JP2932852B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2932852B2
JP2932852B2 JP4233206A JP23320692A JP2932852B2 JP 2932852 B2 JP2932852 B2 JP 2932852B2 JP 4233206 A JP4233206 A JP 4233206A JP 23320692 A JP23320692 A JP 23320692A JP 2932852 B2 JP2932852 B2 JP 2932852B2
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力一 池田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に関
し、特に出力電圧のハイレベルを改善した3ステートバ
ッファに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路は、図4に示すよ
うに入力信号INと反転イネーブル信号ENをインバー
タ17を介して入力する2入力NANDゲート16の出
力信号を、Pチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジス
タ(以下、PMOSトランジスタと称す)19のゲート
に入力し、入力信号INと反転イネーブル信号ENを入
力とする2入力NORゲート18の出力信号をNチャネ
ル型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下、NMOS
トランジスタと称す)20のゲートに入力する。
【0003】更に、PMOSトランジスタ19のソース
は電源電位VDDに接続され、PMOSトランジスタ19
とNMOSトランジスタ20のドレインは共通にバスラ
イン21に接続されて構成する。
【0004】次に、動作について説明する。
【0005】反転イネーブル信号ENをハイレベルにす
ることによって、2入力NANDゲート16及び2入力
NORゲート18の出力信号はそれぞれハイレベル,ロ
ウレベルとなり、従ってPMOSトランジスタ19及び
NMOSトランジスタ20は共に非導通状態となり、出
力端子OUTの信号レベルはハイ・インピーダンスとな
る。
【0006】通常、3ステート・バッファの出力端子は
バスライン21に接続されるが、3ステート・バッファ
15の出力OUTがハイ・インピーダンス状態のときバ
スライン21に電圧VEEを印加する。このとき図5の出
力電流電圧特性のグラフに示すように電圧VEEがVDD
|Vtp|(ここで、VtpはPMOSトランジスタ19の
しきい値電圧とする)を越えると、PMOSトランジス
タ19が導通状態になる。従って電圧VEEから電源電位
DD側へ電流が流れる。
【0007】このため、図6に示すように、前述の2入
力NANDゲート16を2入力NORゲート22に、P
MOSトランジスタ19をNMOSトランジスタ25に
代えて使用していた。
【0008】図6に示す回路において、反転イネーブル
信号ENをハイレベルにすると、2入力NORゲート2
2,24の出力電圧は共にロウレベルとなり、従ってN
MOSトランジスタ20,25も共に非導通状態となっ
て出力端子OUTはハイ・インピーダンス状態となる。
【0009】この状態で出力端子OUTに電源電位VDD
以上の電圧を印加しても、NMOSトランジスタ25は
導通することはなく電流は流れない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体集積回路では、出力トランジスタをNM
OSトランジスタで構成しているため、図6に示す回路
図は図4に示した従来の3ステートバッファを改善した
回路図であり、出力端子OUTにVDD+Vtn(VtnはN
MOSトランジスタ25のしきい値電圧)以上の電圧が
印加されてもNMOSトランジスタ25は導通しない。
しかし、図7に示す動作波形図から分るように、出力電
圧のハイレベルが電源電位VDDよりもNMOSトランジ
スタ25のしきい値電圧(Vtn)分だけ低い(VDD−V
tn)という欠点を有していた。
【0011】本発明の目的は、上述の欠点を除去するこ
とにより3ステートバッファの出力電圧のハイレベル
を、電源電位VDDまで高めることが可能な出力回路を備
えた半導体集積回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、入力信
号とイネーブル信号の反転信号を入力し、且つ第1の出
力端と第2の出力端と第3の出力端を有する駆動回路を
含み、電源線と接地線との間に第1のPMOSトランジ
スタと第1のNMOSトランジスタと第2のNMOSト
ランジスタを従属接続し、前記第1のPMOSトランジ
スタのゲート電極と前記第1の出力端を接続し、前記第
1のNMOSトランジスタのゲート電極と前記第2の出
力端との間にゲート電極を前記電源線に接続する第3の
Nチャネル型電界効果トランジスタを接続し、前記第2
のNMOSトランジスタのゲート電極と前記第3の出力
端を接続して構成したことにある。
【0013】また、前記駆動回路は、前記入力信号及び
その反転信号を入力とするR−Sフリップフロップ回路
の正転出力信号と前記入力信号と前記イネーブル信号と
を入力する第1の論理ゲートの出力端を前記第1の出力
端とし、前記R−Sフリップフロップ回路の正転出力信
号と前記イネーブル信号とを入力する第2の論理ゲート
の出力端を前記第2の出力端とし、前記R−Sフリップ
フロップ回路の反転出力信号と前記イネーブル信号とを
入力する第3の論理ゲートの出力端を前記第3の出力端
として構成することができる。
【0014】
【実施例】次に本発明について、図面を参照して説明す
る。
【0015】図1は本発明の一実施例を示す半導体集積
回路のブロック図であり、図3はその動作を説明するた
めの動作波形図であり、更に図2は図1においてブロッ
ク1で示す駆動回路の具体的な回路図である。
【0016】図1において、入力信号INと反転イネー
ブル信号ENを入力とする駆動回路1の第1の出力端a
をゲート電極に接続し、ソース電極を電源線に接続した
(第1の)PMOSトランジスタ3のドレイン電極を
(第1の)NMOSトランジスタ4のソース電極又はド
レイン電極のいずれか一方に接続する。
【0017】NMOSトランジスタ4のソース電極又は
ドレイン電極のうちPMOSトランジスタ3のドレイン
に接続されない方の電極を(第2の)NMOSトランジ
スタ5のドレイン電極と接続して出力端OUTとし、ソ
ース電極は接地線に接続する。又ゲート電極は駆動回路
1の(第3の)出力端Cに接続する。
【0018】NMOSトランジスタ4のゲート電極は
(第3の)NMOSトランジスタ2のソース電極に接続
し、ドレイン電極は駆動回路1の(第2の)出力端bに
接続する。なおNMOSトランジスタ2のソース電極と
ドレイン電極はそれぞれ逆に接続してもよい。ゲート電
極は電源線に接続する。
【0019】又、図2に示す駆動回路の回路図によれ
ば、入力信号IN,正転イネーブル信号EN及びR−S
フリップフロップ回路の2入力NANDゲート10の出
力を反転するインバータ8の出力信号をそれぞれ入力す
る3入力NANDゲート12の出力端を出力端aとす
る。正転イネーブル信号ENとフリップフロップ回路の
2入力NANDゲート9の出力信号を入力する2入力A
NDゲート13の出力端を出力端bとする。
【0020】更に、正転イネーブル信号ENとフリップ
フロップ回路の2入力NAND10の出力信号を入力す
る2入力ANDゲート14の出力端を出力端cとする。
【0021】ここで、図3によれば駆動回路1の出力端
a,b,cから出力される信号のタイミングは、入力信
号INの立ち下りに同期して出力端aの信号がハイレベ
ルとなり、出力端aと出力端cの信号の立ち上りに同期
して出力端bの信号がロウレベルとなる。
【0022】次に入力信号INの立ち上りに同期して出
力端bの信号がハイレベルとなり、その立ち上りに同期
して出力端Cの信号がロウレベルとなり、その信号によ
って出力端aの信号はロウレベルとなる。
【0023】上述の駆動回路の出力信号のタイミング関
係を前提として次に出力回路の動作を説明する。
【0024】まず、出力端a,b,cの出力信号が全て
ハイレベルのとき、PMOSトランジスタ3は非導通状
態、NMOSトランジスタ4,5は共に導通状態であ
る。このときNMOSトランジスタ2はゲート電極が電
源電位レベルになっているから当然導通状態にある。従
って、出力端OUTはロウレベルである。
【0025】次に、出力端a,cが共にハイレベル、出
力端bがロウレベルで、NMOSトランジスタ2のソー
ス電極又はドレイン電極とNMOSトランジスタ4の接
続点Mの電位をロウレベルとする。出力端OUTをハイ
レベルとするために、まず出力端bをハイレベルにして
接続点Mの電位をハイレベルにする。
【0026】このときNMOSトランジスタ2のしきい
値電圧Vtn分だけ電源電位VDDより低いレベルで接続点
Mの電位は安定し、NMOSトランジスタ2は非導通状
態、NMOSトランジスタ4は導通状態となる。従っ
て、接続点Mと出力端子OUTとの間に存在するNMO
Sトランジスタ4の寄生容量6には電源電位VDDよりN
MOSトランジスタ2のしきい値電圧VTN分低い電圧
(VDD−Vtn)が充電される(状態1)。
【0027】次に、出力端a,cが共にロウレベルとす
るとNMOSトランジスタ5は非導通状態、PMOSト
ランジスタ3は導通状態となる。このとき、NMOSト
ランジスタ4及びPMOSトランジスタ3の導通状態に
よって出力端子OUTの電圧レベルは上昇するが、接続
点Mと出力端子OUT間の電圧VDD−Vtnは寄生容量6
によって保持された状態で、接続点Mの電位も上昇し、
最終的にはほぼ2VDD−Vtnまで上昇する。
【0028】通常は、電源線と出力端子OUTの間にN
MOSトランジスタが接続されていると、NMOSトラ
ンジスタのゲート電圧からしきい値電圧Vtn分だけ低い
電圧レベルとなる。しかし接続点Mの電位は電源電位V
DDより十分に高い電圧レベルにあるため、出力端子OU
Tの電圧レベルは電源電位VDDのレベルまで上昇する
(状態2)。ここで、反転イネーブル信号ENがハイレ
ベルで出力端aがハイレベル、出力端b,cが共にロウ
レベルとなり、NMOSトランジスタ4,5及びPMO
Sトランジスタ3は非導通状態となる(状態3)。
【0029】又、反転イネーブル信号ENがロウレベル
では図2に示す入力信号INに対して出力端子a,b,
cの出力レベルが得られる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路は電源線と出力端子との間に接続した出力トラン
ジスタであるNMOSトランジスタのゲート電極に、ゲ
ート電極を電源線に接続したNMOSトランジスタを介
して駆動回路の出力信号を入力するように構成したの
で、出力トランジスタであるNMOSトランジスタのゲ
ート電極と出力端子との間に存在する寄生容量によって
ゲート電極の電圧レベルが電源電圧レベルよりも十分に
高い電圧レベルにすることができる。
【0031】従って、出力端子の電圧レベルを電源電圧
レベルまで上昇させることができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体集積回路の一実施例を示す等価
回路の図である。
【図2】図1に示す駆動回路の具体的な回路図である。
【図3】本発明の一実施例を説明するための動作波形図
である。
【図4】従来の半導体集積回路の一例を示す回路図であ
る。
【図5】図4に示す従来の半導体集積回路の出力電圧電
流特性の図である。
【図6】図5に示す従来の半導体集積回路を改善した回
路図である。
【図7】図6に示す改善した回路の出力波形図である。
【符号の説明】
1 駆動回路 2,4,5 NMOSトランジスタ 3 PMOSトランジスタ 6 寄生容量 7,8,11 インバータ 9,10 2入力NANDゲート 12 3入力NANDゲート 13,14 2入力ANDゲート

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号とイネーブル信号の反転信号を
    入力し、且つ第1の出力端と第2の出力端と第3の出力
    端を有する駆動回路を含み、電源線と接地線との間に第
    1のPチャネル型電界効果トランジスタと第1のNチャ
    ネル型電界効果トランジスタと第2のNチャネル型絶縁
    ゲート電界効果トランジスタとを従属接続し、前記第1
    のPチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲー
    ト電極と前記第1の出力端を接続し、前記第1のNチャ
    ネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲート電極と
    前記第2の出力端との間にゲート電極を前記電源線に接
    続する第3のNチャネル型電界効果トランジスタを接続
    し、前記第2のNチャネル型絶縁ゲート電界効果トラン
    ジスタのゲート電極と前記第3の出力端を接続して構成
    したことを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記駆動回路は、前記入力信号及びその
    反転信号を入力とするR−Sフリップフロップ回路の正
    転出力信号と前記入力信号と前記イネーブル信号とを入
    力する第1の論理ゲートの出力端を前記第1の出力端と
    し、前記R−Sフリップフロップ回路の正転出力信号と
    前記イネーブル信号とを入力する第2の論理ゲートの出
    力端を前記第2の出力端とし、前記R−Sフリップフロ
    ップ回路の反転出力信号と前記イネーブル信号とを入力
    する第3の論理ゲートの出力端を前記第3の出力端とす
    ることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
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