JP3603802B2

JP3603802B2 - Delay control circuit

Info

Publication number: JP3603802B2
Application number: JP2001077891A
Authority: JP
Inventors: 泰史白川; 正記谷口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2021-03-19
Also published as: JP2002280884A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＩＬインバータ回路の遅延時間を制御するための半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＩＬインバータ回路は遅延素子としても用いられ、奇数段のＩＩＬインバータを環状に直接接続したリングオシレータなど様々な回路に活用されている。
【０００３】
以下に従来のＩＩＬを用いたインバータ回路について説明する。
【０００４】
図５はＩＩＬを用いたインバータ回路の一例を示すものである。
【０００５】
ＩＩＬインバータ回路において、端子２１に与えられる入力信号に対して端子２２、２３に生じる出力信号の遅延時間ｔｄと、端子２４に注入されるインジェクション電流との関係は図６のように、インジェクション電流が大きくなるにしたがって遅延時間ｔｄは小さくなり、インジェクション電流が十分大きくなると、遅延時間ｔｄは安定する特性を持つ。
【０００６】
また、図６のβ＝ａの曲線、β＝ｂの曲線において、ａとｂの大小関係は、ｂ＞ａであり、電流増幅率βの違いにより、インジェクション電流と遅延時間の関係が変化することを示している。この関係からわかるように、インジェクション電流が一定の場合、ＩＩＬインバータの電流増幅率βが増大（減少）すると、遅延時間が短く（長く）なるという特性を持つ。
【０００７】
従来の技術は定電流源で一定量のインジェクション電流を供給しているため、遅延時間ｔｄは電流増幅率βのばらつきによって変化する。したがって、図６における領域Ｂ以上のように、電流増幅率βのばらつきによる遅延時間ｔｄの変化が小さい範囲でインジェクション電流を流すことにより、電流増幅率βのばらつきに起因する遅延時間ｔｄの変化を小さくしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、ＩＩＬインバータにおける遅延時間ｔｄは電流増幅率βのばらつきにより変化してしまうという問題があった。また、遅延時間ｔｄのばらつきを小さくするために、インジェクション電流を図６の領域Ｂの範囲で使用すると消費電流が大きくなってしまい、得られる遅延時間も限られた範囲の値になるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記のような課題を解決し、ＩＩＬインバータの電流増幅率βがばらついても遅延時間を制御できる遅延制御回路、従来に比べ消費電流を削減できる遅延制御回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の遅延制御回路は、ＩＩＬを用いたインバータ回路と、インバータ回路の出力をベースに接続したトランジスタと、トランジスタのベースと電源端子との間に抵抗素子とを具備し、トランジスタのエミッタ電流をインバータ回路のインジェクション電流として帰還させる構成を有する。
【００１１】
この構成において、ＩＩＬインバータの電流増幅率βが変動した場合、インバータの出力での電流値はインジェクション電流のβ倍であるので、電流増幅率に比例して変動する。このインバータの出力電流によりトランジスタのベース電流が変動し、エミッタ電流はインバータの出力電流の増減と反対に増減して、インバータのインジェクション電流となる。すなわち、電流増幅率βが増大した際には、インジェクション電流を減少させ、電流増幅率βが低下した際には、インジェクション電流を増加させることにより、遅延時間を一定にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ＩＩＬを用いたインバータ回路と、インバータ回路の出力をベースに接続したトランジスタと、トランジスタのベースと電源端子との間に抵抗素子とを具備し、トランジスタのエミッタ電流をインバータ回路のインジェクション電流として帰還させる構成を持ち、電流増幅率βの変動による、ＩＩＬインバータの出力電流の変動に対応して、ＩＩＬインバータのインジェクション電流を変化させることで、遅延時間を安定化させる作用を持つ発明である。
【００１３】
以下、本発明の請求項１に記載の発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１において、１はＩＩＬインバータ、２は端子であり、ＩＩＬインバータの出力端子となる。３はトランジスタ、４は抵抗である。５は端子であり、ＩＩＬインバータのインジェクション電流の入力端子である。６は端子であり、トランジスタ３のエミッタに接続しており、出力端子となる。
【００１５】
図１の構成において、ＩＩＬインバータ１の電流増幅率βが大きくなると、端子２での出力電流は、端子５に入力されるインジェクション電流のβ倍であるので、ＩＩＬインバータ１の出力電流は大きくなる。トランジスタ３のベースでの電流は、電源端子との間の抵抗４から流れ込む電流と端子２での出力電流を加算した電流である。このとき、端子２での出力電流は、負の電流であるため、ベース電流Ｉ_Ｂは減少する。
【００１６】
トランジスタ３において、ベース電流をＩ_Ｂ、コレクタ電流をＩ_Ｃ、エミッタ電流をＩ_Ｅとしたとき、以下の式が成り立つ。
【００１７】
Ｉ_Ｅ＝Ｉ_Ｂ＋Ｉ_Ｃ
ゆえに、エミッタ電流Ｉ_Ｅは減少する。このエミッタ電流は、端子５にインジェクション電流としてフィードバックされるため、ＩＩＬインバータ１の電流増幅率βが増加したときには、本発明によりインジェクション電流は減少される。図６のインジェクション電流と遅延時間ｔｄの関係からわかるように、インジェクション電流が減少すると遅延時間が大きくなり、電流増幅率βが大きくなったことによって遅延時間が小さくなることと反対の動作をする。
【００１８】
以上のような動作により、遅延時間は収束し、ＩＩＬインバータ１の電流増幅率βが変化しても、一定の遅延時間を得ることができる。
【００１９】
同様にして、ＩＩＬインバータ１の電流増幅率βが大きく、インジェクション電流が減少した際には、フィードバックされるインジェクション電流が増大し、一定の遅延時間を得ることができる。
【００２０】
以下、本発明の請求項２に記載の発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、図２において、トランジスタ３のベースと接地端子との間にコンデンサ７を接続してベースを安定化させることにより、ＩＩＬインバータ１の電流増幅率βの変化に対応しており、インジェクション電流の制御精度を向上させる作用を持つ発明である。電源とトランジスタ３のコレクタに抵抗８を接続することにより、トランジスタの出力電流にリミッタを加えてインジェクション電流の下限を設けることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記エミッタ電流に定電流を加算することにより、インジェクション電流を制御し、電流増幅率βのばらつきとは関係なく、遅延時間を変化させる作用を持った発明である。
【００２３】
以下、本発明の請求項３に記載の発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図３において、９は定電流回路である。出力端子６に定電流回路９からの任意の定電流が加算され、端子６から端子５へ流れるインジェクション電流は、トランジスタ３のエミッタ電流による遅延の安定化の作用を伴いつつ、任意の電流値とすることが可能である。ＩＩＬインバータにおいては、インジェクション電流と遅延時間との間には、図６のように、インジェクション電流が増加すれば、遅延時間ｔｄが減少するという特性があるため、インジェクション電流を任意に変化させることで、任意の遅延時間を得ることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、ＩＩＬインバータの出力端がマルチコレクタである際に、前記マルチコレクタの中でｈ_ＦＥが最も小さいコレクタを前記ベース電流と接続することにより、ｈ_ＦＥによってＩＩＬインバータの電流増幅率βが変化することに対応し、遅延時間の制御精度を向上させる作用を持つ発明である。
【００２６】
請求項５に記載の発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図４において、トランジスタ３のコレクタ電流をトランジスタ１０、１１、１２、１３からなるカレントミラー回路で分岐して、複数の出力端子６、１８、１９、２０を具備し、複数のブロックに電流を供給することが可能となり、抵抗１４、１５、１６、１７によって、各ブロックに最適な電流を供給することが可能であり、電流源を介した各ブロックの干渉を低減する作用を持った発明である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の遅延制御回路、すなわち、ＩＩＬを用いたインバータ回路と、前記インバータ回路の出力をベースに接続したトランジスタと、前記トランジスタのベースと電源端子との間に抵抗素子とを具備し、前記トランジスタのエミッタ電流を前記インバータ回路のインジェクション電流として帰還させることにより、ＩＩＬインバータの電流増幅率βがばらついても遅延時間を制御でき、また従来に比べ消費電流を削減することを可能とする。
【００２８】
また、前記トランジスタのベースと接地端子との間にコンデンサを接続して、ベース電流及びベース電位を安定化することにより、電流制限機能を備えて過大な電流消費を防止できる。
【００２９】
さらに、前記インバータ回路のインジェクション電流に、外部より電流を加算することにより、定電流で一定の電流を確保し、電流増幅率βのばらつきに応じてインジェクション電流を制御し、遅延時間を任意に変化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載した発明の第一の実施形態における遅延制御回路を示す回路図
【図２】請求項２に記載した発明の第一の実施形態における遅延制御回路を示す回路図
【図３】請求項３に記載した発明の第一の実施形態における遅延制御回路を示す回路図
【図４】請求項５に記載した発明の第一の実施形態における遅延制御回路を示す回路図
【図５】従来のＩＩＬインバータを示す回路図
【図６】従来のＩＩＬインバータにおけるインジェクション電流と遅延時間ｔｄの関係を示す概略図
【符号の説明】
１ＩＩＬインバータ
２、５、６端子
３、１０〜１３トランジスタ
４、８抵抗
７コンデンサ
９定電流回路
１４〜１７抵抗
１８〜２４端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device for controlling a delay time of an IIL inverter circuit.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an IIL inverter circuit is also used as a delay element, and is used in various circuits such as a ring oscillator in which odd-numbered stages of IIL inverters are directly connected in a ring.
[0003]
Hereinafter, a conventional inverter circuit using IIL will be described.
[0004]
FIG. 5 shows an example of an inverter circuit using IIL.
[0005]
In the IIL inverter circuit, the relationship between the delay time td of the output signal generated at the terminals 22 and 23 with respect to the input signal supplied to the terminal 21 and the injection current injected into the terminal 24 is as shown in FIG. The delay time td decreases as the value increases, and when the injection current becomes sufficiently large, the delay time td has a characteristic of being stable.
[0006]
In the curves of β = a and β = b in FIG. 6, the magnitude relationship between a and b is b> a, and the relationship between the injection current and the delay time changes depending on the difference in the current amplification factor β. It is shown that. As can be seen from this relationship, when the injection current is constant, the delay time becomes shorter (longer) as the current amplification factor β of the IIL inverter increases (decreases).
[0007]
In the prior art, since a constant amount of injection current is supplied by a constant current source, the delay time td changes due to a variation in the current amplification factor β. Therefore, as shown in the region B and above in FIG. 6, by flowing the injection current in a range where the change in the delay time td due to the variation in the current amplification factor β is small, the change in the delay time td due to the variation in the current amplification factor β I'm making it smaller.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional technique has a problem that the delay time td in the IIL inverter changes due to the variation of the current amplification factor β. Further, if the injection current is used in the range of the region B in FIG. 6 in order to reduce the variation of the delay time td, the current consumption increases, and the obtained delay time becomes a value within a limited range. there were.
[0009]
In view of the above, the present invention has been made to solve the above-described problems, and to provide a delay control circuit that can control a delay time even if the current amplification factor β of an IIL inverter varies, and a delay control circuit that can reduce current consumption as compared with the related art. Aim.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a delay control circuit according to the present invention includes an inverter circuit using an IIL, a transistor connected to an output of the inverter circuit as a base, and a resistance element between the base of the transistor and a power supply terminal. And a configuration in which the emitter current of the transistor is fed back as the injection current of the inverter circuit.
[0011]
In this configuration, when the current amplification factor β of the IIL inverter changes, the current value at the output of the inverter is β times the injection current, and thus changes in proportion to the current amplification factor. The base current of the transistor fluctuates due to the output current of the inverter, and the emitter current increases / decreases in reverse to the increase / decrease of the output current of the inverter, and becomes the injection current of the inverter. That is, when the current amplification factor β increases, the injection current is reduced, and when the current amplification factor β decreases, the injection current is increased, whereby the delay time can be made constant.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit using an IIL, a transistor connected to a base of an output of the inverter circuit, and a resistance element between a base of the transistor and a power supply terminal. Is fed back as the injection current of the inverter circuit, and the delay time is reduced by changing the injection current of the IIL inverter in response to the change of the output current of the IIL inverter due to the change of the current amplification factor β. This is an invention having a stabilizing effect.
[0013]
Hereinafter, an embodiment of the invention described in claim 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an IIL inverter, and 2 denotes a terminal, which is an output terminal of the IIL inverter. 3 is a transistor and 4 is a resistor. Reference numeral 5 denotes a terminal, which is an input terminal for an injection current of the IIL inverter. Reference numeral 6 denotes a terminal, which is connected to the emitter of the transistor 3 and serves as an output terminal.
[0015]
In the configuration of FIG. 1, when the current amplification factor β of the IIL inverter 1 increases, the output current at the terminal 2 is β times the injection current input to the terminal 5, so that the output current of the IIL inverter 1 increases. . The current at the base of the transistor 3 is the sum of the current flowing from the resistor 4 between the power supply terminal and the output current at the terminal 2. At this time, the output current at terminals 2 are the negative current, the base current I _B is reduced.
[0016]
In the transistor 3, when the base current is I _B , the collector current is I _C , and the emitter current is _IE , the following expression holds.
[0017]
_{_I} _E = I B + I _C
Therefore, the emitter current _IE decreases. Since this emitter current is fed back to the terminal 5 as an injection current, when the current amplification factor β of the IIL inverter 1 increases, the injection current is reduced by the present invention. As can be seen from the relationship between the injection current and the delay time td in FIG. 6, when the injection current decreases, the delay time increases, and an operation opposite to the decrease in the delay time due to the increase in the current amplification factor β is performed.
[0018]
By the above operation, the delay time converges, and a constant delay time can be obtained even if the current amplification factor β of the IIL inverter 1 changes.
[0019]
Similarly, when the current amplification factor β of the IIL inverter 1 is large and the injection current decreases, the injection current fed back increases, and a constant delay time can be obtained.
[0020]
Hereinafter, an embodiment of the invention described in claim 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
The invention according to claim 2 responds to the change in the current amplification factor β of the IIL inverter 1 by connecting the capacitor 7 between the base of the transistor 3 and the ground terminal and stabilizing the base in FIG. This is an invention having an action of improving the control accuracy of the injection current. By connecting the resistor 8 to the power supply and the collector of the transistor 3, a lower limit of the injection current can be set by adding a limiter to the output current of the transistor.
[0022]
The invention according to claim 3 is an invention having an effect of controlling an injection current by adding a constant current to the emitter current, and changing a delay time irrespective of a variation in a current amplification factor β. .
[0023]
Hereinafter, an embodiment of the invention described in claim 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
In FIG. 3, reference numeral 9 denotes a constant current circuit. An arbitrary constant current from the constant current circuit 9 is added to the output terminal 6, and an injection current flowing from the terminal 6 to the terminal 5 has an arbitrary current value with an effect of stabilizing the delay due to the emitter current of the transistor 3. It is possible to do. In the IIL inverter, since the delay time td decreases as the injection current increases between the injection current and the delay time, as shown in FIG. 6, by changing the injection current arbitrarily. , Any delay time can be obtained.
[0025]
The invention according to claim 4, when the output terminal of the IIL inverter is a multi-collector, by connecting to the base current of the smallest collector h _FE in the multi-collector of IIL inverter by h _FE This is an invention having an effect of improving the control accuracy of the delay time in response to the change in the current amplification factor β.
[0026]
An embodiment of the invention described in claim 5 will be described with reference to the drawings. In FIG. 4, the collector current of the transistor 3 is branched by a current mirror circuit composed of transistors 10, 11, 12, and 13, and a plurality of output terminals 6, 18, 19, and 20 are provided to supply current to a plurality of blocks. It is possible to supply an optimum current to each block by the resistors 14, 15, 16 and 17, and to reduce interference of each block via a current source. .
[0027]
【The invention's effect】
A delay control circuit according to the present invention, that is, an inverter circuit using an IIL, a transistor having an output connected to the base of the inverter circuit, and a resistance element between a base of the transistor and a power supply terminal; By feeding back the emitter current as the injection current of the inverter circuit, the delay time can be controlled even if the current amplification factor β of the IIL inverter varies, and the current consumption can be reduced as compared with the related art.
[0028]
Further, by connecting a capacitor between the base of the transistor and the ground terminal to stabilize the base current and the base potential, it is possible to provide a current limiting function and prevent excessive current consumption.
[0029]
Furthermore, by adding a current from the outside to the injection current of the inverter circuit, a constant current is secured at a constant current, the injection current is controlled according to the variation of the current amplification factor β, and the delay time is arbitrarily changed. It is possible to do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a delay control circuit according to a first embodiment of the invention described in claim 1; FIG. 2 is a circuit diagram showing a delay control circuit in a first embodiment of the invention described in claim 2; FIG. 3 is a circuit diagram showing a delay control circuit according to the first embodiment of the invention described in claim 3; FIG. 4 is a circuit diagram showing a delay control circuit according to the first embodiment of the invention described in claim 5; FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional IIL inverter. FIG. 6 is a schematic diagram showing a relationship between an injection current and a delay time td in a conventional IIL inverter.
1 IIL inverters 2, 5, 6 Terminals 3, 10-13 Transistors 4, 8 Resistors 7 Capacitors 9 Constant current circuits 14-17 Resistors 18-24 Terminals

Claims

An inverter circuit using an IIL, a transistor connected to the base of the output of the inverter circuit, and a resistor between the base of the transistor and a power supply terminal, wherein an emitter current of the transistor is injected into the inverter circuit A delay control circuit for feeding back a current.

2. The delay control circuit according to claim 1, wherein a capacitor is connected between the base of the transistor and a ground terminal to stabilize a base current and a base potential.

2. The delay control circuit according to claim 1, wherein a current is externally added to an injection current of the inverter circuit.

The output terminal of the inverter circuit is a multi-collector, the delay control circuit according to claim 1, wherein the connecting collectors most h _FE is smaller in the multi-collector and the base current.

2. The delay control circuit according to claim 1, wherein a collector current of the transistor is branched by a current mirror circuit to provide a plurality of output currents.