JP2783115B2 - BiCMOS論理回路 - Google Patents

BiCMOS論理回路

Info

Publication number
JP2783115B2
JP2783115B2 JP5062656A JP6265693A JP2783115B2 JP 2783115 B2 JP2783115 B2 JP 2783115B2 JP 5062656 A JP5062656 A JP 5062656A JP 6265693 A JP6265693 A JP 6265693A JP 2783115 B2 JP2783115 B2 JP 2783115B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
output terminal
terminal
logic circuit
channel mos
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5062656A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06318863A (ja
Inventor
浩 原田
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
Original Assignee
Nippon Electric Co 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 Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP5062656A priority Critical patent/JP2783115B2/ja
Priority to US08/201,985 priority patent/US5434515A/en
Publication of JPH06318863A publication Critical patent/JPH06318863A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2783115B2 publication Critical patent/JP2783115B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CMOS論理回路とバ
イポーラトランジスタとを組み合わせたBiCMOS論
理回路に関し、特に出力の立ち下がり特性を高速化した
BiCMOS論理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のBiCMOS論理回路の
回路図である。BiCMOSインバータは、CMOSイ
ンバータを構成する入力側トランジスタ対とバイポーラ
トランジスタを含む出力側トランジスタ対とを有する
が、図4に示されるように、入力側トランジスタ対は、
pチャネルMOSトランジスタM1とnチャネルMOS
トランジスタM2とから構成され、出力側トランジスタ
対は、npn型バイポーラトランジスタQ1とnチャネ
ルMOSトランジスタM3とから構成される。
【0003】この回路の入力端子INに入力データDin
として“1”(ハイレベル信号)が入力されると、トラ
ンジスタM1がオフし、トランジスタM2、M3がオン
する。トランジスタM1がオフし、トランジスタM2が
オンしたことによりトランジスタM1、M2のドレイン
の接続された節点N1がローレベルとなってバイポーラ
トランジスタQ1はオフする。トランジスタQ1がオフ
し、トランジスタM3がオンしたことにより出力端子O
UTの出力状態ははローレベルとなる(出力データDou
t =“0”)。このとき出力端子OUTに接続された負
荷容量C1に充電されていた電荷はトランジスタM3を
介してグランドへ引き抜かれる。
【0004】入力端子INに入力されるデータDinが
“0”(ローレベル信号)に変わると、トランジスタM
1がオンし、トランジスタM2、M3がオフする。トラ
ンジスタM1がオンし、トランジスタM2がオフしたこ
とにより、節点N1がハイレベルとなってバイポーラト
ランジスタQ1がオンし、出力端子OUTに接続された
負荷容量C1をハイレベルに充電する。
【0005】上記のBiCMOSインバータは、CMO
Sインバータと異なり出力の立ち上がり時には電流供給
能力の高いバイポーラトランジスタで負荷容量を充電す
るため、高速動作が可能であるが、しかし、出力の立ち
下がり時には立ち上がり時程の高速性は得られない。そ
こで、従来より立ち下がり時の特性を改善するための提
案がいくつかなされてきた。図5は、特開昭62−42
616号公報において提案されたBiCMOS論理回路
の回路図である。
【0006】この回路は、図4に示された標準的なBi
CMOSインバータに、ゲートが入力端子INに接続さ
れ、トランジスタQ1のベース−エミッタ間をシャント
するnチャネルMOSトランジスタM6を付加したもの
である。この回路では、入力データDinが“0”から
“1”へと変化すると、トランジスタQ1がオフ、トラ
ンジスタM3がオンへと切り替わるが、このときトラン
ジスタM6がオンしてトランジスタQ1のベース−エミ
ッタ間をシャントしてこのトランジスタのターンオフ動
作を速める。これによりこのインバータの立ち下がり速
度の改善が図られる。このときの各部の電圧、電流のシ
ミュレーション結果を図6に示す。同図では、図5の矢
印方向の電流を正としている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図5に記載されたBi
CMOS論理回路の改善例では、付加されたnチャネル
MOSトランジスタが有効に働いていないために、十分
な高速化は達成されていなかった。それは、入力がロー
からハイへと変化したとき、トランジスタM6は直ちに
オン状態となるもののそのときにはまだソース−ドレイ
ン間の電位差が小さくこのトランジスタには殆ど電流が
流れないからである。このトランジスタに電流の流れる
のはこのトランジスタのソース−ドレイン間の電位差の
ある程度拡がった後、即ち出力端子OUTの電位がある
程度低下した後である。
【0008】図6に示されるように、シミュレーション
結果によれば、トランジスタM6に流れる電流I3は、
トランジスタM2の電流I2によって節点N1の電荷が
引き抜かれ、トランジスタQ1を流れる電流I0がピー
クを越えた後にピークを迎える。そのため、上記従来例
では、出力のハイからローへの遷移が遅れるほか、この
遷移時にトランジスタQ1に流れる電流、即ち貫通電流
が大きくなる欠点があった。よって、本発明の目的とす
るところは、BiCMOS論理回路の出力立ち下がり速
度を速めるとともに出力のハイからローへの遷移時にお
ける消費電流を削減することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、電源およびグランド間に直列接続
されるとともに入力端子(IN)および中間出力端子
(N1)を備えるpチャネルMOSトランジスタ(M
1)およびnチャネルMOSトランジスタ(M2)から
なる入力段トランジスタ対と、前記入力段トランジスタ
対によって制御されるとともに前記電源およびグランド
間に直列接続され、さらに出力端子(OUT)を備える
トランジスタ対であって、前記電源側のトランジスタ
が、ベースが前記中間出力端子に接続されたnpn型バ
イポーラトランジスタ(Q1)である出力側トランジス
タ対と、前記中間出力端子およびグランド間に直列接続
されたトランジスタ対であって、前記中間出力端子側の
トランジスタ(Q2、M5)の制御端子が前記出力端子
に接続され、他方のトランジスタ(M4)の制御端子が
前記入力端子に接続されている制御トランジスタ対と、
を具備するBiCMOS論理回路が提供される。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の第1の実施例を示す回路
図である。本実施例の回路では、pチャネルMOSトラ
ンジスタM1とnチャネルMOSトランジスタM2とか
らなる入力側トランジスタ対と、npn型バイポーラト
ランジスタQ1およびnチャネルMOSトランジスタM
3からなる出力側トランジスタ対との外に、npn型バ
イポーラトランジスタQ2およびnチャネルMOSトラ
ンジスタM4からなる制御トランジスタ対が備えられて
いる。
【0011】次に、本実施例回路の動作について説明す
る。この回路の入力端子INに入力データDinとして
“1”(ハイレベル信号)が入力されると、トランジス
タM1がオフし、トランジスタM2、M3、M4がオン
する。トランジスタM1がオフし、トランジスタM2が
オンしたことにより節点N1がローレベルとなってバイ
ポーラトランジスタQ1はオフする。トランジスタQ1
がオフし、トランジスタM3がオンしたことにより出力
端子OUTの出力状態はローレベルとなる(出力データ
Dout =“0”)。このとき、出力端子OUTに接続さ
れた負荷容量C1に充電されていた電荷はトランジスタ
M3を介してグランドへ引き抜かれる。出力端子OUT
の出力状態がローレベルとなったことにより、トランジ
スタQ2がオフするため、オン状態のトランジスタM4
には電流は流れない。
【0012】入力端子INに入力されるデータDinが
“0”(ローレベル信号)に変わると、トランジスタM
1がオンし、トランジスタM2、M3、M4がオフす
る。トランジスタM1がオンし、トランジスタM2がオ
フしたことにより、節点N1がハイレベルとなってバイ
ポーラトランジスタQ1がオンし、出力端子OUTに接
続された負荷容量C1をハイレベルに充電する。出力端
子OUTがハイレベルとなったことによりトランジスタ
Q2はオンするがトランジスタM4がオフしているため
トランジスタQ2には電流は流れない。
【0013】この状態で入力端子INに入力されるデー
タDinが“0”に変化すると、先に説明したようにトラ
ンジスタM1がオフし、トランジスタM2、M3、M4
がオンする。トランジスタM4がオンするとこのとき既
にトランジスタQ2はオン状態にあるため制御トランジ
スタ対による電流パスが完成し、節点N1の電荷を急速
に引き抜く。そのため、バイポーラトランジスタQ1の
オンからオフへの遷移時間が短縮されるとともにこの遷
移時にこのトランジスタを流れる電流が減少する。
【0014】図2は、入力データが時刻t1から時刻t
2にかけて“0”から“1”へと変化したときの各部の
電圧、電流の変化状況を示すシミュレーション結果であ
る。同図に示されるように、トランジスタM4を流れる
電流I3がいち早く立ち上がるため、バイポーラトラン
ジスタQ1を流れる電流I0が減少し、トランジスタM
3を流れる電流I1も減少している。しかも電流I0、
I1がピーク値をとる時期が早くなり、電流が0となる
時期も早まる。すなわち、本実施例によれば、出力の立
ち下がり速度が速められるとともに貫通電流が削減され
消費電力が節約される。
【0015】図3は、本発明の第2の実施例を示す回路
図である。この実施例の、図1に示された先の実施例と
相違する点は、制御トランジスタ対の節点N1側のトラ
ンジスタがバイポーラトランジスタからnチャネルMO
SトランジスタM5に代えられた点であって、それ以外
の点では変わるところはなく、また回路動作も先の実施
例の場合と同様である。
【0016】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発
明の範囲内において各種変更が可能である。例えば、制
御トランジスタ対のグランド側トランジスタをバイポー
ラトランジスタに代えることができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のBiCM
OS論理回路は、入力側CMOSインバータの出力端子
(中間出力端子)とグランドとの間に、制御電極が出力
端子に接続されたトランジスタと、制御電極が入力端子
に接続されたトランジスタとから構成される制御トラン
ジスタ対を接続したものであるので、本発明によれば、
出力のハイからローへ変化する遷移時に、電源と出力端
子との間に接続されたバイポーラトランジスタのベース
に蓄積されたキャリアをグランドへ急速に引き抜くこと
ができる。したがって、本発明によれば、出力の立ち下
がり時の速度を速めることができるとともに貫通電流を
削減して消費電流を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図。
【図2】本発明の第1の実施例のシミュレーションによ
る動作波形図。
【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図。
【図4】従来例のBiCMOS論理回路を示す回路図。
【図5】従来例のBiCMOS論理回路の改善例を示す
回路図。
【図6】図5のBiCMOS論理回路のシミュレーショ
ンによる動作波形図。
【符号の説明】
Din 入力データ Dout 出力データ IN 入力端子 I0、I1、I2、I3 動作電流(矢印の向きが正) M1 pチャネルMOSトランジスタ M2、M3、M4、M5、M6 nチャネルMOSトラ
ンジスタ N1 節点 OUT 出力端子 Q1、Q2 npn型バイポーラトランジスタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源およびグランド間に直列接続される
    とともに入力端子および中間出力端子を備えるpチャネ
    ルMOSトランジスタおよびnチャネルMOSトランジ
    スタからなる入力段トランジスタ対と、ベースが前記中間接続端子に、コレクタが電源に、エミ
    ッタが出力端子に接続されたnpn型バイポーラトラン
    ジスタと、ゲートが入力端子に、ドレインが前記出力端
    子に、ソースがグランドに接続されたnチャネルMOS
    トランジスタとからなる 出力側トランジスタ対と、 前記中間出力端子およびグランド間に直列接続されたト
    ランジスタ対であって、前記中間出力端子側のトランジ
    スタの制御端子が前記出力端子に接続され、他方のトラ
    ンジスタの制御端子が前記入力端子に接続されている制
    御トランジスタ対と、 を具備するBiCMOS論理回路。
  2. 【請求項2】 前記制御トランジスタ対の前記中間出力
    端子側トランジスタが、npn型バイポーラトランジス
    タである請求項1記載のBiCMOS論理回路。
  3. 【請求項3】 前記制御トランジスタ対のグランド側ト
    ランジスタが、nチャネルMOSトランジスタである請
    求項1記載のBiCMOS論理回路。
JP5062656A 1993-02-26 1993-02-26 BiCMOS論理回路 Expired - Lifetime JP2783115B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5062656A JP2783115B2 (ja) 1993-02-26 1993-02-26 BiCMOS論理回路
US08/201,985 US5434515A (en) 1993-02-26 1994-02-25 Logic circuit in which improvement is made about a transition speed and current consumption

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5062656A JP2783115B2 (ja) 1993-02-26 1993-02-26 BiCMOS論理回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06318863A JPH06318863A (ja) 1994-11-15
JP2783115B2 true JP2783115B2 (ja) 1998-08-06

Family

ID=13206579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5062656A Expired - Lifetime JP2783115B2 (ja) 1993-02-26 1993-02-26 BiCMOS論理回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5434515A (ja)
JP (1) JP2783115B2 (ja)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4425516A (en) * 1981-05-01 1984-01-10 Zytrex Corporation Buffer circuit and integrated semiconductor circuit structure formed of bipolar and CMOS transistor elements
JPS6242614A (ja) * 1985-08-20 1987-02-24 Fujitsu Ltd 複合トランジスタ形インバ−タ
US4794280A (en) * 1988-02-16 1988-12-27 Texas Instruments Incorporated Darlington bicmos driver circuit
JP2550138B2 (ja) * 1988-03-18 1996-11-06 株式会社日立製作所 バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置
JPH02264519A (ja) * 1989-04-05 1990-10-29 Hitachi Ltd 半導体装置
US5079447A (en) * 1990-03-20 1992-01-07 Integrated Device Technology BiCMOS gates with improved driver stages

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06318863A (ja) 1994-11-15
US5434515A (en) 1995-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04229714A (ja) バッファを有する集積回路
EP0361841B1 (en) Bicmos logic circuit
US5140190A (en) Output circuit for a bipolar complementary metal oxide semiconductor
US4880998A (en) Bipolar transistor and CMOS transistor logic circuit having improved discharge capabilities
JP2783115B2 (ja) BiCMOS論理回路
JPH08251007A (ja) BiCMOS論理ゲート回路
US5066874A (en) Signal output circuit having bipolar transistor in output stage and arranged in cmos semiconductor integrated circuit
JPH10285011A (ja) 出力ドライバ回路
JPH05110419A (ja) Cmosインバータ回路
US5182472A (en) Logic circuit with bipolar CMOS configuration
EP0600816A2 (en) Low voltage BICMOS logic switching circuit
JP2981496B2 (ja) 半導体出力回路
JPH06132806A (ja) Cmos出力バッファ回路
KR0147455B1 (ko) 반도체 논리회로
JPS6229316A (ja) 3ステ−ト回路
JP3008426B2 (ja) BiCMOSゲート回路
JPH01105612A (ja) 相補型mos集積回路
JP2836533B2 (ja) 半導体集積回路
JP3171518B2 (ja) Bimos回路
JP2944255B2 (ja) 論理回路
JPH04100409A (ja) BiCMOS回路
JPH0514166A (ja) Cmos論理回路
JPH01296814A (ja) 半導体集積回路
JPH04369116A (ja) 出力回路
JPH07288460A (ja) Cmos出力回路