JPH0636573A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH0636573A
JPH0636573A JP4195637A JP19563792A JPH0636573A JP H0636573 A JPH0636573 A JP H0636573A JP 4195637 A JP4195637 A JP 4195637A JP 19563792 A JP19563792 A JP 19563792A JP H0636573 A JPH0636573 A JP H0636573A
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JP
Japan
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terminal
node
circuit
potential
input
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JP4195637A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotoshi Mine
浩利 峯
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To prevent a delay in a signal propagating time in a succeeding stage circuit by making the output amplitude of a high load drive circuit higher than source voltage. CONSTITUTION:When 0V is applied to an input terminal IN, and a node B becomes 4.8V pulled down by one stage of the Vf of a diode D1 from voltage source Tl potential 5V, and the terminal IN is changed from 0V to 5V, the potential of the node B is raised by +5V in maximum. The value is adjustable by a cpacitance value at the node A. At this time, since a PMOS M1 is turned OFF when the terminal IN is 0V, ON when 5V, and an NMOS M2 is turned ON when the terminal IN is 0V, OFF when 5V, the node A becomes 0V when the terminal IN is 0V, and becomes the potential pulled down by one stage of the Vf of the diode D2 from the potential of the node B when 5V. Then, since a signal with an amplitude from 0V to 7. 0V extent is outputted to the node A, the drive power of an inverter 13 is increased, and a delay time is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、大容量負荷を高速に駆動する大容量駆動回路
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a large capacity drive circuit for driving a large capacity load at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の代表的な半導体集積回路の大容量
負荷駆動回路を図6、図8に示す。
2. Description of the Related Art A conventional large-capacity load driving circuit of a typical semiconductor integrated circuit is shown in FIGS.

【0003】図6はCMOS回路での大容量負荷駆動回
路であり、図中の数字は各MOSトランジスタのゲート
幅(μm)を示す。
FIG. 6 shows a large-capacity load drive circuit in a CMOS circuit, and the numbers in the figure show the gate width (μm) of each MOS transistor.

【0004】P型MOSトランジスタ(以下PMOSと
略記する)M31は、ソース端子が電圧源端子T31に
接続され、ゲート端子は入力端子INに、ドレイン端子
はN型MOSトランジスタ(以下NMOSと略記する)
M32のドレイン端子及び次段のインバータのPMOS
M33のゲート端子とNMOS M34のゲート端子
に接続され、NMOS M32のゲート端子は入力端子
INに、ソース端子は電圧源端子T32にそれぞれ接続
されている。
A P-type MOS transistor (hereinafter abbreviated as PMOS) M31 has a source terminal connected to a voltage source terminal T31, a gate terminal as an input terminal IN, and a drain terminal as an N-type MOS transistor (hereinafter abbreviated as NMOS).
The drain terminal of M32 and the PMOS of the next-stage inverter
The gate terminal of the M33 and the gate terminal of the NMOS M34 are connected to each other. The gate terminal of the NMOS M32 is connected to the input terminal IN and the source terminal thereof is connected to the voltage source terminal T32.

【0005】PMOS M33のソース端子は電圧源端
子T31に、ドレイン端子はNMOS M34のドレイ
ン端子及び次段のインバータのPMOS M35、NM
OSM36のゲート端子に接続されている。NMOS
M34のソース端子は電圧源端子T32に接続され、P
MOS M35のソース端子は電圧源端子T31に、ド
レイン端子は出力端子OUT及びNMOS M36のド
レイン端子に、NMOS M36のソース端子は電圧源
端子T32にそれぞれ接続されている。
The source terminal of the PMOS M33 is the voltage source terminal T31, the drain terminal is the drain terminal of the NMOS M34 and the PMOS M35 and NM of the next-stage inverter.
It is connected to the gate terminal of the OSM 36. NMOS
The source terminal of M34 is connected to the voltage source terminal T32, and P
The source terminal of the MOS M35 is connected to the voltage source terminal T31, the drain terminal is connected to the output terminal OUT and the drain terminal of the NMOS M36, and the source terminal of the NMOS M36 is connected to the voltage source terminal T32.

【0006】このようにMOSトランジスタで論理回路
を構成した場合には、MOSトランジスタは、その伝達
コンダクタンス(ゲート幅に比例)が通常の論理回路を
構成のゲート幅では、小さいために、電流駆動能力が小
さく、大容量の負荷を高速に動作することが困難になる
ようにトランジスタサイズを次段になるに従って大きく
したインバータ回路をカスケード接続して構成するよう
にしている。
When a logic circuit is formed of MOS transistors in this way, the MOS transistor has a small transfer conductance (proportional to the gate width) at the gate width of a normal logic circuit. In order to make it difficult to operate a large-capacity load at a high speed, it is configured to cascade-connect inverter circuits whose transistor sizes are increased toward the next stage.

【0007】次にBiCMOS回路での大容量負荷駆動
回路の例を示す。
Next, an example of a large-capacity load drive circuit in a BiCMOS circuit will be shown.

【0008】図7は、通常の論理回路を構成する中のイ
ンバータ回路である。
FIG. 7 shows an inverter circuit in a normal logic circuit.

【0009】PMOS M41はソース端子が電圧源端
子T41に、ドレイン端子はNMOS M42のドレイ
ン端子及びNPNバイポーラトランジスタ(以下NPN
Trと略記する)のベースに、ゲート端子は入力端子
IN及びNMOS M42のゲート端子、NMOS M
43のゲート端子にそれぞれ接続されている。NMOS
M42のソース端子は電圧源端子T42に、NMOS
M43のドレイン端子は出力端子OUT及びNPN
Tr Q41のエミッタ端子、NPN TrQ42のコ
レクタ端子にそれぞれ接続され、ソース端子は抵抗R4
1を介して電圧源端子T42及びNPN Tr Q42
のベース端子に接続されている。NPN Tr Q41
のコレクタ端子は電圧源端子T41に、NPN Tr
Q42のエミッタ端子は電圧源端子T42にそれぞれ接
続されている。
The source terminal of the PMOS M41 is the voltage source terminal T41, and the drain terminal is the drain terminal of the NMOS M42 and the NPN bipolar transistor (hereinafter NPN).
(Abbreviated as Tr), the gate terminal is the input terminal IN and the gate terminal of the NMOS M42,
43 are connected to the respective gate terminals. NMOS
The source terminal of M42 is the voltage source terminal T42, and the NMOS
The drain terminal of M43 is output terminal OUT and NPN
It is connected to the emitter terminal of Tr Q41 and the collector terminal of NPN TrQ42, respectively, and the source terminal is resistor R4.
1 through voltage source terminal T42 and NPN Tr Q42
It is connected to the base terminal of. NPN Tr Q41
The collector terminal of the NPN Tr is connected to the voltage source terminal T41.
The emitter terminals of Q42 are connected to the voltage source terminal T42, respectively.

【0010】上記図7で説明したBiCMOSインバー
タ回路を、図8で示すように、BiCMOSインバータ
回路C51を1段目1個でその入力端子が大容量負荷駆
動回路の入力端子INになり、出力端子は次段のBiC
MOSインバータ3個の入力端子に、次段の3個の出力
端子は3段目のBiCMOSインバータ7個の入力端子
に、3段目の7個の出力端子は大容量負荷駆動回路の出
力端子OUTとなる構成にしている。
As shown in FIG. 8, the BiCMOS inverter circuit described with reference to FIG. 7 has one BiCMOS inverter circuit C51 in the first stage, and its input terminal becomes the input terminal IN of the large-capacity load drive circuit and the output terminal. Is the next BiC
Three input terminals of the MOS inverter, three output terminals of the next stage are seven input terminals of the BiCMOS inverter of the third stage, and seven output terminals of the third stage are output terminals OUT of the large-capacity load drive circuit. It is configured to be.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、叙上の
従来における半導体集積回路の高負荷駆動回路では、C
MOS回路、BiCMOS回路共にインバータ回路を数
段直列に接続するために、入力信号に対する出力信号の
遅延が大きくなる。
However, in the conventional high load drive circuit for the semiconductor integrated circuit described above, C
Since several inverter circuits are connected in series in both the MOS circuit and the BiCMOS circuit, the delay of the output signal with respect to the input signal becomes large.

【0012】またこのような高負荷駆動回路では、出力
が高負荷でかつその駆動する回路までの配線が長いこと
が多く、このために、出力波形の形状がかなりなまって
きて、このなまりによる次段の回路の遅れ、また次段の
回路の入力スレッシュホールド電位のばらつきにより、
次段の回路の遅延時間もばらついてしまうというような
課題があった。
Further, in such a high load driving circuit, the output is high load and the wiring to the driving circuit is often long, so that the shape of the output waveform becomes considerably rounded, and the following waveform due to the rounding is generated. Due to the delay of the circuit of the next stage and the variation of the input threshold potential of the circuit of the next stage,
There was a problem that the delay time of the circuit in the next stage was also varied.

【0013】本発明は従来の上記実情に鑑みてなされた
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能とした新規な半導体
集積回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and therefore an object of the present invention is to provide a novel semiconductor integrated circuit capable of solving the above problems inherent in the conventional art. Especially.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係る半導体集積回路は、コンデンサと一方
向素子とによって構成され電位を押し上げるレベル変換
回路と、P型MOSトランジスタとN型MOSトランジ
スタにより構成され前記レベル変換回路により電位を押
し上げられた信号の低電位側を接地電位にする振幅変換
回路とを備えて構成される。
In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit according to the present invention comprises a level conversion circuit composed of a capacitor and a unidirectional element for increasing the potential, a P-type MOS transistor and an N-type. And an amplitude conversion circuit configured to make the low potential side of the signal, which is composed of a MOS transistor and whose potential has been boosted by the level conversion circuit, to have the ground potential.

【0015】[0015]

【実施例】次に本発明をその好ましい各実施例について
図面を参照して具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be specifically described with reference to the drawings for each of its preferred embodiments.

【0016】図1は本発明による第1の一実施例を示す
回路構成図である。また図2はその波形図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment according to the present invention. Further, FIG. 2 is a waveform diagram thereof.

【0017】図1を参照するに、参照符号1は本発明の
大容量負荷駆動回路を示し、その回路構成は、入力端子
INがコンデンサC1及びインバータ回路I1、I2の
入力に接続され、コンデンサC1の入力と反対側の端子
は一方向素子であるダイオードD1のカソードとダイオ
ードD2のアノードとPMOS M1のウェル電極に接
続され、ダイオードD1のアノードは例えば+5Vの電
圧源端子T1に接続され、ダイオードD2のカソードは
PMOS M1のソース端子に接続され、PMOS M
1のドレイン端子は出力負荷駆動インバータI3及びN
MOS M2のドレイン端子に、NMOS M2のソー
ス端子は例えば0Vの電圧源端子T2に接続され、ウェ
ル電極も0Vの電圧源端子T2に接続され、PMOS
M1とNMOS M2のゲート端子はそれぞれ大容量負
荷駆動回路1の入力端子INからインバータI1、I2
を介して接続されており、出力負荷駆動インバータI3
の出力は大容量負荷駆動回路1の出力端子OUTとなっ
ている。大容量負荷駆動回路1の出力負荷として、任意
のブロック(BLOCK)2とそのブロックまでの配線
3が接続されている。
Referring to FIG. 1, reference numeral 1 indicates a large-capacity load driving circuit of the present invention, the circuit configuration of which is such that an input terminal IN is connected to an input of a capacitor C1 and inverter circuits I1 and I2, and a capacitor C1. Is connected to the cathode of the diode D1, which is a one-way element, the anode of the diode D2, and the well electrode of the PMOS M1, and the anode of the diode D1 is connected to the voltage source terminal T1 of, for example, +5 V, and the diode D2. The cathode of is connected to the source terminal of PMOS M1,
The drain terminal of 1 is an output load drive inverter I3 and N
To the drain terminal of the MOS M2, the source terminal of the NMOS M2 is connected to, for example, the 0V voltage source terminal T2, and the well electrode is also connected to the 0V voltage source terminal T2.
The gate terminals of M1 and NMOS M2 are connected to the input terminals IN of the large-capacity load drive circuit 1 and the inverters I1 and I2, respectively.
Output load drive inverter I3
Is the output terminal OUT of the large-capacity load drive circuit 1. As an output load of the large-capacity load drive circuit 1, an arbitrary block (BLOCK) 2 and a wiring 3 to the block are connected.

【0018】次に回路動作について図2を用いて説明す
る。入力端子INに0Vが与えられている時には、Bの
ノードは電圧源端子T1電位5VからダイオードD1の
Vf1段分下がった約4.8Vになっており、入力端子
INが0Vから5Vに変化すると、ノードBの電位は最
高で+5V押し上げられる。この電位はノードAにつく
容量値で調整可能であり、図2では入力波形がIN、ノ
ードBがBで示されている。
Next, the circuit operation will be described with reference to FIG. When 0V is applied to the input terminal IN, the node of B is about 4.8V, which is lower than the voltage source terminal T1 potential of 5V by Vf1 stage of the diode D1, and when the input terminal IN changes from 0V to 5V. , The potential of the node B is pushed up by + 5V at the maximum. This potential can be adjusted by the capacitance value attached to the node A. In FIG. 2, the input waveform is IN and the node B is B.

【0019】この時、PMOS M1は入力端子INが
0Vの時“OFF”、5Vの時“ON”、NMOS M
2は入力端子INが0Vの時“ON”、5Vの時“OF
F”することにより、ノードAには入力端子INが0V
のとき0V、入力端子INが5VのときノードBの電位
からダイオードD2のVf1段分だけ下がった電位とな
る。図2ではノードAの値はAで示されている。
At this time, the PMOS M1 is "OFF" when the input terminal IN is 0V, "ON" when the input terminal IN is 5V, and the NMOS M1.
2 is "ON" when the input terminal IN is 0V and "OF" when it is 5V.
By setting F ", the input terminal IN becomes 0V at the node A.
Is 0 V, and when the input terminal IN is 5 V, the potential is lower than the potential of the node B by Vf1 stages of the diode D2. In FIG. 2, the value of the node A is indicated by A.

【0020】前述したように、ノードAには0Vから
7.0V程度の振幅で信号が出るために、インバータI
3の駆動能力が上がり、遅延時間を高速にすることが可
能である。
As described above, since the signal is output to the node A with an amplitude of about 0V to 7.0V, the inverter I
It is possible to increase the driving ability of No. 3 and shorten the delay time.

【0021】次に本発明による第2の実施例について図
面を参照して説明する。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0022】図3は本発明による第2の実施例を示す回
路構成図である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment according to the present invention.

【0023】図3を参照するに、この第2の実施例の回
路構成は、第1の実施例からI3のインバータ回路を抜
いたものである。回路動作は第1の実施例で説明してい
るので省略する。
Referring to FIG. 3, the circuit configuration of the second embodiment is obtained by removing the I3 inverter circuit from the first embodiment. Since the circuit operation has been described in the first embodiment, it will be omitted.

【0024】図4は、本第2の実施例のチップレイアウ
ト図である。図5は本第2の実施例の波形図である。
FIG. 4 is a chip layout diagram of the second embodiment. FIG. 5 is a waveform diagram of the second embodiment.

【0025】図4において、参照符号41は入出力バッ
ファ部、42はRAM等の内部セルの大部分をしめるマ
クロ、43は本発明の第2の実施例である入力バッフ
ァ、44はマクロ上配線、45は入力バッファ43の信
号を直接受ける内部ロジックをそれぞれ示す。
In FIG. 4, reference numeral 41 is an input / output buffer section, 42 is a macro that occupies most of internal cells such as RAM, 43 is an input buffer according to the second embodiment of the present invention, and 44 is a macro upper wiring. , 45 are internal logics that directly receive the signal of the input buffer 43.

【0026】近年半導体集積回路では、図4に示すよう
にRAMのような大きなマクロを置くことが多くなって
きているが、入力バッファ43の信号を内部ロジック4
5に伝える為には、マクロ42上を通らなければならな
いので、かなりの配線長を必要とするために、内部ロジ
ック45の手前のノードCではかなり波形がなまってし
まう。
In recent years, in semiconductor integrated circuits, a large macro such as a RAM is often placed as shown in FIG. 4, but the signal of the input buffer 43 is changed to the internal logic 4.
In order to transmit the signal to the signal No. 5, it has to pass through the macro 42, so that a considerable wiring length is required, so that the waveform is considerably blunted at the node C before the internal logic 45.

【0027】図5の波形図において、pで示されている
のは入力波形、bは通常の入力バッファ時の図4のノー
ドCの波形、cは本発明による入力バッファ43のノー
ドCの波形である。
In the waveform diagram of FIG. 5, reference numeral p designates an input waveform, b designates the waveform of the node C in FIG. 4 in a normal input buffer, and c designates the waveform of the node C of the input buffer 43 according to the present invention. Is.

【0028】図5で示されるように、ノードCの電位は
かなりなまってしまうために、たとえば内部ロジック4
5の入力スレッショールドが3.0Vであるとすると通
常の入力バッファでは、出力波形が0Vと5Vの間で動
くので、波形のなまりが大きいとこのなまりの影響で内
部ロジック45までの信号伝播に、t1 の時間がかかっ
てしまう。
As shown in FIG. 5, since the potential of the node C is considerably weakened, for example, the internal logic 4
Assuming that the input threshold of 5 is 3.0V, the output waveform moves between 0V and 5V in a normal input buffer. Therefore, if the rounding of the waveform is large, the signal propagation to the internal logic 45 is affected by this rounding. In addition, it takes t1 time.

【0029】しかしながら本発明をもちいれば、出力波
形が0Vと7.0Vで動くために、伝播時間t2 はなま
りの影響をうけにくく、高速に内部ロジックに信号を伝
播することができる。
However, according to the present invention, since the output waveform moves at 0 V and 7.0 V, the propagation time t2 is not easily affected by the rounding, and the signal can be propagated to the internal logic at high speed.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高負荷駆動回路の出力振幅を電源電圧より大きくなるよ
うにしたので、次段の回路の駆動能力を高め、また出力
波形のなまりによる次段回路への信号伝播時間の遅れを
抑えるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
Since the output amplitude of the high-load drive circuit is set to be larger than the power supply voltage, it has the effect of increasing the drive capability of the circuit in the next stage and suppressing the delay in the signal propagation time to the next stage circuit due to the rounding of the output waveform. To be

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による第1の実施例を示す回路構成図で
ある。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment according to the present invention.

【図2】第1の実施例の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of the first embodiment.

【図3】本発明による第2の実施例を示す回路構成図で
ある。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment according to the present invention.

【図4】第2の実施例のチップレイアウト図である。FIG. 4 is a chip layout diagram of a second embodiment.

【図5】第2の実施例の波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram of the second embodiment.

【図6】従来のCMOS回路図である。FIG. 6 is a conventional CMOS circuit diagram.

【図7】BiCMOSインバータ回路図である。FIG. 7 is a BiCMOS inverter circuit diagram.

【図8】従来のBiCMOS回路図である。FIG. 8 is a conventional BiCMOS circuit diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

D1、D2…ダイオード C1…容量 I1、I2、I3…インバータ M1、M31、M33、M35、M41…P型MOSト
ランジスタ M2、M32、M34、M36、M42、M43…N型
MOSトランジスタ R41…抵抗 Q41、Q42…NPNバイポーラトランジスタ C51…BiCMOSインバータ 41…入出力バッファ部 42…RAMマクロ等の大きいマクロ 43…入力バッファ 44…マクロ上配線 45…内部ロジック
D1, D2 ... Diode C1 ... Capacitance I1, I2, I3 ... Inverter M1, M31, M33, M35, M41 ... P-type MOS transistor M2, M32, M34, M36, M42, M43 ... N-type MOS transistor R41 ... Resistor Q41, Q42 ... NPN bipolar transistor C51 ... BiCMOS inverter 41 ... Input / output buffer section 42 ... Large macro such as RAM macro 43 ... Input buffer 44 ... Macro upper wiring 45 ... Internal logic

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/06 C 9184−5J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H03K 17/06 C 9184-5J

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンデンサと一方向素子とによって構成
され電位を押し上げるレベル変換回路と、P型MOSト
ランジスタとN型MOSトランジスタにより構成され、
前記レベル変換回路により電位を押し上げられた信号の
低電位側を接地電位にする振幅変換回路とを備えること
を特徴とする半導体集積回路。
1. A level conversion circuit configured by a capacitor and a one-way element to raise a potential, and a level conversion circuit configured by a P-type MOS transistor and an N-type MOS transistor,
A semiconductor integrated circuit, comprising: an amplitude conversion circuit that sets a low potential side of a signal whose potential is boosted by the level conversion circuit to a ground potential.
JP4195637A 1992-07-22 1992-07-22 Semiconductor integrated circuit Pending JPH0636573A (en)

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JP4195637A JPH0636573A (en) 1992-07-22 1992-07-22 Semiconductor integrated circuit

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JP (1) JPH0636573A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4816594A (en) * 1985-04-12 1989-03-28 Fujian Teachers University Coupling agent system of aluminium

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US4816594A (en) * 1985-04-12 1989-03-28 Fujian Teachers University Coupling agent system of aluminium

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