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JP2538986B2 - Logic circuit - Google Patents

Logic circuit

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JP2538986B2
JP2538986B2 JP63125128A JP12512888A JP2538986B2 JP 2538986 B2 JP2538986 B2 JP 2538986B2 JP 63125128 A JP63125128 A JP 63125128A JP 12512888 A JP12512888 A JP 12512888A JP 2538986 B2 JP2538986 B2 JP 2538986B2
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Japan
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transistor
base
circuit
output terminal
gate
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徹 永松
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

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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Bi-CMOS回路方式の論理回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a Bi-CMOS circuit type logic circuit.

(従来の技術) Bi-CMOS回路方式による論理回路はバイポーラトラン
ジスタとCMOS型トランジスタとから構成される複合論理
回路である。この回路はバイポーラトランジスタの高速
性及びCMOSトランジスタの低消費電力性を合わせもった
利点の多い論理回路である。
(Prior Art) A logic circuit based on a Bi-CMOS circuit system is a composite logic circuit composed of bipolar transistors and CMOS type transistors. This circuit is a highly advantageous logic circuit that combines the high speed of a bipolar transistor and the low power consumption of a CMOS transistor.

第8図は従来のBi-CMOS論理回路の基本構成を示す回
路図である。図において、11はPチャネルMOSトランジ
スタ、12はNチャネルMOSトランジスタ、13及び14はそ
れぞれNPNトランジスタであり、15及び16はそれぞれイ
ンピーダンス素子である。上記トランジスタ11のソース
は電源電位Vccに、ゲートは入力端子Inにそれぞれ接続
されている。このトランジスタ11のドレインにはNPNト
ランジスタ13のベースが接続されており、トランジスタ
13のコレクタ・エミッタ間は電源電位Vccと出力端子Out
との間に挿入されている。また、上記トランジスタ12の
ドレインは出力端子Outに、ゲートは入力端子Inにそれ
ぞれ接続されている。このトランジスタ12のソースには
NPNトランジスタ14のベースが接続されており、このト
ランジスタ14のコレクタ・エミッタ間は出力端子Outと
アース電位Vssとの間に挿入されている。そして、上記
インピーダンス素子15及び16はそれぞれトランジスタ13
のベース・エミッタ間、トランジスタ14のベース・エミ
ッタ間に挿入されている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing the basic configuration of a conventional Bi-CMOS logic circuit. In the figure, 11 is a P-channel MOS transistor, 12 is an N-channel MOS transistor, 13 and 14 are NPN transistors, and 15 and 16 are impedance elements. The source of the transistor 11 is connected to the power supply potential Vcc, and the gate is connected to the input terminal In. The base of the NPN transistor 13 is connected to the drain of this transistor 11.
Power supply potential Vcc and output terminal Out between the collector and emitter of 13
Has been inserted between. The drain of the transistor 12 is connected to the output terminal Out, and the gate is connected to the input terminal In. The source of this transistor 12
The base of the NPN transistor 14 is connected, and the collector-emitter of the transistor 14 is inserted between the output terminal Out and the ground potential Vss. The impedance elements 15 and 16 are respectively formed by the transistor 13
Is inserted between the base and the emitter of the transistor, and between the base and the emitter of the transistor 14.

上記従来の回路はトランジスタ13及び14からなるトー
テムポール出力段を設けることにより、出力端子Inより
供給される電位の変化をMOSトランジスタ11,12で受け、
トランジスタ13,14にベース電流を供給し、増幅された
信号が出力端子Outに取出される。
The above-mentioned conventional circuit is provided with a totem pole output stage composed of transistors 13 and 14, so that the MOS transistors 11 and 12 receive a change in potential supplied from the output terminal In.
The base current is supplied to the transistors 13 and 14, and the amplified signal is taken out to the output terminal Out.

例えば、入力端子Inに供給される信号が“1"レベルか
ら“0"レベルに切替わると、MOSトランジスタ11がオン
状態になり、NPNトランジスタ13のベースとインピーダ
ンス素子15に電流が供給される。これにより、トランジ
スタ13のベース・エミッタ間がそのビルトインポテンシ
ャル電圧まで上昇し、オン状態になる。これにより、ト
ランジスタ13のエミッタ電流によって出力端子Outの負
荷容量が急速に充電され、出力が“1"レベルになる。他
方、予めインピーダンス素子16によってバイアスされ、
オン状態となっていたトランジスタ14のベース蓄積電荷
がこのインピーダンス素子16によって引抜かれるので、
トランジスタ14は急速にオフ状態になる。これにより、
トランジスタ14のオフ動作の遅れによるトーテムポール
出力段の電源電位Vccとアース電位Vssとの間の貫通電流
の発生が防止される。
For example, when the signal supplied to the input terminal In is switched from the “1” level to the “0” level, the MOS transistor 11 is turned on, and a current is supplied to the base of the NPN transistor 13 and the impedance element 15. As a result, the base-emitter voltage of the transistor 13 rises to its built-in potential voltage, and the transistor 13 is turned on. As a result, the load capacitance of the output terminal Out is rapidly charged by the emitter current of the transistor 13 and the output becomes "1" level. On the other hand, pre-biased by the impedance element 16,
Since the base accumulated charge of the transistor 14 that has been in the ON state is extracted by this impedance element 16,
Transistor 14 quickly turns off. This allows
Generation of a shoot-through current between the power supply potential Vcc and the ground potential Vss of the totem pole output stage due to the delay of the off operation of the transistor 14 is prevented.

一方、入力端子Inに供給される信号が“0"レベルから
“1"レベルに切替わると、MOSトランジスタ12がオン状
態になり、NPNトランジスタ14のベースとインピーダン
ス素子16に電流が供給される。これにより、トランジス
タ14のベース・エミッタ間がビルトインポテンシャル電
圧まで上昇し、オン状態になる。これにより、トランジ
スタ14のコレクタ電流によって出力端子Outの負荷容量
が急速に放電され、出力が“0"レベルになる。他方、予
めインピーダンス素子15によってバイアスされ、オン状
態となっていたトランジスタ13のベース蓄積電荷がこの
インピーダンス素子15によって引抜かれるので、トラン
ジスタ13は急速にオフ状態になる。これにより、トラン
ジスタ13のオフ動作の遅れによるトーテムポール出力段
の電源電位Vccとアース電位Vssとの間の貫通電流の発生
が防止される。
On the other hand, when the signal supplied to the input terminal In is switched from the “0” level to the “1” level, the MOS transistor 12 is turned on and current is supplied to the base of the NPN transistor 14 and the impedance element 16. As a result, the voltage between the base and emitter of the transistor 14 rises to the built-in potential voltage, and the transistor 14 is turned on. As a result, the load current of the output terminal Out is rapidly discharged by the collector current of the transistor 14, and the output becomes "0" level. On the other hand, since the base accumulated charge of the transistor 13 which has been biased by the impedance element 15 and turned on in advance is extracted by this impedance element 15, the transistor 13 is rapidly turned off. This prevents the generation of a through current between the power supply potential Vcc and the ground potential Vss of the totem pole output stage due to the delay of the off operation of the transistor 13.

上記トーテムポール型Bi-CMOS論理回路において、バ
イポーラトランジスタのベース蓄積電荷を引抜くための
インピーダンス素子15,16の具体例として、第9図に示
すように抵抗17,18を用いるようにしたもの(特開昭60-
165751号公報)、第10図に示すようにNチャネルMOSト
ランジスタ19,20を用いるようにしたZ方式と呼ばれる
もの(特開昭61-198817号公報)がある。
In the totem pole type Bi-CMOS logic circuit, resistors 17 and 18 are used as a concrete example of the impedance elements 15 and 16 for extracting the base accumulated charge of the bipolar transistor as shown in FIG. 9 ( JP 60-
165751), and a so-called Z method in which N-channel MOS transistors 19 and 20 are used as shown in FIG. 10 (JP-A-61-198817).

さらに従来では、第11図に示すように、トランジスタ
13のベース蓄積電荷を引抜くインピーダンス素子として
NチャネルMOSトランジスタ21を、トランジスタ14のベ
ース蓄積電荷を引抜くインピーダンス素子として抵抗22
をそれぞれ用い、さらにトランジスタ13のエミッタ,ベ
ース間にダイオード23を接続することによって、出力端
子Outを放電する際に出力端子の電位を利用するように
したD方式と呼ばれるもの(特開昭60-27227号公報)も
ある。
Further, in the past, as shown in FIG. 11, a transistor
An N-channel MOS transistor 21 is used as an impedance element for extracting the base accumulated charge of 13, and a resistor 22 is used as an impedance element for extracting the base accumulated charge of the transistor 14.
And a diode 23 connected between the emitter and the base of the transistor 13 so that the potential of the output terminal is used when discharging the output terminal Out. 27227).

上記従来回路は、電源電位Vccとして5V程度が使用で
きる、MOSトランジスタのチャネル長が1μmよりもわ
ずかに短いサブミクロン領域までは、動作速度の点でCM
OS論理回路よりも優位である。しかし、チャネル長が0.
5μm程度に縮小されると電源電位Vccを3V程度に低下さ
せる必要があり、これに伴って次のような問題が発生す
る。
The above conventional circuit can use about 5V as the power supply potential Vcc. In the submicron region where the channel length of the MOS transistor is slightly shorter than 1 μm, it is CM in terms of operating speed.
It is superior to the OS logic circuit. However, the channel length is 0.
When the size is reduced to about 5 μm, it is necessary to reduce the power supply potential Vcc to about 3 V, which causes the following problems.

このような回路を電源電位Vccが3V程度の低電圧で動
作させると、トランジスタ13,14の動作時におけるコレ
クタ,エミッタ間電圧、コレクタ,ベース間電圧が低い
ため、充分な電流増幅率がとれなくなる。一方、トラン
ジスタ12はオンする時のソース電位が予めトランジスタ
14のビルトインポテンシャル分だけアース電位より浮上
っているため、バックゲート効果及びゲート,ソース間
電圧、ソース,ドレイン間電圧の低下により駆動力が低
くなっている。さらに、トランジスタ14のコレクタ,ベ
ース間の接合容量がミラー容量となり、立ち上がり、立
ち下がり遅延時間の増大をもたらしている。従って、電
源電位Vccの5Vから3Vへの低下に伴うトランジスタ14の
増幅率の低下、トランジスタ12の駆動力の低下を考慮に
入れた場合、立ち下がり特性に関する部分を、トランジ
スタ12,14とインピーダンス素子16といったようなBi-CM
OS構成にすることによる利点があまりない。また、バイ
ポーラトランジスタは素子面積が大きく、トーテムポー
ル段に2個使用することにより、集積度向上の妨げにな
る。
If such a circuit is operated at a low power supply voltage Vcc of about 3 V, the collector-emitter voltage and collector-base voltage during operation of the transistors 13 and 14 are low, so that a sufficient current amplification factor cannot be obtained. . On the other hand, the source potential of the transistor 12 when it is turned on is the transistor
As it has 14 built-in potentials above the ground potential, the driving force is low due to the back gate effect and the reduction in the gate-source voltage and the source-drain voltage. Furthermore, the junction capacitance between the collector and the base of the transistor 14 becomes a mirror capacitance, which causes an increase in the rise and fall delay time. Therefore, when taking into consideration the decrease in the amplification factor of the transistor 14 and the decrease in the driving force of the transistor 12 due to the decrease of the power supply potential Vcc from 5V to 3V, the part related to the fall characteristic is to be included in the transistors 12, 14 and the impedance element Bi-CM like 16
There is not much advantage in using an OS configuration. Further, the device area of the bipolar transistor is large, and the use of two bipolar transistors in the totem pole stage hinders the improvement of the degree of integration.

そこで、高速かつ低消費電力で動作し、集積度向上を
実現するものとして第12図のような回路が考えられた。
すなわち、トーテムポール段を構成することなくバイポ
ーラトランスタを1個のみ用いる構成の回路である。
Therefore, a circuit as shown in FIG. 12 was conceived as a device that operates at high speed and low power consumption and realizes an improvement in the degree of integration.
That is, it is a circuit configured to use only one bipolar transformer without forming a totem pole stage.

上記第12図回路の構成は次のようである。Pチャネル
MOSトランジスタ31のソースは電源電位Vccに、ゲートは
入力端子Inにそれぞれ接続されている。このトランジス
タ31のドレインにはNPNトランジスタ33のベースが接続
されており、トランジスタ33のコレクタ・エミッタ間は
電源電位Vccと出力端子Outとの間に挿入されている。ま
た、NチャネルMOSトランジスタ34のドレインはトラン
ジスタ33のベースに接続されており、ソースはアース電
位Vssに接続され、ゲートは入力端子Inにそれぞれ接続
されている。また、入力端子InにはNチャネルMOSトラ
ンジスタ35のゲートが接続され、トランジスタ35のソー
ス・ドレイン間はアース電位Vssと出力端子Outとの間に
挿入されている。
The configuration of the circuit shown in FIG. 12 is as follows. P channel
The source of the MOS transistor 31 is connected to the power supply potential Vcc, and the gate is connected to the input terminal In. The base of the NPN transistor 33 is connected to the drain of the transistor 31, and the collector-emitter of the transistor 33 is inserted between the power supply potential Vcc and the output terminal Out. The drain of the N-channel MOS transistor 34 is connected to the base of the transistor 33, the source is connected to the ground potential Vss, and the gate is connected to the input terminal In. The gate of the N-channel MOS transistor 35 is connected to the input terminal In, and the source / drain of the transistor 35 is inserted between the ground potential Vss and the output terminal Out.

上記第12図回路の動作を説明する。まず、入力端子In
に供給される信号が“1"レベルから“0"レベルに切替わ
ると、MOSトランジスタ31がオン状態になり、MOSトラン
ジスタ34及び35はオフ状態になる。これにより、トラン
ジスタ31のドレイン電流はすべてNPNトランジスタ33の
ベースに流れ込み、トランジスタ33は急速にオン状態に
なる。この結果、トランジスタ33のエミッタ電流により
出力端子Outの負荷容量が充電され、出力端子Outに“1"
レベルの信号が出力される。
The operation of the circuit shown in FIG. 12 will be described. First, input terminal In
When the signal supplied to is switched from the "1" level to the "0" level, the MOS transistor 31 is turned on and the MOS transistors 34 and 35 are turned off. As a result, all the drain current of the transistor 31 flows into the base of the NPN transistor 33, and the transistor 33 is rapidly turned on. As a result, the load capacitance of the output terminal Out is charged by the emitter current of the transistor 33, and the output terminal Out is set to "1".
The level signal is output.

一方、入力端子Inに供給される信号が“0"レベルから
“1"レベルに切替わると、トランジスタ31がオフ状態に
なり、トランジスタ34及び35はオン状態になる。これに
より、トランジスタ35を介して出力端子Outの負荷容量
が放電される。これと同時にトランジスタ34を介してNP
Nトランジスタ33のベース蓄積電荷を引き抜かれ、トラ
ンジスタ33は急速にオフする。これにより、トランジス
タ33のオフ動作の遅れによるVccとVssとの間の貫通電流
が防止される。
On the other hand, when the signal supplied to the input terminal In is switched from the “0” level to the “1” level, the transistor 31 is turned off and the transistors 34 and 35 are turned on. As a result, the load capacitance of the output terminal Out is discharged via the transistor 35. At the same time, NP via transistor 34
The electric charge accumulated in the base of the N-transistor 33 is extracted, and the transistor 33 rapidly turns off. This prevents a shoot-through current between Vcc and Vss due to a delay in the off operation of the transistor 33.

このような構成にすれば、立下がり特性に関する部分
はBi-CMOSで構成していないので、低電圧電源に対し、
トーテムポール型のBi-CMOSゲートに比べ、遅延時間の
増大は抑えられる。
With this configuration, the part related to the fall characteristic is not composed of Bi-CMOS, so
Compared to the totem pole type Bi-CMOS gate, the increase in delay time is suppressed.

ところが、この回路の構成ではNPNトランジスタ33の
ベースにトランジスタ31,34からなるCMOS論理ゲート回
路が接続されている。このため、多入力論理もしくは複
雑な論理を組む場合、それに伴って、トランジスタ34の
個数を増加しなければならず、集積度が低下してしまう
という欠点がある。
However, in the configuration of this circuit, the CMOS logic gate circuit including the transistors 31 and 34 is connected to the base of the NPN transistor 33. Therefore, when a multi-input logic or a complicated logic is formed, the number of transistors 34 must be increased accordingly, which has a drawback that the degree of integration is reduced.

(発明が解決しようとする課題) このように従来では低電源電圧で駆動する論理ゲート
回路をつくろうとする場合、高速動作、低消費電力、高
集積化を同時に満足できなかった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, when a logic gate circuit driven by a low power supply voltage was manufactured, high-speed operation, low power consumption, and high integration could not be satisfied at the same time.

この発明は上記事情を考慮してなされたものであり、
その目的は低電源電圧においても高速で、かつ低消費電
力で動作し、集積度の高い論理回路を提供することにあ
る。
This invention was made in consideration of the above circumstances,
An object of the invention is to provide a highly integrated logic circuit which operates at high speed even at a low power supply voltage and with low power consumption.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の論理回路は第1の電位にコレクタが接続さ
れ出力端子にエミッタが接続されたバイポーラトランジ
スタと、ゲートに入力信号が供給され、ソース,ドレイ
ンが第1の電位と上記バイポーラトランジスタのベース
との間に設けられる入力に応じた個数の第1導電型の第
1のMOSトランジスタと、ゲートに入力信号が供給され
ソース,ドレインが上記出力端子と第2の電位との間に
設けられる入力に応じた個数の第2導電型の第2のMOS
トランジスタと、上記バイポーラトランジスタのベース
と上記出力端子との間に1つだけ接続されたインピーダ
ンス素子とから構成されている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A logic circuit of the present invention is a bipolar transistor having a collector connected to a first potential and an emitter connected to an output terminal, and an input signal supplied to a gate and a source. , A drain is provided between the first potential and the base of the bipolar transistor, and a first MOS transistor of the first conductivity type, the number of which corresponds to the input, and an input signal is supplied to the gate, and the source and the drain are the outputs. The second MOS of the second conductivity type, the number of which is according to the input provided between the terminal and the second potential.
It is composed of a transistor and an impedance element connected only between the base of the bipolar transistor and the output terminal.

(作用) この発明はバイポーラトランジスタを電源側のものだ
けにして立上がり時のみBiCMOS動作させることにより、
電源電圧の低下により生じる遅延時間を増大させないよ
うにする。そして、バイポーラトランジスタのベース蓄
積電荷の引抜き素子をベース・エミッタ間につくること
により、高速で、かつ低消費電力であり、集積度の高い
論理回路ができる。
(Function) The present invention makes the bipolar transistor only the one on the power supply side and operates the BiCMOS only at the time of rising,
Do not increase the delay time caused by the decrease in the power supply voltage. By forming an element for extracting the stored charge of the base of the bipolar transistor between the base and the emitter, a high-speed, low power consumption, highly integrated logic circuit can be obtained.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明す
る。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described by examples with reference to the drawings.

第1図はこの発明の論理回路をインバータに実施した
場合の構成を示す回路図である。電源電位VccにPチャ
ネルMOSトランジスタ1のソースが接続され、このトラ
ンジスタ1のゲートは入力端子Inに接続されている。入
力端子InにはNチャネルMOSトランジスタ2のゲートが
接続されており、トランジスタ2のソースはアース電位
Vssに接続されている。また、電源電位VccにはNPNトラ
ンジスタ3のコレクタが接続され、このトランジスタ3
のベースは上記MOSトランジスタ1のドレインに接続さ
れている。また、NPNトランジスタ3のベース・エミッ
タ間にはインピーダンス素子4が挿入されている。そし
て、NPNトランジスタ3のエミッタとMOSトランジスタ2
のドレインは共通接続され、出力端子Outが接続されて
いる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration when the logic circuit of the present invention is applied to an inverter. The source of the P-channel MOS transistor 1 is connected to the power supply potential Vcc, and the gate of this transistor 1 is connected to the input terminal In. The gate of the N-channel MOS transistor 2 is connected to the input terminal In, and the source of the transistor 2 is ground potential.
It is connected to Vss. Further, the collector of the NPN transistor 3 is connected to the power supply potential Vcc.
The base of is connected to the drain of the MOS transistor 1. An impedance element 4 is inserted between the base and emitter of the NPN transistor 3. Then, the emitter of the NPN transistor 3 and the MOS transistor 2
The drains of are commonly connected, and the output terminal Out is connected.

上記インピーダンス素子4としては、例えば第2図に
示すような抵抗5、第3図に示すようにゲートが電源電
位Vccに接続されたNチャネルMOSトランジスタ6、第4
図に示すようにゲートがアース電位Vssに接続されたP
チャネルMOSトランジスタ7が使用できる。
The impedance element 4 is, for example, a resistor 5 as shown in FIG. 2, an N-channel MOS transistor 6 whose gate is connected to a power supply potential Vcc as shown in FIG.
As shown in the figure, P with its gate connected to the ground potential Vss
The channel MOS transistor 7 can be used.

次に、上記構成でなる回路の動作を説明する。入力端
子Inに供給される信号が“1"レベルから“0"レベルに切
替わると、トランジスタ1がオン状態になり、トランジ
スタ2はオフ状態になる。これにより、インピーダンス
素子4とNPNトランジスタ3のベースに電流が供給され
る。このとき、インピーダンス素子4の両端に電位差が
生じ、トランジスタ3のベース・エミッタ間のビルトイ
ンポテンシャル電圧に達することにより、トランジスタ
3がオン状態になる。この結果、トランジスタ3のエミ
ッタ電流により、出力端子Outの負荷容量が急速に充電
され、出力端子Outに“1"レベルの信号が出力される。
一方、入力端子Inに供給される信号が“0"レベルから
“1"レベルに切替わると、トランジスタ1がオフ状態に
なり、トランジスタ2はオン状態になる。これにより、
トランジスタ2を介して出力端子Outの負荷容量が放電
される。これと同時に抵抗5及びオン状態のトランジス
タ2を介してNPNトランジスタ3のベース蓄積電荷が引
き抜かれるため、トランジスタ3は急速にオフする。こ
れにより、トーテムポール出力段のVccとVssとの間の貫
通電流が防止される。
Next, the operation of the circuit configured as described above will be described. When the signal supplied to the input terminal In is switched from the "1" level to the "0" level, the transistor 1 is turned on and the transistor 2 is turned off. As a result, a current is supplied to the impedance element 4 and the base of the NPN transistor 3. At this time, a potential difference is generated across the impedance element 4 and reaches the built-in potential voltage between the base and emitter of the transistor 3, so that the transistor 3 is turned on. As a result, the load current of the output terminal Out is rapidly charged by the emitter current of the transistor 3 and a "1" level signal is output to the output terminal Out.
On the other hand, when the signal supplied to the input terminal In is switched from the "0" level to the "1" level, the transistor 1 is turned off and the transistor 2 is turned on. This allows
The load capacitance of the output terminal Out is discharged via the transistor 2. At the same time, the base accumulated charge of the NPN transistor 3 is extracted via the resistor 5 and the transistor 2 in the ON state, so that the transistor 3 is turned off rapidly. This prevents shoot-through current between Vcc and Vss of the totem pole output stage.

このような回路の構成にすることによって、低電圧電
源においても低消費電力で高速動作が実現できる。ま
た、合理的な回路構成の簡素化によって、この発明の論
理回路は多入力の論理回路に容易に拡張できる。
With such a circuit configuration, high-speed operation can be realized with low power consumption even with a low-voltage power supply. Further, the logical circuit of the present invention can be easily expanded to a multi-input logical circuit by rational simplification of the circuit configuration.

第5図はこの発明の論理回路を2入力NANDゲート回路
に実施した場合の構成を示す回路図である。電源電位Vc
cとNPNトランジスタ3のベース電位との間にPチャネル
MOSトランジスタ1−1及び1−2のソース,ドレイン
間が並列に挿入され、このトランジスタ1−1及び1−
2のゲートはそれぞれ入力端子In-1,In-2に接続されて
いる。入力端子In-1にはNチャネルMOSトランジスタ2
−1のゲートが、入力端子In-2にはNチャネルMOSトラ
ンジスタ2−2のゲートが接続されており、トランジス
タ2−1及び2−2のソース,ドレイン間は出力端子Ou
tとアース電位Vssとの間に直列に接続されている。そし
て、NPNトランジスタ3のベース,エミッタ間にはイン
ピーダンス素子4が挿入されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration in which the logic circuit of the present invention is applied to a 2-input NAND gate circuit. Power supply potential Vc
P channel between c and the base potential of NPN transistor 3
The sources and drains of the MOS transistors 1-1 and 1-2 are inserted in parallel, and the transistors 1-1 and 1-
The two gates are connected to the input terminals In-1 and In-2, respectively. N-channel MOS transistor 2 is connected to input terminal In-1.
The gate of the N-channel MOS transistor 2-2 is connected to the gate of -1 and the input terminal In-2, and the output terminal Ou is connected between the sources and drains of the transistors 2-1 and 2-2.
It is connected in series between t and the ground potential Vss. An impedance element 4 is inserted between the base and emitter of the NPN transistor 3.

この回路の動作は、入力端子In-1,In-2が共に“1"レ
ベルのとき、トランジスタ1−1及び1−2は共にオフ
状態、トランジスタ2−1及び2−2は共にオン状態に
なる。これにより、出力端子Outの負荷容量はトランジ
スタ2−2及び2−1を介して放電され、出力端子Out
に“0"レベルの信号が出力される。この時も前記回路で
説明したようにインピーダンス素子4により、トランジ
スタ3のベース蓄積電荷が引抜かれ、トランジスタ3を
介してのVccとVssとの間の貫通電流は防止される。他
方、トランジスタ1−1及びIn-2が共に“1"レベル以外
の信号状態では、常にトランジスタ1−1及び1−2の
いずれかはオン状態、トランジスタ2−1及び2−2の
いずれかはオフ状態になっている。この結果、トランジ
スタ3がオン状態になり、出力端子Outの負荷容量が急
速に充電され、出力端子Outに“1"レベルの信号が出力
される。
The operation of this circuit is such that when the input terminals In-1 and In-2 are both at the "1" level, both the transistors 1-1 and 1-2 are in the off state and the transistors 2-1 and 2-2 are both in the on state. Become. As a result, the load capacitance of the output terminal Out is discharged via the transistors 2-2 and 2-1 and the output terminal Out
A "0" level signal is output to. At this time as well, as described in the above circuit, the base element charge of the transistor 3 is extracted by the impedance element 4, and a through current between Vcc and Vss via the transistor 3 is prevented. On the other hand, when the transistors 1-1 and In-2 are both in a signal state other than the "1" level, one of the transistors 1-1 and 1-2 is always on, and one of the transistors 2-1 and 2-2 is always on. It is turned off. As a result, the transistor 3 is turned on, the load capacitance of the output terminal Out is rapidly charged, and the "1" level signal is output to the output terminal Out.

第6図はこの発明を2入力NORゲート回路に実施した
場合の構成を示す回路図である。電源電位VccとNPNトラ
ンジスタ3のベースとの間にPチャネルMOSトランジス
タ1−1及び1−2のソース,ドレイン間が直列に接続
されている。トランジスタ1−1及び1−2のゲートは
それぞれ入力端子In-1,In-2にそれぞれ接続されてい
る。入力端子In-1にはNチャネルMOSトランジスタ2−
1のゲートが、入力端子In-2にはNチャネルMOSトラン
ジスタ2−2のゲートが接続されており、両トランジス
タ2−1及び2−2のソース,ドレインは出力端子Out
とアース電位Vssとの間に並列に接続されている。そし
て、NPNトランジスタ3のベース・エミッタ間にはイン
ピーダンス素子4が接続されている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration when the present invention is applied to a 2-input NOR gate circuit. The sources and drains of the P-channel MOS transistors 1-1 and 1-2 are connected in series between the power supply potential Vcc and the base of the NPN transistor 3. The gates of the transistors 1-1 and 1-2 are connected to the input terminals In-1 and In-2, respectively. The input terminal In-1 has an N-channel MOS transistor 2-
The gate of N-channel MOS transistor 2-2 is connected to the input terminal In-2, and the source and drain of both transistors 2-1 and 2-2 are output terminals Out.
And ground potential Vss are connected in parallel. An impedance element 4 is connected between the base and emitter of the NPN transistor 3.

このように、この発明の論理回路は第5図、第6図に
示すように多入力ゲートへの拡張が容易にでき、しか
も、従来のような集積上の問題は大幅に低減される。ま
た、このような構成にすれば、ラッチ回路等の複雑な回
路にも応用できるという利点もある。また、インピーダ
ンス素子4も抵抗、NチャネルMOSトランジスタ、Pチ
ャネルMOSトランジスタ等を用いることができる。
As described above, the logic circuit of the present invention can be easily expanded to a multi-input gate as shown in FIGS. 5 and 6, and the conventional problems of integration can be greatly reduced. In addition, such a configuration has an advantage that it can be applied to a complicated circuit such as a latch circuit. The impedance element 4 can also be a resistor, an N-channel MOS transistor, a P-channel MOS transistor or the like.

第7図は第1図回路の変形例の構成を示すものであ
り、第1図中のNPNトランジスタ3の代わりにショット
キーバリヤダイオード付きのNPNトランジスタ8を用い
たものである。このトランジスタ8を用いることによ
り、ベース蓄積電荷が引抜かれる時間の短縮ができ、よ
り高速な動作が実現できる。
FIG. 7 shows the configuration of a modified example of the circuit of FIG. 1, in which an NPN transistor 8 with a Schottky barrier diode is used instead of the NPN transistor 3 in FIG. By using this transistor 8, it is possible to shorten the time for which the base accumulated charge is extracted, and it is possible to realize a higher speed operation.

上記各実施例もしくは変形例の回路構成にすれば、例
えば、3.3V付近の低電圧電源で動作させる場合、従来の
トーテムポール型BiCMOS論理回路よりも高速で、しかも
低消費電力で動作する。また、電源側のバイポーラトラ
ンジスタの回りにCMOS論理ゲートが接続されていないの
で、集積化も容易にできるという利点がある。
With the circuit configuration of each of the above-described embodiments or modifications, for example, when operating with a low voltage power supply of around 3.3V, it operates at higher speed and lower power consumption than the conventional totem pole type BiCMOS logic circuit. Further, since the CMOS logic gate is not connected around the bipolar transistor on the power supply side, there is an advantage that the integration can be facilitated.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、低電圧電源に
おいても高速で、かつ低消費電力であり、集積度の高い
論理回路を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a logic circuit having a high degree of integration, which operates at a high speed even with a low voltage power supply and has a low power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の実施例による構成を示す回路図、第
2図ないし第4図はそれぞれ第1図回路の一部を具体的
に示した構成の回路図、第5図及び第6図はそれぞれこ
の発明の他の実施例による構成を示す回路図、第7図は
第1図の実施例回路の変形例による構成を示す回路図、
第8図ないし第12図はそれぞれ従来のBi-CMOS論理回路
の構成を示す回路図である。 1……PチャネルMOSトランジスタ、2……NチャネルM
OSトランジスタ、3……NPNトランジスタ、4……イン
ピーダンス素子。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are circuit diagrams of configurations specifically showing a part of the circuit of FIG. 1, FIGS. 5 and 6, respectively. Is a circuit diagram showing a configuration according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration according to a modification of the embodiment circuit of FIG. 1,
8 to 12 are circuit diagrams each showing a configuration of a conventional Bi-CMOS logic circuit. 1 ... P-channel MOS transistor, 2 ... N-channel M
OS transistor, 3 ... NPN transistor, 4 ... Impedance element.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】1つ以上の入力を構成する論理回路におい
て、第1の電位にコレクタが接続され出力端子にエミッ
タが接続されたバイポーラトランジスタと、 ゲートに入力信号が供給され、ソース,ドレインが第1
の電位と上記バイポーラトランジスタのベースとの間に
設けられる入力に応じた個数の第1導電型の第1のMOS
トランジスタと、 ゲートに入力信号が供給され、ソース,ドレインが上記
出力端子と第2の電位との間に設けられる前記入力に応
じた個数の第2導電型の第2のMOSトランジスタと、 上記バイポーラトランジスタのベースと上記出力端子と
の間に1つだけ接続されたインピーダンス素子と を具備したことを特徴とする論理回路。
1. A logic circuit comprising at least one input, wherein a bipolar transistor having a collector connected to a first potential and an emitter connected to an output terminal, and an input signal supplied to a gate and a source and a drain connected to each other. First
First MOS of the first conductivity type, the number of which is according to the input provided between the potential of the bipolar transistor and the base of the bipolar transistor.
A transistor, a gate to which an input signal is supplied, and a source and a drain provided between the output terminal and the second potential, the second MOS transistors of the second conductivity type according to the input, and the bipolar transistor. A logic circuit comprising: only one impedance element connected between the base of the transistor and the output terminal.
【請求項2】前記インピーダンス素子が抵抗で構成され
ている請求項1記載の論理回路。
2. The logic circuit according to claim 1, wherein the impedance element is composed of a resistor.
【請求項3】前記インピーダンス素子がMOSトランジス
タで構成されている請求項1記載の論理回路。
3. The logic circuit according to claim 1, wherein the impedance element is composed of a MOS transistor.
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