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JPH0399518A - Logic circuit - Google Patents

Logic circuit

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Publication number
JPH0399518A
JPH0399518A JP1236711A JP23671189A JPH0399518A JP H0399518 A JPH0399518 A JP H0399518A JP 1236711 A JP1236711 A JP 1236711A JP 23671189 A JP23671189 A JP 23671189A JP H0399518 A JPH0399518 A JP H0399518A
Authority
JP
Japan
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bias
circuit
voltage
gate
fet
Prior art date
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Application number
JP1236711A
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Japanese (ja)
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Inventor
Susumu Tanimoto
谷本 晋
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0399518A publication Critical patent/JPH0399518A/en
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Abstract

PURPOSE:To form a logic circuit of high speed and low power consumption by providing a bias circuit whose bias voltage is not considerably changed for the change of a supply voltage and impressing the bias output to the gate of a first FET. CONSTITUTION:The gate voltage of a P-channel MOSFET MP1 for load connected between a power source VDD and an output terminal is given from the bias output terminal of a bias circuit 1. This circuit 1 consists of an enhancement P-channel MOSFET MP2 and a resistance R1 connected in series between the power source VDD and the earth. The output of this bias circuit has an approximate earth potential in the lower limit of the operating supply voltage by a sharp characteristic in the vicinity of the threshold voltage. Meanwhile, when the supply voltage is high, the current value of the P-channel MOSFET MP1 is not increased more than necessary because a bias output potential A of the bias circuit 1 rises; and thus, the current is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、相補型MIS(金属絶縁膜半導体)FETを
使用した論理回路に関し、特にレシオ回路によって構成
された論理回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a logic circuit using complementary MIS (metal-insulating-film-semiconductor) FETs, and particularly to a logic circuit configured with a ratio circuit.

[従来の技術] 従来、CMO8集積回路によって構成された一般的なN
OR回路として、第5図に示す回路が知られている。こ
の回路は、電源vnoと出力端との間に直列に接続され
たPチャネルMO8FETMP、、、MP、。、・・・
、MP、わと、上記出力端と接地との間に並列接続され
たNチャネルMO8FETMN111MNI2.・・・
9MN1.、とから構成され、これらMOSFETのゲ
ートに入力信号5IIS21・・・ISI’lが入力さ
れ、出力端からNOR結果である出力信号S。が出力さ
れるものとなっている。
[Prior Art] Conventionally, a general N
A circuit shown in FIG. 5 is known as an OR circuit. This circuit consists of P-channel MO8FETs MP, MP, connected in series between the power supply vno and the output end. ,...
, MP, and N-channel MO8FET MN111MNI2 . connected in parallel between the output terminal and ground. ...
9MN1. , and input signals 5IIS21 . is what is output.

しかし、この回路では、出力端がn個のPチャネルMO
8FETMP、□+ M P 121 ・・・、MP、
。を介して電源VOOと接続されているので、信号の立
ち上がりに時間がかかるという問題がある。
However, in this circuit, the output terminal is n P-channel MO
8FETMP, □+MP 121..., MP,
. Since it is connected to the power supply VOO via the power supply VOO, there is a problem that it takes time for the signal to rise.

そこで、この欠点を解決するものとして、第6図に示す
ようなレシオ回路を使用した0MO8−NOR回路が知
られている。この回路では、前述したレシオレス回路に
おけるn個のPチャネルMO3FETMPII、MP、
。、・・・、MP、、の代わりに、ゲートが接地された
負荷としてのPチャネルMO8FETMP、を電源VD
Dと出力端との間に接続し、並列接続されたNチャネル
MO8FETMN、、、MN、。、・・・、MN、、を
、上記PチャネルMO8FETMP、を駆動するドライ
バとして機能させるようにしている。
As a solution to this drawback, an 0MO8-NOR circuit using a ratio circuit as shown in FIG. 6 is known. In this circuit, n P-channel MO3FETs MP II, MP,
. , ..., MP, , a P-channel MO8FET MP as a load whose gate is grounded is connected to the power supply VD.
N-channel MO8FET MN, , MN, connected between D and the output end and connected in parallel. , . . . , MN, are made to function as drivers for driving the P-channel MO8FET MP.

この回路によれば、電源VDDと出力端との間に接続さ
れたFETが1つであるため、出力の立ち上がり時間が
短く、回路の高速化を図ることができる。この効果は入
力数が増加するほど顕著な効果として表れる。
According to this circuit, since only one FET is connected between the power supply VDD and the output end, the rise time of the output is short, and the circuit can be made faster. This effect becomes more pronounced as the number of inputs increases.

また、この回路によれば、PチャネルMO8FETのゲ
ート幅を小さくできるので、PチャネルMO3FETの
ドレイン接合容量の低減を図ることができると共に、そ
のゲート容量が前段の負荷とならない等の理由により、
立ち上がり時間のみならず、立ち下がり時間についても
短縮することができる。
Further, according to this circuit, since the gate width of the P-channel MO8FET can be made small, it is possible to reduce the drain junction capacitance of the P-channel MO3FET, and the gate capacitance does not become a load on the previous stage.
Not only the rise time but also the fall time can be shortened.

同様に、第7図は従来のレシオレスのNAND回路、第
8図はレシオ回路によるNAND回路を夫々示す図であ
る。
Similarly, FIG. 7 shows a conventional ratioless NAND circuit, and FIG. 8 shows a NAND circuit using a ratio circuit.

第7図において、電源VDDと出力端との間には、n個
のPチャネルMOS F E TMP 31.MP 3
2゜・・・、MP3.、が並列接続され、出力端と接地
との間には、n個のNチャネルMO8FETMN2.、
MN2゜、・・・1MN2.、が直列接続されている。
In FIG. 7, n P-channel MOS FETMPs 31. are connected between the power supply VDD and the output terminal. MP3
2゜..., MP3. , are connected in parallel, and n N-channel MO8FETMN2. is connected between the output terminal and the ground. ,
MN2゜,...1MN2. , are connected in series.

一方、第8図の回路においては、上記n個のNチャネル
MOS F E TMN219MN22− ”’、 M
N2rlの代わりに、ゲートが電源電圧VD+)にバイ
アスされた負荷としてのNチャネルM OS F E 
T M N 2が接続されている。
On the other hand, in the circuit shown in FIG.
Instead of N2rl, an N-channel MOS F E as a load whose gate is biased to the supply voltage VD+)
T M N 2 is connected.

このNAND回路においても、後者のレシオ回路の方が
直列接続されたFETが存在しない分だけ回路動作を高
速化することができる。
In this NAND circuit as well, the latter ratio circuit can speed up the circuit operation due to the absence of series-connected FETs.

〔発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来のレシオ回路を使用した論
理回路では、前述したように通常のレシオレス回路に比
べて高速化が可能であるものの、電源・接地間を通じる
直流電流が流れるという欠点があるため、この種の回路
では、低電流化が重要な問題となる。特に負荷となるF
ETのゲート・ソース間には、直接電源電圧が印加され
ているので、動作電源電圧範囲が広い場合、動作電源電
圧の下限値で目標とする動作速度を保証しなければなら
ないので、電源電圧が高い場合には、必要以上に大きな
電流が回路に流れてしまうという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, although logic circuits using the conventional ratio circuits described above can achieve higher speeds than normal ratioless circuits, Low current is an important issue in this type of circuit because of the disadvantage of current flow. Especially the load F
Since the power supply voltage is directly applied between the gate and source of the ET, if the operating power supply voltage range is wide, the target operating speed must be guaranteed at the lower limit of the operating power supply voltage. If the voltage is high, there is a problem in that an unnecessarily large current flows through the circuit.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
電源電圧が高くなった場合でも、必要以上に大きな電流
が流れるのを防止することができ、高速性と低消費電力
化とを同時に図ることができる論理回路を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and includes:
An object of the present invention is to provide a logic circuit that can prevent an unnecessarily large current from flowing even when the power supply voltage becomes high, and can achieve high speed and low power consumption at the same time.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る論理回路は、第1の電源と出力端との間に
接続された第1導電型の第1のFETからなる負荷と、
前記出力端と第2の電源との間に並列に接続され夫々の
ゲートに入力信号を入力する第2導電型の複数の第2の
FETからなるドライバと、前記第1のFETのゲート
にゲートバイアス電圧を付与するバイアス回路とを有し
、前記バイアス回路は、そのバイアス出力端と前記第2
の電源との間に接続された抵抗と、前記バイアス出力端
と前記第1の電源との間に接続されゲートに前記抵抗に
よる帰還信号が入力された第1導電型の第3のFETと
を備え、前記第3のFETのしきい値及び前記抵抗の抵
抗値は、電源電圧として動作電源電圧範囲の下限値が与
えられたときに前記バイアス出力端の電圧が前記第1の
FETのしきい値電圧と同等の電圧となる値に設定され
ていることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A logic circuit according to the present invention includes a load including a first FET of a first conductivity type connected between a first power source and an output terminal;
a driver consisting of a plurality of second FETs of a second conductivity type connected in parallel between the output end and a second power supply and inputting an input signal to each gate; a bias circuit that applies a bias voltage, and the bias circuit has a bias output terminal and the second bias circuit.
a resistor connected between the bias output terminal and the first power source, and a third FET of the first conductivity type connected between the bias output terminal and the first power source and having a gate input with a feedback signal from the resistor. The threshold value of the third FET and the resistance value of the resistor are such that the voltage at the bias output terminal is the threshold value of the first FET when the lower limit value of the operating power supply voltage range is given as the power supply voltage. It is characterized by being set to a value that is equivalent to the value voltage.

[作用] 本発明によれば、第1の電源と出力端との間に接続され
た負荷としての第10FETのゲートバイアス電圧が、
バイアス回路から与えられる。バイアス回路を構成する
第3のFETは、それに印加される電源電圧が変化して
、そのゲート・ソース間の電圧が変化すると、それに応
じてドレイン電流を変化させる。このため、第3のFE
Tのゲートには、抵抗による帰還がかかり、第3のFE
Tは、バイアス出力端が一定のバイアス電圧を維持する
ように作用する。
[Function] According to the present invention, the gate bias voltage of the 10th FET as a load connected between the first power supply and the output terminal is
Provided by the bias circuit. When the power supply voltage applied to the third FET that constitutes the bias circuit changes and the voltage between its gate and source changes, the third FET changes its drain current accordingly. For this reason, the third FE
Feedback is applied to the gate of T by a resistor, and the third FE
T acts so that the bias output terminal maintains a constant bias voltage.

一方、バイアス回路を構成する第3のFETのしきい値
及び同じく抵抗の抵抗値は、電源電圧として動作電源電
圧範囲の下限値が与えられたときに前記バイアス出力端
の電圧が前記第1のFETのしきい値電圧と同等の電圧
となる値に設定されている。
On the other hand, the threshold value of the third FET constituting the bias circuit and the resistance value of the same resistor are such that when the lower limit value of the operating power supply voltage range is given as the power supply voltage, the voltage at the bias output terminal is set to the first value. The voltage is set to a value equivalent to the threshold voltage of the FET.

このため、電源電圧が小さい場合でも十分高速動作が可
能で、また、電源電圧が大きくなった場合でも、第1の
FETのゲートバイアス電圧の変動が少ないので、直流
電流が必要以上に増えるのを防止することができる。
Therefore, sufficiently high-speed operation is possible even when the power supply voltage is low, and even when the power supply voltage increases, there is little variation in the gate bias voltage of the first FET, which prevents the DC current from increasing more than necessary. It can be prevented.

[実施例コ 以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例に係る論理
回路について説明する。
[Embodiment 1] Logic circuits according to embodiments of the present invention will be described below based on the accompanying drawings.

第1図は本発明の第1の実施例に係るCMOSレシオN
OR回路の構成を示す回路図である。なお、第1図にお
いて第6図と同一物には同一符号を付し、重複した部分
の説明は省略する。
FIG. 1 shows the CMOS ratio N according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an OR circuit. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 6 are given the same reference numerals, and the explanation of the overlapping parts will be omitted.

本実施例の回路が第8図に示した従来の回路と異なる点
は、新たにバイアス回路1が設けられ、電源vDnと出
力端との間に接続された負荷用のPチャネルMO8FE
TMP、のゲート電圧が、上記バイアス回路1のバイア
ス出力端から与えられている点である。
The circuit of this embodiment is different from the conventional circuit shown in FIG.
The gate voltage of TMP is applied from the bias output terminal of the bias circuit 1.

バイアス回路1は、電源V。l:lと接地との間に直列
に接続されたエンハンスメント型のPチャネルMO8F
ETMP2及び抵抗R+から構成されている。M OS
 F E T M P 2のゲートとドレイン−とは接
続されており、この接続点がバイアス出力端としてMO
8FETMPIのゲートに接続されている。
The bias circuit 1 has a power supply V. l: Enhancement type P-channel MO8F connected in series between l and ground
It consists of ETMP2 and resistor R+. MOS
The gate and drain of FETMP2 are connected, and this connection point serves as the bias output terminal of MO
Connected to the gate of 8FET MPI.

MO8FETMP2は、そのしきい値が動作電源電圧範
囲の下限値にほぼ等しい値になるように設定されており
、また抵抗R1は、MO8FETMP2のゲートがその
しきい値にバイアスされたときの抵抗値(” V os
/ I os : V osはドレイン・ソース間電圧
、IDsはドレイン・ソース間電流)の1/2000〜
115に設定されている。
MO8FET MP2 is set so that its threshold value is approximately equal to the lower limit of the operating power supply voltage range, and resistor R1 has a resistance value ( ”Vos
/Ios: 1/2000~ of Vos is the drain-source voltage, IDs is the drain-source current)
It is set to 115.

このように設定されることにより、しきい値電圧近傍の
急峻なID1ilVDS特性によって動作電源電圧の下
限では、このバイアス回路の出力は、はぼグランド電位
となり、第6図に示した従来例と同様の立ち上がり特性
を得ることができる。一方、電源電圧が大きい場合には
、バイアス回路1のバイアス出力電位Aが上昇するので
、PチャネルMO8FETMP、の電流値は必要以上に
大きくなることはなく、低電流化を図ることができる。
By setting in this way, the output of this bias circuit becomes almost the ground potential at the lower limit of the operating power supply voltage due to the steep ID1ilVDS characteristic near the threshold voltage, which is similar to the conventional example shown in FIG. It is possible to obtain the rise characteristics of On the other hand, when the power supply voltage is large, the bias output potential A of the bias circuit 1 increases, so that the current value of the P-channel MO8FET MP does not become larger than necessary, and the current value can be reduced.

次に上記の作用・効果を動作電源電圧範囲が1.8〜3
.6vの場合について具体的に説明する。
Next, the above actions and effects can be obtained when the operating power supply voltage range is 1.8 to 3.
.. The case of 6v will be specifically explained.

1.8〜3.6vという動作電源電圧範囲は、現在、主
として3V系システムで使用されている。
The operating power supply voltage range of 1.8-3.6v is currently used primarily in 3V-based systems.

この場合、動作電源電圧の下限が1.8Vであるから、
MO3FETMP2のしきい値電圧を−1,8Vに設定
する。この程度のしきい値電圧を持つPチャネルMO8
FETは、現在の1〜2μmルール・シリコンゲー)C
MO8集積回路プロセスにおいては、しきい値調整のた
めに行われるゲート部への一般的なイオン注入を行わな
いことにより得ることができる。
In this case, since the lower limit of the operating power supply voltage is 1.8V,
The threshold voltage of MO3FET MP2 is set to -1.8V. P channel MO8 with threshold voltage of this level
FET is the current 1-2μm rule silicon game)C
In the MO8 integrated circuit process, this can be obtained by not performing the general ion implantation into the gate region for threshold adjustment.

このようにして得られたPチャネルMOS F ETM
P2の電流特性の実測値を第2図に示す。この図は、横
軸にVt (=MO8FETMP2 のしきい値電圧の
絶対値)によって表されたMO8FETMP2のゲート
・ソース間電圧をとり、縦軸にMO8FETMP2と同
じPチャネルMO3FETのドレインがゲートに接続さ
れた状態でのソース争ドレイン間電流値(相対電流値)
をとって、電流特性を示したものである。なお、ここで
相対電流値とは、PチャネルMO8FETのソース・ド
レイン間電流を、ゲート拳ソース間電圧がしきい値電圧
となっているときのソース・ドレイン間電流で規格化し
て表したものである。但し、この縦軸は対数スケールで
表しである。周知のように、ソース量ドレイン間電流は
、ゲート−ソース間電圧がVtよりも低い領域ではゲー
ト・ソース間電圧に対して指数関数的な変化を示し、ゲ
ート・ソース間電圧が大きくなると2乗特性を示すよう
になる。
The P-channel MOS FETM thus obtained
Fig. 2 shows the measured values of the current characteristics of P2. In this figure, the horizontal axis shows the gate-source voltage of MO8FET MP2 expressed by Vt (=absolute value of the threshold voltage of MO8FET MP2), and the vertical axis shows the drain of the same P-channel MO3FET as MO8FET MP2 connected to the gate. Current value between source and drain (relative current value)
This shows the current characteristics. Note that the relative current value here refers to the source-drain current of the P-channel MO8FET normalized by the source-drain current when the gate-source voltage is the threshold voltage. be. However, this vertical axis is expressed on a logarithmic scale. As is well known, the source-to-drain current shows an exponential change with respect to the gate-source voltage in the region where the gate-source voltage is lower than Vt, and changes to the second power as the gate-source voltage increases. It begins to show characteristics.

第3図は、第2図の特性に基づき、第1図のMO3FE
TMP2及び抵抗R1で構成されるバイアス回路1のバ
イアス出力Aの電圧VBBの特性を、横軸にV DD)
縦軸に(VDD  VBB)をとり、MO3FETMP
2に対するR1の相対抵抗値をパラメータとして表した
ものである。ここでMO8FE T M P 2に対す
る抵抗R1の相対抵抗値とは、MO8FETMP2のゲ
ートとドレインとがそのしきい値にバイアスされたとき
の抵抗値Vt/I Ds (I as :ソース・ドレ
イン間電流)である。
Figure 3 shows the MO3FE of Figure 1 based on the characteristics of Figure 2.
The horizontal axis represents the characteristics of the voltage VBB of the bias output A of the bias circuit 1 consisting of TMP2 and resistor R1 (VDD)
Taking (VDD VBB) on the vertical axis, MO3FETMP
The relative resistance value of R1 with respect to R2 is expressed as a parameter. Here, the relative resistance value of the resistor R1 with respect to MO8FE TMP2 is the resistance value when the gate and drain of MO8FET MP2 are biased to their threshold values Vt/I Ds (I as : source-drain current) It is.

また、VDD−VBBは、n入力NORを構成する負荷
MO8FETMP、のゲートOソース間電圧そのものを
表している。
Further, VDD-VBB represents the gate-to-source voltage itself of the load MO8FETMP that constitutes the n-input NOR.

この第3図から明らかなように、相対抵抗値を!/18
1とすると、最低動作電圧の1.8Vでは、Voo−V
 an= 1 、799 V k: すり、MO8FE
 T M P 1のゲートを接地する第5図の従来例と
同様なゲート会ソース間電圧が得られ、MO8FETM
P、の能力は従来回路と同様であり、速い立ち上がり速
度を得ることができる。
As is clear from this Figure 3, the relative resistance value! /18
1, at the lowest operating voltage of 1.8V, Voo-V
an= 1, 799 V k: Pickpocket, MO8FE
A gate-to-source voltage similar to that of the conventional example shown in FIG. 5 in which the gate of TMP1 is grounded is obtained, and MO8FETM
The ability of P is similar to that of the conventional circuit, and a fast rise speed can be obtained.

一方、VDD= 3 V テハ、VDD  VBB”9
2 、28V、V、D=3.6Vでは、Voo  ’/
’BB”92. 40Vとなり、電源電圧が高い場合で
もMO8FETMP、に与えられるゲートバイアスが抑
制されるので、MO8F’ETMP、の必要以上の能力
向上が抑制され、低消費電流化を図ることができる。
On the other hand, VDD = 3 V Teha, VDD VBB”9
2. At 28V, V, D = 3.6V, Voo '/
'BB'92.40V, and even when the power supply voltage is high, the gate bias applied to MO8FETMP is suppressed, so the ability of MO8F'ETMP is suppressed from increasing more than necessary, and current consumption can be reduced. .

ちなみに、MO3FETMP、のしきい値電圧を−0、
7V % n入力NOR回路のローレベルの出力電圧S
。をOVとして、ローレベル出力時における本実施例の
回路の低電流化効果を試算すると、電源電圧が3V時で
次のようになる。
By the way, the threshold voltage of MO3FETMP is -0,
7V % Low level output voltage S of n-input NOR circuit
. When the current reduction effect of the circuit of this embodiment at the time of low level output is estimated with OV as OV, the following is obtained when the power supply voltage is 3V.

(2,28−0,7) 2/ (3,0−0,7) ”
→0.472 また、電源電圧が3.6V時には、次のようになる。
(2,28-0,7) 2/ (3,0-0,7)”
→0.472 Also, when the power supply voltage is 3.6V, it becomes as follows.

(2,4−0,7)2/ (3,6−0,7) 2″:
0344 以上の試算結果から明らかなように、前者については従
来の約1/2.1に、また後者については従来の約1/
2.9に、夫々低電流化される。
(2,4-0,7)2/ (3,6-0,7) 2″:
0344 As is clear from the above calculation results, the former is about 1/2.1 of the conventional value, and the latter is about 1/2 of the conventional value.
2.9, the current is reduced respectively.

このような低電流化効果は、第3図から明らかなように
、VDD=3V時で抵抗R1の相対抵抗値1/2000
程度まで見込まれる。また、抵抗R1の相対抵抗値を大
きくすれば、低電流化効果は、更に大きくなるが、動作
電源電圧範囲の下限の1.8V時のVDD−VBBが小
さくなるため、立ち上がり速度の低下に留意する必要が
ある。ちなみに、VDD= 1 、8 V(Dとき、R
rcv相対抵抗値が1/19でVoo  VBB”? 
1 、73 V、 Rtの相対抵抗Wが1/10でV。
As is clear from FIG. 3, this current reduction effect is achieved by reducing the relative resistance value of resistor R1 to 1/2000 when VDD=3V.
It is expected to a certain extent. In addition, if the relative resistance value of resistor R1 is increased, the current reduction effect will be further increased, but since VDD-VBB at 1.8V, which is the lower limit of the operating power supply voltage range, will be smaller, please note that the rise speed will decrease. There is a need to. By the way, VDD = 1, 8 V (when D, R
rcv relative resistance value is 1/19 and Voo VBB”?
1,73 V, Rt relative resistance W is 1/10 V.

、−VBB”==1.66Vである。, -VBB''==1.66V.

したがって、抵抗R1は、その相対抵抗値が1/200
0〜1/10となる抵抗値に設定されていることが望ま
しい。
Therefore, the relative resistance value of the resistor R1 is 1/200
It is desirable that the resistance value is set to 0 to 1/10.

次に本実施例において、M OS F E T M P
 2のしきい値を−1,8Vからずらした場合について
説明する。
Next, in this example, M OS F E T M P
A case where the threshold value of 2 is shifted from -1.8V will be explained.

しきい値を更に一方向へずらした場合には、第3図にお
ける各曲線をほぼVBl’1=OVの直線にほぼ平行に
右上方へ平行移動させることに相当する。
If the threshold value is further shifted in one direction, this corresponds to moving each curve in FIG. 3 in parallel to the upper right direction approximately parallel to the straight line of VBl'1=OV.

このとき、しきい値が動作電源電圧範囲の」―限より大
きい絶対値を持つと、電流低減効果は全くなくなるので
、この点に留意する必要がある。
At this time, if the threshold value has an absolute value larger than the limit of the operating power supply voltage range, the current reduction effect will be completely lost, so this point must be kept in mind.

一方、しきい値を子方向にずらした場合には、R1の相
対抵抗値が1/181の場合で、0.5X (1,8V
−Vt)〜(1,8V−Vt)だけ1.8V時ノVDo
−vB13ノ値が小さくなり、立ち上がり速度が低下し
てしまうので、この点に留意する必要がある。
On the other hand, when the threshold value is shifted in the child direction, when the relative resistance value of R1 is 1/181, 0.5X (1,8V
-Vt) ~ (1,8V-Vt) only at 1.8V VDo
-vB13 value becomes small and the rising speed decreases, so this point needs to be taken into account.

第4図は本発明の第2の実施例に係るn入力CMOSレ
シオNOR回路を示す回路図である。なお、この第4図
において、第1図及び第6図と同一物には同一符号を付
し、重複する部分の説明は省略する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an n-input CMOS ratio NOR circuit according to a second embodiment of the present invention. Note that in FIG. 4, the same parts as in FIGS. 1 and 6 are designated by the same reference numerals, and explanations of overlapping parts will be omitted.

本実施例の回路が第1図に示した第1の実施例の回路と
異なる点は、バイアス回路の構成である。
The circuit of this embodiment differs from the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1 in the configuration of the bias circuit.

本実施例におけるバイアス回路2は、電源VDDとバイ
アス出力端との間に接続されたエンハンスメント型Pチ
ャネルMO8FETMP3と、上記バイアス出力端と接
地との間に接続された抵抗R2と、電源VDDとバイア
ス出力端との間に接続されてその分圧出力をMO8FE
TMP3のゲートに与える抵抗R3,R4からなる分圧
回路とから構成されている。即ち、この第2の実施例は
、MO8FETMP、のゲートがバイアス出力端に直接
接続されず、電源4VDD〜バイアス電圧を分圧して与
えている点が第1の実施例と異なっている。なお、抵抗
R3の抵抗値+抵抗R4の抵抗値は、抵抗R2の抵抗値
に対して十分に高(設定されている。この分圧比は、第
1図の実施例と同様に、VDDが動作電源電圧範囲の下
限値であるときに、はぼM OS F E T M P
 3のしきい値と一致するように設定されている。
The bias circuit 2 in this embodiment includes an enhancement type P-channel MO8FET MP3 connected between the power supply VDD and the bias output terminal, a resistor R2 connected between the bias output terminal and the ground, and the power supply VDD and the bias MO8FE is connected between the output terminal and its divided voltage output.
It is composed of a voltage dividing circuit consisting of resistors R3 and R4 applied to the gate of TMP3. That is, the second embodiment differs from the first embodiment in that the gate of the MO8FET MP is not directly connected to the bias output terminal, and the voltage from the power supply 4VDD to the bias voltage is divided and applied. Note that the resistance value of the resistor R3 + the resistance value of the resistor R4 is set to be sufficiently high (set) relative to the resistance value of the resistor R2. This voltage division ratio is set so that VDD operates as in the embodiment shown in FIG. When it is the lower limit of the power supply voltage range, MOS FET M P
It is set to match the threshold of 3.

本実施例によれば、しきい値の絶対値が電源電圧範囲の
下限値にほぼ一致するように、大きいPチャネルMO8
FETを使用しない場合でも、抵抗R,,R4で出力電
圧を分圧することによって、しきい値の絶対値が電源電
圧範囲の下限値よりも小さいMO8FETMP4をしき
い値近傍にバイアスすることができる。但し、抵抗R3
,R4による分圧比分だけ帰還量が減少するので、第1
の実施例よりも電流低減効果が少なくなる点に留意する
必要がある。なお、しきい値の異なるPチャネルMO8
FETでも、ゲート電圧をしきい値Vtによって表せば
、第2図の特性とほぼ一致することになる。
According to this embodiment, the large P-channel MO8
Even when no FET is used, the MO8FET MP4, whose absolute value is smaller than the lower limit of the power supply voltage range, can be biased near the threshold by dividing the output voltage using resistors R, , R4. However, resistance R3
, R4 decreases the feedback amount by the voltage division ratio, so the first
It should be noted that the current reduction effect is smaller than in the embodiment. Note that P channel MO8 with different thresholds
In the case of a FET as well, if the gate voltage is expressed by the threshold value Vt, the characteristics will almost match the characteristics shown in FIG.

なお、以上の各実施例では、PチャネルMO8FETを
負荷とするn入力NOR回路について説明したが、Nチ
ャネルMO8FETを負荷とするn入力NANDゲート
にも本発明を適用可能であることは言うまでもない。
In each of the above embodiments, an n-input NOR circuit with a P-channel MO8FET as a load has been described, but it goes without saying that the present invention is also applicable to an n-input NAND gate with an N-channel MO8FET as a load.

また、本発明は、CMO8論理回路のみならず、窒化膜
ゲートを使用した他の相補型MISFETを使用したレ
シオ論理回路にも適用可能である。
Furthermore, the present invention is applicable not only to CMO8 logic circuits but also to ratio logic circuits using other complementary MISFETs using nitride film gates.

[発明の効果コ 以上述べたように、本発明によれば、電源電圧として動
作電源電圧範囲の下限値が与えられたときに、負荷であ
る第1のFETのしきい値電圧と同等のバイアス電圧を
出力すると共に、そのバイアス電圧が電源電圧の変化に
よってもあまり変化しないバイアス回路を設け、このバ
イアス回路の出力を上記第1のFETのゲートに印加す
るようにしている。このため、電源電圧が小さい場合で
も十分高速動作が可能で、また、電源電圧が大きくなっ
た場合でも、第1のFETのゲートバイアス電圧の変動
が少ないので、直流電流が必要以上に増えるのを防止す
ることができ、高速及び低消費電力の論理回路を提供す
ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, when the lower limit of the operating power supply voltage range is given as the power supply voltage, the bias equal to the threshold voltage of the first FET, which is the load, is A bias circuit is provided which outputs a voltage and whose bias voltage does not change much even with changes in the power supply voltage, and the output of this bias circuit is applied to the gate of the first FET. Therefore, sufficiently high-speed operation is possible even when the power supply voltage is low, and even when the power supply voltage increases, there is little variation in the gate bias voltage of the first FET, which prevents the DC current from increasing more than necessary. It is possible to provide a logic circuit with high speed and low power consumption.

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

第1図は本発明の第1の実施例に係るCMOSレシオN
OR回路の回路図、第2図はゲートとドレインとを接続
した際のPチャネルMO8FETの電流特性を示すグラ
フ図、第3図は同実施例におけるバイアス回路の電源電
圧に対するバイアス電圧特性を示すグラフ図、第4図は
本発明の第2の実施例に係るCMOSレシオNOR回路
の回路図、第5図は従来のCMOSレシオレスNOR回
路の回路図、第6図は従来のCMOSレシオN。 R回路の回路図、第7図は従来のCMOSレシオレスN
AND回路の回路図、第8図は従来のCMOSレジ芽N
AND回路の回路図である。 1.2;バイアス回路、MP、、MP2゜MP+ 、M
P、、 〜MP、n、MP、1〜MP3.l; Pチャ
ネルMO8FET1MNtt 〜MNIn、MN2゜M
 N 2r〜MN2□;NチャネルMO8F’ET、S
。 〜Sn ;入力信号、So :出力信号、R1+ R2
+R31R4;抵抗
FIG. 1 shows the CMOS ratio N according to the first embodiment of the present invention.
A circuit diagram of the OR circuit, Fig. 2 is a graph showing the current characteristics of the P-channel MO8FET when the gate and drain are connected, and Fig. 3 is a graph showing the bias voltage characteristics with respect to the power supply voltage of the bias circuit in the same example. 4 is a circuit diagram of a CMOS ratio NOR circuit according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional CMOS ratioless NOR circuit, and FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional CMOS ratio NOR circuit. The circuit diagram of the R circuit, Figure 7 is a conventional CMOS ratioless N
The circuit diagram of the AND circuit, Figure 8, is a conventional CMOS register N.
It is a circuit diagram of an AND circuit. 1.2; Bias circuit, MP, , MP2゜MP+, M
P,, ~MP, n, MP, 1~MP3. l; P channel MO8FET1MNtt ~MNIn, MN2゜M
N 2r~MN2□; N channel MO8F'ET, S
. ~Sn: Input signal, So: Output signal, R1+R2
+R31R4; resistance

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1の電源と出力端との間に接続された第1導電
型の第1のFETからなる負荷と、前記出力端と第2の
電源との間に並列に接続され夫々のゲートに入力信号を
入力する第2導電型の複数の第2のFETからなるドラ
イバと、前記第1のFETのゲートにゲートバイアス電
圧を付与するバイアス回路とを有し、前記バイアス回路
は、そのバイアス出力端と前記第2の電源との間に接続
された抵抗と、前記バイアス出力端と前記第1の電源と
の間に接続されゲートに前記抵抗による帰還信号が入力
された第1導電型の第3のFETとを備え、前記第3の
FETのしきい値及び前記抵抗の抵抗値は、電源電圧と
して動作電源電圧範囲の下限値が与えられたときに前記
バイアス出力端の電圧が前記第1のFETのしきい値電
圧と同等の電圧となる値に設定されていることを特徴と
する論理回路。
(1) A load consisting of a first FET of a first conductivity type connected between a first power supply and an output terminal, and a load consisting of a first FET of a first conductivity type connected between the output terminal and a second power supply and each gate connected in parallel between the output terminal and a second power supply. a driver including a plurality of second FETs of a second conductivity type that inputs an input signal to the first FET; and a bias circuit that applies a gate bias voltage to the gate of the first FET, and the bias circuit has a bias circuit that applies a gate bias voltage to the gate of the first FET. a resistor connected between the output end and the second power source; and a first conductivity type transistor connected between the bias output end and the first power source and having a gate input with a feedback signal from the resistor. a third FET, and the threshold value of the third FET and the resistance value of the resistor are such that the voltage at the bias output terminal is set to the third FET when the lower limit of the operating power supply voltage range is given as the power supply voltage. 1. A logic circuit characterized in that the voltage is set to a value equivalent to the threshold voltage of FET No. 1.
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