JPS61292412A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPS61292412A
JPS61292412A JP60134641A JP13464185A JPS61292412A JP S61292412 A JPS61292412 A JP S61292412A JP 60134641 A JP60134641 A JP 60134641A JP 13464185 A JP13464185 A JP 13464185A JP S61292412 A JPS61292412 A JP S61292412A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
mis transistor
channel mis
voltage
channel
Prior art date
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Pending
Application number
JP60134641A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoichiro Kawashima
将一郎 川嶋
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS61292412A publication Critical patent/JPS61292412A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
    • H03K19/00361Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits

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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)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

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】 〔概要〕 出力回路であって、ドレインが出力端に接続されたg−
の大きな第1のMISトランジスタのソースと低電位側
電源との間に閾値素子を設け、またゲートが$lのMI
Sトランジスタのゲートに接続されgnが第1のMIS
トランジスタより小さな第2のMISトランジスタを出
力端と低電位側電源との間に設けることにより、所定電
圧までの出力電圧の急速な立ち下がりとアンダーシュー
トの防止を可能とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体回路、特にCMOS構成の出力回路に間
する。
〔従来の技術〕
第6図は従来例に係るCMOS構成の出力回路であり、
5はPチャンネルMISトランジスタ。
6はNチャンネルMISトランジスタである。
PチャンネルMISトランジスタ5のゲートとNチャン
ネルMISトランジスタ6のゲートは共通接続されて入
力Aを形成しており、PチャンネルMISトランジスタ
5のドレインとNチャンネルMISトランジスタロのド
レインは共通接続されて出力B (Vour )を形成
している。またPチャンネルMISトランジスタ5のソ
ースは電源Vccに接続され、NチャンネルMISトラ
ンジスタ6のソースは電源VSSに接続されている。こ
の回路は、入力Aに低レベル信号が入ると出力Bが高レ
ベルに、一方、高レベル信号が入ると低レベルになる、
いわゆるインバータ回路である。
ところで、出力Bは外部回路に接続されるためかなり大
きな負荷容量が付くことがある。その場合には出力信号
のレベル変化が著しく遅延して所定の時間内に出力電圧
が規格電圧に達せず、外部回路の誤動作を招くことがあ
った。
そこで、一般的には出力回路を構成するMISトランジ
スタ5,6のg−を大きくして駆動能力を上げ、レベル
の遷移時間の遅延を防止している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第7図(a)はMISトランジスタロのg−を大きくし
た場合の高レベルから低レベルに遷移するときの出力特
性を示す図である0図において横軸tは時間、縦#Vo
uyは出力電圧を示しており、また電圧軸側の破線は出
力の低レベル規格電圧(図ではo、av)、t、は出力
が高レベルから規格上の低レベルに変化するまでに要す
る時間を示している。一方、第7図(b)はMISトラ
ンジスタ6のg−がさほど大きくない場合の出力特性を
示す図であり、第7図(a)と同一の記号は同一のもの
を示しており、出力負荷も同一である。t2は出力が高
レベルから規格上の低レベルに変化するまでに要する時
間を示している。
このように、出力回路を構成するMISトランジスタの
g、を大きくすると、確かに出力レベル遷移時間を速く
できるが(t+<t2)、第7図(a)に示すように、
出力レベルが高レベルから低レベルに変化するとき、出
力電圧が一時的に電源電圧VSS以下に低下する(アン
ダーシュート)0図示していないが、出力レベルが低レ
ベルから高レベルに変化するときも同様に、出力電圧が
一時的に電源電圧VCC以上に上昇する(オーバーシュ
ート)、  これは電源電圧レベルの変動を招いて各種
のノイズ源になるだけでなく、特に出力電圧のアンダー
シュートは0M03回路にとって寄生サイリスタのラッ
チアップのトリガーとなり、回路が破壊される場合があ
った。
このように従来例の出力回路によれば、寄生サイリスタ
のラッチアップが発生する危険等のため、出力MISト
ランジスタの駆動能力をある程度以上大きくできず、従
って遷移時間の短縮を充分に図れないという問題点があ
った。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、
寄生サイリスタのラフチアツブの発生の危険もなく、か
つ出力レベル変化の遷移時間の短縮化を回走とする出力
回路の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係°る出力回路の構成は、第1図に示すように
、高電位側電源VCCと出力端Bとの間に接続された高
電位供給手段lと、出力端Bにドレインが接続された第
1のMISトランジスタ2と。
該第1のMISトランジスタ2のソースと低電位側電源
VSSとの間に接続された閾値素子3と、該出力端Bと
該低電位電源VS2間に接続された第2のMISトラン
ジスタ4とを具備し、該第1.第2のMISトランジス
タ2.4のゲートを入力端Aに接続し、該第1のMIS
トランジスタ2のg、を該第2のMISトランジスタ4
のgm より大としたことを特徴としている。
〔作用〕
入力端Aに入力する信号が低レベルから高レベルに変化
するとき、第1のMISトランジスタ2と$2のMIS
トランジスタ4がオンする。
第1のMISトランジスタ2のgnが大きいので当初は
ほとんどこのMISトランジスタを介して電流が流れ、
出力端Bの出力電圧は急速に低下する。しかし出力端B
の出力電圧が閾値素子3の閾値電圧に達すると、もはや
第1のMrSトランジスタ2を介して電流は流れない。
これ以後はg−の小さい第2のMISトランジスタ4を
介して電流が徐々に流れ、従って出力端Bの電圧も徐々
に低下する。これにより、所定電圧までの出力電圧の急
速な立ち下がりとアンダーシュートの防止を可能とする
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
第2図は本発明の実施例に係る出力回路の構成図であり
、11はPチャンネルMISトランジスタ、21,31
.41はNチャンネルMISトランジスタである。
PチャンネルMISトランジスタ11のソースはVcc
電源に接続され、NチャンネルMISトランジスタ31
.41のソースはVss電源に接続されている。またP
チャンネルMISトランジスタ11、NチャンネルMI
Sトランジスタ21゜31の各ゲートは共通接続されて
入力Aを形成するとともに、PチャンネルMISトラン
ジスタ11のドレイン、NチャンネルMISトランジス
タ21.41のドレインが共通接続されて出力Bを形成
している。さらにNチャンネルMISトランジスタ21
のソースにNチャンネルMISトランジスタ3Xのゲー
トおよびドレインが接続されている。
次に本発明の実施例に係る出力回路の動作を、第3図を
参照しながら説明する。第3図は第2図の出力回路の出
力Bが高レベルから低レベルに遷移するときの出力特性
を示す図であり、$7図の記号と同一のものは同じもの
を示している。
いま入力Aに入力する信号が高レベルから低レベルに変
化したときの動作を考える。まず入力信号が高レベルの
ときはPチャンネルMISトランジスタllがオフ、N
チャンネルMISトランジスタ21,31.41がオン
しているので、出力Bは低レベル状態にある。
次に入力信号が低レベルに変化すると、NチャンネルM
ISトランジスタ21.41がオフ。
PチャンネルMISトランジスタ11がオンし、Vcc
電源から出力Bに電流が流れる。このとき出力Bの低レ
ベルから高レベルへの遷移時間は、はぼPチャンネルM
ISトランジスタ11のgnによってのみ定まる(勿論
、出力Bの負荷容量の大きさにも依存する。) 次に入力信号が低レベルから高レベルに変化したときの
動作を考える。当初、入力Aが低レベルであるから、P
チャンネルMISトランジスタitがオy、Nチャンネ
ルMISトランジスタ21.41がオフしており、従っ
て出力Bは高レベル状態にある。
次に入力信号が高レベルに変化すると、PチャンネルM
ISトランジスタllがオフ、NチャンネルMISトラ
ンジスタ21,31.41がオンするので、これらNチ
ャンネルMISトランジスタ21,31.41を介して
、出力Bから電源Vssに電流が流れる。ところでNチ
ャンネルMISトランジスタ21.31のg、は、Nチ
ャンネルMISトランジスタ41のg−に比較して大き
いので、出力Bから電m VS2への電流はほとんどN
チャンネルMISトランジスタ21゜31を介して急速
に流れる。このため出力Bの電圧は急速に高レベルから
低レベルに落ちていく。
しかし、出力Bの電圧がNチャンネルMISトランジス
タ31の閾値電圧vthまで低下すると。
NチャンネルMISトランジスタ21を介してNチャン
ネルMISトランジスタ31のゲートもその電圧になる
のでNチャンネルMISトランジスタ31がオフし、も
はや出力BからNチャンネルMISトランジスタ21.
31を介して電流は流れなくなる。従ってそれ以後の出
力Bからの電流は、NチャンネルMISトランジスタ4
1を介する電流のみとなる。ところでこのNチャンネル
MISトランジスタ41のg、は小さいので、出力Bの
それ以後の低レベルへの変化はゆるやかとなり、第7図
(a)で示すアンダーシュートは発生しない。
また、たとえばMISトランジスタ31の閾値電圧Vt
bを低レベルの規格電圧(O,S V)よりも低くする
ことにより、低レベルの規格電圧に達する時間t3を速
く設定できるので、外部回路のアクセス時間が遅延して
誤動作が生じることもない。
なお実施例では閾値素子としてMISトランジスタ31
を用いたが、7ノード側がMISトランジスタ31のソ
ースに、またカンード側がVgx電源に接続されたダイ
オードを用いることにより。
同様の機能をもたせることも明らかである。
第4図は本発明の別の実施例に係る出力回路の構成図で
あり、第2図のPチャンネルMISトランジスタ11の
代わりにNチャンネルMISトランジスタ12を用いて
いる。この場合、NチャンネルMISトランジスタ12
のゲートにはNチャンネルMISトランジスタ21.3
1のゲートに入力する信号Aの相補信号Aが入力する。
第5図は本発明のさらに別の実施例に係る出力回路の構
成図であり、第2図のPチャンネルMISトランジスタ
11の代わりにデプレッションfiMIsトランジスタ
13を用いている。これら他の実施例によっても同様の
効果を得ることができる。
このように本発明の実施例に係る出力回路によれば、ア
ンダーシュートを防止し、かつ高レベルから低レベルへ
の変化の遷移時間を充分に速くすることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば出力レベルの電圧
を、所定の低レベル電圧までは急速に低下させ、それ以
後、最終の電源電圧レベルまでは比較的ゆっくりと低下
させるものであるから、出力が規定の電圧に達するまで
の期間が短いとともに、アンダーシュートが発生しない
、従って出力のアンダーシュートが0M03回路での寄
生サイリスタのラフチアツブのトリガーとなって回路を
破壊することもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を示す出力回路の構成図である。 第2図は本発明の実施例に係る出力回路の構成図であり
、第3図は第2図の出力回路の出力特性を示す波形図で
ある。 第4図、第5[は本発明の別の実施例に係る出力回路の
構成図である。 第6図は従来例に係る出力回路の構成図であり、第7図
は第6図の出力回路の出力特性を示す波形図である。 1・・・高電位供給手段 2・・・第1のMISトランジスタ 3・・・閾値素子 4・・・第2のMISトランジスタ 5.12・・・PチャンネルMISトランジスタロ 、
21.31.41・−Nチ+7JルMIS トランジス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高電位側電源と出力端との間に接続された高電位
    供給手段と、 出力端にドレインが接続された第1のMISトランジス
    タと、 該第1のMISトランジスタのソースと低電位側電源と
    の間に接続された閾値素子と、 該出力端と該低電位電源間に接続された第2のMISト
    ランジスタとを具備し、 該第1、第2のMISトランジスタのゲートを入力端に
    接続し、該第1のMISトランジスタのg_nを該第2
    のMISトランジスタのg_nより大としたことを特徴
    とする出力回路。
  2. (2)前記高電位供給手段がPチャンネル MISトランジスタであり、前記第1、第2のMISト
    ランジスタがNチャンネルMISトランジスタであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の出力回路
  3. (3)前記高電位供給手段が第3のNチャンネルMIS
    トランジスタ、前記第1、第2のMISトランジスタが
    NチャンネルMISトランジスタであり、該第3のNチ
    ャンネルMISトランジスタの入力信号は、第1、第2
    のMISトランジスタであるNチャンネルMISトラン
    ジスタの入力信号の相補信号であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の出力回路。
  4. (4)前記高電位供給手段がデプレッション型MISト
    ランジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の出力回路。
  5. (5)前記閾値素子はドレインとゲートとが接続されて
    いるMISトランジスタであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の出力回路。
  6. (6)前記閾値素子がダイオードであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の出力回路。
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