JPH03158018A - 入力回路 - Google Patents

入力回路

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JPH03158018A
JPH03158018A JP1298018A JP29801889A JPH03158018A JP H03158018 A JPH03158018 A JP H03158018A JP 1298018 A JP1298018 A JP 1298018A JP 29801889 A JP29801889 A JP 29801889A JP H03158018 A JPH03158018 A JP H03158018A
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JP
Japan
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signal
node
transistor
terminal
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP1298018A
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English (en)
Inventor
Zensuke Matsuda
松田 善介
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to US07/613,039 priority patent/US5132569A/en
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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
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/017509Interface arrangements
    • H03K19/017518Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET]
    • 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
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • H03K19/01721Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by means of a pull-up or down element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
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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〕 本発明は入力回路に関し、特にバイポーラ・0MO8混
成構造を有する高速入力回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体メモリ等の集積回路の入力回路、特に高速
動作が要求さhる入力回路としては種々の回路構成が提
案されている。
第4図に従来の入力回路の一例を示す0本従来例はTT
Lレベルの入力信号A4をMOS)ランジスタP 41
1 N41よりなるインバーターでMOSレベルまで増
幅し、その信号をバイポーラ・CMO8混成回路で増幅
し、正論理の出力信号A、′逆論理の出力信号に7を得
るものである。ここで、TTLレベルの入力信号は0,
4v〜2.4vの振幅で、MOSレベルはOv〜5.O
vの振幅である。MOS)ランジスタPt++N41で
構成されるインバーターは、通常Nilの相互フンダク
タンスgmをPI3のgmよりかなり大きく取らねばな
らない。これは入力信号A、がハイ電位、すなわち2.
4Vの時でもPチャネルトランジスタP41はオフには
ならないし、一方NチャネルトランジスタN41もゲー
ト電位が2.4vとMOSレベルより低いため十分な電
流が流れない状態であり、この状態でMOS)ランジス
タP411 N41の共通節点の電位は、次段のMOS
インバーターP4□、N、2およびP42およびPs4
pNisには低電位と検知できる様、十分接地電位近く
の値が得られなければならないからである。
次に第5図を参照して、第4図の入力回路の動作を説明
する。入力信号A4が低(L o w)レベル(0,4
V)から高(High)レベル(2,4V) ヘと変化
すると初段インバータP41z N41の出力は、Hi
ghレベル(5,OV)から、LOWL/ベル(OV)
へと変化する。この初段インバータP411NNの出力
Lowレベルを次段のインバータP、2. N42およ
びP44#N41が受は取り、バイポーラトランジスタ
Q41およびQaaのベースには、Highレベルが入
力される。一方、NチャネルトランジスタN43および
N41のゲート入力にはLowレベルが印加されるため
、こhらのトランジスタN43およびN、。は非導通状
態となる。そのため、バイポーラトランジスタQ41P
 Q42間の節点およびQ as 、 Q as間の節
点には共にHighレベルが供給され、圧力信号A 4
 ’にはHi g hレベルが現われる。また出力信号
X7には、上述と同様の回路構成がさらに一段形成され
ているため、Lowレベルが現われることとなる。入力
信号A4がHi ghレベルからLowレベルへと変化
すると、初段インバータP、、、N4.の出力は、Hj
ghレベルとなり、次段のインバータおよび次々段のイ
ンバータを介して、出力信号A g ’にはLowレヘ
ルカ、出力信号に7にはHighレベルが現われる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の入力回路は、設計時にトランジスタP4
1とトランジスタN、10間に十分な大きさの比を設定
しなければならないが、高速回路動作を図るためにトラ
ンジスタP41の大きさを大きくしようとした場合、同
時にN 41の大きさも一定の比で大きくしなければな
らない。そのため、トランジスタN41のソース、ドレ
インの拡散層容量が大きくなってしまい、トランジスタ
P4+で充電しようとする場合、遅延時間が大きくなり
高速動作を阻害する要因として働く。また、入力端子か
ら見た場合の入力ゲート容量も増大してしまうため、あ
る程度の大きさに制限せざるを得ない、このため次段に
さらにMOSインバーターを設置し、さらに信号の増幅
をした後バイポーラトランジスタに接続して駆動能力を
向上させるという様にMO5Sインバーターの段数を増
やさざるを得す、集積化を図りつつ1、高速回路動作を
実現する上での障害となっていた。
本発明の目的は、上述した欠点を軽減し、素子数が少な
く集積化に適し、かつ高速回路動作が可能な入力回路を
提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の入力回路は、入力端子にゲートが接続され、電
源電位(Vcc)端子と第1の節点との間に接続された
Pチャネル型電界効果トランジスタと、第2の節点にベ
ースが接続され、第1の節点と接地電位(GND)端子
との間に接続されたNPNffiバイポーラトランジス
タと、入力端子にゲートが接続され、第1および第2の
節点との間に接続されたNチャネル型電界効果トランジ
スタと、第1の節点にゲートが接続され、第2の節点と
接地電位端子との間に接続されたNチャネル型電界効果
トランジスタと、第1の節点に接続された第1の出力端
子と、電源電位端子と接地電位端子間に形成されたイン
バータ回路を介して、第1の節点に接続された第2の出
力端子とを有する。
このような回路構成により、入力端子にLowレベル信
号が印加されると、Pチャネル型電界効果トランジスタ
を導通状態とすると共にバイポーラトランジスタを非導
通状態とし、第1の出力端子には、入力信号とは逆相の
Highレベルの信号が、第2の出力端子には、正相の
Lowレベルの信号が供給される。また、入力端子にH
i ghレベル信号が印加されると、Pチャネル型電界
効果トランジスタを非導通状態とすると共に、バイポー
ラトランジスタを導通状態とし、第1の出力端子には、
逆相のLowレベルの信号が、第2の出力端子には、正
相のHi ghレベルの信号が供給される。
〔°実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
本発明の第一の実施例を第1図に示す0本実施例は前述
の従来例の入力回路の初段のインバーターを構成するN
チャネルトランジスタN21のかわりにバイポーラトラ
ンジスタQl+を設置し−たものである。
すなわち、入力信号A、をゲート入力とするPチャネル
トランジスタP++が、電源電位(Vcc)端子と節点
N1個に接続され節点N1と接地電位(GND)端子間
にそれぞれコレクタおよびエミッタが接続されたバイポ
ーラトランジスタQllが設けられる。また、このバイ
ポーラトランジスタQ++のベースは節点N2に接続さ
れ、この節点N2と節点10間には、入力信号A、をゲ
ート入力とするNチャネルトランジスタNilが、節庶
N2とGND端子間には、節点1のゲートが接続された
NチャネルトランジスタN12が設けられている。
さらに節点N1は出力端子に接続され、逆相の出力信号
X7を出力する。この節点N1は、トランジスタPl!
およびNtSからなるインバータを介して、正相の出力
信号A I’を出力する端子にも接続されている。
次に第2図を参照して、本実施例の動作について説明す
る。
入力信号A、がLowレベルのとき、Pチャネルトラン
ジスタpHは、導通状態、NチャネルトランジスタNi
lは非導通状態となっており、節点NlにはHighレ
ベルが供給される。そのため、Nチャネルトランジスタ
Nuは導通状態となり、バイポーラトランジスタQll
を、非導通状態とする。
よって節点N1の信号、すなわち出力信号X7にはHi
ghレベルが保持され、出力信号A X’は逆相のLo
wレベルとなる。
次に入力信号A1がLowレベルからHighレベルへ
と変化すると、PチャネルトランジスタpHは非導通状
態、NチャネルトランジスタNilは導通状態となり、
節点N1がNチャネルトランジスタN12のしきい値レ
ベル以上の間は、トランジスタN1□を導通状態とする
と共にバイポーラトランジスタQllを導通状態とする
。そのため節点NlのHighレベルを急速にLowレ
ベルへと変化し、その後、NチャネルトランジスタNI
2が非導通状態となるが、バイポーラトランジスタ(l
tiは、M点NlがLowレベルになるまで導通状態が
保持される。このようにして、出力信号X〒)まLow
レベルとなり、出力信号AI’は逆相のHighレベル
となる。
さらに、入力信号A1がHi g hレベルからLow
レベルへと変化すると、再びPチャネルトランジスタp
Hは導通状態、NチャネルトランジスタNilは非導通
状態となるため、NチャネルトランジスタNilは導通
状態、バイポーラトランジスタQHは非導通状態となり
、出力信号X7はHighレベル、AI’は逆相のI、
owレベルとなる。
本発明の構成においては、バイポーラトランジスタがM
OS)ランジスタに比較して大容量の負荷を駆動する能
力が高いという性質を利用している。つまり、比較的小
さなトランジスタで大電流を流す能力があるため、高速
化のためにPチャネルトランジスタpHを大きくしても
バイポーラトランジスタQ、を極端に大きくせずにすみ
、フレフタ容量の増大を抑制できる。また入力端子から
はMOS)ランジスタを介してパイボーラトランジスタ
Q11のベースに接続する構成にしており、入力容量の
増大も抑制できる構造となっている。
例えば、第4図の従来の実施例において、MOSトラン
ジスタP41のチャネル幅をW=20μmとし、MOS
)ランジスタN41は約5倍のw=io。
μmで構成する場合を考える。この場合、MOSトラン
ジスタNilの拡散層容量は約0.2pFとなる。この
チャネル幅w= i o oμmのMOS)ランジスタ
と同等の能力を有するバイポーラトランジスタは、大き
さ(E)=6μm程度となり、上記拡散層容量に相当す
るコレクタ容量は約半分の0.12Fで実現できる。従
って、この入力初段部での遅延時間を小さくする事が出
来る。
また、バイポーラトランジスタのベースには、比較的小
さなMOS)ランジスタを介して信号を加える形にしで
あるので、入力端子から見たインピーダンスも高く、入
力端子容量も少ない。
本発明の第2の実施例を第3図に示す。この実施例は前
述の第1の実施例にMOS)ランジスタP337 P3
4を付は加えた形となっており、チップ選択信号C8の
有無により、MOS)ランジスタP、工とバイポーラト
ランジスタQ31を通して流れる電流をカットする事が
でき、消費電流を制限出来る様になっている。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は入力初段にバイポーラトラ
ンジスタとMOS)ランジスタで構成されるインバータ
ーを用いる事により、Pチャネル型のMOS)ランジス
タpHの大きさに比べて数倍の大きさのNチャネル型の
MOSトランジスタを下段に使用する必要がなく、比較
的小さなバイポーラトランジスタで所望の駆動能動を実
現できる。初段部での信号遅延時間を短縮出来、また入
力端子から見た入力端子容量の増大も抑制できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例の入力回路を示す回路
図、第2図は、第1の実施例の動作を示す波形図、第3
図は、第2の実施例の入力回路を示す回路図、第4図は
、従来の入力回路を示す回路図、第5図は、従来例の動
作を示す波形図である。 pH+  P12T  P31〜PHr  P41〜P
44・・・・・・PチャネルMOSトランジスタ、Nl
l〜N1.。 N31〜N54tNs+〜P、。・・・・・・Nチャネ
ルMOS)ランジスタ、Qll、 Qll1 Q41〜
Q1.・・・・・・NPN型バイポーラトランジスタ、
Al、 A3. As・・・・・・入力信号、A+’、
Al 、As’、As 、A4’、A4 ・”・・出力
信号、て1−・・・・・・チップ選択信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力端子にゲートが接続され、第1の電源電位端子と第
    1の節点との間に接続された第1の電界効果トランジス
    タと、第2の節点にベースが接続され、前記第1の節点
    と第2の電源電位端子との間に接続されたバイポーラト
    ランジスタと、前記入力端子にゲートが接続され、前記
    第1および第2の節点の間に接続された第2の電界効果
    トランジスタと、前記第1の節点のゲートが接続され、
    前記第2の節点と前記第2の電源電位端子との間に接続
    された第3の電界効果トランジスタと、前記第1の節点
    に接続された第1の出力端子と、前記第1および第2の
    電源電位端子の間に形成されたインバータ回路を介して
    前記第1の節点に接続された第2の出力端子とを具備し
    、前記入力端子への第1の信号の印加により前記第1の
    電界効果トランジスタを導通状態とすると共に前記バイ
    ポーラトランジスタを非導通状態とし、前記第1の出力
    端子には前記第1の信号と逆相の信号が、前記第2の出
    力端子には前記第1の信号と同相の信号が出力され、前
    記入力端子への第2の信号の印加により前記第1の電界
    効果トランジスタを非導通状態とすると共に前記バイポ
    ーラトランジスタを導通状態とし、前記第1の出力端子
    には前記第2の信号と逆相の信号が、前記第2の出力端
    子には前記第2の信号と同相の信号が出力されることを
    特徴とする入力回路。
JP1298018A 1989-11-15 1989-11-15 入力回路 Pending JPH03158018A (ja)

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US07/613,039 US5132569A (en) 1989-11-15 1990-11-15 High speed Bi-COMS input circuit fabricated from a small number of circuit components

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