JPS594065A - 集積回路 - Google Patents

集積回路

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JPS594065A
JPS594065A JP57112778A JP11277882A JPS594065A JP S594065 A JPS594065 A JP S594065A JP 57112778 A JP57112778 A JP 57112778A JP 11277882 A JP11277882 A JP 11277882A JP S594065 A JPS594065 A JP S594065A
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英治 杉山
Mitsuaki Natsume
夏目 光章
Toshiharu Saito
斎藤 寿治
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Fujitsu Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11801Masterslice integrated circuits using bipolar technology
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
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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】 (1)発明の技術分野 本発明はエミッタカップルドロジックの基準レベルを出
力するマスクスライスLSIの基準レベル供給回路を構
成する集積回路に関する。
(2)技術の背景 デジタル回路技術の進歩に伴い高速での処理が要求され
ている。これらの高速処理にはエミッタカップルドロジ
ック(以下ECLと呼ぶ)が一般的によく用いられてい
る。一方、半導体集積回路の技術の進歩により、ECL
のマスクスライスLSIも実用化されている。このEC
LマスクスライスLSIは目的に応じた高速処理が可能
であり、さらに小型になるという特徴を有している。
(3)従来技術と問題点 ECL回路は電圧値によって入力信号がハイ(H)レベ
ル、ロー(L)レベルを判別するため基準電圧を必要と
する。またECl−回路を駆動するための電流源を必要
とするものもある。そのため、ECL回路には基準電圧
を発生し、さらに駆動用の電流源を有するバイアス回路
が必要である。
従来、マスクスライスLSIにおけるE CI−回路の
バイアス回路は各セル内に配置され、セル内のゲート回
路に基準電圧と駆動用バイアス電流を供給していた。第
1図(al、 (b)はマスクスライスLSIのセル構
成並びにセル内の配置図を示す。
LSIのチップCHP上に例えば5×5のセルCが配置
し、その外周にポンディングパッドBPが配置している
。各セルCは第1図(blに示す如く4個のゲート回路
Gがバイアス回路BCをはさんで構成してなる。■セル
は例えば4個のOR。
NORゲートとバイアス回路BCからなるその回路によ
ってOR,NORゲートが動作する。
他の従来の構成においては、LSI外部の回路と結合す
る外部用セルとLSI内部での論理処理を行う内部用セ
ルに分けられ、これらのセルが前述のバイアス回路をそ
れぞれ有する。外部用セルは外部回路とのロジックレベ
ルを一定に保つため、基準の電圧レベル値を出力するバ
イアス回路を有し、内部用セルは外部回路との結合がな
いため簡単なバイアス回路を有していた。
第2図はそのセル構成を示す。インターナルセルINC
の外周にエクスターナルセルEXCが配置し、さらにそ
の外部にポンディングパッドBPが配置している。
第3図は外部用セルEXC,内部用セルINCの各ゲー
ト回路Gが必要とする基準電圧値を発生するバイアス回
路BCの回路構成を示す。バイアス回路BCの出力VB
Bは各ゲート回路の基準入力端子に入力している。
第4図(8)はバイアス回路BC1(bl、 (C1は
ゲート回路G、(dlは前記バイアス回路、ゲート回路
のセル上の構成をそれぞれ示す。バイアス回路BCはト
ランジスタTr+’、Tr2’と抵抗rl。
r2.r3よりなりトランジスタによる負帰還回路によ
って定電圧ve8を発生し第4図(dlに示すようにセ
ル上のゲート回路Gの中間に配置する。第4図(blの
ゲート回路はトランジスタT r G + 。
TrG++、、抵抗RG + 〜RG 3よりなり、ト
ランジスタTrG3.TrGaのベースが第4図(d)
における入力G、8であり、トランジスタTrG1’の
エミッタが第4図(dlにおける正出力G十、トランジ
スタT r G 2のエミッタが負出力G−である。
またトランジスタT r G liのベースにバイアス
回路BCの出力■酔が入力する。第4図tC)のゲート
回路は(b)に示したゲート回路のトランジスタTrG
3.Tr’Ga、TrG5のエミッタと抵抗RG3間に
トランジスタT r G 6を挿入したものであり、そ
のゲートは駆動用のバイアス人力■。5となる。
前述の従来の方式は複数個のゲート例えば4個のゲート
に1個のバイアス回路から基準電圧を供給している。こ
の供給方式は複数の基準電圧発生回路を有するため多く
の電力を必要とする問題を有している。
理想的には1個のバイアス回路よりチップ上の全ゲート
に電圧を供給する方式が望まれる。しかしながら、バイ
アス回路の駆動能力等によって一つのバイアス回路から
は前述のように複数個例えば4個程が供給される。
(4)発明の目的 本発明は前記問題を解決するものであり、その目的は消
費する電力が少なく、電源電圧の変動によって誤動作し
ないECLのマスクスライスLSIの基準レベル供給回
路を構成する集積回路を提供することにある。
(5)発明の構成 本発明の特徴とするところは、複数の内部セルと、該複
数の内部セルに対して共通に設けられ、所定電圧を発生
ずるバイアスセルと、該バイアスセルで発生した該所定
電圧を該内部セルに供給するバイアスバッファ回路を有
することを特徴とする集積回路にある。
(6)発明の実施例 以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第5図は本発明の第1の実施例のセルの構成を示す。チ
ップCHP上にエクスターナルセルEXC,基準電圧発
生用バイアスセルSBC,複数のインターナルセルIN
Cが順次配置している。
エクスターナルセルEXCは外部回路との結合用のセル
であり、そのバイアス電圧はバイアスセルSBCより入
力する。インターナルセルINCは内部ロジック回路に
おけるセルであり、インターナル用バイアスバッファI
NBを有している。インターナル用バイアスバッファI
NBはバイアスセルSBCより得られる基準電圧をイン
ターナルセル内(j)’yニート回路に入力1−るため
のバッファ回路である。1個の基準電圧発生用バイアス
セルSBCは複数のインターナルセルの各バイアスバッ
ファINBに基準電圧を出力する。
第6図は本発明の第2の実施例の回路構成図を示す。バ
イアスセルSBC内の基準電圧発生用バイアスセルSB
Cは基準電圧■88′を発生し、インターナルバッファ
INBを介してインターナルセルINC内のゲート回路
Gに基準電圧■8Bを出力する。
第7図は本発明の第3の実施例の回路図を示す。
バイアスセルSBC部は基準電圧発生バイアス回路5B
CCを構成し、第1の電源■coと第2の電源■旺は抵
抗R1とトランジスタTr2の直列回路、抵抗R2,R
3とトランジスタTr+と抵抗R4とトランジスタTr
3と抵抗R6の直列回路、トランジスタTraとダイオ
ードD、+、D2と抵抗R9とトランジスタTrsと抵
抗R8とダイオードD3のそれぞれの直列回路によって
接続しており、さらにインターナル用バイアスバッファ
回路群lNB5によってそれぞれトランジスタのT r
 n o  とダイオードDno、Dn+と抵抗Rno
とトランジスタTrn+と抵抗Rn+とダイオードDn
2の直列回路によって接続している。
また、抵抗R2と抵抗R3の接続点はトランジスタTr
aのベースとトランジスタTr1o〜Trno、抵抗R
1とトランジスタTr2のコレクタの接続点はトランジ
スタT r 51 T r I+Tr + o−Tr 
n oのベースにそれぞれ接続している。さらにトラン
ジスタT r 2のベースはトランジスタTr3のコレ
クタに接続している。トランジスタTr+のエミッタは
抵抗R4を介してトランジスタTr2のベースに接続し
、そのコレクタはトランジスタTr+のコレクタに接続
している。トランジスタTr2のベースは抵抗Tr5を
介して電源vFEに接続している。トランジスタT r
 + (7)ニア し’)少電流が増加すると当然エミ
ッタ電流も増加する。エミッタ電流が増加することによ
りトランジスタTr2のベース電流も増加する。
さらに、そのコレクタ電流が増加する。これによりトラ
ンジスタTr+のベース電圧が低下しトランジスタTr
+のコレクタ電流は減少する。すなわち、トランジスタ
Tr+、Tr2と抵抗R4は負帰還の回路を構成してお
りトランジスタTr+のコレクタに流れる電流はほぼ一
定となる。すなわちこの回路構成によって抵抗R2,R
3に流れる電流は電源電圧によらずほぼ一定となり、ト
ランジスタTr a、Tr + oA+Trn aのベ
ース電流が一定となる。トランジスタTr4.Tri。
〜Trnoのエミッタは第1のバイアス電圧として出力
しており、前述の理由によりこの出力もほぼ一定となる
トランジスタTr a、 Tr + o−Tr’n o
のエミッタにはダイオードDI、D21  DI o〜
Dno・ D++〜Dn+が接続されて第2バイアス電
圧として出力しており、この電圧も当然の結果はぼ一定
となる。例えば第1の電源電圧が約−1,3Vであるな
らば第2の電源電圧は約−2,8Vとなる。
トランジスタTr 5. T r + + 〜TRn 
+のエミッタは第3の電源電圧として出力している。こ
の電圧もほぼ一定となり、第1の電源電圧が約−1,3
■のときには約−3,7Vを出力する。
トランジスタTR3は温度補償用のトランジスタであり
、ダイオードD3と関係して温度補償を行う。例えばチ
ップ上のダイオードの接合面積とトランジスタのエミッ
ターベース間の接合面積を変えて、そこに流れる電流が
温度によって変化することにより補償を行っている。前
述の補償はダイオードの接合、トランジスタのエミッタ
ーベース間の接合に流れる電流密度によって温度特性が
変化することを利用したものである。これらの動作は1
973年10月発行のIEEEジャーナルオブソリノド
ステートサーキソトの362頁乃至367頁に掲載の論
文[従来のECLの欠点を除去した完全補償ECLJ 
 (著者ミラー、オウエンズ及びフェルホフシュタット
)に開示さている。
前述の回路において、第1のバイアス電圧はECL回路
のHレベル、Lレベルを判別する基準電圧として用いら
れる。第2のバイアス電圧はECLの入力が複数個直列
接続した場合、すなわちシリーズゲートの場合の基準電
圧である。第3のバイアス電圧は各デー1−回路を動作
させるためのバイアス用として用いられる。なお、第2
.第3のバイアス電圧は使用する各ゲート回路によって
は必要としない場合がある。
バイアスバッファ回路群lNB5は複数のバイアスバッ
ファINBよりなり、1(固のノマイアス回路INBは
トランジスタTrno、Trn+、ダイオードDno、
Drz+ Dnz、抵抗Rn n。
Rn+よりなる。このバイアスバッファ回路群lNB5
の動作については、前述したが更に詳しく説明すると、
トランジスタTr+o=Trn。
はエミッタホロアを構成し、エミッタが内部セルの基準
電圧の出力端子となっている。エミッタホロアであるの
で、このトランジスタは電流増幅動作で電圧利得はほぼ
1となり、電圧”88′とほぼ等しい電圧を出力する。
トランジスタTrot〜Trn+もエミッタホロアを構
成し、電圧VcS ′が印加されているので、そのエミ
ッタはその電圧にほぼ等しい電圧用が出力する。すなわ
ち、外部用基準電圧出力も同様の回路を有しており内部
セル用基準電圧並びにバイアス電圧と外部用基準電圧電
圧はほぼ等しい電圧値となる。
(7)発明の効果 前述より明らかなように本発明は複数個のゲートセルに
一つの基準電圧発生機能を有するバイアスセルSBCを
有し、そのバイアス回路の基準電圧出力をバイアスバッ
ファ回路を介して各ゲート回路Gに電圧供給するもので
あり、従来のものと比較してバイアス回路の数が少なく
、消費電力が低下している。さらに、本発明によれば基
準電圧発生回路の数も少なくなっているので電源変動に
対するLSIの信頼性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来のチップにおけるセル構成図、第
3図はバイアス供給の回路構成図、第4図(a)はバイ
アス回路、第4図(bl、 (C)はゲート回路、第4
図(dlはセル上のバイアス回路、ゲート回路の配置構
成図、第5図は本発明の第1の実施例のセル配置構成図
、第6図は本発明の第2の実施例のバイアス供給の回路
構成図、第7図は本発明の第3の実施例のバイアス回路
図である。 EXC・・・エクスターナルセル、 SBC・・・バイ
アスセル、ハ゛イアス回路、  INB・・・インター
ナルハソファ、 G・・・ゲート回路、RI”Re’、
  R+ o−Rn o、  R+ +〜Rn + 0
・・抵抗、 D I〜D 3.D + o〜Dn o。 DII−Dnl、D12〜Dn2・・・ダイオード、 
 Tr +〜Tr 5.Tr I o−Trn o。 Tr11〜Trn1゛・°トランジスタ。 第4図(C) −313− 第5ryj HP

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の内部セルと、該複数の内部セルに対して共
    通に設けられ、所定電圧を発生するバイアスセルと、該
    バイアスセルで発生した該所定電圧を該内部セルに供給
    するバイアスバッファ回路を有することを特徴とする集
    積回路。
  2. (2)該内部セルはエミッタ結合論理ゲートを含み、該
    所定電圧は該エミッタ結合論理ゲートの基準電圧として
    用いられるように構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の集積回路。
JP57112778A 1982-06-30 1982-06-30 集積回路 Granted JPS594065A (ja)

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