JPH09191578A - 集積回路出力バッファ - Google Patents
集積回路出力バッファInfo
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- JPH09191578A JPH09191578A JP8340497A JP34049796A JPH09191578A JP H09191578 A JPH09191578 A JP H09191578A JP 8340497 A JP8340497 A JP 8340497A JP 34049796 A JP34049796 A JP 34049796A JP H09191578 A JPH09191578 A JP H09191578A
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- H03K19/017—Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
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Abstract
る集積回路の出力バッファを得る。 【解決手段】 集積回路の導体を供給するために所定の
電位をあたえる電源から通電されるように配置された集
積回路の出力バッファは、電位分割器R1,R2,R3 を有
し、電源レベルVDDおよび0に対して低減された振れを
持つ基準レベルV1,V2 を規定し、基準レベルは、基準
電位が出力接合点Vout に搬送されるが、一方、低減電
圧の振れは、出力バッファの切り替えによって起こるピ
ック・アップを減少させる。
Description
力バッファに関する。
する回路を作動させる大きな論理的振れを持つ集積回路
の出力制御器に関する。例えば、周波数合成器内のCM
OS(相補型金属酸化膜半導体)集積回路において、論
理的振れは、5ボルトであるが、それに対して、合成器
を構成する位相ロックループ内の前置計数回路の係数入
力は、0.8ボルトの論理的振れがバイポーラ半導体よ
り形成されるので、0.7ボルトと0.8ボルトの間の
論理的振れを要求するのみである。
接装置がこれらの出力より不要信号を拾い出すというこ
とである。それゆえ、低減電圧の振れを持つ出力バッフ
ァを供給することが望ましい。
体に供給するために所定の電位を供給する電源から通電
されるように配置された集積回路出力バッファを供給
し、前記バッファは、所定の電位により供給され、第
1、第2の接続点で第1、第2の基準電位を規定するよ
うに、つまり、それぞれ所定の電位を仲介し、従って減
少電圧の振れを規定するように配置される電位分割器
と、制御電極が互いに連結され、1つの装置の電極が第
1の接合点に連結され、他装置の対の対応電極が出力接
合点に連結される第1の対の電界効果型半導体装置と、
制御電極が互いに結合され、1つの装置の電極が第2の
接合点に連結され、他装置の対の対応電極が出力接合点
に連結される第2の対の電界効果型半導体装置と、各対
の他装置のチャンネル次元に関連する出力接合点に連結
される各半導体装置のチャンネル次元と、第1あるいは
第2の基準電位を出力接合点に搬送することを可能にす
るために交互に通電可能である第1、第2対とを有す
る。
路の出力バッファについて、添付の図面を参照し、実施
例を示して更に説明する。
話の r.f. 回路において使用される周波数合成器(未図
示)内でCMOS集積回路の1部を形成する。前記周波
数集積回路は、バイポーラ・トランジスタを使用する前
置計数回路を含む位相ロックループを有し、位相ロック
ループにおいて分割比率を変化させる。前置計数回路の
分割比率(あるいは係数)は、CMOS集積回路上の係
数制御出力により2個の固定値間で変化させられる。
ベルは5ボルトの論理的振れで、係数制御出力バッファ
は、0.6ボルト波高値と1.1ボルト波高値間の低減
論理的振れを供給する。
トの電位VDDとCMOS基準レベルである0ボルトの間
で連結される抵抗R1,R2,R3 を有する。前記電位分割
器は、第1の電流源対I1,I2 と連携して、第1および
第2接合点で第1および第2基準電位を規定し、それぞ
れの電位が前記電位VDDおよび0を分割する。
和する。
計数器の係数制御入力に結び付けられるキャパシタンス
(すなわち、バッファの出力キャパシタンス、ボード配
線のような迷容量を加えた前置計数器の入力キャパシタ
ンス)を迅速に充電および放電することを要求され、電
位分割器は、これを行うための電位容量を欠く。このよ
うな理由により、基準電位V1 およびV2 は、それぞれ
nmos導電型FETの第1対、M1, M2とpmos
導電型のFETの第2対、M3,M4により出力接合点
に搬送される。
レインに連結され、しきい電圧を越えて各電流発生器I
2,I1 によってバイアスをかけられるので、ダイオード
として連結される。FETの各対のゲートは、共に連結
され、また、各対のFETのゲート源電圧Vgsは同じ
で、電圧V1,V2 を接合点Vout に交互に搬送可能にす
ると予想される。
められる。 IDS = K(Vgs−Vt )2,
電圧であり、V1 はしきい電圧である。Kは、チャンネ
ルのアスペクト比、W/L、例えば、FETのチャンネ
ルの長さに対する幅の比に応じた定数である。Vgsは、
IDSとW/Lに依存し、Vgsは、M1 に対するのと同様
にM2 に対しても同じであるので、FETの物理次元、
M2 は、つまりチャンネルのアスペクト比、W/LがM
1 のW/L=Z1 よりn倍大きいということであり、電
流発生器nI2 は、M1 を通過するバイアス電流I2 よ
りn倍大きいそのしきい電圧を越えてバイアスをかける
ために供給される。同様のことがM3およびM4にも適
応する。
イッチS2 とS4 が開かれる一方、スイッチS1 とS3
が同時に閉鎖される場合、M2のVgsは、M1のVgsよ
り大きくなる。それゆえ、M2を通過する大量の電流お
よびこの電流とnI2 との差は、Vout を通過し係数制
御出力に流れる。前記接合点に結び付けられるキャパシ
タンスは、迅速に充電され、その結果、Vgsは低下し、
M2を通過する電流も低減する。キャパシタンスが完全
にV1 に充電される場合、M2のVgsは、M1のVgsと
等しく、M2を通過する電流はnI2 と等しい。
イッチS1 ,S3 は開き、スイッチS2 ,S4 は閉じ、
作動は同じである。
μAであるが、Vout で利用できるピーク電流は、典型
的におよそ50mAである。回路は、出力遅延8nsへ
の入力と共に作動するように設計された。
正確に出力電圧を定義するように要求され、地域に出力
装置が入るのを防ぎ、出力インピーダンスを明確にす
る。回路もまた、切り替え可能な電流源なしに、しか
し、特に、より高出力インピーダンスになる低減実行率
を伴い作動され得る。他の選択として、M2のアスペク
ト比は、M1のアスペクト比と同じで、nは電流発生器
のnI2 (M4,M3およびnI2 に対するのと同様)
に対する全体構成に匹敵し得る。切り替えに利用できる
電流は、かなり少量であるが、一方、出力接合点の電位
は、負荷による影響を受けることはない。
の選択手段は、図2に示される。抵抗R1 およびR
2 は、中圧電源基準電圧(R1 =R2 )を明確にする。
抵抗R3およびR4 は、電流源I1 およびI2 を伴い出
力電圧の振れに対する上下レベルを定義する。
4,およびR1 =R2,およびR3 = R4 とすると それから V1 = VDD−I3 R1 +I1 R3 そして V2 = I3 R1 −I1 R3 そして、それゆえI3 R1 = VDD なので V1 = VDD/2+I1 R3 を得る。 そして V2 = VDD/2−I1 R3 これによりV1 −V2 = 2I1 R3 出力の振れは、中圧電源あたりで調和する。V1 および
V2 は、図1の回路について上記に説明されるように出
力に搬送され、図1についての修正も適用可能である。
よびI1,I2 上の絶対許容度を持つ電流源I1,I2 の整
合精度を伴う抵抗R1,R2 およびI3,I4 の整合精度に
よるであろう。
M4,nI1 ,nI2 は、Vout で現れる逆相電圧が存
在する第2の出力接合点Vout 、例えば、作動出力バッ
ファを供給するために複製されても良いという意味にお
いて、2個の出力段階が供給されても良い。さもなけれ
ば、出力Vout およびVout ' は、例えば、二重出力バ
ッファのように完全に独立している。電流源I1,I2,n
I1 ,nI2 は、FETおよび電源への抵抗により構成
される主基準電流発生器に連動するように連結されても
良い。代わりに、I1,I2,nI1 ,nI2 は、抵抗R
ref を越えて電流IREF,を発生させるバンド・ギャップ
基準電圧のような安定基準電圧から生成されても良い。
もしそうなら、I1,I2,nI1 およびnI2 はIREF に
比例する。
2 が面積抵抗から独立するように、同じ抵抗材料を使っ
て製作される。装置M1からM4は、最小限の長さで、
その大きさは、ゲート駆動VE(=Vgs−Vt )を小さ
くし、確実に十分な駆動を出力負荷に与えられる程であ
る。I1 およびI2 間の適切な整合を確実にするため
に、電流源I1 およびI2 (nI1 ,nI2 も同様)は
長いチャンネル長で与えられ、出力導電率を低下させ
る。デカップリングコンデンサは、出力と相対的に高い
インピーダンス・バイアス回路間の荷電補給に起因する
過渡電圧を低下するために、ゲートM1およびM3と各
補給電位間で利用される。この結合は、もし減衰されな
ければ、誤った出力電圧となる。荷電補給の最悪の事例
は、入力が、ゆえに出力が同相の場合に発生する。多く
の減網結合は、入力/出力が結合充電の1次解除に起因
する逆相にある場合、発生する。デカップリングコンデ
ンサもまた、電流源nI1 およびnI2 として使用され
るFETのゲート上で使用され、同様の理由で、供給電
位に連結される。図1および図2における出力電圧の振
れは、VDD/2(中圧電源)上に中心に来るように調整
されても良いが、しかし、いくつかの応用例では、振れ
の中心は、電流値あるいはレジスタ値を適切に選択する
ことにより、電源VDDあるいは0ボルトのどちらかに相
殺される。
に緊急入力が作動する時、出力バッファが3領域にまた
がるところで供給されてもよい。
る。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 集積回路の導体に供給するために所定の
電位を供給する電源から通電されるように配置された集
積回路出力バッファにおいて、前記バッファは、 所定の電位により供給され、第1、第2の接続点で第
1、第2の基準電位を規定するように、つまり、それぞ
れ所定の電位を仲介し、従って減少電圧の振れを規定す
るように配置される電位分割器と、 制御電極が互いに連結され、1つの装置の電極が第1の
接合点に連結され、他装置の対の対応電極が出力接合点
に連結される第1の対の電界効果型半導体装置と、 制御電極が互いに結合され、1つの装置の電極が第2の
接合点に連結され、他装置の対の対応電極が出力接合点
に連結される第2の対の電界効果型半導体装置と、 各対の他装置のチャンネル次元に関連する出力接合点に
連結される各半導体装置のチャンネル次元と、第1ある
いは第2の基準電位を出力接合点に搬送することを可能
にするために交互に通電可能である第1、第2対とを有
する集積回路出力バッファ。 - 【請求項2】 出力接合点に連結される各半導体装置の
チャンネルのアスペクト比は、各対の他の半導体装置の
チャンネルのアスペクト比に比例するが、それ以下では
ないことを特徴とする請求項1に記載の集積回路出力バ
ッファ。 - 【請求項3】 出力接合点に連結される各半導体装置の
チャンネルのアスペクト比は、各対の他の半導体装置の
チャンネルの次元に比例し、それ以上であることを特徴
とする請求項2に記載の集積回路出力バッファ。 - 【請求項4】 出力接合点に連結される各半導体装置
は、通電される時、バイアス電流に対する通路を半導体
装置を通して供給するために電流源あるいは電流シンク
に連結されるということを特徴とする請求項2または3
に記載の集積回路出力バッファ。 - 【請求項5】 電位分割器の接合点に連結される各対の
半導体装置は、各ドレインとゲート間に導電通路を持
ち、共に、半導体装置のチャンネルのアスペクト比に対
するのと同様の相対比例で前記導電通路に結び付けられ
るバイアス電流源あるいは電流シンクを伴うということ
を特徴とする請求項4に記載の集積回路出力バッファ。 - 【請求項6】 1対の半導体装置は、他対の半導体装置
に対して反対の導電型であることを特徴とする請求項1
から5のいずれかに記載の集積回路出力バッファ。
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