JPS6382121A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPS6382121A
JPS6382121A JP61227284A JP22728486A JPS6382121A JP S6382121 A JPS6382121 A JP S6382121A JP 61227284 A JP61227284 A JP 61227284A JP 22728486 A JP22728486 A JP 22728486A JP S6382121 A JPS6382121 A JP S6382121A
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JP
Japan
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output
current path
diode
mos transistor
output circuit
Prior art date
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Pending
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JP61227284A
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English (en)
Inventor
Hideaki Masuoka
秀昭 桝岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、半導体集積回路内部に形成され、MOSト
ランジスタを用いて外部へ論理信号を出力する出力回路
に関する。
(従来の技術) 半導体集積回路内部に設けられる出力回路は、例えば、
第8図あるいは第9図に示すような構成のもので、第8
図の出力回路は、N ’8 V ccとグラ11とNチ
ャンネルMOSトランジスタ12を直列接続して構成し
たものである。また第9図に示す出力回路は、NPNt
−ランジスタ13とNチャンネルMOSトランジスタ1
4との直列接続によって構成されている。
一般に、出力回路の出力端子には、外部回路の入力容量
等の容量性の負荷が接続されることが多く、またその出
力端子から外部回路の負荷までの配線にはインダクタン
ス成分が存在する。したがって、第8図および第9図に
示した出力回路の出力端子youtにも、容量性の負荷
が接続されることになるため、スイッチング速度を速く
するためには負荷の等価キャパシタンスへの充放電をよ
り高速にする必要がある。このため、出力回路からの出
力電流が大きくなるように、MOSトランジスタ11.
12.14のオン抵抗を小さく設計する必要がある。
第10図は第8図の出力回路の出力状態に対応する等両
回路を示すもので、抵抗Ronは上記NチャンネルMO
Sトランジスタ12のオン抵抗に相当し、インダクタL
は内部配線のインダクタンスと外部回路までの配線にお
けるインダクタンスとの和に相当するものである。また
キャパシタOLは外部回路の入力容量を表わしている。
第10図の回路において、出力信号の立下り時すなわち
スイッチSが位置aから位置すに切替わった時に、出力
電圧Vの出力波形は、抵抗Ronの抵抗値が充分に大き
い場合には単調な減衰波形となる。しかし、抵抗Ron
の抵抗値が小さい場合には、出力電圧■は第11図のよ
うな減衰CO8波形となり、リンギングが発生する。こ
れは、抵抗ROnの抵抗値が小さい場合には、インダク
タLとキャパシタCLとから成る共振回路に対して制動
が充分に加えられないためである。
単調な減衰波形となるか、リンギング状態となるかの境
界となる抵抗ROnの抵抗値は、例えば、キャパシタC
L=50[pF]、インダクタし=10[nH]である
場合に、約28[Ω]程度となる。この値は、比較的大
きな値である。
第8図の出力回路の出力信号の立下りについてのみ説明
したが、第8図の出力回路の出力信号の立上りや、第9
図の出力回路の出力信号の立下りのように、MOSトラ
ンジスタがONすることによって出力信号が変化する場
合には上記した現象と同じ現象が発生する。
リンギングは、出力信号を受取る外部回路にとって有害
であるため、リンギングは発生しないことが好ましい。
また、リンギングが発生したとしても、その大きさは充
分に小さく押える必要がある。
したがって、リンギングの問題から、第8図、第9図の
MOSトランジスタ11.12.14のオン抵抗はあま
り小さくすることができない。このため、出力電流の値
は制限されてしまい、スイッチング速度を向上させるこ
とができなかった。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、従来
の出力回路ではリンギングの問題から出力電流を大きく
することができずに動作速度が制限されていた点を改善
し、高速動作が可能であり、しかもリンギングを充分に
小さく押えることができる出力回路を提供しようとする
ものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) すなわち、この発明に係る出力回路にあっては、電源と
出力端子との間にソース・ドレイン間の電流通路が挿入
されているMOSトランジスタに対して、その電流通路
と直列に、しかも順方向の向きでダイオードを接続する
ようにしたものである。
(作用) 上記のような手段を備えた出力回路にあっては、MOS
トランジスタと直列に接続されたダイオードによって、
出力信号の過渡変化終了時にはそのオン抵抗が大きくな
り、外部回路の負荷端でのリンギングの発生が押えられ
る。またスイッチング時においては、ダイオードのオン
抵抗は充分に小さくなるため、ダイオードの挿入による
スイッチング時間の増加は小さい。
6一 (実施例) 以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。第1図
は、この発明の一実施例に係る出力回路を示すもので、
電m V ccとグランド(アース電源)Vssとの間
には、PチャンネルMOSトランジスタ21とNチャン
ネルMOSトランジスタ22が直列接続されている。す
なわち、PチャンネルMOSトランジスタ21のソース
電極は電源V ccに接続され、そのドレイン電極はN
チャンネルMOSトランジスタ22のトレイン電極に接
続され、さらにこのトランジスタ22のソース電極は接
地されるようになっている。
上記トランジスタ21のゲート電極には、前段からの第
1の入力信号が供給される第1の入力端子V1が接続さ
れており、また上記トランジスタ22のゲート電極には
、前段からの第2の入力信号が供給される第2の入力端
子V2が接続されている。
また上記トランジスタ21のドレイン電極は、第1のダ
イオードD1の陽極に接続されており、この第1のダイ
オードD1の陰極には第2のダイオードD2の陽極が接
続されている。この第2のダイオードD2の陰極は上記
トランジスタ22のドレイン電極に接続されており、上
記ダイオードD1とD2との接続点には出力信号を取出
すための出力端子■Outが接続されている。
すなわち、入力端子V1およびV2に共にL I+レベ
ルの信号が供給されると、PチャンネルMOSトランジ
スタ21がオン状態となり、NチャンネルMOSトラン
ジスタ22はオフ状態となる。
この結果、電流は、トランジスタ21、および第1のダ
イオードD1を介して電源VCCから出力端子yout
へ流れ、外部回路の入力部に負荷として接続されるキャ
パシタ(図示せず)を充電する。この場合、このような
スイッチング時においては、ダイオードD1のオン抵抗
は充分に小さく、また出力端子youtと上記負荷(キ
ャパシタ)との間にインダクタンス成分が存在すること
によって、その充電電流はダイオードD1によってほと
んど減少されない。
上記第1および第2のダイオードDI 、D2による電
圧降下をVdとすると、出力端子VOutの電圧がVc
c−VdからV cc+ V dの範囲にある時は、ダ
イオードD1、D2は共にオフ状態となる。
したがって、この時には出力インピーダンスが高くなり
、負荷端におけるリンギングを制動することができるよ
うになる。
出力端子voutでの電圧がVcc+Vd以上である時
は、第2のダイオードD2がオン状態となり、電流は、
第2のダイオードD2、およびトランジスタ21を介し
て出力端子Voutから電源vCCに流れる。この結果
、出力信号の立上がり時におけるオーバーシュートは、
Vcc+Vd +Vp T:’)y>プされる。ここで
、■pはトランジスタ21のオン抵抗による電圧降下で
ある。
出力信号の立下り時、すなわち入力端子V1、v2に゛
H″レベルの入力信号が供給された時も同様に考えるこ
とができる。すなわち、出力端子V Outの電圧がV
ss−VdからV SS+ V dの範囲にある時は、
第1および第2のタイオードD1、D2が共にオフ状態
となるため、出力インビーダンスが高くなり、負荷端に
おけるリンギングが制動される。また、出力端子Vou
tでの電圧がVss−Vd以下となる時は、ダイオード
D1がオン状態となり、電流は、トランジスタ22、お
よびダイオードD1を介してグランドVssから出力端
子■Outへ流れる。この結果、出力信号の立下り時に
おけるアンダーシュートは、Vss−Vd −Vnでク
ランプされる。ここで、Vnはトランジスタ22のオン
抵抗による電圧降下である。
上記トランジスタ21.22のコンダクタンスを大きく
しても、上記したような出力端子youtにおける高イ
ンピーダンス状態を保持することが可能であるため、ト
ランジスタ21.22のオン抵抗を減少させることによ
って、リンギングを発生することなくスイッチング速度
を速度を向上させることができるようになる。
第2図はこの発明による出力回路の第2の実施例を示す
もので、第1図に示した出力回路と同一構成部には同一
符号を付してその詳細な説明は省略する。第2図の出力
回路では、トランジスタ21、22よりもそれぞれオン
抵抗の高いPチャンネルMOSトランジスタ23、Nチ
ャンネルMOSトランジスタ24が設けられており、こ
れらのトランジスタ23.24は電源Vccとグランド
Vssとの間に直列接続されている。また、トランジス
タ23のドレイン電極は上記第1のダイオードD1の陰
極に接続され、トランジスタ24のソース電極は上記第
2のダイオードD2の陽極に接続されている。そして、
上記ダイオードD1とD2との接続点から出力信号を取
出すようになっている。
したがって、出力端子y outでの静的出力電圧は、
確実にVCCあるいはVssとなる。また、トランジス
タ23.24のオン抵抗が比較的大きな値であることに
より、リンギングを充分に小さく押えることができる。
第3図はこの発明による出力回路の第3の実施例を示す
もので、PチャンネルMOSトランジスタ21とNチャ
ンネルMOSトランジスタ22との間に第1および第2
のダイオードD1、D2を順方向の向きで直列接続した
ものである。このため、出力端子■Outでの電圧がV
 cc −V dからVcc+Vdの範囲にある時は、
高インピーダンス状態となり、負荷端でのリンギングを
制動することができる。
この出力回路では、出力信号の立上りおよび立下り時に
おけるオーバーシュート、およびアンダーシュートのク
ランプ効果はないが、第1図および第2図にした出力回
路に比べて、スイッチング時における電源■CCから接
地端子への貫通電流を小さくすることが可能となり、さ
らに高速動作が可能となる。
第4図はこの発明の第4の実施例を示すもので、第3図
で示した回路に第3および第4のダイオードD3 、D
4を付加したものである。この場合、第3のダイオード
の陰極は電ai V ccに接続され、その陽極は出力
端子voutに接続されている。また第4のタイオード
D4の陰極は、出力端子VOutに接続され、その陽極
は接地されるようになっている。このような構成にすれ
ば、出力信号の立上りおよび立下り時におけるオーバー
シュートおよびアンダーシュートをクランプすることが
できるようになる。
第5図はこの発明の第5の実施例を示すもので、第1の
ダイオードD1を電IVccとトランジスタ21との間
に接続し、第2のダイオードD2をトランジスタ22と
グランドVSSとの間に接続するようにしたものである
。この出力回路は、第3図に示した出力回路と同様の効
果を有する。
第6図はこの発明による出力回路の第6の実施例を示す
もので、第3図に示した出力回路のNチャンネルトラン
ジスタ22と第2のダイオードD2だけを用いて、オー
プンドレイン型の出力回路を構成したものである。
第7図はこの発明による第7の実施例を示すもので、バ
イポーラトランジスタとMOSトランジスタとを組合わ
せて出力回路を構成したものである。このような構成の
出力回路にあっても、NPNトランジスタ25とNチャ
ンネルMOSトランジスタ22との間に接続されたダイ
オードD2により、第3図の出力回路とほぼ同様の効果
を得ることができる。
尚、以上の実施例でに使用されるダイオードD1〜D4
は、PN接合型のダイオードまたはショットキーバリア
型のダイオードのいずれのダイオードであっても良い。
[発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、電源と出力端子との間
にソース・ドレイン間の電流通路が挿入されているMO
Sトランジスタに対して、その電流通路と直列にしかも
順方向の向きでダイオードを接続したことにより、出力
信号の過渡変化終了時にはそのオン抵抗が大きくなり、
外部回路の負荷端でのリンギングの発生を押えることが
できるようになる。またスイッチング時においては、ダ
イオードのオン抵抗は充分に小さいため、上記MOSト
ランジスタを大きくすることにより、リンギングを押え
た状態でにイツチング速度を効果的に向上させることが
できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る出力回路を示す回路
構成図、第2図乃至第7図はこの発明のそれぞれ他の実
施例を示す回路構成図、第8図および第9図は従来の出
力回路を示す回路構成図、第10図は第8図に示した出
力回路の出力状態に対応する等価回路図、第11図は第
8図に示した出力回路の出力信号の変化状態を示す図で
ある。 21、23・・・PチャンネルMOSトランジスタ、2
2゜24・・・NチャンネルMOSトランジスタ、D1
〜D4・・・ダイオード、25・・・NPNトランジス
タ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第3図 第5図  第 第2図 第4図 6図   第7図 Vcc 第8図 第10図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体集積回路内部に形成され、MOSトランジ
    スタを用いて外部へ論理信号を出力する出力回路におい
    て、 電源と出力端子との間にソース・ドレイン間の電流通路
    が挿入され、前段からの入力信号によって導通制御され
    るMOSトランジスタと、順方向の向きで上記電流通路
    に直列接続されたダイオードとを具備することを特徴と
    する出力回路。
  2. (2)半導体集積回路内部に形成され、MOSトランジ
    スタを用いて外部へ論理信号を出力する出力回路におい
    て、 電源の一方と出力端子との間にソース・ドレイン間の電
    流通路が挿入され、前段からの第1の入力信号によつて
    導通制御される第1導電型の第1のMOSトランジスタ
    と、 順方向の向きで上記第1のMOSトランジスタの電流通
    路に直列接続された第1のダイオードと、 電源の他方と上記出力端子との間にソース・ドレイン間
    の電流通路が挿入され、前段からの第2の入力信号によ
    って導通制御される第2導電型の第2のMOSトランジ
    スタと、 順方向の向きで上記第2のMOSトランジスタの電流通
    路に直列接続された第2のダイオードとを具備したこと
    を特徴とする出力回路。
JP61227284A 1986-09-26 1986-09-26 出力回路 Pending JPS6382121A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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