFET
Q3のドレインには抵抗R1を介して電源電位Vccが
、またそのソースには抵抗R2、R3,t5よびショッ
トキー型のNPNバイポーラトランジスタQ4より構成
される波形整形回路部11を介して接地電位VSSが接
続されている。
このBi −CMOSバッファ回路の出力段にはプルア
ップ用のNPNバイポーラトランジスタQ5とプルダウ
ン用のショットキー型NPNバイポーラトランジスタQ
6が設けられており、トランジスタQ5のコレクタは抵
抗R4を介して電源電位Vccに接続され、そのエミッ
タはトランジスタQ6のコレクタに接続される。このト
ランジスタQ6のエミッタは接地電位Vssに接続され
ている。そして、トランジスタQ5と06との接続点に
は出力端子T2が接続される。
プルアップ用のトランジスタQ5には、抵抗R1とFE
TQ3との接続点にベースが接続されたショットキー型
のNPNバイポーラトランジスタQ7がダーリントン接
続されている。すなわち、トランジスタQ5とQ7の各
コレクタは共通接続され、トランジスタQ5のベースに
はトランジスタQ7のエミッタが接続されている。また
、トランジスタQ5のベースとエミッタ間には、抵抗R
5が接続されている。
プルダウン用のNPNバイポーラトランジスタQ6のベ
ースには、FETQ3のソースが接続されている。
さらに、このBi −CMOSバッファ回路には、その
動作の高速化のためにトランジスタQ6へのベース電流
供給用としてショットキーダイオードDI 、D2が設
けられている。このショットキーダイオードD1のアノ
ードはトランジスタQ5のベースに接続され、そのカソ
ードはFETQ3のドレインに接続されている。また、
ショットキーダイオードD2のアノードは出力端子T2
に接続され、そのカソードはFETQ3のドレインに接
続されている。
次に、このような構成のa+ −CMOSバッファ回路
の動作を説明する。
入力端子T1に供給される入力信号が“0パから“1″
レベルに遷移する際には、FETQlがオフとなり、F
ETQ2がオンとなるので、FETQ3のゲートに供給
される電位は“0”レベルとなり、FETQ3はオフ状
態となる。このため、抵抗R1を介して電源電位vCC
からトランジスタQ7にベース電流が供給され、トラン
ジスタQ1はオン状態となり、これによってプルアップ
用のトランジスタQ5もオン状態となる。一方、プルダ
ウン用トランジスタQ6にはベース電流が供給されず、
トランジスタQ6はオフ状態となる。
したがって、抵抗R4およびトランジスタQ5を介して
電源電位VCCから出力端子T2に電流が流れ、出力端
子T2の電位すなわち出力電圧は“O″から1”レベル
に変化する。この“0″から“1”レベルへの変化は、
プルアップ用のトランジスタQ5にトランジスタQ7を
ダーリントン接続していることにより、プルアップ用ト
ランジスタQ5のみの場合に比べて^速となる。
入力信号が“1′°から“0″レベルに遷移する際には
、FETQlがオンとなり、FETQ2がオフとなるの
で、FETQ3のゲートに供給される電位は“1″レベ
ルとなり、FETQ3はオン状態となる。このため、プ
ルダウン用トランジスタQ6のベースには、抵抗R1お
よびFETQ3を介して電源電位Vccからベース電流
が供給されると共に、ショットキーダイオードD1およ
びFETQ3を介してトランジスタQ5のベースからベ
ース電流が供給され、さらにダイオードD2およびFE
TQ3を介して出力端子T2からちべ−スミ流が供給さ
れる。これにより、トランジスタQ6はオン状態となる
。この時、プルアップ用のトランジスタQ5にはベース
電流が供給されないので、トランジスタQ5はオフ状態
である。したがって、出力端子T2の電位は接地電位V
ss側に引抜かれ、出力端子T2の電位すなわち出力電
圧は“1″からO11レベルに変化する。この1”から
“0″レベルへの変化は、前述のようにショットキーダ
イオード01.02によってプルダウン用トランジスタ
Q6に供給されるベース電流が増やされていることによ
り、これらのダイオードD1、D2を介した電流経路が
ない場合に比べて高速となる。
抵抗R2、R3とショットキー型のNPNトランジスタ
Q4とから成る波形整形用回路部11は、ダイオードと
して動作するトランジスタQ4によりプルダウン用のト
ランジスタQ6のコレクタ電流を一定にし、“1″から
“0″レベルへの立ち下がり波形を整形するために用い
られている。
このように、このBi −CMOSバッファ回路にあっ
ては、プルアップ用のトランジスタQ5にトランジスタ
Q7をダーリントン接続することによって出力信号の“
O”から“1”の立上がり遷移を早め、またダイオード
D1、D2によってプルダウン用のトランジスタQ6へ
のベース電流供給経路を増やすことにより出力信号の1
”から“O”への立ち下がり遷移を早めている。
しかしながら5、このような構成の3i −CMOSバ
ッファ回路にあっては、トランジスタQ7のベースには
、FETQ3のドレイン・基板間の寄生容11(CI)
と、トランジスタQ7のコレクタ・ベース間、およびベ
ース・エミッタ間の寄生容量(C2、C3)の他に、出
力信号の立ち下がりを早めるために設けられたダイオー
ドD1、D2によって、さらにそれらの各カソード・基
板間の寄生容量(C4、C5)が付加されることになる
このため、FETQ3がオン状態となった際のトランジ
スタQ7のベース電位の上昇は、抵抗R1と寄生容11
01〜C5とによって定められる時定数に従って遅延さ
れることになるので、入力信号が供給されこの入力信号
が所定のレベルに達してから出力信号が所定レベルに立
上がるまでの立上がり伝播遅延時間tPL Hは、ダイ
オードDi 、D2を設けたことにより大きくなってし
まう。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、従来
の論理回路では出力信号の立ち下がり遷移時間を短くす
る構成にすると、この影響で入力信号に対する出力信号
の立上がり伝播遅延時間が長くなってしまう点を改善し
、出力信号の立上がり伝播遅延時間に影響を与えること
なくその立ち下がり時の遷移を早め、出力特性の良好な
論理回路を提供することを目的とする。
[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) この発明に係わる論理回路にあっては、電源端子間にそ
れぞれのコレクタ・エミッタ間の電流通路が直列接続さ
れ、その直列接続点が出力端子に接続されている第1お
よび第2のNPNバイポーラトランジスタと、入力信号
に応じて前記第1のNPNバイポーラトランジスタと前
記第2のNPNバイポーラトランジスタとを選択的にス
イッチング駆動制御する第1のMOSFETと、前記出
力端子と前記第2のNPNバイポーラトランジスタのベ
ースとの間にコレクタ・エミッタ間の電流通路が挿入さ
れている第3のNPNバイポーラトランジスタと、一端
が前記出力端子に接続され、他端が前記第3のNPNバ
イポーラトランジスタのベースに接続され、ゲートが前
記第1のMOSFETのゲートに接続された前記第1の
MOSFETと同一導電型の第2(7)MOSFETと
を具備したものである。
(作用) このよ°うな構成の論理回路にあっては、出力信号の立
ち下がり時の遷移は、前記第1のMOSFETを介した
電源からの電流の他に、前記第2のMOSFETによっ
て導通される前記第3のNPNバイポーラトランジスタ
を介した出力端子からの電流も前記第2のNPNバイポ
ーラトランジスタのベースに供給できることで早めるこ
とができる。しかも、この出力信号の立ち下がり時の遷
移を早めるために設けられた第2のMOSFETと第4
のバイポーラトランジスタに存在する寄生容量は前記第
1のバイポーラトランジスタへのベース電流供給経路に
は付加されないため、出力信号の立ち下がり時の遷移を
早めるための手段が入力信号に対する出力信号の立上が
り伝播遅延時間に影響を与えることはない。
したがって、出力信号の立上がり伝播遅延時間に影響を
与えることなくその立ち下がり時の遷移を早めることが
可能となる。
〈実施例) 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
第1図はこの発明の一実施例に係わる論理回路を示す回
路図であり、この回路はBi −CMOSバッファ回路
を構成している。
このB1−CMOSバッファ回路は、電源端子間にそれ
ぞれのコレクタ・エミッタ間の電流通路が直列接続され
ているプルアップ用のNPNバイポーラトランジスタQ
5とプルダウン用のショットキー型NPNバイポーラト
ランジスタQ6とを入力信号に応じてN型MO8FET
Q3により選択的に導通制御している点は第4図の従来
の回路と同様であるが、前記のような立上がり伝播遅延
時間を増加する要因となっているダイオードD1゜D2
を使用せず、その代わりにプルダウン用のトランジスタ
Q6にダーリントン接続したショットキー型のNPNバ
イポーラトランジスタQ8と、このトランジスタを制御
するN型MO8FETQ9とを設けたものである。
N型MO8F、ETQ3は、第4図の場合と同様にプル
アップ用のNPNバイポーラトランジスタQ5にダー・
リントン接続されたNPNバイポーラトランジスタQ7
と、プルダウン用のNPNバイポーラトランジスタQ6
の導通状態とを選択的に制御するためのものであるが、
このFETQ3ゲートにはN型MO5FETQ9のゲー
トが共通接続されている。このN型MO8FETQ9の
ドレインは出力端子T2に接続され、またそのソースは
NPNバイポーラトランジスタQ8のベースに接続され
ている。
このトランジスタQ8は、前述のようにトランジスタQ
6にダーリントン接続、すなわちトランジスタQ8のコ
レクタが出力端子T2に接続され、そのエミッタがトラ
ンジスタQ6のベースに接続されている。また、トラン
ジスタQ8のベース・エミッタ間には、このトランジス
タQ8のベース電流引抜き用として作用する抵抗R6が
接続されている。
次に、このような構成のBi −CMOSバッファ回路
の動作を説明する。
入力端子T1に供給される入力信号が“0”から“1″
レベルに遷移する際には、FETQlがオフとなり、F
ETQ2がオンとなるので、F E 17Q 3のゲー
トに供給される電位は“0”レベルとなり、FETQ3
およびFETQ9は共にオフ状態となる。このため、ト
ランジスタQ7には抵抗R1を介して電源電位yccか
らベース電流が供給されて、トランジスタQ7はオン状
態となり、これによってプルアップ用のトランジスタQ
5もオン状態となる。一方、プルダウン用トランジスタ
Q6にはベース電流が供給されないので、トランジスタ
Q6はオフ状態となる。したがって、抵抗R4およびト
ランジスタQ5を介して電源電位VCOから出力端子T
2に電流が流れ、出力端子T2の電位すなわち出力電圧
は“0″から“1″レベルに遷移する。この“0゛から
14111レベルへの遷移は、プルアップ用のトランジ
スタQ5にトランジスタQ7をダーリントン接続してい
ることにより、プルアップ用トランジスタQ5のみの場
合に比べて高速となる。
入力信号が°1”から“0″レベルに遷移する際には、
FETQlがオンとなり、FETQ2がオフとなるので
、FETQ3のゲートに供給される電位は″1ルベルと
なり、FETQ3はオン状態となる。このため、プルダ
ウン用トランジスタQ6のベースには、抵抗R1および
FETQ3を介して電源電位yccから電流が供給され
る。また、FETQ9もオン状態となるので、これによ
ってトランジスタQBにベース電流が供給され、トラン
ジスタQ8はオン状態となる。この結果、プルダウン用
のトランジスタQ6には、トランジスタQ8を介して出
力端子T2からもベース電流が供給され、トランジスタ
Q6はオン状態となる。
この時、プルアップ用のトランジスタQ5にはベース電
流が供給されないので、トランジスタQ5はオフ状態で
ある。したがって、出力端子T2の電位は接地電位Vs
s側に引抜かれ、出力端子T2の電位すなわち出力電圧
は“1”から“0”レベルに遷移する。この“1”から
“o″レベルの遷移は、トランジスタQ6に流れ込むベ
ース電流がバイポーラトランジスタQ8のコレクタ電流
分だけ増加することにより、このトランジスタQ8を介
した電流経路がない場合に比べて高速となる。
抵抗R2、R3とトランジスタQ4とから成る波形整形
用回路部11は、ダイオードとして動作するトランジス
タQ4によりプルダウン用のトランジスタQ6のコレク
タ電流を一定にして、111 I+から“0”レベルへ
の立ち下がり波形を整形するために用いられている。
このように、この81−CMOSバッフ7回路にあって
は、プルアップ用のトランジスタQ5にトランジスタQ
7をダーリントン接続することによって出力信号、の立
上がり遷移を早め、またFETQ3を介して供給される
ベース電流の他に、FETQ9によって導通されるバイ
ポーラトランジスタQ8からもバイポーラトランジスタ
Q6にベース電流を供給することによりその立ち下がり
遷移を早めている。しかも、この出力信号の立ち下がり
遷移を早めるために設けられたFETQ9とバイポーラ
トランジスタQ8に存在する寄生容量はバイポーラトラ
ンジスタQ7へのベース電流供給経路に付加されないた
め、FETQ9、トランジスタQ8が入力信号に対する
出力信号の立上がり伝播遅延時間に影響を与えることは
ない。
第2図は第1図に示したBi −CMOSMOSバフフ
ッ出力特性のシミュレーション結果を示すものである。
この因において、aとして示されている波形は入力端子
T1に供給されるCMOSレベルの入力信号、bとして
示されている波形は出力端子T2から出力されるTTL
レベルの出力信号、またb′として示されている波形は
第4図に示した従来の回路における出力信号を示すもの
である。
このように、この発明によるBi −CMOSバッファ
回路では、入力信号が供給されてから出力信号が所定レ
ベルに立上がるまでの立上がり伝播遅延時間t、L H
を、従来に比し約0.4 [ns1程度改善することが
できる。また、入力信号が供給されてから出力信号が所
定レベルに立下がるまでの立ち下がり伝播遅延時間tP
HLは、従来の回路と同様である。
また、この図から分るように、この発明の出力信号の立
ち下がりではリンギングが発生しているが、これは、例
えばトランジスタQ8のコレクタと出力端子T2との間
にダイオードを順方向接続することによって容易に解決
することができる。
第3図はこの発明の他の実施例に係わる3i −CMO
82人カアンドゲートを示すものである。
この回路において、入力端子T11、TI2にそれぞれ
“1”レベルの入力信号が供給されると、P型MO8F
ETQ1とN!1M08FETQ2より成るインバータ
、およびP型MO8FETQ1 ’とN型MO8FET
Q2 ’ より成るインバータの出力が共に“O”レベ
ルとなるので、FETQ3、Q3’が共にオフし、ショ
ットキー型のNPNバイポーラトランジスタQ7にベー
ス電流が供給される。これによりNPNバイポーラトラ
ンジスタQ5がオン状態となり、出力端子T2の電位は
1”レベルとなる。
入力端子T11、T12の少なくとも一方に“O″レベ
ル入力信号が供給される場合には、FETQ3 、Q3
 ”の内のいずれか一方または両方がオン状態となる。
また同様にFETQ9 、Q9 ’のいずれか一方また
は両方がオン状態となり、ショットキー型のNPNバイ
ポーラトランジスタQ8にベース電流が供給される。こ
の結果、ショットキー型のNPNバイポーラトランジス
タQ6がオン状態となり、出力端子T2の電位は゛0パ
レベルとなる。
したがって、この回路はアンド回路として動作する。こ
の場合にも、前述のBi −CMOSバッファ回路と同
様、入力信号に対する出力信号の立上がり時の伝播遅延
時間tPLHを改善することができる。
尚、ここではバッファ回路と2人カアンドゲートを構成
する実施例だけを説明したが、同様にして例えばオアゲ
ート等の他の論理回路を構成することも可能である。
[発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、出力信号の立ち下がり
遷移時間を早め、しかも入力信号に対する出力信号の立
上がり伝播遅延時間を短くすることができ、出力特性の
良好な論理回路が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1因はこの発明の一実施例に係わる論理回路を説明す
る回路図、第2図は第1図に示した論理回路の出力特性
を説明する図、第3図はこの発明の他の実施例を説明す
る回路図、第4図は従来の論理回路を説明する回路図で
ある。 Ql・・・P型MO8FET、Q2 、Q3 、Q9・
・・N型MO8FET、Q4 、Q6 、Q7 、Q8
 ・>ヨツトキー型NPNバイポーラトランジスタ、Q
5・・・NPNバイポーラトランジスタ、R1−R6・
・・抵抗。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源端子間にそれぞれのコレクタ・エミッタ間の
    電流通路が直列接続され、その直列接続点が出力端子に
    接続されている第1および第2のNPNバイポーラトラ
    ンジスタと、 入力信号に応じて前記第1のNPNバイポーラトランジ
    スタと前記第2のNPNバイポーラトランジスタとを選
    択的にスイッチング駆動制御する、1のMOSFETと
    、 前記出力端子と前記第2のNPNバイポーラトランジス
    タのベースとの間にコレクタ、エミッタ間の電流通路が
    挿入されている第3のNPNバイポーラトランジスタと
    、 一端が前記出力端子に接続され、他端が前記第3のNP
    Nバイポーラトランジスタのベースに接続され、ゲート
    が前記第1のMOSFETのゲートに接続された前記第
    1のMOSFETと同一導電型の第2のMOSFETと
    を具備することを特徴とする論理回路。
  2. (2)前記第2および第3のNPNバイポーラトランジ
    スタはショットキー型のNPNバイポーラトランジスタ
    である特許請求の範囲第1項記載の論理回路。
JP62025725A 1987-02-06 1987-02-06 論理回路 Granted JPS63193720A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62025725A JPS63193720A (ja) 1987-02-06 1987-02-06 論理回路
US07/151,231 US4845386A (en) 1987-02-06 1988-02-01 Bi-MOS logic circuit having a totem pole type output buffer section
KR1019880001098A KR900008051B1 (ko) 1987-02-06 1988-02-06 논리회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62025725A JPS63193720A (ja) 1987-02-06 1987-02-06 論理回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63193720A true JPS63193720A (ja) 1988-08-11
JPH0535928B2 JPH0535928B2 (ja) 1993-05-27

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ID=12173776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62025725A Granted JPS63193720A (ja) 1987-02-06 1987-02-06 論理回路

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US (1) US4845386A (ja)
JP (1) JPS63193720A (ja)
KR (1) KR900008051B1 (ja)

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