JPS6028415B2 - インバ−タ回路 - Google Patents

インバ−タ回路

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Publication number
JPS6028415B2
JPS6028415B2 JP51059362A JP5936276A JPS6028415B2 JP S6028415 B2 JPS6028415 B2 JP S6028415B2 JP 51059362 A JP51059362 A JP 51059362A JP 5936276 A JP5936276 A JP 5936276A JP S6028415 B2 JPS6028415 B2 JP S6028415B2
Authority
JP
Japan
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fet
inverter circuit
drain
gate
vin
Prior art date
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Expired
Application number
JP51059362A
Other languages
English (en)
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JPS52142469A (en
Inventor
徹 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Classifications

    • 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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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電界効果トランジスタを用いたィンバータ回路
に関する。
半導体回路、就中半導体集積回路にはその動作特性の高
速化が要求される。
第6図に示すものは2個のn型チャンネル絶縁ゲート形
の電界効果トランジスタ(以下FETという)偽,Qを
用いて横性した従来公知のインバータ回路であって、V
dd,Vg歓Vssはいずれも電源電圧、Vinは入力
電圧Voutは出力電圧、12,ld6は夫々FETQ
5,Qを流れる電流である。FETQ5,Qとしてェン
ハンスメント型FETを使用する場合には通常FETQ
のオン抵抗をFETQ5のオン抵抗の数十倍とするため
出力電圧の立ち上がり時の遅延が立ち下がり時の遅延に
比して相当程度大となり、前述の高速化の要求を果たし
得ない。すなわち第7図は第6図に示すィンバータ回路
の出力特性を示すものであって、入力電圧yinとして
Vin,,Vin3を印加した場合に出力電圧Vout
が夫々Vout,,Voの3になることを示しているが
、該インバータ回路に入力電圧VinとしてVin,か
らV〜に変化する階段状入力電圧が入力端子VIに与え
られた場合における出力端子VOの接地負荷容量に対す
る充電電流lcはlc=ld6−ld5(Vin=Vi
3)〔但しld5(Vin=Vi比)はVin=Vi比
のときの電流ld5〕で与えられ、第7図に示す如く出
力電圧VoutがVo山3に接近するに従って電流ld
6が急減するので、充電電流lcも急減しこれにより出
力電圧Vo山の立ち上がり時の遅延が大となるのである
かかる遅延現象はFETQとしてデプレッション型FE
Tを使用する場合、又はFETQ5に他のFETを並列
接続してなるNOR回路若しくは直列接続してなるNA
ND回路の場合においても同様に発生するので、出力電
圧Voutの変化に拘らず充電電流lcが変化しない定
電流源型負荷が要求されてきた。
このためにゲートとソースとを接続したデプレツション
型爪ETを定電流源型負荷として用いる場合もあるが、
出力電圧が大きいときにはバックゲートバイアス効果の
ために電流が流れにくくなり、またデプレツション型F
ETのスレツショールド電圧のバラツキにより電流が変
化し「出力電圧の低レベル電位のバラツキ及び遅延のバ
ラッキも問題となり、前記高速化の要求に十分応え得な
い。本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであって、
負荷低抗性を有する回路を備えて高速化を図ったィンバ
ータ回路の提供を目的とし、以下に本発明をその実施例
を示す図面に塞いて詳述する。
本発明に係るィンバータ回路は第1図に示す如く3個の
ェンハンスメント型FETQ,,Q2,Q3を用い、第
1のFETQ,のドレインと第2のFETQ2のソース
と第3のFETQ3のゲートとを接続し、且つFETQ
,のソースとFETQ3のソースとを接続してなり、F
ETQ,,Q3のソースにこれらと同様のFETQのド
レィンが接続されて、FETQ4のゲートを入力端子V
1,FETQのドレイン(又はFETQ.,Q3のソー
ス)を出力端子VOとするものである。而してFETQ
2のゲート及びドレイン、FETQのドレイン並びにF
ETQ4のソースには夫々電源電圧V難2,V難,,V
dd並びにVssが印加されている。またFETQ,の
ゲートに印加されるべき電圧yctは本発明回路の特性
を定める電圧であって、Vdd+VT(VTは使用FE
Tのスレツショールド電圧)よりづ・さし、値に固定し
ておく。Vin,Voutは夫々ィンバータ回路の入力
電圧、出力電圧、またはld,,ld2,ld3,14
は夫々FETQ,,Q2,Q3,Q4を流れる電流であ
る。第1図の回路において、FETQ2のオン抵抗をF
ETQ,のオン抵抗の数十倍とし、インバータ特性を持
たせる場合はFETQ,のドレィンとFETQ2のソー
スの接続点である中間ノードVXにおける中間電圧Vx
は出力電圧Voutに対して第2図イに示す如き特性を
示す。すなわち出力電圧VoutがVct−VTよりも
大である場合にはFETQ,はオフであるため、V難2
>Vg9十VTのときはVx=V隣,になる。(Vgg
2≦Vg&+VTのときはVx=Vg&−VTになる。
)一方出力電圧VoutがVct−VTよりも小である
場合にはFETQ,はオンであるため、Vxは第2図口
に示す勾配1の直線に潮近する。従って、VoutがV
ct−VTより小である場合はFETQ,,Q2を流れ
る電流ld,,ld2はVxの変化に従って第3図ハに
示すようになる。また第2図に示すようにVx−Vou
t=VTの値をV,とすれば、VoutがV,より大き
い場合はQを流れる電流ld3はVxの変化に従って第
3図二に示すようになる。従って両者の和ld,十ld
3は第3図ホに示すようになり、FETQ,,Q2,Q
にて負性抵抗型負荷が実現される。第4図はFETQ4
を流れる電流lqも併せて示す第1図にィンバータ回路
の出力特性である。入力電圧VinとしてVin,,V
in3を印加した場合の出力電圧Voutは夫々Vou
ち,Vouらとなる。また入力電圧VinとしてVin
2を印加した場合の出力電圧Voutとしてはこの場合
における電流ld4(Vin=Vin2)の曲線と第3
図に示した電流ld,十ld3の曲線との交点A,B,
Cの夫々に対応してV^,VB,Vcの3つの解が存在
するが、A,Cのみが安定点であり、入力電圧Vinが
Vin,からVi比に変化するときはVout=VA,
Vi比からVin2に変化するときはVout:Vcが
解となる。ここにおいてVin=Vin,のときインバ
ータの定常電流は比較のために第7図の場合と同機とし
ている。今、第1図に示すィンバータ回路の入力電圧V
inとしてVin,からVin3に変化する段階状入力
電圧が与えられた場合には出力端子VOの接地負荷容量
に対する充電電流はlc=ld,十ld3一1d4(V
in=Vin3)〔但しld4(Vin=Vi比)はV
in=Vi〜のときの電流ld4〕で与えられるが第7
図との比較から明らかな如く、出力電圧VoutがVo
ut3に極めて接近するまで大きな充電電流が得られる
ので出力電圧Voutの立ち上がり時の遅延が小となる
なお中間ノードVXの接地容量をld,(ld2)で充
電する時間は出力端子VOの接地負荷容量をld,十l
d3で充電する時間に比して十分4・となるように設計
しておくのが適当である。以上詳述した如く本発明のィ
ンバータ回路は負性抵抗負荷を備えることになるのでそ
の出力電圧の立ち上がり時の遅延が小となり、半導体回
路又は半導体集積回路の高速化を可能とする。
また本発明のィンバ−夕回路は第5図に示す如きヒステ
リシス特性を示す伝達特性を有している。この伝達特性
から明らかな如く該ィンバータ回路は{1} 高レベル
ノイズマージン及び低レベルノイズマージンが大きくノ
イズフィル夕の働きをする‘2ー ゲィンは無限大であ
る【3} ヒステリシス特性を示すため入出力を接続す
ることによってフリップフロップとしての動作を行う等
の効果がある。
上述の効果は本発明回路をNAND回路、NOR回路等
の論理回路の構成に用いる場合にも同様に得られること
は言うまでもない。なお上記説明においてn型チャンネ
ル絶縁ゲ−ト形FETについて託したが、p型チャンネ
ル絶縁ゲート形FET、接合形FET又はショットキバ
リャFETについても本発明回路は同様に構成し得る。
また、FETQ2のゲート及びドレイン、FETQ3の
ドレィン並びにFETQ,のゲ−トに印加するV難2,
V難,,Vdd並びにVctとしては前述の如き固定電
圧に限らず、時間的に変化する制御電圧とすること、例
えばVg&,V難2としてクロックの様な周期的な信号
を加えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであって、第1図は本
発明のィンバー夕回路の回路図、第2図は前記ィンバー
タ回路のVout−Vx特性図、第3,4図は前記ィン
バータ回路の出力特性図、第5図は前記ィンバー夕回路
の伝達特性図、第6図は従来公知のィンバー夕回路の回
路図、第7図は第6図に示すィンバータ回路の出力特性
図である。 Q,,Q2,Q3,Q4……FET、V1・・・・・・
入力端子、V○・・・・・・出力端子、VX……中間ノ
ード。 努′図茅乙図 潔4図 髪タ図 髪6図 髪J■ 孫7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1のFETのドレインと、第2のFETのソース
    と、第3のFETのゲートとを接続してあり、また第1
    のFETのソースと、第3のFETのソースと、第4の
    FETのドレインとを接続してあり、第1のFETのゲ
    ート、第2のFETのゲート及びドレイン、第3のFE
    Tのドレイン並びに第4のFETのソースには固定電圧
    を印加してあり、第2のFETのオン抵抗を第1のFE
    Tのオン抵抗より大とし、また第1のFETのゲートに
    印加する固定電圧をそのスレツシヨールド電圧と第3の
    FETのドレインに印加する固定電圧との和より小さい
    値とすることによって第1、第2、第3のFETからな
    る回路部分に負性抵抗性を有せしめてあり、第4のFE
    Tのゲート及びドレインを夫々入力端子及び出力端子と
    したことを特徴とするインバータ回路。
JP51059362A 1976-05-21 1976-05-21 インバ−タ回路 Expired JPS6028415B2 (ja)

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JPS52142469A JPS52142469A (en) 1977-11-28
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JPS54109363A (en) * 1978-02-15 1979-08-27 Nec Corp Gate circuit
US4647797A (en) * 1984-08-23 1987-03-03 Ncr Corporation Assist circuit for improving the rise time of an electronic signal

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JPS52142469A (en) 1977-11-28

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