JPS62159911A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS62159911A
JPS62159911A JP61002580A JP258086A JPS62159911A JP S62159911 A JPS62159911 A JP S62159911A JP 61002580 A JP61002580 A JP 61002580A JP 258086 A JP258086 A JP 258086A JP S62159911 A JPS62159911 A JP S62159911A
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JP
Japan
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data
output
data output
output terminal
semiconductor integrated
Prior art date
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Pending
Application number
JP61002580A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomohisa Wada
知久 和田
Hiroshi Shinohara
尋史 篠原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS62159911A publication Critical patent/JPS62159911A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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)
  • Manipulation Of Pulses (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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路に関し、特にそのデータ出
カバソファに関するものである。
〔従来の技術〕
第3図はよく知られた従来のデータ出力バンファの回路
図である0図において、1は内部データ、2は出力イネ
ーブル(OE)信号、3はデータ出力端子、4はOR信
号2を入力とするインバータ、5、6. 9. 10.
 13はPチャネルMO3FET、7,8,11,12
.14はnチャネルMO3FETである。そして上記ト
ランジスタ5,6゜7.8により内部データlとOR信
号2とを入力とするNAND回路が構成され、また上記
トランジスタ9.10.11.12により内部データ1
とインバータ4の出力であるOEの反転信号とを入力と
するNOR回路が構成されている。また、出力トランジ
スタ13はソースが電源電位に、ドレインがデータ出力
端子3に、ゲート15が上記NAND回路出力に接続さ
れており、出力トランジスタ14はソースが基準電位に
、ドレインが出力端子3に、ゲート16が上記NOR回
路出力に接続されている。ここで上記出力トランジスタ
13.14は、データ出力端子に本半導体集積回路外か
ら付加される100FF程度の大きな容量性負荷を駆動
しなければならないので、そのゲート幅は大きく設計さ
れている。
次に動作について説明する。
OR信号2が“L”の場合、OR信号2を入力とするN
AND回路出力は内部データに関係なくII Hmlと
なり、OEの反転信号を入力とするNOR回路出力は内
部データに関係なく“L″となる。
従って、出力トランジスタ13.14のゲート15.1
6は、それぞれ“H″、′L″となり、該出力トランジ
スタ13.14ともに非導通状態で、内部データを出力
しない。
一方OE信号2が“H″の場合、NAND回路とNOR
回路はどちらも内部データlの反転データを出力する。
従って、内部データ1が“H”ならば、ゲー)15.1
6が6L″となって出カド。
ランジスタ13のみ導通状態となり、データ出力端子3
に“H”を出力する。内部データ1が“L”ならば、ゲ
ート15.16が1H″となって出力トランジスタ14
のみが導通状態となり、データ出力端子3に“L”を出
力する。
このような出カバソファ回路の動作のタイミングチャー
トを第4図に示す0時刻t1の前後は、OR信号2が“
H″の状態でデータが” H”から“L”に遷移する場
合を示し、時刻t2の前後はOR信号を一度“L”にし
た後にデータが“L”から“H″に遷移する場合を示す
、どちらの場合にも、データ出力端子3にかかる容量負
荷の充放電のために出力トランジスタ13.14に大き
なドレイン電流が流れる。特に、内部データの変化又は
OR信号の変化を受けて急速に非導通状態から導通状態
に変化するので、tl、t2におけるドレイン電流の変
化量 は大きい。
集積回路チップ内、パッケージ、及び集積回路チップと
パッケージを接続するワイヤでの電源配線と基準電位配
線のインダクタンスをそれぞれL2゜Llとすると、出
力トランジスタ13.14の1’レイン電流i2.tl
は、それぞれ電源電流、基dt   。
従って、時刻t1では基準電位に、時刻t2では電源に
逆起電力が発生し雑音となる。
・また時刻t1では、短期間ではあるがゲート15.1
6が中間電位となり、出力トランジスタ13.14がと
もに導通して電源電位から基準電位に貫通電流が流れる
。これはデータ出方端子の充放電に寄与しない無駄な電
流である。但し時刻t2ではOR信号により貫通電流は
回避されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の出力バンファは以上のように構成されているので
、出力データの変化時に基準電位と電源に雑音が発生す
るという問題があった。そこで出力トランジスタのゲー
ト幅を小さく設計すれば、上記雑音は小さくできるが、
このゲート幅を小さくするとデータ出力が遅くなるとい
う得失関係がある。また、新データを出力する直前まで
前データの値をデータ出力端子が保持しているため、デ
ータ出力の遷移に時間がかかるという欠点もあった。
この発明は上記のような問題点を解消するため逆起電力
による雑音を小さくできるとともに、高速にデータ出力
の遷移ができる半導体集積回路を得ることを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体集積回路は、出カバ・ソファのデ
ータ出力端子に内部信号により制御されるバイアス印加
手段を設け、データ出力直前の一定期間にのみ該バイア
ス印加手段を動作させるようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、データ出力端子を、バイアス印加
手段によりあらかじめ前の出力データに応じた中間電圧
にするから、出力データの遷移に要する時間が短縮され
、かつ出力データ変化時の〔実施例〕 以下この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、18,19.20は電源とデータ出力
端子3との間に直列に接続されたn チャネルMO3F
ET (以下n−)ランジスタと記す)であり、n−)
ランジスタ19,20はそれぞれゲートとドレインが短
絡されている。21.22゜23は基準電位とデータ出
力端子3との間に直列に接続されたp チャネルMO3
FET (以下p−トランジスタと記す)であり、p−
トランジスタ21.22はそれぞれドレインとゲートが
短絡されている。そして上記トランジスタ18.19゜
20.21,22.23によってデータ出力端子3を前
の出力データに応じた中間電圧にするバイアス印加手段
が構成されている。24はバイアス印加手段の動作を制
御する制御信号であり、n −トランジスタ18のゲー
ト及びインバータ17に接続され、インバータ17の出
力25はp−)ランジスタ23のゲートに接続されてい
る。従って、制御信号24がH′の時上記バイアス印加
手段が動作する。
上記制御信号24の発生方法は半導体集積回路の種類に
より様々な方法がある。例えばスタティックRAMでは
、アドレス変化を検知して発生するATD (八ddr
ess Transition Detect )信号
に遅延時間を加えて発生させることができるし、ダイナ
ミックRAMでは、τAS入力信号に遅延時間を加えて
発生させることができる。
ここで、上記バイアス印加手段の作用について説明する
。n−トランジスタ18,19.20のしきい値電圧を
それぞれVthn 1 、  Vthn 2 、  V
thn3.pl”ランジスタ21,22.23のしきい
値電圧をそれぞれVthp 1 、  Vthp 2 
、  Vthp 3とすると、データ出力が(Vcc 
(電源電位1−Vthn i −Vthn 2−Vth
n 3 )より小さいときは、データ出力は(Vcc−
Vthn 1−Vthn 2−Vthn 3)まで充電
される。また、データ出力が(lVthpzl+1vt
hp21+1Vtbp3 l)より大きい時はデータ出
力は(lVthp 11+1Vthp 2 l+1vt
hp3 l)まで放電される。但しここでは、制御信号
24はVccに、インバータ17の出力25はOV(基
準電位)になっているとしている。
次に作用効果について説明する。本実施例による出力バ
ッファ回路の動作のタイミングチャートを第2図に示す
まず前データとしてs H++が出力されている。
OE信号2が′L”になると出力トランジスタ13が非
導通状態となり、その後に制御信号24がH′になって
バイアス印加手段が動作する。このときデータ出力3は
“H”なので、データ出力は(lVthp 11+1V
tl+p 21+1vthp 3 l)のレベルに向っ
て変化する。
次に新しい内部データ1が現れるころにOE信号2が“
H′に、制御信号24がL”になる。
内部データ1に従ってH”になったゲート16により、
出力トランジスタ14は導通状態となり、Vccと (
lVthp 1  l+1vthp 2  +1vth
p 3 1)の間のレベルにあったデータ出力3は“L
”に向って遷移する。このときが時刻t1である。MO
SFETのドレイン電流はドレイン電圧と正の関係があ
るので、出力トランジスタ14のドレイン電圧は時間t
1の時点でVc、cからある電圧分減少しているのでド
レイン電流11は減少する。従う位に加わる逆起電力は
緩和される。かつ、遷移し始める電位が下がっているの
で、その分データの遷移に要する時間が減少する(図中
のΔ1)。
第2図ではこの後にデータが“L”から′H″に変化し
た場合も示しているが、データが′H″から“L”に変
化した場合と同様の動作をする。
この場合、データ出力3は新しいデータ″H1が出力さ
れるのに先立って基準電位からVcc−(Vthn 1
+ Vthn 2 + Vthn 3 )に向って変化
している。従って出力トランジスタ13のソース・ドレ
イン間電圧が小さくなり、ドレイン電流12かに加わる
逆起電力が緩和される。
以上の例では、n・チャネルMO8FET、I11チャ
ネルMO3FETをそれぞれ3つ用いてデータ出力3の
レベルを規定したが、直列接続するトランジスタの数な
らびにvthの制御によりこのレベルを自由に設定でき
る。従って出力の論理しきい値をVpとすると、 設定しておけば、出力データ3示変化しない場合、即ち
“H”から“H”、′L”から“L”へ遷移する場合も
1崖道データを出力してからノーマルなデータを出すよ
うなことがなくなる。
このような本発明は、特に出力端子を多数有する半導体
集積回路、例えば多ビツト構成の半導体メモリでその効
果が著しいものである。
ここで、上記実施例ではデータ出力3にn−)ランジス
タとp−)ランジスタの2種のバイアス印加手段を設け
たものを示した。しかし、入出力レベルがTTLコンパ
チブルなMO3集積回路の場合、出力の論理しきい値は
基準電圧と電−電圧の中点よりも基準電圧側にあるため
、データ出力が“H”から”L”に変化する場合のデー
タ出力端子の放電電流を大きくする必要があり、この場
合の雑音の方がデータ出力が“L”から“H”に変化す
る場合よりも大きい、従ってバイアス印加手段として、
p−)ランジスタを直列接続したものだけで構成しても
効果がある。
また上記実施例では、各トランジスタにMOSFETを
用いたものを示したが、MESFET又はバイポーラト
ランジスタを用いても同様の回路を構成することができ
る。
(発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、データ出力端子にバ
イアス印加手段を設け、データが出力される前に該端子
を予め充電若しくは放電して中間電位にするようにした
ので、雑音が小さく、また、応答速度の速いものが得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体集積回路の出
力バッファを示す回路図、第2図はこの発明の一実施例
に−よる出力バッファの動作を説明するためのタイミン
グチャート図、第3図は従来の半導体集積回路の出カバ
ソファを示す回路図、第4図は従来の出カバソファの動
作を説明するためのタイミングチャート図である。 1・・・内部データ、3・・・データ出力端子、13゜
14・・・出力トランジスタ、1B、19.20・・・
hチャネルMO3FET (バイアス用スイッチ手段及
び負荷手段)、21.22.23・・・pチャネルMO
3FET (バイアス用スイッチ手段及び負荷手段)、
24・・・制御信号。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源端子、基準端子とデータ出力端子との間のそ
    れぞれに設けられたデータ出力用のスイッチ手段と、 内部データにより上記2つのデータ出力用スイッチ手段
    の導通又は非導通を制御して該内部データに応じたデー
    タを出力する半導体集積回路において、 相互に直列に接続されたバイアス用スイッチ手段及び負
    荷手段からなり、上記電源端子とデータ出力端子間及び
    上記基準電位端子とデータ出力端子間の少なくとも一方
    に接続され、データが出力される直前の一定期間にのみ
    動作して上記データ出力端子を前回の出力データに応じ
    た所定のレベルに充電もしくは放電するバイアス印加手
    段を備えたことを特徴とする半導体集積回路。
  2. (2)上記バイアス用スイッチ手段及び負荷手段は半導
    体基板表面にモノリシックに形成された電界トランジス
    タ又はバイポーラ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項記載の半導体集積回路。
  3. (3)上記負荷手段はドレインとゲートとが短絡された
    電界効果トランジスタ、又はドレインとゲートとが短絡
    された電界効果トランジスタが直列に接続されてなるも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
    半導体集積回路。
  4. (4)上記負荷手段はコレクタとベースとが短絡された
    バイポーラトランジスタ又はコレクタとベースとが短絡
    されたバイポーラトランジスタが直列に接続されてなる
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の半導体集積回路。
JP61002580A 1986-01-08 1986-01-08 半導体集積回路 Pending JPS62159911A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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