TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pegelumsetzer
schaltung, und insbesondere eine Differenzsignalausgabe
pegel-Umsetzerschaltung, welche ein Differenzsignal aus
gibt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In letzter Zeit macht die Prozeßtechnologie Fort
schritte, und dadurch gibt es viele Fälle, bei denen
Signale unterschiedlichen Potentials gehandhabt werden müs
sen oder bei denen ein Differenzsignal verwendet wird, um
die Ausbreitung eines Hochgeschwindigkeitssignals zu veran
lassen. Aus diesem Grund werden sowohl eine Differenz
signalausgabeschaltung als auch eine Pegelumsetzerschaltung
verlangt. Wenn jedoch diese Schaltkreise mit aufgenommen
werden, dann wächst der Schaltungsmaßstab an. Wenn viele
Schaltungen synchron mit einem Zeittaktsignal betrieben
werden, dann ist es erwünscht, daß ein Zeitversatz zwischen
diesen Schaltungen so klein wie möglich ist. Um den Zeit
versatz klein zu halten, muß der Schaltungsmaßstab so klein
wie möglich gemacht werden, um eine Ausbreitungsverzöge
rungszeit der Schaltung selbst klein zu halten.
Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Kon
struktion einer herkömmlichen Differenzsignal-Ausgabeschal
tung zeigt, die eine CMOS-Schaltung umfaßt. Diese Diffe
renzsignal-Ausgabeschaltung umfaßt vier Inverter 11, 12, 13
und 14, sowie eine Durchgangsschaltung 15.
Der erste Inverter 11 verwendet ein Signal von einem
Eingabeanschluß 10 als Eingabesignal. Ein von dem ersten
Inverter 11 ausgegebenes Signal wird in den zweiten Inver
ter 12 und in den dritten Inverter 13 eingegeben. Ein Aus
gabesignal des zweiten Inverters 12 wird über die Durch
gangsschaltung 15 an einen ersten Ausgabeanschluß 16 ausge
geben. Ein von dem dritten Inverter 13 ausgegebenes Signal
wird in den vierten Inverter 14 eingegeben. Ein Ausgabe
signal des vierten Inverters 14 wird an einen zweiten Aus
gabeanschluß 17 ausgegeben.
Wenn der Potentialpegel des Eingabesignals relativ
niedrig ist (nachstehend als L-Pegel bezeichnet), dann
nimmt das Ausgabepotential des ersten Inverters 11 einen
relativ hohen Potentialpegel an (nachstehend als H-Pegel
bezeichnet). Die Ausgabepotentiale des zweiten Inverters 12
und des dritten Inverters 13 nehmen beide einen L-Pegel an.
Weiter wird der Potentialpegel des vierten Inverters 14 ein
H-Pegel. Demnach werden der Ausgabepotentialpegel des
ersten Ausgabeanschlusses 16 bzw. der Ausgabepotentialpegel
des zweiten Ausgabeanschlusses 17 jeweils ein L-Pegel bzw.
ein H-Pegel. Wenn andererseits das Eingabesignal einen H-
Pegel hat, dann werden die Ausgabepotentialpegel umgekehrt
zu dem oben beschriebenen Fall. Demnach geht das Signal von
dem Eingabeanschluß 10 zu den Ausgabeanschlüssen 16 und 17
durch ein dreistufiges Logikelement oder Transistorbauteil.
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine andere
Konstruktion der herkömmlichen Differenzsignalausgabeschal
tung zeigt, welche eine CMOS-Schaltung umfaßt. Diese Diffe
renzsignalausgabeschaltung umfaßt vier Inverter 21, 22, 23
und 24, zwei N-kanalige MOS-Transistoren (nachstehend als
NMOS-Transistor bezeichnet) Q1 und Q2, sowie zwei P-kana
lige MOS-Transistoren (nachstehend als PMOS-Transistor be
zeichnet) Q3 und Q4.
Ein Eingabesignal wird über einen Eingabeanschluß 20
in den ersten Inverter 21 eingegeben. Eine Signalausgabe
von dem ersten Inverter 21 wird in den zweiten Inverter 22
und in den dritten Inverter 23 eingegeben, und sie wird
auch in die Gates des zweiten NMOS-Transistors Q2 und des
zweiten PMOS-Transistors Q4 vom Sourcefolgertyp eingegeben.
Die Source des zweiten NMOS-Transistors Q2 und diejenige
des zweiten PMOS-Transistors Q4 sind zusammen mit einem
Ausgabeanschluß des zweiten Inverters 22 mit einem ersten
Ausgabeanschluß 26 verbunden.
Eine Signalausgabe von dem dritten Inverter 23 wird in
den vierten Inverter 24 eingegeben, und sie wird auch in
die Gates des ersten NMOS-Transistors Q1 und des ersten
PMOS-Transistors Q3 vom Sourcefolgertyp eingegeben. Die
Sources des ersten NMOS-Transistors Q1 und des ersten PMOS-
Transistors Q3 sind zusammen mit einem Ausgabeanschluß des
vierten Inverters 24 mit einem zweiten Ausgabeanschluß 27
verbunden.
Wenn das Eingabesignal einen L-Pegel aufweist, dann
nimmt das Ausgabepotential des ersten Inverters 21 einen H-
Pegel an. Deshalb nimmt das Ausgabepotential des zweiten
Inverters 22 einen L-Pegel an, und demnach wird an den
ersten Ausgabeanschluß 26 ein Signal mit einem L-Pegel aus
gegeben. Weiter wird der NMOS-Transistor Q1 eingeschaltet,
und dadurch wird der Potentialpegel des zweiten Ausgabean
schlusses 27 ein H-Pegel. Wenn andererseits das Eingabe
signal einen H-Pegel hat, dann nimmt das Ausgabepotential
des ersten Inverters 21 einen L-Pegel an. Der Ausgabepegel
wird durch den zweiten Inverter 22 invertiert; deshalb wird
der Potentialpegel des ersten Ausgabeanschlusses 26 ein H-
Pegel. Weiter wird der PMOS-Transistor Q3 eingeschaltet,
und dadurch wird der Potentialpegel des zweiten Ausgabean
schlusses 27 ein L-Pegel. Dementsprechend geht das Signal
von dem Eingabeanschluß 20 zu den Ausgabeanschlüssen 26 und
27 durch ein zweistufiges Logikelement oder Transistorbau
teil.
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Kon
struktion einer herkömmlichen, eine CMOS-Schaltung umfas
senden Pegelumsetzerschaltung zeigt. Diese Pegelumsetzer
schaltung umfaßt zwei Inverter 31 und 32, zwei NMOS-Transi
storen Q5 und Q6 und zwei PMOS-Transistoren Q7 und Q8.
Ein Eingabesignal wird über einen Eingabeanschluß 30
in den ersten Inverter 31 eingegeben. Eine Signalausgabe
von dem ersten Inverter 31 wird in den zweiten Inverter 32
eingegeben, und sie wird auch in das Gate des ersten NMOS-
Transistors Q5 eingegeben. Weiter wird eine Signalausgabe
von dem zweiten Inverter 32 in das Gate des zweiten NMOS-
Transistors Q6 eingegeben. Die Inverter 31 und 32 geben
beide entweder ein Bezugspotential VSS oder ein erstes
Stromversorgungspotential VDL aus.
Der Drain des ersten NMOS-Transistors Q5 und der Drain
des ersten PMOS-Transistors Q7 sind miteinander verbunden,
und der den oben genannten beiden Transistoren gemeinsame
Drain ist mit dem Gate des zweiten PMOS-Transistors Q8 ver
bunden. Weiter sind der Drain des zweiten PMOS-Transistors
Q8 und der Drain des zweiten NMOS-Transistors Q6 miteinan
der verbunden, und der den oben genannten beiden Transisto
ren gemeinsame Drain ist mit dem Gate des ersten PMOS-Tran
sistors Q7 verbunden, und er ist ferner mit dem Ausgabean
schluß 36 verbunden. Das Sourcepotential der NMOS-Transi
storen Q5 und Q6 ist das Bezugspotential VSS. Und das
Sourcepotential der PMOS-Transistoren Q7 und Q8 ist das
zweite Stromversorgungspotential VDH.
Wenn das Eingabesignal einen L-Pegel hat, dann nimmt
das Ausgabepotential des ersten Inverters 31 einen H-Pegel
an. Deshalb wird der NMOS-Transistor Q5 eingeschaltet, und
dadurch wird der zweite PMOS-Transistor Q8 eingeschaltet.
Demgemäß wird ein Signal mit H-Pegel in den Ausgabeanschluß
36 eingegeben. Wenn andererseits ein Eingabesignal einen H-
Pegel hat, dann nimmt das Ausgabepotential des ersten In
verters 31 einen L-Pegel an; deshalb nimmt das Ausgabe
potential des zweiten Inverters 32 einen H-Pegel an. Da
durch wird der zweite NMOS-Transistor Q6 eingeschaltet;
demnach wird an den Ausgabeanschluß 36 ein Signal mit einem
L-Pegel ausgegeben. Dementsprechend geht das Signal von dem
Eingabeanschluß 30 zu dem Ausgabeanschluß 32 durch ein
dreistufiges Logikelement oder Transistorbauteils.
Wenn die in Fig. 1 gezeigte Differenzsignalausgabe
schaltung und die in Fig. 3 gezeigte Pegelumsetzerschaltung
kombiniert werden, dann geht ein Signal durch drei Stufen
in der Differenzsignalausgabeschaltung, und durch drei Stu
fen in der Pegelumsetzerschaltung. D. h., das Signal geht
insgesamt von dem Eingabeanschluß 10 zu dem Ausgabeanschluß
36 durch sechs Stufen von Logikelementen oder Transistor
bauteilen. Wenn andererseits die in Fig. 2 gezeigte Diffe
renzsignalausgabeschaltung und die in Fig. 3 gezeigte
Pegelumsetzerschaltung kombiniert werden, dann geht ein
Signal durch zwei Stufen in der Differenzsignalausgabe
schaltung und durch drei Stufen in der Pegelumsetzerschal
tung. D. h., das Signal geht insgesamt von dem Eingabean
schluß 20 zu dem Ausgabeanschluß 36 durch fünf Stufen von
Logikelementen oder Transistorbauteilen.
Um die Ausbreitungsverzögerungszeit der Schaltung
klein zu machen, und auch um den Zeitversatz zwischen einer
Vielzahl von Schaltungen so klein wie möglich zu machen,
ist es erwünscht, die Anzahl der Stufen von Logikelementen .
oder Transistorbauteilen, durch die ein Signal in der
Differenzsignalausgabeschaltung und der Pegelumsetzerschal
tung hindurchgeht, zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Pegelumsetzerschaltung zu schaffen, die sowohl Funktionen
der Differenzsignalausgabeschaltung als auch des Pegelum
setzers hat, und die die Anzahl der Stufen von Logikelemen
ten oder Transistorbauteilen, durch die ein Signal hin
durchgeht, reduziert.
Die Pegelumsetzerschaltung der vorliegenden Erfindung
hat die folgenden Merkmale. Wenn ein Eingabesignal mit ei
nem L-Pegel eingegeben wird, dann ist die Pegelumsetzer
schaltung mit einem logischen Element ausgestattet, welches
ein erstes Stromversorgungspotential VDL ausgibt, und so
dann wird ein erster N-kanaliger Feldeffekttransistor durch
eine Ausgabe des Logikelementes getrieben. Sodann wird ein
erster P-kanaliger Feldeffekttransistor durch eine Ausgabe
des ersten N-kanaligen Feldeffekttransistors so getrieben,
daß ein zweites Stromversorgungspotential VDH an einen er
sten Ausgabeanschluß ausgegeben wird. Weiter wird ein zwei
ter N-kanaliger Feldeffekttransistor durch die Ausgabe des
Logikelementes so getrieben, daß ein Bezugspotential VSS an
einen zweiten Ausgabeanschluß ausgegeben wird.
Wenn ein Eingabesignal mit einem H-Pegel eingegeben
wird, dann wird von dem Logikelement das Bezugspotential
VSS ausgegeben, und sodann wird dessen Potentialpegel in
vertiert, so daß er zu einem ersten Stromversorgungspoten
tial VDL wird. Ferner wird ein dritter N-kanaliger Feld
effekttransistor durch das erste Stromversorgungspotential
VDL so getrieben, daß ein Bezugspotential VSS an den ersten
Ausgabeanschluß ausgegeben wird. Weiter wird ein vierter N-
kanaliger Feldeffekttransistor durch ein invertiertes
Potential der Ausgabe des Logikelementes getrieben, und
ferner wird ein zweiter P-kanaliger Feldeffekttransistor
durch die Ausgabe des vierten N-kanaligen Feldeffekttransi
stors so getrieben, daß das erste Stromversorgungspotential
VDH an den zweiten Ausgabeanschluß ausgegeben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der
Stufen von Logikelementen oder Transistorbauteilen in einem
Signalausbreitungsweg von dem Eingabeanschluß zu den Ausga
beanschlüssen der Differenzsignalausgabepegel-Umsetzer
schaltung gleich zwei oder drei, wenn das Eingabesignal ei
nen L-Pegel hat, und gleich drei oder vier, wenn das Einga
besignal einen H-Pegel hat.
Andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefüg
ten Zeichnungen offenbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Kon
struktion einer herkömmlichen Differenzsignalausgabeschal
tung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine andere
Konstruktion der herkömmlichen Differenzsignalausgabeschal
tung zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Kon
struktion einer herkömmlichen Pegelumsetzerschaltung zeigt;
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Diffe
renzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung gemäß einer ersten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein Abwand
lungsbeispiel der ersten Ausgestaltung zeigt;
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Diffe
renzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung gemäß einer zwei
ten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein Abwand
lungsbeispiel der zweiten Ausgestaltung zeigt;
Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Diffe
renzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung gemäß einer drit
ten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 9 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein Abwand
lungsbeispiel der dritten Ausgestaltung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Drei bevorzugte Ausgestaltungen der Differenzsignal
ausgabepegel-Umsetzerschaltung gemäß dieser Erfindung wer
den unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen be
schrieben.
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Diffe
renzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung gemäß einer ersten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Dif
ferenzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung umfaßt zwei In
verter 41 und 42, vier NMOS-Transistoren N1, N2, N3 und N4
sowie vier PMOS-Transistoren P1, P2, P3 und P4.
Der erste Inverter 41 hat einen Eingabeanschluß, wel
cher mit dem Eingabeanschluß 40 der Gesamtheit der Diffe
renzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung verbunden ist, und
er gibt entweder ein Bezugspotential VSS oder ein erstes
Stromversorgungspotential VDL entsprechend einem Eingabe
signal aus. Insbesondere ist der erste Inverter 41 einem
mit dem Eingabeanschluß 40 verbundenen Logikelement äquiva
lent. Ein Ausgabeanschluß des ersten Inverters 41 ist mit
dem Gate des ersten NMOS-Transistors N1 verbunden.
Ein Sourcepotential des ersten NMOS-Transistors N1 ist
ein Bezugspotential VSS. Der Drain des ersten NMOS-Transi
stars N1 ist mit dem Drain des dritten PMOS-Transistors P3
und mit dem Gate des ersten PMOS-Transistors P1 verbunden.
Jedes Sourcepotential des ersten PMOS-Transistors P1 und
des dritten PMOS-Transistors P3 ist ein zweites Stromver
sorgungspotential VDH.
Das Gate des dritten PMOS-Transistors P3 ist mit dem
Drain des ersten PMOS-Transistors P1 und dem Drain des
dritten NMOS-Transistors N3 gemeinsam verbunden, und es ist
auch mit einem ersten Ausgabeanschluß 46 verbunden. Ein
Sourcepotential des dritten NMOS-Transistors N3 ist ein Be
zugspotential VSS. Das Gate des dritten NMOS-Transistors N3
ist mit einem Ausgabeanschluß des zweiten Inverters 42 ver
bunden.
Weiter ist der Ausgabeanschluß des ersten Inverters 41
mit einem Eingabeanschluß des zweiten Inverters 42 verbun
den. Der zweite Inverter 42 gibt entweder ein Bezugspoten
tial VSS oder ein erstes Stromversorgungspotential VDL ent
sprechend einem Ausgabepotentialpegel des ersten Inverters
41 aus. Der Ausgabeanschluß des zweiten Inverters 42 ist
mit dem Gate des vierten NMOS-Transistors N4 verbunden.
Ein Sourcepotential des vierten NMOS-Transistors N4
ist ein Bezugspotential VSS. Der Drain des vierten NMOS-
Transistors N4 ist mit dem Drain des vierten PMOS-Transi
stors P4 und dem Gate des zweiten PMOS-Transistors P2 ver
bunden. Jedes Sourcepotential des zweiten PMOS-Transistors
P2 und des vierten PMOS-Transistors P4 ist ein zweites
Stromversorgungspotential VDH.
Das Gate des vierten PMOS-Transistors P4 ist mit dem
Drain des zweiten PMOS-Transistors P2 und dem Drain des
zweiten NMOS-Transistors N2 gemeinsam verbunden, und es ist
auch mit einem zweiten Ausgabeanschluß 47 verbunden. Ein
Sourcepotential des zweiten NMOS-Transistors N2 ist ein Be
zugspotential VSS. Das Gate des zweiten NMOS-Transistors N2
ist mit dem Ausgabeanschluß des zweiten Inverters 41 ver
bunden.
Als nächstes wird der Betrieb der Differenzsignalaus
gabepegel-Umsetzerschaltung gemäß dieser ersten Ausgestal
tung erläutert. Wenn der Potentialpegel des Eingabesignals
ein L-Pegel ist, dann wird der jeweilige Ausgabepotential
pegel des ersten Inverters 41 bzw. des zweiten Inverters 42
das erste Stromversorgungspotential VDL bzw. ein Bezugs
potential VSS. Deshalb kommt der erste NMOS-Transistor N1
in den EIN-Zustand als Ergebnis wird der Potentialpegel
der Drainausgabe des NMOS-Transistors N1 ein Bezugspoten
tial VSS.
So kommt der erste PMOS-Transistor P1 in einen EIN-Zu
st and und sodann wird der Potentialpegel des ersten Aus
gabeanschlusses ein zweites Stromversorgungspotential VDH.
In diesem Fall kommen der dritte PMOS-Transistor P3 und der
dritte NMOS-Transistor N3 beide in einen AUS-Zustand, und
dadurch ist es möglich, zu verhindern, daß ein Durchgangs
strom zwischen einem beaufschlagten Anschluß des zweiten
Stromversorgungspotentials VDH und einem beaufschlagten An
schluß des Bezugspotentials VSS fließt.
Darüber hinaus kommt der zweite NMOS-Transistor N2 in
einen EIN-Zustand, und sodann wird ein Potentialpegel der
Drainausgabe, d. h. ein Potentialpegel des zweiten Ausgabe
anschlusses 47 ein Bezugspotential VSS. In diesem Fall
kommt der vierte PMOS-Transistor P4 in einen EIN-Zustand,
und dadurch kommt der zweite PMOS-Transistor P2 in einen
AUS-Zustand. Ferner kommt auch der vierte NMOS-Transistor
N4 in einen AUS-Zustand, und dadurch ist es möglich, zu
verhindern, daß ein Durchgangsstrom zwischen einem beauf
schlagten Anschluß des zweiten Stromversorgungspotentials
VDH und einem beaufschlagten Anschluß des Bezugspotentials
VSS fließt.
Allerdings besteht in diesem Fall jeder Schwellenwert
des ersten NMOS-Transistors N1 und des zweiten NMOS-Transi
stors N2 in einem Bereich zwischen dem Bezugspotential VSS
und dem ersten Stromversorgungspotential VDL.
Wenn andererseits der Potentialpegel des Eingabe
signals ein H-Pegel ist, dann wird jeder Ausgabepotential
pegel des ersten Inverters 41 bzw. des zweiten Inverters 42
jeweils ein Bezugspotential VSS bzw. das erste Stromversor
gungspotential VDL. Deshalb kommt der dritte NMOS-Transi
stor N3 in einen EIN-Zustand; als Ergebnis wird ein Poten
tialpegel der Drainausgabe, d. h. ein Potentialpegel des er
sten Ausgabeanschlusses 46 ein Bezugspotential VSS. In die
sem Fall kommt der dritte PMOS-Transistor P3 in einen EIN-
Zustand, und dadurch kommt der erste PMOS-Transistor P1 in
einen AUS-Zustand. Darüber hinaus kommt auch der erste
NMOS-Transistor N1 in einen AUS-Zustand, und dadurch ist es
möglich, zu verhindern, daß ein Durchgangsstrom zwischen
einem beaufschlagten Anschluß des zweiten Stromversorgungs
potentials VDH und einem beaufschlagten Anschluß des Be
zugspotentials VSS fließt.
Weiter kommt der vierte NMOS-Transistor N4 in einen
EIN-Zustand, und sodann wird ein Potentialpegel der Drain
ausgabe ein Bezugspotential VSS. Der zweite PMOS-Transistor
P2 kommt demnach in einen EIN-Zustand, und dadurch wird ein
Potentialpegel des zweiten Ausgabeanschlusses 47 ein zwei
tes Stromversorgungspotential VDH. In diesem Fall kommen
der vierte PMOS-Transistor P4 und der zweite NMOS-Transi
stor N2 beide in einen AUS-Zustand, und dadurch ist es mög
lich, zu verhindern, daß ein Durchgangsstrom zwischen einem
beaufschlagten Anschluß des zweiten Stromversorgungspoten
tials VDH und einem beaufschlagten Anschluß des Bezugs
potentials VSS fließt.
Allerdings besteht in diesem Fall jeder Schwellenwert
des ersten NMOS-Transistors N1, des zweiten NMOS-Transi
stors N2, des dritten NMOS-Transistors N3 und des vierten
NMOS-Transistors N4 in einem Bereich zwischen dem Bezugs
potential VSS und dem ersten Stromversorgungspotential VDL.
In dem ersten Inverter 41 und in dem zweiten Inverter 42
wird verhindert, daß ein Durchgangsstrom zwischen einem be
aufschlagten Anschluß des ersten Stromversorgungspotentials
VDL und einem beaufschlagten Anschluß des Bezugspotentials
VSS fließt.
Gemäß der ersten Ausgestaltung beträgt die Anzahl der
Stufen von Logikelementen oder Transistorbauteilen in einem
Signalausbreitungsweg von dem Eingabeanschluß 40 zu den
Ausgabeanschlüssen 46 und 47 gleich zwei oder drei Stufen,
wenn das Eingabesignal gleich L ist, und sie beträgt drei
oder vier Stufen, wenn das Eingabesignal gleich H ist. Des
halb ist die Anzahl von Stufen reduziert, wenn man sie mit
dem herkömmlichen Fall vergleicht. Als Ergebnis wird der
Schaltungsmaßstab reduziert, und auch die Ausbreitungsver
zögerungszeit der Schaltung selbst wird kurz. Weiter hat
die Differenzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung eine ein
fache Konstruktion, wenn man sie mit der herkömmlichen
Schaltung vergleicht. Deshalb wird eine Phasendifferenz
zwischen Differenzsignalen klein. Zusätzlich fließt kein
Durchgangsstrom; deshalb ist es möglich, einen Stromver
brauch zu reduzieren.
Demzufolge kann die Differenzsignalausgabepegel-Umset
zerschaltung dieser Erfindung wirksam bei einer LSI Hochge
schwindigkeitseingabe-/Ausgabeschaltung, als eine Schnitt
stelle zwischen internen und externen Busleitungen, wie
etwa einem Server oder Austauscher, als Schnittstellen
schaltung zwischen einer Optikvorrichtung für eine optische
Kommunikation und einem LSI usw. verwendet werden.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der ersten Ausgestaltung.
Die in Fig. 5 gezeigte Differenzsignalausgabepegel-Umset
zerschaltung ist von der in Fig. 4 gezeigten Schaltung in
den folgenden beiden Punkten verschieden.
- 1. Anstelle des dritten PMOS-Transistors P3 ist ein
fünfter PMOS-Transistor PS vorgesehen. Bei diesem fünften
PMOS-Transistor PS ist das Sourcepotential ein zweites
Stromversorgungspotential VDH, und dabei ist jeweils ein
Gate bzw. ein Drain mit dem Gate bzw. dem Drain des ersten
NMOS-Transistors N1 verbunden.
- 2. Anstelle des vierten PMOS-Transistors P4 ist ein
sechster PMOS-Transistor P6 vorgesehen. Bei diesem sechsten
PMOS-Transistor P6 ist das Sourcepotential ein zweites
Stromversorgungspotential VDH, und dabei ist ein Gate bzw.
ein Drain jeweils mit dem Gate bzw. dem Drain des vierten
NMOS-Transistors N4 verbunden. Vorzugsweise haben der
fünfte PMOS-Transistor PS und der sechste PMOS-Transistor
P6 eine Schwellenwertspannung derart, daß kaum ein Strom
fließt, außer wenn sie eingeschaltet sind oder sogar auch
dann, wenn sie eingeschaltet sind in dem Fall, in welchem
ihr Potential das erste Stromversorgungspotential VDL ist.
Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung führt die gleiche
Operation aus wie die in Fig. 4 gezeigte Schaltung. Aller
dings wird bei der in Fig. 5 gezeigten Differenzsignalaus
gabepegel-Umsetzerschaltung jedes Ausgabepotential des er
sten Ausgabeanschlusses 46 und des zweiten Ausgabeanschlus
ses 47 nicht zu dem Vorstufentransistor rückgeführt. Des
halb wird die Betriebsgeschwindigkeit eine hohe Geschwin
digkeit, verglichen mit der in Fig. 4 gezeigten Schaltung.
Insbesondere ist die in Fig. 5 gezeigte Schaltung wirksam
bei einer Vorrichtung für höhere Geschwindigkeit verwend
bar.
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Kon
struktion einer Differenzsignalausgabepegel-Umsetzerschal
tung gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Er
findung zeigt. Diese Differenzsignalausgabepegel-Umsetzer
schaltung ist von der in Fig. 4 gezeigten Schaltung in den
folgenden acht Punkten verschieden.
- 1. Ein dritter Inverter 43 ist mit dem Ausgabeanschluß
des ersten Inverters 41 verbunden.
- 2. Ein vierter Inverter 44 ist mit dem Ausgabeanschluß
des zweiten Inverters 42 verbunden. Der dritte Inverter 43
und der vierte Inverter 44 geben ein erstes Stromversor
gungspotential VDL oder ein Bezugspotential VSS aus.
- 3. Der Gateanschluß des dritten NMOS-Transistors N3
ist nicht mit dem Ausgabeanschluß des zweiten Inverters 42
verbunden, sondern ist mit einem Ausgabeanschluß des drit
ten Inverter 43 verbunden.
- 4. Der Gateanschluß des zweiten NMOS-Transistors N2
ist nicht mit dem Ausgabeanschluß des ersten Inverters 41
verbunden, sondern ist mit einem Ausgabeanschluß des vier
ten Inverters 44 verbunden.
- 5. Ein fünfter NMOS-Transistor N5 ist vorgesehen, des
sen Drainpotential ein zweites Stromversorgungspotential
VDH ist, und bei welchem ein Gateanschluß bzw. ein Source
anschluß jeweils mit dem Ausgabeanschluß des dritten Inver
ters 43 bzw. dem zweiten Ausgabeanschluß 47 verbunden sind.
- 6. Es ist ein sechster NMOS-Transistor N6 vorgesehen,
dessen Drainpotential ein zweites Stromversorgungspotential
VDH ist, und bei welchem ein Gateanschluß bzw. ein Source
anschluß jeweils mit dem Ausgabeanschluß des vierten Inver
ters 44 bzw. dem ersten Ausgabeanschluß 46 verbunden sind.
- 7. Es ist ein siebter PMOS-Transistor P7 vorgesehen,
dessen Drainpotential ein Bezugspotential VSS ist, und bei
welchem ein Gateanschluß bzw. ein Sourceanschluß jeweils
mit dem Drainanschluß des ersten NMOS-Transistors N1 bzw.
dem zweiten Ausgabeanschluß 47 verbunden sind.
- 8. Es ist ein achter PMOS-Transistor P8 vorgesehen,
dessen Drainpotential ein Bezugspotential VSS ist, und bei
welchem ein Gateanschluß bzw. ein Sourceanschluß jeweils
mit dem Drainanschluß des fünften NMOS-Transistors N4 bzw.
dem ersten Ausgabeanschluß 46 verbunden sind.
Die übrige Konstruktion ist die gleiche wie bei der
oben beschriebenen ersten Ausgestaltung. Es werden die
gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleiche Konstruk
tion wie bei der ersten Ausgestaltung zu bezeichnen, und
Einzelheiten sind fortgelassen worden, um eine sich über
schneidende Erläuterung zu vermeiden.
Als nächstes wird der Betrieb der Differenzsignalaus
gabepegel-Umsetzerschaltung gemäß der zweiten Ausgestaltung
erläutert. Wenn der Potentialpegel des Eingabesignals ein
L-Pegel ist, dann wird der Ausgabepotentialpegel des ersten
Inverters 41 das erste Stromversorgungspotential VDL. Des
halb kommt der erste NMOS-Transistor in einen EIN-Zustand,
der Potentialpegel seiner Drainausgabe wird das Bezugs
potential VSS. Demzufolge kommt der PMOS-Transistor P1 in
den EIN-Zustand, und der Potentialpegel des ersten Ausgabe
anschlusses 46 wird das zweite Stromversorgungspotential
VDH. Ferner kommt der siebte PMOS-Transistor P7 in den EIN-
Zustand; deshalb wird der Potentialpegel seiner Sourceaus
gabe, d. h. der Potentialpegel des zweiten Ausgabeanschlus
ses 47 das Bezugspotential VSS.
In diesem Fall kommt der dritte PMOS-Transistor P3 in
den AUS-Zustand. Der Ausgabepotentialpegel des dritten In
verters 43 wird das Bezugspotential VSS. Deshalb kommen der
dritte NMOS-Transistor N3 und der fünfte NMOS-Transistor N5
beide in den AUS-Zustand. Weiter kommt der vierte PMOS-
Transistor P4 in den EIN-Zustand; und dadurch kommen der
zweite PMOS-Transistor P2 und der achte PMOS-Transistor P8
in den AUS-Zustand. Zusätzlich kommt auch der vierte NMOS-
Transistor N4 in den AUS-Zustand. Wodurch es möglich ist,
zu verhindern, daß ein Durchgangsstrom zwischen einem be
aufschlagten Anschluß des zweiten Stromversorgungspoten
tials VDH und einem beaufschlagten Anschluß des Bezugs
pcatentials VSS fließt.
Wenn andererseits der Potentialpegel des Eingangs
signals gleich H ist, dann wird jeder Ausgabepotentialpegel
des ersten Inverters 41 bzw. des dritten Inverters 43 je
weils das Bezugspotential VSS bzw. das erste Stromversor
gungspotential VDL. Deshalb kommt der dritte NMOS-Transi
stor N3 in den EIN-Zustand; als Ergebnis wird ein Poten
tialpegel von dessen Drainausgabe, d. h. ein Potentialpegel .
des ersten Ausgabeanschlusses 46, das Bezugspotential VSS.
Weiter kommt auch der fünfte NMOS-Transistor N5 in den EIN-
Zustand. Deshalb wird der Potentialpegel von dessen
Sourceausgabe, d. h. ein Potentialpegel des zweiten Ausgabe
anschlusses 47, ein zweites Stromversorgungspotential VDH.
In diesem Fall kommt der dritte PMOS-Transistor P3 in
den EIN-Zustand, und dadurch kommen der erste PMOS-Transi
stor P1 und der siebte PMOS-Transistor P7 in den AUS-Zu
stand. Ferner kommt der erste NMOS-Transistor N1 in den
AUS-Zustand. Außerdem kommt der vierte PMOS-Transistor P4
in den AUS-Zustand. Weiter wird das Ausgabepotential des
vierten Inverters 44 das Bezugspotential VSS. Deshalb kom
men der zweite NMOS-Transistor N2 und der sechste NMOS-
Transistor N6 in den AUS-Zustand. Wodurch es möglich ist,
zu verhindern, daß ein Durchgangsstrom zwischen einem be
aufschlagten Anschluß des zweiten Stromversorgungspoten
tials VDH und einem beaufschlagten Anschluß des Bezugs
potentials VSS fließt.
In diesem Fall besteht jedoch ein Schwellenwert des
fünften NMOS-Transistors N5 in einem Bereich zwischen dem
zweiten Stromversorgungspotential VDH und dem ersten Strom
versorgungspotential VDL. Bei dem dritten Inverter 43 und
dem vierten Inverter 44 wird verhindert, daß ein Durch
gangsstrom zwischen einem beaufschlagten Anschluß des er
sten Stromversorgungspotentials VDL und einem beaufschlag
ten Anschluß des Bezugspotentials VSS fließt.
Gemäß der zweiten Ausgestaltung ist die Anzahl der
Stufen von Logikelementen oder Transistorbauteilen in einem
Signalausbreitungsweg von dem Eingabeanschluß 40 zu den
Ausgabeanschlüssen 46 und 47 gleich drei, und zwar in jedem
Falle, ob das Eingabesignal nun einen L- oder einen H-Pegel
aufweist. Deshalb ist die Anzahl der Stufen im Vergleich
mit dem herkömmlichen Fall reduziert. Als Ergebnis ist der
Schaltungsmaßstab reduziert, und auch die Ausbreitungsver
zögerungszeit der Schaltung selbst wird kurz. Darüber hin
aus hat die Differenzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung
eine einfache Konstruktion, verglichen mit der herkömmli
chen Schaltung. Deshalb wird die Phasendifferenz zwischen
Differenzsignalen klein. Zusätzlich fließt kein Durchgangs
strom; deshalb ist es möglich, einen Stromverbrauch zu re
duzieren.
Demnach ist die Differenzsignalausgabepegel-Umsetzer
schaltung der zweiten Ausgestaltung wirksam bei einer LSI
Hochgeschwindigkeitseingabe-/Ausgabeschaltung, als eine
Schnittstelle zwischen internen und externen Busleitungen,
wie etwa einem Server oder Austauscher, als eine Schnitt
stellenschaltung zwischen einer Optikvorrichtung für eine
optische Kommunikation und einem LSI usw. verwendbar.
Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der zweiten Ausgestal
tung. Die Beziehung zwischen einer Differenzsignalausgabe
pegel-Umsetzerschaltung, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist, und
der in Fig. 6 gezeigten Schaltung ist die gleiche wie die
Beziehung zwischen der in Fig. 5 gezeigten Schaltung des
Abwandlungsbeispieles und der in Fig. 4 gezeigten Schaltung
in der oben beschriebenen ersten Ausgestaltung. Mehr im
einzelnen ist die Schaltung anstelle des dritten PMOS-Tran
sistors P3 und des vierten PMOS-Transistors P4 mit einem
fünften PMOS-Transistor PS und einem sechsten PMOS-Transi
stor P6 ausgestattet.
Die in Fig. 7 gezeigte Schaltung führt die gleiche
Operation aus wie die in Fig. 6 gezeigte Schaltung. Aller
dings wird bei der Differenzsignalausgabepegel-Umsetzer
schaltung, die in Fig. 7 gezeigt ist, jedes Ausgabepoten
tial des ersten Ausgabeanschlusses 46 und des zweiten Aus
gabeanschlusses 47 nicht zu dem Vorstufentransistor rückge
führt. Deshalb wird die Betriebsgeschwindigkeit im Ver
gleich zu der in Fig. 6 gezeigten Schaltung hoch. Insbeson
dere ist die in Fig. 7 gezeigte Schaltung wirksam bei einer
Vorrichtung für eine höhere Geschwindigkeit verwendbar.
Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm, welches eine Kon
struktion einer Differenzsignalausgabepegel-Umsetzerschal
tung gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Er
findung zeigt. Diese Differenzsignalausgabepegel-Umsetzer
schaltung ist von der in Fig. 4 gezeigten Schaltung in den
folgenden vier Punkten verschieden.
- 1. Es ist ein fünfter NMOS-Transistor N5 vorgesehen,
dessen Drainpotential ein zweites Stromversorgungspotential
VDH ist, und bei welchem ein Gate bzw. eine Source jeweils
mit dem Ausgabeanschluß des zweiten Inverters 42 bzw. dem
zweiten Ausgabeanschluß 47 verbunden sind.
- 2. Es ist ein sechster NMOS-Transistor N6 vorgesehen,
dessen Drainpotential ein zweites Stromversorgungspotential
VDH ist, und bei welchem ein Gate bzw. eine Source jeweils
mit dem Ausgabeanschluß des ersten Inverters 41 bzw. dem
ersten Ausgabeanschluß 46 verbunden sind.
- 3. Es ist ein siebter PMOS-Transistor P7 vorgesehen,
dessen Drainpotential ein Bezugspotential VSS ist, und bei
welchem ein Gate bzw. eine Source jeweils mit dem Drain
anschluß des ersten NMOS-Transistors N1 bzw. dem zweiten
Ausgabeanschluß 47 verbunden sind.
- 4. Es ist ein achter PMOS-Transistor P8 vorgesehen,
dessen Drainpotential ein Bezugspotential VSS ist, und bei
welchem ein Gate bzw. eine Source jeweils mit dem Drain
anschluß des fünften NMOS-Transistor N4 bzw. dem ersten
Ausgabeanschluß 46 verbunden sind. Die weitere Konstruktion
ist die gleiche wie bei der oben beschriebenen ersten Aus
gestaltung. Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um die
gleiche Konstruktion wie bei der ersten Ausgestaltung zu
bezeichnen, und die Einzelheiten sind fortgelassen worden,
um eine sich überschneidende Erläuterung zu vermeiden.
Als nächstes wird der Betrieb der Differenzsignalaus
gabepegel-Umsetzerschaltung gemäß der dritten Ausgestaltung
erläutert. Wenn der Potentialpegel des Eingabesignals ein
L-Pegel ist, dann wird der Ausgabepotentialpegel des ersten
Inverters 41 das erste Stromversorgungspotential VDL. Des
halb nimmt der sechste NMOS-Transistor N6 einen EIN-Zustand
an. Als Ergebnis wird der Potentialpegel des ersten Aus
gabeanschlusses 46 ein zweites Stromversorgungspotential
VDH. Darüber hinaus nimmt der zweite NMOS-Transistor N2
einen EIN-Zustand an. Deshalb wird der Potentialpegel des
zweiten Ausgabeanschlusses 47 das Bezugspotential VSS.
In diesem Fall nimmt der dritte PMOS-Transistor P3
einen AUS-Zustand an. Weiter nimmt der vierte PMOS-Transi
stor P4 einen EIN-Zustand an, und deshalb nehmen der zweite
PMOS-Transistor P2 und der achte PMOS-Transistor P8 einen
AUS-Zustand an. Zusätzlich wird der Ausgabepotentialpegel
des zweiten Inverters 42 das Bezugspotential VSS. Deshalb
nehmen der dritte NMOS-Transistor N3 und der fünfte NMOS-
Transistor N5 beide den AUS-Zustand an. Zusätzlich nimmt
der vierte NMOS-Transistor N4 den AUS-Zustand an. Wodurch
es möglich ist, zu verhindern, daß ein Durchgangsstrom zwi
schen einem beaufschlagten Anschluß des zweiten Stromver
sorgungspotential VDH und einem beaufschlagten Anschluß des
Bezugspotentials VSS fließt.
Wenn der Potentialpegel des Eingabesignals gleich H
ist, dann wird jeder Ausgabepotentialpegel des ersten In
verters 41 bzw. des zweiten Inverters 42 jeweils das Be
zugspotential VSS bzw. das erste Stromversorgungspotential
VDL. Deshalb nimmt der dritte NMOS-Transistor N3 den EIN-
Zustand an. Als Ergebnis wird der Potentialpegel des ersten
Ausgabeanschlusses 46 das Bezugspotential VSS. Weiter nimmt
auch der fünfte NMOS-Transistor N5 den EIN-Zustand an. Des
halb wird der Potentialpegel des zweiten Ausgabeanschlusses
47 das zweite Stromversorgungspotential VDH.
In diesem Fall nimmt der dritte PMOS-Transistor P3 den
EIN-Zustand an, und deshalb nehmen der erste PMOS-Transi
star P1 und der siebte PMOS-Transistor P7 den AUS-Zustand
an. Ferner nimmt der erste NMOS-Transistor N1 den AUS-Zu
stand an. Darüber hinaus nimmt der vierte PMOS-Transistor
P4 den AUS-Zustand an. Weiter nehmen der zweite NMOS-Tran
sistor N2 und der sechste NMOS-Transistor N6 den AUS-Zu
stand an. Wodurch es möglich ist, zu verhindern, daß ein
Durchgangsstrom zwischen einem beaufschlagten Anschluß des
zweiten Stromversorgungspotentials VDH und einem beauf
schlagten Anschluß des Bezugspotentials VSS fließt.
Allerdings besteht in diesem Fall jeder Schwellenwert
des fünften NMOS-Transistors N5 und des sechsten NMOS-Tran
sistors N6 in einem Bereich zwischen dem zweiten Stromver
sorgungspotential VDH und dem ersten Stromversorgungspoten
tial VDL.
Gemäß der dritten Ausgestaltung ist die Anzahl der
Stufen von Logikelementen oder Transistorbauteilen in einem
Signalausbreitungsweg von dem Eingabeanschluß 40 zu den
Ausgabeanschlüssen 46 und 47 gleich zwei, wenn das Eingabe
signal einen L-Pegel annimmt, und drei, wenn das Eingabe
signal einen H-Pegel annimmt. Deshalb ist die Anzahl von
Stufen im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall reduziert.
Als Ergebnis ist der Schaltungsmaßstab reduziert, und die
Ausbreitungsverzögerungszeit der Schaltung selbst wird
kurz. Weiter hat die Differenzsignalausgabepegel-Umsetzer
schaltung eine einfache Konstruktion im Vergleich zu der
herkömmlichen Schaltung. Deshalb wird eine Phasendifferenz
zwischen Differenzsignalen klein. Zusätzlich fließt kein
Durchgangsstrom; deshalb ist es möglich, einen Stromver
brauch zu reduzieren.
Demzufolge kann die Differenzsignalausgabepegel-Umset
zerschaltung der dritten Ausgestaltung wirksam bei einer
LSI Hochgeschwindigkeitseingabe-/Ausgabeschaltung, als eine
Schnittstelle zwischen internen und externen Busleitungen,
wie etwa ein Server oder Austauscher, als eine Schnittstel
lenschaltung zwischen einer Optikvorrichtung für die opti
sche Kommunikation und einem LSI usw. verwendet werden.
Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der dritten Ausgestal
tung. Die Beziehung zwischen einer in Fig. 9 gezeigten Dif
ferenzsignalausgabepegel-Umsetzerschaltung und der in Fig.
8 gezeigten Schaltung ist die gleiche wie die Beziehung
zwischen der Schaltung des in Fig. 5 gezeigten Abwandlungs
beispiels und der in Fig. 4 bei der oben beschriebenen er
sten Ausgestaltung gezeigten Schaltung. Mehr im einzelnen
ist die Schaltung anstelle des dritten PMOS-Transistors P3
und des vierten PMOS-Transistors P4 mit einem fünftem PMOS-
Transistor P5 und einem sechsten PMOS-Transistor P6 ausge
stattet.
Die in Fig. 9 gezeigte Schaltung führt die gleiche
Operation aus wie die in Fig. 8 gezeigte Schaltung. Aller
dings wird bei der in Fig. 9 gezeigten Differenzsignalaus
gabepegel-Umsetzerschaltung jedes Ausgabepotential des er
sten Ausgabeanschlusses 46 und des zweiten Ausgabeanschlus
ses 47 nicht zu dem Vorstufentransistor rückgeführt. Des
halb wird die Betriebsgeschwindigkeit im Vergleich zu der
in Fig. 8 gezeigten Schaltung hoch. Insbesondere ist die in
Fig. 9 gezeigte Schaltung bei einer Vorrichtung für höhere
Geschwindigkeit verwendbar.
Wie aus der oben angegebenen Beschreibung offensicht
lich ist, ist in der vorliegenden Erfindung ein Feldeffekt
transistor vom Isolationsgate-Typ (MOS-Transistor) als
Feldeffekttransistor verwendet worden. Die vorliegende Er
findung ist nicht darauf beschränkt und es kann beispiels
weise ein Feldeffekttransistor vom Sperrschichttyp verwen
det werden. Weiter können verschiedene Konstruktionen und
Abwandlungen in einer Schaltungskonfiguration durchgeführt
werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der
Stufen von Logikelementen oder Transistorbauteilen in einem
Signalausbreitungsweg von dem Eingabeanschluß zu den Aus
gabeanschlüssen der Differenzsignalausgabepegel-Umsetzer
schaltung gleich zwei oder drei, wenn das Eingabesignal ei
nen L-Pegel annimmt, und drei oder vier, wenn das Eingabe
signal einen H-Pegel annimmt. Insbesondere ist es möglich,
die Anzahl der Stufen von Logikelementen oder Transistor
bauteilen, durch die ein Signal hindurchgeht, im Vergleich
mit dem herkömmlichen Fall zu reduzieren. Deshalb kann ein
Schaltungsmaßstab klein gehalten werden, und dadurch ist es
möglich, eine Ausbreitungsverzögerungszeit der Schaltung
selbst kurz zu machen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine spezielle Aus
gestaltung zum Zwecke einer vollständigen und klaren Offen
barung beschrieben worden ist, sind die beigefügten Ansprü
che nicht in dieser Weise zu beschränken, sondern sie sol
len so ausgelegt werden, daß sie alle Abwandlungen und al
ternativen Konstruktionen umfassen, die sich für einen
Fachmann auf diesem Gebiet ergeben und ohne weiteres in die
hier dargelegte grundsätzliche Lehre fallen.