JPH02161809A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPH02161809A
JPH02161809A JP29313889A JP29313889A JPH02161809A JP H02161809 A JPH02161809 A JP H02161809A JP 29313889 A JP29313889 A JP 29313889A JP 29313889 A JP29313889 A JP 29313889A JP H02161809 A JPH02161809 A JP H02161809A
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JP
Japan
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transistor
logic circuit
switching element
load
bipolar
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Pending
Application number
JP29313889A
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English (en)
Inventor
Kozaburo Kurita
公三郎 栗田
Masahiro Ueno
雅弘 上野
Kazuo Kato
和男 加藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、論理回路に係り、特に、同一基板」二にバイ
ポーラトランジスタとMOSトランジスタとを集積した
半導体集積回路装置の論理回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、スイッチング素子と、負荷素子と、前記スイッチ
ング素子に流れる電流を供給するバイポーラ素子と、を
具備する論理回路で、上記スイッチング素子をバイポー
ラトランジスタで構成したものは、アイ・イー・イー・
イー、ジャーナルオフ ソリッド ステート サーキッ
ツ、ボリーム ニス・シー1.7(1982年)第70
3頁がら第712頁(I E E E Journal
 of 5olid 5ta−te C1rcuits
、vol、5c−17,pp703−712(1!11
82))において記載のように、 CM L (Cur
rent Mode Logic)、E CL (Em
itter Coupled Logic)、 N T
 L  (Non T−hreshold Logic
)等各種の構成のものがあるが、回路の構成要素はバイ
ポーラトランジスタと抵抗である。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、論理回路をバイポーラトランジスタ
と抵抗から構成しており、半導体集積回路装置として回
路を実現する際、回路の占有面積について配慮がされて
いない。すなわち、性能の良い論理回路を実現するため
には、性能の良いバイポーラトランジスタと、寄生容量
が小さくかつ精度良い抵抗とが必要である。しかし、性
能の良いバイポーラトランジスタは、そのデバイス構造
が半導体基板面に対して垂直方向で複雑なため、デバイ
ス構造が平面方向で単純なMOSトランジスタと比べて
素子の面積は大きい。また、抵抗は半導体基板面の平面
方向に形成されるが、抵抗となる半導体部のシート抵抗
は一般に数10Ωのため、論理回路で用いる数100〜
数キロΩの抵抗値が必要な場合は、バイポーラトランジ
スタより大きな面積を必要としている。従って、バイポ
ーラトランジスタと抵抗から構成している回路は。
゛その回路の占有面積が大きく、集積する回路規模を大
きく出来ないという問題があった。また、抵抗はその占
有面積が大きいために寄生容量も大きくなり、高速な回
路動作の障害となっていた。
本発明の目的は、占有面積が小さく、かつ高速動作可能
な論理回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、スイッチング素
子と、このスイッチング素子の負荷となる負荷素子と、
前記スイッチング素子に流れる電流を調整するバイアス
素子とを具備する論理回路において、前記スイッチング
素子をバイポーラトランジスタ・で構成し、前記バイア
ス素子をMOSトランジスタで構成してなる論理回路を
構成したものである。
〔作用〕
スイッチング素子のバイポーラトランジスタは素子自体
に流れる電流を入力される電圧信号に応じて高速にオン
・オフする。負荷素子のMOSトランジスタは、そのM
OSトランジスタのゲートに入力される電圧によりソー
ス・ドレイン間のコンダクタンスが可変になるため、ゲ
ート電圧により抵抗値を自由に設定出来る。また、MO
Sトランジスタは半導体基板面の平面上に形成されるた
め、半導体製造上の加工寸法の限界まで占有面積を小さ
く出来、かつ、占有面積が小さいことより。
MOSトランジスタの各部に生じる寄生容量も小さくな
る。バイアス素子のMOSトランジスタも同様に、占有
面積を小さく出来、また、MOSトランジスタを電流の
飽和領域で使用すると定電流特性を示すため、電流値の
安定した電流バイアス源となる、以上のことより1本発
明の論理回路では、バイポーラトランジスタの高速性と
MOSトランジスタの高集積性を両立した性能を持つ回
路を実現出来る。
〔実施例〕
以下1本発明の一実施例を第1図より説明する。
本実施例は、2組のインバータ回路の入出力を交差接続
してマルチバイブレータの発振回路を実現したものであ
る。
スイッチング素子はNPNのバイポーラトランジスタQ
、、Q、で構成され、トランジスタQ7゜Q8に流れる
電流を調整するバイアス素子はN型のMOSトランジス
タQ3.Q、で構成され、トランジスタQ7.Q、の負
荷となる負荷素子はP型のMoSトランジスタQ3.Q
Gで構成されている。
トランジスタQ5.Q、のソース・ドレイン間にはトラ
ンジスタQ、、Q、の電圧降下量を制限する電圧クラン
プ手段としてのダイオードD1. D、が並列接続され
ている6トランジスタQ7. Q、の各エミッタ間には
マルチバイブレータの発振周波数を決めるタイミング容
量としてのコンデンサC0が接 続されている。トラン
ジスタQ、、Q7.Q。
と  トランジスタQ、、Q、、Q、の各直列回路によ
 リNTLのインバータ論理の回路を構成し、トランジ
スタQ7. Q[lのベースが入力で、コレクタが出力
となる、そして、これら2つのインバータ回路の入出力
を交差接続し、1−ランジスタQ 71Q8の各エミッ
タ間をコンデンサC6で容量結合す ることによ喚、コ
ンデンサC6の充放電時間に 従って2つのインバータ
回路の極性が反転するマルチバイブレータとなる。
以上の構成において、トランジスタQ7がオンに、トラ
ンジスタQ、がオフのときを考えると、トランジスタQ
7のコレクタは、1−ランジスタQ7に流れる電流によ
るトランジスタQ3の電圧降下によりその電位が電源電
圧より下がり、ダイオードD1でクランプする電圧とな
る、一方、トランジスタQllのコレクタは、1−ラン
ジスタQ G 9Q8に電流が流れないので、その電位
が電源電圧まで上昇している。このとき、トランジスタ
Q。
Q−士ゲー1−がトランジスタQ7.Q、のベースに交
差接続されているので、l−ランジスタQ6はゲート電
圧の印加により低インピーダンスとなり、トランジスタ
Q、はゲート電圧が印加されず高インピーダンスとなる
、従って、トランジスタQ7の負荷電流の流れるトラン
ジスタQ、は電流値が小さくても電圧降下量が大きく、
1−ランジスタ07のコレクタはダイオードD、でクラ
ンプする電圧まで確実に下がる。逆に、トランジスタQ
、、の負荷電流の流れないトランジスタQ6は低インピ
ーダンスのため、トランジスタQ、のコレクタが電源電
圧まで確実に上昇する。
一方、トランジスタQJ、Q、はそのゲートにゲート電
圧を印加すると定電流特性を示し5 トランジスタQ7
.Q、に流れる電流のバイアス源となる。
ここで、トランジスタQ、がオン、トランジスタQl、
がオフの状態にあイ)ときは、トランジスタQ、の電流
はそのままトランジスタQ7の電流になるのに対して、
1−ランジスタQ4の電流はトランジスタQ6には流れ
ず、コンデンサC1を介してトランジスタQ7に流れる
。コンデンサC,に電流が流れると、とトランジスタQ
、の℃ミッタの電圧は除々に降下していく4そして、I
−ランジスタQ9のベース・エミッタ間の電圧が、トラ
ンジスタQ8がオンする条件である約0.8V程度とな
ると、トランジスタQ、がオンして、トランジスタQ4
の電流がトランジスタQ。に電流が流れるようになる。
トランジスタQ8に電流が流れると、トランジスタQ6
により電圧降下が生じ、出力となるトランジスタQ、の
コレゲタの電位が下がる。
この結果、トランジスタQ、の出力を入力としてベース
で受けているトランジスタQ7のベース・エミッタ間の
電圧が小さくなり、トランジスタQ7がオフになって2
つのインバータ回路の極性が反転することになる。この
とき、1−ランジスタQ9.QGの状態も反転し、コン
デンサC6には逆方向の電流が流れるようになる。この
ような動作を繰り返すことによりマルチバイブレータを
実現することができる。
上記実施例では、マルチバイブレータを実現するに際し
て、負荷素子及びバイアス素子をMOSトランジスタで
構成したため、上記素子の占有面積を小さくでき、これ
により各部の寄生容量も小さくなり、高速動作が可能と
なる。また、スイッチング素子をバイポーラトランジス
タで構成したため、スイッチング速度の高速化が可能と
なる。
さらに、バイアス素子をMOSトランジスタで構成した
ため、そのゲート電圧に応じて電流値を可変にでき、し
かもゲートに電圧を印加しなければ1回路動作を停止さ
せることも可能であり、回路を使用しないときは消費電
力を低減できる。また、負荷素子と並列にダイオードを
接続しているため、回路の出力振幅を一定にすることが
できる。
〔発明の効果〕
本発明の論理回路によれば、スイッチング素子をバイポ
ーラトランジスタで構成するので、高速なスイッチング
速度が得られ、負荷素子及びスイッチング素子に電流を
供給するバイアス素子をMOSトランジスタで構成する
ので占有面積が小さく、かつ各部の寄生容量も小さくで
きる。従って、バイポーラトランジスタの高速性とMO
Sトランジスタの高集積性を両立した性能を持つ論理回
路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。 Q7.Q、はNPNのバイポーラトランジスタ、Q、、
 Q、はP型のMoSトランジスタ、Q、、Q、はN型
のMOSトランジスタ、D□、D8はダイオード。 C0はコンデンサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、スイッチング素子と、このスイッチング素子の負荷
    となる負荷素子と、前記スイッチング素子に流れる電流
    を調整するバイアス素子とを具備する論理回路において
    、前記スイッチング素子をバイポーラトランジスタで構
    成し、前記バイアス素子をMOSトランジスタで構成し
    てなることを特徴とする論理回路。 2、特許請求の範囲第1項記載の論理回路において、前
    記負荷素子をMOSトランジスタで構成してなることを
    特徴とする論理回路。 3、特許請求の範囲第1項または第2項記載の論理回路
    において、前記負荷素子の電圧降下量を制限する電圧ク
    ランプ手段を具備してなることを特徴とする論理回路。 4、特許請求の範囲第2項記載の論理回路において、負
    荷素子のMOSトランジスタはスイッチング素子のオフ
    時にオン時よりインピーダンスを小さくしてなることを
    特徴とする論理回路。 5、特許請求の範囲第3項記載の論理回路において、前
    記電圧クランプ手段は前記負荷素子に並列接続された整
    流素子であることを特徴とする論理回路。
JP29313889A 1989-11-10 1989-11-10 論理回路 Pending JPH02161809A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0654894A1 (en) * 1993-11-24 1995-05-24 Plessey Semiconductors Limited Integrated oscillator circuits

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JPS4975055A (ja) * 1972-10-18 1974-07-19
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JPS5521608A (en) * 1978-08-02 1980-02-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Voltage control multivibrator
JPS55114335A (en) * 1979-02-23 1980-09-03 Sakai Chem Ind Co Ltd Method for treatment of waste gas

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