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JP3251306B2 - Semiconductor logic circuit - Google Patents
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JP3251306B2 - Semiconductor logic circuit - Google Patents

Semiconductor logic circuit

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JP3251306B2
JP3251306B2 JP01974891A JP1974891A JP3251306B2 JP 3251306 B2 JP3251306 B2 JP 3251306B2 JP 01974891 A JP01974891 A JP 01974891A JP 1974891 A JP1974891 A JP 1974891A JP 3251306 B2 JP3251306 B2 JP 3251306B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体論理回路に関し、
特にバイポーラトランジスタで構成したECL回路の低電
力化回路技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor logic circuit,
In particular, the present invention relates to a low-power circuit technology for an ECL circuit constituted by bipolar transistors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、高速な半導体論理回路とし
て、バイポーラトランジスタで構成したECL回路が多
用されている。ECL回路は、例えば、特開平2−16669
6 号に示されているように、入力のエミッタホロアとカ
レントスイッチと出力のエミッタホロアとで構成され
る。この中で、入力のエミッタホロアは必ずしも必要で
はないので、以下での説明ではこの部分の説明は省略す
る。さて、このECL回路では、トランジスタは飽和せ
ず、カットオフ作用を利用して“1”と“0”のレベル
を規定しているため、電荷蓄積による遅延がなく、また
出力のエミッタホロアのためファンアウトが多くとれ
る。さらに、NORとORが同時にとれるので少ない個
数で複雑な論理処理ができるという長所がある。しか
し、トランジスタを飽和領域まで用いないため、電源の
利用効率が悪く、消費電力が大きくなる点については配
慮されていなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a high-speed semiconductor logic circuit, an ECL circuit composed of bipolar transistors has been frequently used. The ECL circuit is disclosed in, for example,
As shown in No. 6, it consists of an input emitter follower, a current switch and an output emitter follower. Among them, the input emitter follower is not necessarily required, and therefore, the description of this portion will be omitted in the following description. By the way, in this ECL circuit, the transistors are not saturated, and the levels of "1" and "0" are defined by using the cutoff function. You can get many outs. Further, since the NOR and the OR can be taken at the same time, there is an advantage that complicated logical processing can be performed with a small number. However, since the transistor is not used up to the saturation region, the use efficiency of the power supply is low and the power consumption is not considered.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図2に従来のECL回
路の回路図を示す。本図のECL回路はベースに入力信
号INが印加され、エミッタに第1の電流源I1が接続
され、コレクタに負荷素子R1が接続される第1のバイ
ポーラトランジスタQ1と、ベースに参照電圧VBBが
印加され、エミッタに上記第1のバイポーラトランジス
タQ1のエミッタが接続される第2のバイポーラトラン
ジスタQ2と、ベースに上記負荷素子R1が接続され、
エミッタから出力信号OUTを出力する第3のバイポー
ラトランジスタQ3と、第2の電流源I2とで構成され
る。本回路で、電流源I1、バイポーラトランジスタQ
1,Q2、及び、負荷素子R1で構成される部分は、一
般にカレントスイッチと呼ばれる部分であり、バイポー
ラトランジスタQ3と、電流源I2で構成される部分
は、一般に出力のエミッタホロアと呼ばれる部分であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional ECL circuit. In the ECL circuit of this figure, an input signal IN is applied to a base, a first current source I1 is connected to an emitter, a first bipolar transistor Q1 is connected to a load element R1 to a collector, and a reference voltage VBB is applied to a base. The second bipolar transistor Q2 having the emitter connected to the emitter of the first bipolar transistor Q1 and the base connected to the load element R1;
It comprises a third bipolar transistor Q3 that outputs an output signal OUT from the emitter, and a second current source I2. In this circuit, a current source I1, a bipolar transistor Q
The portion composed of the transistor Q1, and the load element R1 is a portion generally called a current switch, and the portion composed of the bipolar transistor Q3 and the current source I2 is a portion generally called an output emitter follower.

【0004】本回路の消費電力PDは、カレントスイッ
チ部の電源電圧をVEE、出力のエミッタホロア部の電
源電圧をVTとすると、
[0004] The power consumption PD of this circuit is as follows, assuming that the power supply voltage of the current switch section is VEE and the power supply voltage of the output emitter follower section is VT.

【0005】[0005]

【数3】 (Equation 3)

【0006】となる。[0006]

【0007】ここで、例えば、VEE=VT=−5.2
V ,I1=1mA,I2=2mAとすると、PD=1
5.6mW となる。
Here, for example, VEE = VT = -5.2
V, I1 = 1 mA, I2 = 2 mA, PD = 1
5.6 mW.

【0008】本発明の目的は、出力のエミッタホロア部
の消費電力、すなわち、上記数3式の第2項を零にし、
回路の消費電力を低減することにある。
An object of the present invention is to make the power consumption of the output emitter follower unit, that is, the second term of the above equation (3) zero,
It is to reduce the power consumption of a circuit.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体論理
回路をベースに入力信号または参照電圧が印加され、エ
ミッタに電流源または抵抗が接続され、コレクタに第1
の負荷素子が接続される第1のバイポーラトランジスタ
と、ベースに参照電圧または上記入力信号の否定信号が
印加され、エミッタに上記第1のバイポーラトランジス
タのエミッタが接続され、コレクタに第2の負荷素子が
接続される第2のバイポーラトランジスタと、ベースに
上記第1の負荷素子が接続され、エミッタから出力信号
を出力する第3のバイポーラトランジスタと、ドレイン
に上記第3のバイポーラトランジスタのエミッタが接続
され、ゲートに上記第2の負荷素子が接続される電界効
果トランジスタと、ベースに上記電界効果トランジスタ
のソースが接続され、コレクタに上記第3のバイポーラ
トランジスタのエミッタが接続され、エミッタに電圧源
が接続される第4のバイポーラトランジスタとで構成す
ることにより達成される。
The above object is achieved by applying an input signal or a reference voltage to a base of a semiconductor logic circuit, connecting a current source or a resistor to an emitter, and connecting a first source to a collector.
A reference voltage or a negative signal of the input signal is applied to a base, an emitter of the first bipolar transistor is connected to an emitter, and a second load element is connected to a collector. Are connected, the first load element is connected to the base, the third bipolar transistor outputs an output signal from the emitter, and the drain is connected to the emitter of the third bipolar transistor. A field effect transistor having a gate connected to the second load element, a base connected to a source of the field effect transistor, a collector connected to an emitter of the third bipolar transistor, and a voltage source connected to the emitter. Achieved by using a fourth bipolar transistor It is.

【0010】[0010]

【作用】上記第4のバイポーラトランジスタは、上記第
2の電流源I2と同様、出力信号線に放電電流を供給す
る。ここで、上記電界効果トランジスタは、出力信号が
HレベルからLレベルに切り換わる時のみ第4のバイポ
ーラトランジスタをオンさせるので、放電電流は必要な
時のみ流れ常には流れない。よって、出力のエミッタホ
ロア部の消費電力、すなわち、上記数3の第2項を零に
でき、その分、回路の消費電力を低減することができ
る。
The fourth bipolar transistor supplies a discharge current to the output signal line, similarly to the second current source I2. Here, since the field effect transistor turns on the fourth bipolar transistor only when the output signal switches from the H level to the L level, the discharge current flows only when necessary and does not always flow. Therefore, the power consumption of the output emitter follower, that is, the second term of the above equation (3) can be made zero, and the power consumption of the circuit can be reduced accordingly.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示す図であ
る。本図では、本発明に従い半導体論理回路を、ベース
に入力信号INが印加され、エミッタに電流源I1が接
続され、コレクタに第1の負荷素子R1が接続される第
1のバイポーラトランジスタQ1と、ベースに参照電圧
VBBが印加され、エミッタに上記第1のバイポーラト
ランジスタQ1のエミッタが接続され、コレクタに第2
の負荷素子R2が接続される第2のバイポーラトランジ
スタQ2と、ベースに上記第1の負荷素子R1が接続さ
れ、エミッタから出力信号OUTを出力する第3のバイ
ポーラトランジスタQ3と、ドレインに上記第3のバイ
ポーラトランジスタQ3のエミッタが接続され、ゲート
に上記第2の負荷素子R2が接続される電界効果トラン
ジスタM1と、ベースに上記電界効果トランジスタM1
のソースが接続され、コレクタに上記第3のバイポーラ
トランジスタQ3のエミッタが接続され、エミッタに電
圧源VTが接続される第4のバイポーラトランジスタQ
4とで構成している。ここで、電流源I1と、第1の負
荷素子の等価抵抗R1と、第3のバイポーラトランジス
タQ3のベース・エミッタ間電圧VBEと、電界効果ト
ランジスタM1の閾値電圧VTHの関係を、
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, a semiconductor logic circuit according to the present invention comprises a first bipolar transistor Q1 having a base to which an input signal IN is applied, an emitter connected to a current source I1, and a collector connected to a first load element R1; The reference voltage VBB is applied to the base, the emitter is connected to the emitter of the first bipolar transistor Q1, and the collector is connected to the second bipolar transistor Q1.
A second bipolar transistor Q2 connected to the load element R2, a third bipolar transistor Q3 connected to the base to the first load element R1 and outputting an output signal OUT from the emitter, and a third bipolar transistor Q3 connected to the drain. Of the bipolar transistor Q3, the field effect transistor M1 having the gate connected to the second load element R2, and the field effect transistor M1 having the base connected.
Of the third bipolar transistor Q3, the collector of which is connected to the emitter of the third bipolar transistor Q3, and the emitter of which is connected to the voltage source VT.
4. Here, the relationship among the current source I1, the equivalent resistance R1 of the first load element, the base-emitter voltage VBE of the third bipolar transistor Q3, and the threshold voltage VTH of the field effect transistor M1 is as follows.

【0012】[0012]

【数1】 (Equation 1)

【0013】に設定すると、入力信号INがHレベル、
すなわち出力信号OUTがLレベルの時、電界効果トラ
ンジスタM1がオンし、バイポーラトランジスタQ4が
オンし、出力信号線に放電電流を供給する。しかし、後
述するように、出力信号OUTが十分低電位になるとバ
イポーラトランジスタQ4のベース電位が低下し、Q4
は自動的にオフする。すなわち、バイポーラトランジス
タQ4は、図2の第2の電流源I2と同様、出力信号線
に放電電流を供給する。しかし、バイポーラトランジス
タQ4は出力信号OUTがHレベルからLレベルに切り
換わる時のみオンするので、放電電流は必要な時のみ流
れ、常には流れない。
When the input signal IN is set to H level,
That is, when the output signal OUT is at the L level, the field effect transistor M1 turns on, the bipolar transistor Q4 turns on, and supplies a discharge current to the output signal line. However, as described later, when the output signal OUT has a sufficiently low potential, the base potential of the bipolar transistor Q4 decreases,
Turns off automatically. That is, the bipolar transistor Q4 supplies a discharge current to the output signal line, similarly to the second current source I2 in FIG. However, since the bipolar transistor Q4 is turned on only when the output signal OUT switches from the H level to the L level, the discharge current flows only when necessary and does not always flow.

【0014】さらに、Further,

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 2)

【0016】ここで、R2:第2の負荷素子の等価抵
抗。
Here, R2 is an equivalent resistance of the second load element.

【0017】に設定すると、後述するように、入力信号
INがLレベル、すなわち出力信号OUTがHレベルの
時、電界効果トランジスタM1がオフする。よって、バ
イポーラトランジスタQ4がオフし、Q4には電流が流
れない。すなわち、本回路の出力エミッタホロア部の消
費電力は零となり、本回路の消費電力PDは、カレント
スイッチ部での消費電力のみとなる。よって、今、カレ
ントスイッチ部の電源電圧をVEEとすると、本回路の
消費電力PDは、
When the input signal IN is set at L level, that is, when the output signal OUT is at H level, the field effect transistor M1 is turned off, as described later. Therefore, bipolar transistor Q4 is turned off, and no current flows through Q4. That is, the power consumption of the output emitter follower unit of this circuit is zero, and the power consumption PD of this circuit is only the power consumption of the current switch unit. Therefore, assuming that the power supply voltage of the current switch unit is VEE, the power consumption PD of this circuit is

【0018】[0018]

【数4】 (Equation 4)

【0019】となる。すなわち、上記数3式の第2項を
零にでき、その分消費電力を低減することができる。
## EQU1 ## That is, the second term of the above equation (3) can be set to zero, and power consumption can be reduced accordingly.

【0020】以下では、本回路において、数2式を満足
しないと、消費電力がどれ程増加するかを定量的に示
す。今、電界効果トランジスタM1の電流をID,バイ
ポーラトランジスタQ4のエミッタ接地電流増幅率をH
FEとすると、出力エミッタホロア部の消費電力PD
(EF)は、
The following quantitatively shows how much the power consumption increases in the present circuit if Equation 2 is not satisfied. Now, the current of the field effect transistor M1 is ID, and the grounded emitter current amplification factor of the bipolar transistor Q4 is H.
FE, power consumption PD of output emitter follower
(EF)

【0021】[0021]

【数5】 (Equation 5)

【0022】と書ける。Can be written as

【0023】ここで、図1において、入力信号INがH
レベルに切り換わった時、出力信号OUTの電位は、−
R1・I1−VBE(Lレベル)へ切り換わる。この
時、M1がオンしていると、バイポーラトランジスタQ
4のベース電位も、−R1・I1−VBEへ変化する。
よって、電源電圧VTを−R1・I1−2・VBE程度
に設定しておくと、出力信号OUTがLレベルになり、
Q4のベース電位が−R1・I1−VBEになると、バ
イポーラトランジスタQ4は自動的にオフする。この
時、明らかにIDは零である。よって、入力信号INが
Hレベルの時の出力エミッタホロア部の消費電力PD
(EF)は零と考えてよい。
Here, in FIG. 1, the input signal IN is H
When the level is switched to the level, the potential of the output signal OUT becomes −
Switch to R1 · I1-VBE (L level). At this time, if M1 is on, the bipolar transistor Q
4 also changes to −R1 · I1-VBE.
Therefore, when the power supply voltage VT is set to about -R1, I1-2, VBE, the output signal OUT becomes L level,
When the base potential of Q4 becomes -R1.I1-VBE, bipolar transistor Q4 is automatically turned off. At this time, the ID is obviously zero. Therefore, the power consumption PD of the output emitter follower unit when the input signal IN is at the H level
(EF) may be considered to be zero.

【0024】一方、入力信号INがLレベルの時のID
は、
On the other hand, when the input signal IN is at the L level, the ID
Is

【0025】[0025]

【数6】 (Equation 6)

【0026】[0026]

【数7】 (Equation 7)

【0027】ここに、 β:比例定数、 VGS:M1のゲート・ソース間電圧、 VTH:M1の閾値電圧。Here, β: proportionality constant, VGS: gate-source voltage of M1, VTH: threshold voltage of M1.

【0028】で表すことができる。Can be represented by

【0029】入力信号INがLレベルの時、M1のゲー
ト電圧は−R2・I1、M1のソース電圧は、VT+V
BE=−R1・I1−VBEとなるので、M1のVGS
は、
When the input signal IN is at the L level, the gate voltage of M1 is -R2 · I1, and the source voltage of M1 is VT + V
Since BE = −R1 · I1-VBE, VGS of M1 is obtained.
Is

【0030】[0030]

【数8】 (Equation 8)

【0031】と書ける。よって、PD(EF)は、It can be written as Therefore, PD (EF) is

【0032】[0032]

【数9】 (Equation 9)

【0033】[0033]

【数10】 (Equation 10)

【0034】となる。ここで、例えば、R1=0.4K
Ω ,I1=1mA,VBE=0.8Vとすると、VT
は、VT=−R1・I1−2・VBE=−2.0V とな
り、VEE=−5.2V ,β=20μS/V,HFE=1
00とすると、PD(EF),PDは表1の様に、さら
にPDは図6の様になる。なお、本図表には、従来回路
のPDも併記してある。すなわち、表1,図6は本発明
の効果をも示す図表である。
## EQU1 ## Here, for example, R1 = 0.4K
Ω, I1 = 1mA, VBE = 0.8V, VT
Is VT = −R1 · I1-2 · VBE = −2.0V, VEE = −5.2V, β = 20 μS / V, HFE = 1
Assuming 00, PD (EF) and PD are as shown in Table 1, and PD is as shown in FIG. In this table, the PD of the conventional circuit is also shown. That is, Table 1 and FIG. 6 are tables showing also the effects of the present invention.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1または図6より、(−R2・I1)−
(−R1・I1−VBE)−VTHが0Vより大きい
と、すなわち、数2式を満足しないと、消費電力PDが
急激に増加し、例えば、(−R2・I1)−(−R1・
I1−VBE)−VTHが2V以上になると、PDが従
来よりも大きくなってしまうことがわかる。一方、(−
R2・I1)−(−R1・I1−VBE)−VTHを、
本発明に従い0V以下にすると、PDを従来の約1/3
に低減できる。
From Table 1 or FIG. 6, (-R2 · I1)-
If (−R1 · I1−VBE) −VTH is larger than 0 V, that is, if Expression 2 is not satisfied, the power consumption PD sharply increases, for example, (−R2 · I1) − (− R1 ·
It can be seen that when (I1-VBE) -VTH is 2 V or more, the PD becomes larger than before. On the other hand, (−
R2 · I1)-(− R1 · I1-VBE) -VTH
When the voltage is reduced to 0 V or less according to the present invention, the PD is reduced to about 1/3 of the conventional value.
Can be reduced to

【0037】図3は、本発明の第2の実施例を示す図で
ある。本図が図1と異なる点は、図1ではQ2のベース
に参照電圧VBBが印加されていたのに対し、本図では
Q2のベースに入力信号INの否定信号IN′が印加さ
れている点である。すなわち、本図ではカレントスイッ
チを差動信号で駆動している点のみが異なる。よって、
本図においても図1で述べた議論がそのまま成立し、論
理回路の消費電力を低減することができる。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. This drawing is different from FIG. 1 in that the reference voltage VBB is applied to the base of Q2 in FIG. 1, whereas the negative signal IN 'of the input signal IN is applied to the base of Q2 in this drawing. It is. In other words, this drawing is different only in that the current switch is driven by a differential signal. Therefore,
In this diagram, the discussion described in FIG. 1 holds as it is, and the power consumption of the logic circuit can be reduced.

【0038】図4は、本発明の第3の実施例を示す図で
ある。本図が図1と異なる点は、図1では1入力(I
N)であったのに対し、本図ではバイポーラトランジス
タQ11を追加し2入力(IN1,IN11)にしている
点である。すなわち、図1では本発明に従ってインバー
タ回路を構成していたのに対し、本図では本発明に従い
2入力のNOR回路を構成している点のみが異なる。よ
って、本図においても図1で述べた議論がそのまま成立
し、論理回路の消費電力を低減することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. This drawing differs from FIG. 1 in that one input (I
N), in this figure, a bipolar transistor Q11 is added to provide two inputs (IN1, IN11). That is, while the inverter circuit is configured in accordance with the present invention in FIG. 1, this embodiment differs only in that a two-input NOR circuit is configured in accordance with the present invention. Therefore, the discussion described with reference to FIG. 1 holds true in this diagram, and the power consumption of the logic circuit can be reduced.

【0039】図5は、本発明の第4の実施例を示す図で
ある。本図が図4と異なる点は、図4では1出力(OU
T)であったのに対し、本図ではバイポーラトランジス
タQ3′,Q4′、電界効果トランジスタM1′を追加
し2出力(OUT,OUT′)にしている点である。すなわ
ち、図1では本発明に従って2入力のNOR回路を構成
していたのに対し、本図では本発明に従い2入力のNO
R,OR回路を構成している点のみが異なる。よって、
本図においても図1で述べた議論がそのまま成立し、論
理回路の消費電力を低減することができる。
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. This drawing is different from FIG. 4 in that one output (OU
T), in this figure, bipolar transistors Q3 'and Q4' and a field effect transistor M1 'are added to provide two outputs (OUT, OUT'). That is, in FIG. 1, a two-input NOR circuit is configured according to the present invention, whereas in FIG. 1, a two-input NOR circuit is configured according to the present invention.
The only difference is that the R and OR circuits are configured. Therefore,
In this diagram, the discussion described in FIG. 1 holds as it is, and the power consumption of the logic circuit can be reduced.

【0040】なお、以上の実施例では、バイポーラトラ
ンジスタをNPNトランジスタで、電界効果トランジス
タをNチャネルトランジスタで構成した例を示したが、
バイポーラトランジスタをPNPトランジスタで、電界
効果トランジスタをPチャネルトランジスタで構成し、
各電位関係を全く逆にしてもよい。
In the above embodiment, the bipolar transistor is constituted by an NPN transistor and the field effect transistor is constituted by an N-channel transistor.
The bipolar transistor is composed of a PNP transistor, and the field-effect transistor is composed of a P-channel transistor.
The relationship between the potentials may be completely reversed.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明を用いる
と、従来回路の消費電力PD、
As described above, when the present invention is used, the power consumption PD of the conventional circuit,

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】のうち、第2項を零にでき、その分、回路
の消費電力を低減することができる。
Among them, the second term can be set to zero, and the power consumption of the circuit can be reduced accordingly.

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

【図1】図1は、本発明の第1の実施例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は従来のECL回路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a conventional ECL circuit.

【図3】図3は、本発明の第2の実施例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】図4は、本発明の第3の実施例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図5】図5は、本発明の第4の実施例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図6】図6は、本発明の効果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the effect of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IN…入力信号、VBB…参照電圧、OUT…出力信
号、Q1,Q2,Q3,Q4…バイポーラトランジス
タ、R1,R2…負荷素子、M1…電界効果トランジス
タ、I1…電流源、VEE,VT…電圧源。
IN: input signal, VBB: reference voltage, OUT: output signal, Q1, Q2, Q3, Q4: bipolar transistor, R1, R2: load element, M1: field effect transistor, I1: current source, VEE, VT: voltage source .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 邦彦 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 金谷 一男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 出井 陽治 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 大畠 賢一 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 櫻井 義彰 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−130823(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/00 - 19/096 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Kunihiko Yamaguchi 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi Central Research Laboratory, Inc. (72) Kazuo Kanaya 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Yoji Dei 1-280 Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Kenichi Ohata 3681 Hayano, Mobara-shi, Chiba Prefecture Hitachi Device Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Sakurai 3681 Hayano Mobara-shi, Chiba Hitachi Device Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-4-130823 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03K 19/00-19/096

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エミッタに電流源または抵抗が接続される
第1のバイポーラトランジスタと、エミッタに上記第1
のバイポーラトランジスタのエミッタが接続される第2
のバイポーラトランジスタとで構成されるカレントスイ
ッチ部と、上記第1のバイポーラトランジスタのコレク
タ信号をベースで受け、エミッタから出力信号を出力す
る第3のバイポーラトランジスタと、上記第3のバイポ
ーラトランジスタのエミッタが接続される放電回路とで
構成されるエミッタホロア部とからなる半導体論理回路
において、上記放電回路を、コレクタに上記第3のバイ
ポーラトランジスタのエミッタが接続され、エミッタに
電圧源が接続される第4のバイポーラトランジスタと、
上記第2のバイポーラトランジスタのコレクタ信号をゲ
ートで受け、上記第4のバイポーラトランジスタのオ
ン,オフを制御する電界効果トランジスタとで構成した
ことを特徴とする半導体論理回路。
1. A first bipolar transistor having a current source or a resistor connected to an emitter, and the first bipolar transistor connected to an emitter.
Of the second transistor to which the emitter of the bipolar transistor is connected
A current switch section comprising a bipolar transistor, a third bipolar transistor receiving a collector signal of the first bipolar transistor at a base and outputting an output signal from an emitter, and an emitter of the third bipolar transistor. And a discharge circuit connected to the emitter follower portion, wherein the discharge circuit is connected to a fourth bipolar transistor having an emitter connected to the emitter of the third bipolar transistor and an emitter connected to a voltage source. A bipolar transistor,
A semiconductor logic circuit, comprising: a field-effect transistor that receives a collector signal of the second bipolar transistor at a gate and controls on / off of the fourth bipolar transistor.
【請求項2】ベースに入力信号または参照電圧が印加さ
れ、エミッタに電流源または抵抗が接続され、コレクタ
に第1の負荷素子が接続される第1のバイポーラトラン
ジスタと、ベースに参照電圧または上記入力信号の否定
信号が印加され、エミッタに上記第1のバイポーラトラ
ンジスタのエミッタが接続され、コレクタに第2の負荷
素子が接続される第2のバイポーラトランジスタと、ベ
ースに上記第1の負荷素子が接続され、エミッタから出
力信号を出力する第3のバイポーラトランジスタと、ド
レインに上記第3のバイポーラトランジスタのエミッタ
が接続され、ゲートに上記第2の負荷素子が接続される
電界効果トランジスタと、ベースに上記電界効果トラン
ジスタのソースが接続され、コレクタに上記第3のバイ
ポーラトランジスタのエミッタが接続され、エミッタに
電圧源が接続される第4のバイポーラトランジスタとで
構成される半導体論理回路。
2. An input signal or reference voltage is applied to a base, a current source or a resistor is connected to an emitter, a first load element is connected to a collector, and a reference voltage or a reference voltage is applied to a base. A negative signal of the input signal is applied, the emitter is connected to the emitter of the first bipolar transistor, the collector is connected to the second load transistor, the base is the second load transistor, and the base is the first load element. A third bipolar transistor connected to output an output signal from the emitter; a field effect transistor having the drain connected to the emitter of the third bipolar transistor and the gate connected to the second load element; and a base connected to the base. The source of the field effect transistor is connected, and the collector is connected to the third bipolar transistor. The emitter is connected, the semiconductor logic circuit composed of the fourth bipolar transistor voltage source emitter connected.
【請求項3】上記電流源または抵抗の電流I1と、第1
の負荷素子の等価抵抗R1と、第2の負荷素子の等価抵
抗R2と、第3のバイポーラトランジスタのベース・エ
ミッタ間電圧VBEと、電界効果トランジスタの閾値電
圧VTHの関係を、 【数1】 にしたことを特徴とする請求項2記載の半導体論理回
路。
3. The current I1 of said current source or resistor and a first current I1
The relationship among the equivalent resistance R1 of the load element, the equivalent resistance R2 of the second load element, the base-emitter voltage VBE of the third bipolar transistor, and the threshold voltage VTH of the field effect transistor is given by 3. The semiconductor logic circuit according to claim 2, wherein:
【請求項4】上記電流源または抵抗の電流I1と、第1
の負荷素子の等価抵抗R1と、第2の負荷素子の等価抵
抗R2と、第3のバイポーラトランジスタのベース・エ
ミッタ間電圧VBEと、電界効果トランジスタの閾値電
圧VTHの関係を、 【数2】 にしたことを特徴とする請求項2または3記載の半導体
論理回路。
4. A current I1 of said current source or resistor,
The relationship among the equivalent resistance R1 of the load element, the equivalent resistance R2 of the second load element, the base-emitter voltage VBE of the third bipolar transistor, and the threshold voltage VTH of the field-effect transistor is given by 4. The semiconductor logic circuit according to claim 2, wherein:
【請求項5】上記第1の負荷素子と上記第1のバイポー
ラトランジスタのコレクタとの間に第3の負荷素子を挿
入し、第1の負荷素子と第3の負荷素子との接続点を上
記第3のバイポーラトランジスタのベースに接続したこ
とを特徴とする請求項2,3または4記載の半導体論理
回路。
5. A third load element is inserted between the first load element and the collector of the first bipolar transistor, and a connection point between the first load element and the third load element is connected to the third load element. 5. The semiconductor logic circuit according to claim 2, wherein the semiconductor logic circuit is connected to a base of a third bipolar transistor.
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