JPH0777342B2 - Composite semiconductor output circuit - Google Patents
Composite semiconductor output circuitInfo
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- JPH0777342B2 JPH0777342B2 JP63073344A JP7334488A JPH0777342B2 JP H0777342 B2 JPH0777342 B2 JP H0777342B2 JP 63073344 A JP63073344 A JP 63073344A JP 7334488 A JP7334488 A JP 7334488A JP H0777342 B2 JPH0777342 B2 JP H0777342B2
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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、同一半導体基板上にバイポーラトランジス
タ及びMOSFETを混在させたBi(バイ)−CMOS等の集積回
路(以下、ICともいう)における複合形半導体出力回路
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention is directed to an integrated circuit (hereinafter referred to as IC) such as Bi-CMOS in which bipolar transistors and MOSFETs are mixed on the same semiconductor substrate. Also referred to as a) composite type semiconductor output circuit.
(従来の技術) 同一半導体基板上にバイポーラトランジスタ及びMOSFET
を混在させたBi−CMOSICは、その両素子の特性が活かさ
れて高速化、大規模化及び低消費電力化等が図れるとい
う有利性を有している。(Prior Art) Bipolar transistor and MOSFET on the same semiconductor substrate
The Bi-CMOS IC in which the two are mixed has an advantage that the characteristics of both elements can be utilized to achieve high speed, large scale, and low power consumption.
従来のこのようなBi−CMOSICにおける外部からの電源供
給方式としては、安定化電源を介して単一種類の所定の
電圧をその内部回路及び周辺回路等へ共通に供給し、こ
の所定の電圧を直接、バイポーラトランジスタ及びMOSF
ETに印加するという方式がとられていた。しかし、この
ような構成のBi−CMOSICを、より一層の大規模化等のた
めに、微細化していくと、MOSFETの耐圧が低下してバイ
ポーラトランジスタの耐圧を大きく下まわり、結果とし
て供給電源電圧を下げなければならなくなる。しかし、
供給電源電圧を、例えば5V以下に低下すると、他のTTLI
C、CMOSIC、又はBi−CMOSIC等との信号レベルの確保が
できなくなり、これらのICを使用した装置のコストアッ
プを招くことになる。As a conventional external power supply method in such a Bi-CMOS IC, a single kind of predetermined voltage is commonly supplied to its internal circuit and peripheral circuits via a stabilized power supply, and this predetermined voltage is supplied. Direct, bipolar transistor and MOSF
The method of applying to ET was taken. However, as the Bi-CMOS IC with such a configuration is further miniaturized in order to further increase the scale, etc., the breakdown voltage of the MOSFET decreases, greatly lowering the breakdown voltage of the bipolar transistor, and as a result, the power supply voltage is reduced. Will have to be lowered. But,
If the supply voltage drops below 5V, for example, other TTLI
It becomes impossible to secure a signal level with the C, CMOS IC, Bi-CMOS IC, etc., which leads to an increase in cost of a device using these ICs.
第5図は、上述のような電源供給方式のとられたBi−CM
OSICにおける出力回路の従来例を示している。同図中、
1はバイポーラトランジスタ及びMOSFETからなるBi−CM
OS等で構成された内部回路、2はプリバッファ回路であ
り、pチャネルMOSFET(以下、pMOS等のようにいう)M1
及びnMOSM2からなるCMOSインバータ回路で構成されてい
る。また、3はメインバッファ回路であり、npnバイポ
ーラトランジスタQ2、Q3、pMOSM23、nMOSM28、M30、接
合形ダイオードD4、D5及び抵抗R2等の素子からなるBi−
CMOSで構成されている。4はプリバッファ回路2の入力
端子、5はメインバッファ回路3の入力端子、6はメイ
ンバッファ回路3を介して外部へ接続される出力端子、
7はICチップ外から図示省略の安定化電源を介して単一
種類の所定の電圧を内部回路1、プリバッファ回路2及
びメインバッファ回路3からなる出力回路等に供給する
電源端子である。FIG. 5 shows the Bi-CM which has adopted the power supply method as described above.
The conventional example of the output circuit in OSIC is shown. In the figure,
1 is Bi-CM consisting of bipolar transistor and MOSFET
An internal circuit composed of OS etc., 2 is a pre-buffer circuit, and is a p-channel MOSFET (hereinafter referred to as pMOS etc.) M 1
And a nMOSM 2 CMOS inverter circuit. Further, 3 denotes a main buffer circuit consists of npn bipolar transistors Q 2, Q 3, pMOSM 23 , nMOSM 28, M 30, junction diode D 4, D 5 and elements such as resistors R 2 Bi-
It is composed of CMOS. 4 is an input terminal of the pre-buffer circuit 2, 5 is an input terminal of the main buffer circuit 3, 6 is an output terminal connected to the outside via the main buffer circuit 3,
Reference numeral 7 denotes a power supply terminal that supplies a single type of predetermined voltage from outside the IC chip to a output circuit including the internal circuit 1, the pre-buffer circuit 2 and the main buffer circuit 3 via a stabilizing power supply (not shown).
そして、電源端子7に他のICと共通の例えば5Vの電源電
圧が印加されると、内部回路1の動作により、その出
力、即ち、プリバッファ回路2の入力端子4がHレベル
となったとき、その電位V4は5Vに上昇し、pMOSM1のソー
ス・ドレイン間、nMOSM2のゲート・ソース間、pMOM23の
ゲート・ソース間及びnMOSM28のゲート・ドレイン間に
それぞれ5Vが加わり、nMOSM30のゲート・ドレイン間に5
VからダイオードD51段分のビルトイン電圧0.7Vを差引
いた4.3Vの電圧が印加される。When a power supply voltage common to other ICs, such as 5V, is applied to the power supply terminal 7, its output, that is, the input terminal 4 of the prebuffer circuit 2 becomes H level due to the operation of the internal circuit 1. , Its potential V 4 rises to 5V, and 5V is applied between the source and drain of pMOSM 1 , between the gate and source of nMOSM 2 , between the gate and source of pMOM 23 , and between the gate and drain of nMOSM 28 , and nMOSM 30 Between the gate and drain of
A voltage of 4.3V is applied by subtracting 0.7V of the built-in voltage for one stage of diode D 5 from V.
また、これと逆に内部回路1の動作により、入力端子4
がLレベルになってその電位V4が接地電位である0Vに下
降した場合も、各MOSFETのゲート・ソース間、ゲート・
ドレイン間及びソース・ドレイン間には5Vないし4.3Vの
電圧が加わって出力回路としての所要の動作がなされ
る。On the contrary, by the operation of the internal circuit 1, the input terminal 4
Goes to the L level and its potential V 4 drops to the ground potential of 0 V, the gate-source and gate-source
A voltage of 5V to 4.3V is applied between the drains and between the source and the drain to perform the required operation as an output circuit.
(発明が解決しようとする課題) しかし、大規模化などのために、Bi−CMOSICの構成素子
が微細化され、MOSFETのゲート耐圧及びドレイン耐圧が
低下し、これらの耐圧が前述の電源電圧である5Vを下回
るまで低下するようになると、MOSFETがゲート破壊或い
はパンチスルーを起して動作しなくなるという問題があ
った。そして、このゲート破壊及びパンチスルーを回避
するために、電源端子7に5Vより低い電圧V7を供給して
動作させると、内部回路1の動作により、プリバッファ
回路2の入力端子4がHレベルとなったとき、メインバ
ッファ回路3を構成しているnpnバイポーラトランジス
タQ2のベースに、その電圧V7が印加され、そのエミッタ
電極、即ち、当該ICの外部へ接続される出力端子6に
は、npnバイポーラトランジスタQ2のビルトイン電圧VT
(0.7V)分だけ低下した電圧(V7−VT)が発生する。こ
のため、このICの次段に5V電源で動作する他のCMOSIC又
はBi−CMOSICを接続すると、このCMOSIC又はBi−CMOSIC
の入力レベルが低下し、動作マージンの劣化及びこのCM
OSIC或いはBi−CMOSICでの消費電力の増大を招いてしま
う。また、MOSFETの耐圧低下のために、電源電圧V7を、
例えば2.7Vより低くしなければならなくなると、出力端
子6には、2.0V程度よりも低い電圧が発生し、TTLICの
動作保証入力のHレベル2.0Vを下回ることになり、他の
TTLICとの直接接続ができなくなってしまうという問題
があった。(Problems to be solved by the invention) However, due to miniaturization of the constituent elements of the Bi-CMOS IC due to the increase in scale and the like, the gate breakdown voltage and drain breakdown voltage of the MOSFET are reduced, and these breakdown voltages are not When the voltage drops below a certain 5V, there is a problem that the MOSFET may break down or punch through to stop operating. Then, in order to avoid this gate destruction and punch through, when a voltage V 7 lower than 5 V is supplied to the power supply terminal 7 to operate, the internal circuit 1 operates so that the input terminal 4 of the pre-buffer circuit 2 is at the H level. Then, the voltage V 7 is applied to the base of the npn bipolar transistor Q 2 which constitutes the main buffer circuit 3, and the emitter electrode, that is, the output terminal 6 connected to the outside of the IC concerned. , Npn Bipolar transistor Q 2 built-in voltage V T
A voltage (V 7 −V T ) reduced by (0.7V) is generated. Therefore, if another CMOS IC or Bi-CMOS IC that operates with a 5V power supply is connected to the next stage of this IC, this CMOS IC or Bi-CMOS IC
Input level decreases, the operating margin deteriorates and this CM
This leads to an increase in power consumption in OSIC or Bi-CMOS IC. In addition, to reduce the breakdown voltage of the MOSFET, the power supply voltage V 7 is
For example, if it has to be lower than 2.7V, a voltage lower than about 2.0V will be generated at the output terminal 6, which will fall below the H level 2.0V of the TTLIC operation guarantee input.
There was a problem that direct connection with TTLIC could not be done.
さらに、終段に接続されて大電流駆動が必要とされるメ
インバッファ回路に供給する電源と内部回路に供給する
電源とが共通になっていたので、出力回路の動作時に発
生するメインバッファ部の電源上に誘起される雑音が内
部回路側に回り込んで、内部回路の動作が不安定になる
という問題があった。Furthermore, since the power supply for the main buffer circuit connected to the final stage and requiring a large current drive and the power supply for the internal circuit are common, the power supply of the main buffer unit generated during the operation of the output circuit is There is a problem in that the noise induced on the power supply enters the internal circuit side and the operation of the internal circuit becomes unstable.
この発明は上記事情に基づいてなされたもので、素子の
微細化が進んでMOSFETのゲート耐圧及びドレイン耐圧が
低下しても、これらの低耐圧MOSFETを耐圧以下の安全な
電圧で動作させることができ、また、他のCMOSIC等との
信号レベルインターフェース条件を満足することができ
て、これらICの動作マージンを劣化させることなく直接
接続を可能とすることができ、さらには、出力回路の動
作時に発生するメインバッファ部の電源上に誘起される
雑音が内部回路側に回り込むことがなく、内部回路を安
定に動作させることのできる複合形半導体出力回路を提
供することを目的とする。The present invention has been made based on the above circumstances, and even if the gate withstand voltage and the drain withstand voltage of the MOSFET are lowered due to the progress of miniaturization of the element, these low withstand voltage MOSFETs can be operated at a safe voltage equal to or lower than the withstand voltage. In addition, the signal level interface conditions with other CMOS ICs can be satisfied, and direct connection is possible without degrading the operation margin of these ICs. An object of the present invention is to provide a composite type semiconductor output circuit capable of stably operating an internal circuit without generating noise that is induced on the power supply of the main buffer unit to the internal circuit side.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は上記課題を解決するために、同一半導体基板
に形成したバイポーラトランジスタ及びMOSFETを構成素
子としてなる集積回路における複合形半導体出力回路で
あって、外部から供給される第1の電源電圧を所要電圧
値の第2の電源電圧に降圧するDC−DCコンバータと、内
部回路とともに前記第2の電源電圧で動作し当該内部回
路からの出力信号が入力されるプリバッファ回路と、前
記第1の電源電圧で動作し前記プリバッファ回路を介し
て入力される前記内部回路からの出力信号をレベル変換
する信号レベル変換回路と、該信号レベル変換回路から
出力される信号を入力して外部への出力信号の2値のレ
ベルをそれぞれプルアップ及びプルダウンする手段が備
えられ前記第1の電源電圧で動作するメインバッファ回
路とを有し、前記レベル変換回路と前記メインバッファ
回路のプルダウン手段とは、ゲートに所定値のバイアス
電圧が印加されるMOSFETとゲートに入力信号が印加され
る論理用MOSFETとの2個のトランジスタを直列接続した
ペアトランジスタを単位として構成してなることを要旨
とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a composite semiconductor output circuit in an integrated circuit having bipolar transistors and MOSFETs formed on the same semiconductor substrate as constituent elements. A DC-DC converter for stepping down a first power supply voltage supplied from the outside to a second power supply voltage having a required voltage value, and an output signal from the internal circuit that operates together with an internal circuit at the second power supply voltage. , A signal level conversion circuit that operates at the first power supply voltage and level-converts an output signal from the internal circuit that is input via the pre-buffer circuit, and the signal level conversion circuit Means for pulling up and pulling down the binary level of the output signal to the outside by inputting the signal output from the first power supply voltage. And a level converting circuit and a pull-down means of the main buffer circuit, a MOSFET having a gate to which a bias voltage of a predetermined value is applied, and a logic MOSFET having an input signal to the gate. The gist of the present invention is that a pair transistor in which the two transistors are connected in series is used as a unit.
(作用) 上記構成において、素子の微細化が進み、MOSFETのゲー
ト耐圧及びドレイン耐圧が低下しても、これら低耐圧MO
SFETで構成されるプリバッファ回路及び内部回路等に
は、他のCMOSICの電源電圧等と同一電圧レベルの第1の
電源電圧が、DC−DCコンバータで降圧され、低耐圧MOSF
ETの耐圧以下の安全な電圧レベルからなる第2の電源電
圧とされて印加され、第1の電源電圧で動作する信号レ
ベル変換回路は、ゲートに所定値のバイアス電圧、例え
ば上記第2の電源電圧以下のバイアス電圧が印加される
MOSFETとゲートに入力信号が印加される論理用MOSFETと
の2個のトランジスタを直列接続したペアトランジスタ
を単位として構成され、各MOSFETはプリバッファ回路等
と同様に、低耐圧MOSFETの耐圧以下の安全な電圧レベル
で動作する。また、内部回路からの出力信号が信号レベ
ル変換回路でレベル変換され、さらに、メインバッファ
回路では、外部への出力信号のHレベル及びLレベルが
それぞれプルアップ及びプルダウンされる。而して、他
のCMOSIC等との信号レベルインターフェース条件を満足
することができ、これらICの動作マージンを劣化させる
ことなく直接接続が可能とされる。さらに、メインバッ
ファ回路に供給される第1の電源と、内部回路に供給さ
れる第2の電源が分離されて、出力回路の動作時に発生
するメインバッファ部の電源上に誘起される雑音が内部
回路の電源に回り込むことが防止され、内部回路が安定
に動作する。(Operation) Even if the gate withstand voltage and drain withstand voltage of the MOSFET are reduced in the above structure due to the progress of miniaturization of the device, these low withstand voltage MO
In the pre-buffer circuit and internal circuit that are composed of SFET, the first power supply voltage of the same voltage level as the power supply voltage of other CMOS ICs is stepped down by the DC-DC converter, and the low withstand voltage MOSF
The signal level conversion circuit, which is applied as a second power supply voltage having a safe voltage level equal to or lower than the withstand voltage of ET and operates at the first power supply voltage, has a gate having a predetermined bias voltage, for example, the second power supply. Bias voltage less than voltage is applied
It consists of a pair transistor in which two transistors, a MOSFET and a logic MOSFET to which an input signal is applied to the gate, are connected in series. Each MOSFET, like the pre-buffer circuit, has a safety level equal to or lower than the breakdown voltage of the low breakdown voltage MOSFET. Operates at various voltage levels. Further, the output signal from the internal circuit is level-converted by the signal level conversion circuit, and further, in the main buffer circuit, the H level and the L level of the output signal to the outside are pulled up and pulled down, respectively. Thus, the signal level interface condition with other CMOS ICs can be satisfied, and direct connection can be made without deteriorating the operation margin of these ICs. Further, the first power supply supplied to the main buffer circuit and the second power supply supplied to the internal circuit are separated from each other, and noise induced on the power supply of the main buffer section generated during the operation of the output circuit is internally generated. It is possible to prevent the power from flowing into the power supply of the circuit, and the internal circuit operates stably.
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、この発明の第1実施例を示す図である。な
お、第1図及び後述の各実施例を示す第2図ないし第4
図において、前記第5図における回路機器及び素子等と
同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って示
し、重複した説明を省略する。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. Incidentally, FIG. 1 and FIGS. 2 to 4 showing each embodiment described later.
In the figure, the same or equivalent parts as the circuit devices, elements and the like in FIG. 5 are designated by the same reference numerals as those used above, and the duplicated description will be omitted.
まず、複合形半導体出力回路の構成を説明すると、第1
図中、7は外部から図示省略の安定化電源を介して所定
値からなる第1の電源電圧V7が供給される第1の電源端
子、10はDC−DCコンバータ、8はDC−DCコンバータによ
り第1の電源電圧V7よりも低い第2の電源電圧V8が発生
する第2の電源端子であり、第2の電源端子8は内部回
路1及びプリバッファ回路20に共通に接続されている。
プリバッファ回路20は、各pMOSとnMOS、M1とM2、M3とM4
及びM5とM6でそれぞれ構成された各インバータ回路が備
えられている。30は信号レベル変換回路であり、3個の
接合形ダイオードD1、D2、D3、抵抗R1及びゲートに入力
信号が印加される論理用pMOSM7,nMOSM10ならびにゲー
トに所定値のバイアス電圧が印加されるpMOSM9,nMOSM8
で構成されている。また、40はメインバッファ回路であ
り、プルアップ手段としてのnpnバイポーラトランジス
タQ1からなるプルアップ回路41及びプルダウン手段とし
てのゲートに所定値のバイアス電圧が印加されるnMOSM
12とゲートに入力信号が印加される論理用nMOSM14から
なるプルダウン回路42が備えられている。上述の信号レ
ベル変換回路30及びメインバッファ回路40には、第1の
電源端子7からの第1の電源電圧V7が直接、加えられて
いる。First, the structure of the composite semiconductor output circuit will be described.
In the figure, 7 is a first power supply terminal to which a first power supply voltage V 7 having a predetermined value is supplied from the outside through a stabilized power supply (not shown), 10 is a DC-DC converter, and 8 is a DC-DC converter. Is a second power supply terminal for generating a second power supply voltage V 8 lower than the first power supply voltage V 7 , and the second power supply terminal 8 is commonly connected to the internal circuit 1 and the pre-buffer circuit 20. There is.
The pre-buffer circuit 20 includes pMOS and nMOS, M 1 and M 2 , M 3 and M 4
, And each inverter circuit composed of M 5 and M 6 , respectively. Reference numeral 30 denotes a signal level conversion circuit, which includes three junction diodes D 1 , D 2 , D 3 , a resistor R 1 and a logic pMOSM 7 , nMOSM 10 for applying an input signal to the gate, and a bias of a predetermined value to the gate. PMOSM 9 and nMOSM 8 to which voltage is applied
It is composed of. A main buffer circuit 40 is an nMOSM in which a predetermined bias voltage is applied to a pull-up circuit 41 composed of an npn bipolar transistor Q 1 as pull-up means and a gate as pull-down means.
A pull-down circuit 42 including a logic nMOSM 14 to which an input signal is applied to the gate 12 is provided. The first power supply voltage V 7 from the first power supply terminal 7 is directly applied to the signal level conversion circuit 30 and the main buffer circuit 40 described above.
9はプルアップ回路の入力信号端子、11はプルダウン回
路の入力信号端子、12、13、14は信号レベル変換回路の
内部端子、15はpMOSM9のゲートバイアス印加端子、16は
nMOSM8のゲートバイアス印加端子、17はnMOSM12のゲー
トバイアス印加端子、18はプルダウン回路の内部端子で
ある。9 is the input signal terminal of the pull-up circuit, 11 is the input signal terminal of the pull-down circuit, 12, 13 and 14 are the internal terminals of the signal level conversion circuit, 15 is the gate bias application terminal of pMOSM 9 , and 16 is
The gate bias application terminal of nMOSM 8 , 17 is the gate bias application terminal of nMOSM 12 , and 18 is the internal terminal of the pull-down circuit.
次に、上述のように構成された複合形半導体出力回路の
作用を説明する。Next, the operation of the composite semiconductor output circuit configured as described above will be described.
内部回路1の動作により、その出力、即ち、プリバッフ
ァ回路の入力端子4がHレベルとなったとき、その電位
V4は、第2の電源電圧V8に上昇し、MOSFETはM1、M4、M6
が非導通状態、M2、M3、M5が導通状態となり、各入力信
号端子5、11の電位V5、V11は、プリバッファ回路20に
供給された第2の電源電圧V8まで上昇する。従って、入
力信号端子5に接続されたnMOSM10、他の入力信号端子1
1に接続されたnMOSM14が導通状態となる。By the operation of the internal circuit 1, when its output, that is, the input terminal 4 of the pre-buffer circuit becomes H level, its potential
V 4 rises to the second power supply voltage V 8 and the MOSFETs M 1 , M 4 , M 6
Is non-conductive, M 2 , M 3 , and M 5 are conductive, and the potentials V 5 and V 11 of the input signal terminals 5 and 11 are up to the second power supply voltage V 8 supplied to the pre-buffer circuit 20. To rise. Therefore, nMOSM 10 connected to input signal terminal 5 and other input signal terminals 1
The nMOSM 14 connected to 1 becomes conductive.
また、信号レベル変換回路30内の内部端子12の電位V12
は、各ダイオードD1、D2、D3のビルトイン電圧をVDとす
ると、 V12V8+3VD 以上でなければ導通せず、いま、V8=3V、VD=0.7Vとす
るとV125.1Vでなければ導通しない。ここで、第1の
電源端子7は、他のIC(主にTTLIC)との親和性から、
例えば5V電源が使用されるので、結局、ダイオードD1、
D2、D3は非導通状態となって、内部端子12の電位V12=V
7(5V)まで上昇する。従って、pMOSM7は非導通状態と
なる。In addition, the potential V 12 of the internal terminal 12 in the signal level conversion circuit 30
If V D is the built-in voltage of each diode D 1 , D 2 , and D 3 , it will not conduct unless V 12 V 8 + 3V D or more. Now, if V 8 = 3V and V D = 0.7V, V 12 It does not conduct unless it is 5.1V. Here, the first power supply terminal 7 has an affinity with other ICs (mainly TTLIC),
For example, since a 5V power supply is used, after all, diode D 1 ,
D 2 and D 3 become non-conducting and the internal terminal 12 potential V 12 = V
Increases to 7 (5V). Therefore, pMOSM 7 becomes non-conductive.
ここで、pMOSの閾値電圧をVthpとしてゲートバイアス印
加端子15にV8−|Vthp|以下の一定バイアス電圧V15を与
え、他のゲートバイアス印加端子16に、V8と同一の一定
のバイアス電圧V16を与えておくと、nMOSM8、M10が導通
し、内部端子13の電位V13は、 V15+|Vthp|=V8 まで変化し、pMOSM9が非導通状態となり、nMOSM8、M10
は導通状態であるから、結局、プルアップ回路の入力信
号端子9は、接地電位まで下降し、npnバイポーラトラ
ンジスタQ1は非導通状態となる。Here, with the threshold voltage of the pMOS being Vthp, a constant bias voltage V 15 of V 8 − | Vthp | or less is applied to the gate bias application terminal 15, and the same constant bias voltage as V 8 is applied to the other gate bias application terminals 16. When V 16 is applied, the nMOSM 8 and M 10 become conductive, the potential V 13 of the internal terminal 13 changes to V 15 + | Vthp | = V 8 , the pMOSM 9 becomes non-conductive, and the nMOSM 8 , M 10
Is conductive, the input signal terminal 9 of the pull-up circuit eventually drops to the ground potential, and the npn bipolar transistor Q 1 becomes non-conductive.
一方、プルダウン回路の入力信号端子11及びnMOSM12の
ゲートバイアス印加端子17は、第2の電源電圧V8の電位
にあり、両nMOSM12、M14は導通状態にあるから、外部出
力端子6は接地電位0Vまでプルダウンされる。On the other hand, the gate bias application terminal 17 of the input signal terminal 11 and the NMOSM 12 of the pull-down circuit is in the potential of the second power supply voltage V 8, because both nMOSM 12, M 14 is in a conducting state, the external output terminal 6 Pulled down to ground potential 0V.
上述のような動作をするから、第1、第2の電源端子
7、8から接地に至る直流電流パスはカットオフされ、
且つ全てのMOSFETには第2の電源電圧V8より高いゲート
・ソース間電圧、ゲート・ドレイン間電圧、ゲート・バ
ックゲート間電圧及びソース・ドレイン間電圧は印加さ
れることがない。Since the above operation is performed, the direct current path from the first and second power supply terminals 7 and 8 to the ground is cut off,
Moreover, the gate-source voltage, the gate-drain voltage, the gate-back gate voltage, and the source-drain voltage higher than the second power supply voltage V 8 are not applied to all the MOSFETs.
次に、上述とは逆に、内部回路1から出力された信号が
Lレベルになると、V4=0Vとなり、各入力信号端子5、
11の電位は、それぞれV5=V11=0Vに転じる。このと
き、ダイオードD1、D2、D3は導通状態となり、内部端子
12は、ダイオードのビルトイン電圧VDの3段分、即ちV
12=3VDまで下降し、pMOSM7は導通状態になる。Next, conversely to the above, when the signal output from the internal circuit 1 becomes L level, V 4 = 0V, and each input signal terminal 5,
The potentials of 11 turn to V 5 = V 11 = 0V, respectively. At this time, the diodes D 1 , D 2 and D 3 become conductive, and the internal terminals
12 is three stages of the diode built-in voltage V D , that is, V
It drops to 12 = 3V D and pMOSM 7 becomes conductive.
一方、nMOSM10は非導通状態となり、nMOSの閾値電圧をV
thnとして、V17=V8であるから、内部端子14は、V8−Vt
hnまで上昇し、nMOSM8が非導通となる。そして、pMOSM7
が導通状態にあるから、内部端子13はV7まで上昇し、 V15=V8−|Vthp|<V7 であるから、pMOSM9は導通状態となり、プルアップ回路
の入力信号端子9は、第1の電源電圧V7まで上昇する。
さらに、V11=0Vであるから、nMOM14は非導通状態であ
り、内部端子18は、V17=V8であるから、V8−Vthnまで
上昇してnMOSM12が非導通となる。On the other hand, the nMOSM 10 becomes non-conductive, and the nMOS threshold voltage is set to V
Since th 17 is V 17 = V 8 , the internal terminal 14 is V 8 −Vt
It rises to hn and nMOSM 8 becomes non-conductive. And pMOSM 7
Is conductive, the internal terminal 13 rises to V 7 , and V 15 = V 8 − | Vthp | <V 7 , so pMOSM 9 is conductive and the input signal terminal 9 of the pull-up circuit is It rises to the first power supply voltage V 7 .
Further, since V 11 = 0V, the nMOM 14 is in a non-conducting state, and since the internal terminal 18 is V 17 = V 8 , it rises to V 8 −Vthn and the nMOSM 12 becomes non-conducting.
従って、npnバイポーラトランジスタQ1に第1の電源端
子7よりベース電流が供給されて導通し、npnバイポー
ラトランジスタQ1のエミッタ電位、即ち、外部出力端子
6の電位は、その順方向ベース・エミッタ間電圧をVBE
として、V7−VBEまでプルアップされる。Therefore, the base current from the first power supply terminal 7 is made conductive is supplied to the npn bipolar transistor Q 1, the emitter potential of the npn bipolar transistors Q 1, i.e., the potential of the external output terminal 6, between the forward base-emitter Voltage to V BE
Is pulled up to V 7 −V BE .
このように動作するので、抵抗R1に十分高い抵抗値のも
のを使用すれば、第1の電源端子7から、R1、D1、D2、
D3、M4を介して流れる直流電流を十分に小さく抑えるこ
とができ、また、nMOSM8のソース・ドレイン間電圧はV7
−V8+Vthnであり、 2V8−V7+Vthn0 の範囲でV8より小さくなり、nMOSM12のソース・ドレイ
ン間電圧は、 V7−VBE−V8+Vthn であって、 2V8−V7+VBE+Vthn0 の範囲でV8より小さくなり、典型的にはV7=5V、V8=3V
程度、Vthn=VBE=0.7V程度が設定されるため、全てのM
OSFETには第2の電源電圧V8より高いゲート・ソース間
電圧、ゲート・ドレイン間電圧、ゲート・バックゲート
間電圧、ソース・ドレイン間電圧が加わることはない。Since such operation, the use of of a sufficiently high resistance value to the resistor R 1, the first power supply terminal 7, R 1, D 1, D 2,
The DC current flowing through D 3 and M 4 can be suppressed to a sufficiently small level, and the source-drain voltage of nMOSM 8 is V 7
−V 8 + Vthn, which is smaller than V 8 in the range of 2V 8 −V 7 + Vthn 0, and the source-drain voltage of nMOSM 12 is V 7 −V BE −V 8 + Vthn, which is 2V 8 −V 7 Less than V 8 in the range of + V BE + Vthn0, typically V 7 = 5V, V 8 = 3V
About Vthn = V BE = 0.7V, so all M
No gate-source voltage, gate-drain voltage, gate-back gate voltage, source-drain voltage higher than the second power supply voltage V 8 is applied to the OSFET.
さらに、出力端子6の電圧V6は、V6=V7−VBEであるか
らV8とは無関係であり、MOSFET耐圧の低下のためにV8を
V7より下げても、この出力回路の出力電圧は低下するこ
とがない。この結果から明らかなように、その効果とし
ては、低消費電力にしてIC外部へ出力する出力信号のレ
ベルを、他のBi−CMOSICの信号レベルと同一条件とする
ことができる。また、これと同時に、このICを構成する
全MOSFETの高信頼性、高性能性を保証することができ
る。Further, the voltage V 6 of the output terminal 6 is independent of V 8 from a V 6 = V 7 -V BE, the V 8 for lowering of the MOSFET breakdown voltage
The output voltage of this output circuit does not decrease even when the voltage is lower than V 7 . As is clear from this result, the effect is that the level of the output signal output to the outside of the IC with low power consumption can be made the same condition as the signal level of other Bi-CMOS ICs. At the same time, it is possible to guarantee the high reliability and high performance of all MOSFETs that make up this IC.
次いで、第2図には、この発明の第2実施例を示す。第
2図中、21はプリバッファ回路、31は信号レベル変換回
路であり、この信号レベル変換回路31は、ゲートに所定
値のバイアス電圧が印加されるpMOSM15,M17,M21,nMO
SM16,M18,M24及び論理用pMOSM11,M13,M19,nMOS
M20,M22,M26で構成されている。Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 21 is a pre-buffer circuit, 31 is a signal level conversion circuit, and this signal level conversion circuit 31 has pMOS M 15 , M 17 , M 21 , and nMO in which a bias voltage of a predetermined value is applied to the gate.
SM 16 , M 18 , M 24 and pMOS for logic M 11 , M 13 , M 19 , nMOS
It is composed of M 20 , M 22 , and M 26 .
24、25、26は信号レベル変換回路の入力信号端子、27、
28、29、32、33、34、35、36は信号レベル変換回路の内
部端子、37はpMOSM15、M17のゲートバイアス印加端子、
38はpMOSM21のゲートバイアス印加端子、39はnMOSM16、
M18のゲートバイアス印加端子、43はnMOSM24のゲートバ
イアス印加端子である。24, 25, 26 are input signal terminals of the signal level conversion circuit, 27,
28, 29, 32, 33, 34, 35, 36 are internal terminals of the signal level conversion circuit, 37 is a gate bias application terminal of pMOS M 15 , M 17 .
38 is the gate bias application terminal of pMOSM 21 , 39 is nMOSM 16 ,
M 18 is a gate bias application terminal, and 43 is an nMOS M 24 gate bias application terminal.
この実施例の複合形半導体出力回路は、上述のように構
成されているので、内部回路1から出力された信号がL
レベルで、その電位が接地電位0Vであると、プリバッフ
ァ回路21の各MOSFETは、M1、M4、M5が導通、M2、M3、M6
が非導通となり、各入力信号端子25の電位V25、24の電
位V24、26の電位V26、11の電位V11は、それぞれV25=
V8、V24=V26=V11=0Vとなる。Since the composite semiconductor output circuit of this embodiment is configured as described above, the signal output from the internal circuit 1 is L
At the level, if the potential is 0 V, the MOSFETs in the pre-buffer circuit 21 have M 1 , M 4 , and M 5 conducting, and M 2 , M 3 and M 6
There becomes non-conductive, the potential V 11 of the voltage V 26, 11 of the potential V 24, 26 of the potential V 25, 24 of the input signal terminal 25, respectively V 25 =
V 8 and V 24 = V 26 = V 11 = 0V.
従って、nMOSM22が導通、M20が非導通となり、内部端子
35の電位V35は0Vとなり、前記第1実施例の場合と同様
に、pMOSの閾値電圧をVthpとして、ゲートバイアス印加
端子37、38にはV8−|Vthp|、39、43にはV8の電圧を与え
れば、nMOSM24は導通して内部端子33の電位V33は0Vとな
る。このとき、内部端子27の電位V27が、 V27>V37+|Vthp| であればpMOSM17が導通し、 V27=V37+|Vthp|=V8 まで電位は降下する。V8<V7であるからpMOSM11は導通
し、内部端子28の電位V28はV7まで上昇しpMOSM13を非導
通とする。また、pMOSM15は導通状態にあり、内部端子3
2の電位V32は、V39によってクランプされ、nMOSの閾値
電圧をVthnとして、 V39=V8−Vthn まで上昇してnMOSM16は非導通状態となる。Therefore, nMOSM 22 becomes conductive, M 20 becomes nonconductive, and the internal terminal
The potential V 35 of 35 becomes 0V, and the threshold voltage of the pMOS is set to Vthp, and V 8 − | Vthp | is applied to the gate bias application terminals 37 and 38, and V is applied to 39 and 43, as in the case of the first embodiment. When a voltage of 8 is applied, the nMOSM 24 becomes conductive and the potential V 33 of the internal terminal 33 becomes 0V. At this time, the potential V 27 of the internal terminal 27, V 27> V 37 + | Vthp | a long if PMOSM 17 conducts, V 27 = V 37 + | Vthp | = potential to V 8 drops. Since V 8 <V 7 , pMOSM 11 becomes conductive, the potential V 28 of the internal terminal 28 rises to V 7 , and pMOSM 13 becomes nonconductive. Also, pMOSM 15 is conducting and internal terminal 3
The potential V 32 of 2 is clamped by V 39 , the threshold voltage of the nMOS is set to Vthn, and the potential is raised to V 39 = V 8 −Vthn, and the nMOS M 16 becomes non-conductive.
MOSFETM19、M21、M24、M26の動作は、前記第1実施例の
場合と同様であり、この実施例の場合は、V27=V8であ
るから、M19が導通し、入力信号端子24の電位V24=0Vで
あるからM26が非導通であり、プルアップ回路の入力信
号端子9の電位V9はV7まで上昇し、第1の電源端子7か
らnpnバイポーラトランジスタQ1のベース電流が供給さ
れて、これが導通となる。The operations of the MOSFETs M 19 , M 21 , M 24 , and M 26 are the same as those in the first embodiment. In this embodiment, V 27 = V 8 , so that M 19 conducts and the input a M 26 because the potential V 24 = 0V signal terminal 24 is non-conductive, the potential V 9 of the input signal terminal 9 of the pull-up circuit is increased to V 7, npn bipolar transistor Q from the first power supply terminal 7 A base current of 1 is supplied and it becomes conductive.
メインバッファ回路40の動作も前記第1実施例のものと
同様であり、この場合npnバイポーラトランジスタQ1が
導通、V11=0VであるからM14は非導通であり、外部出力
端子6の電位V6は、npnバイポーラトランジスタQ1の閾
値電圧をVBEとしてV7−VBEまでプルアップされる。The operation of the main buffer circuit 40 is similar to that of the first embodiment. In this case, since the npn bipolar transistor Q 1 is conductive and V 11 = 0V, M 14 is nonconductive and the potential of the external output terminal 6 is V 6 is pulled up the threshold voltage of the npn bipolar transistor Q 1 to V 7 -V bE as V bE.
このように動作するから、両電源端子7、8から接地に
至る直流電流パスはカットオフされ、且つ全てのMOSFET
は前記第1実施例の場合と同様にしてV8より高いゲート
・ソース間電圧、ゲート・ドレイン間電圧、ゲート・バ
ックゲート間電圧、ソース・ドレイン間電圧が印加され
ることはない。さらに、V6=V7−VBEであるから、MOSFE
T耐圧の低下のためにV8をV7より下げても、この出力回
路の出力電圧が低下することがないことも前記第1実施
例の場合と同様である。Since it operates in this way, the direct current path from both power supply terminals 7 and 8 to ground is cut off, and all MOSFETs are cut off.
As in the case of the first embodiment, no gate-source voltage, gate-drain voltage, gate-back gate voltage, source-drain voltage higher than V 8 is applied. Furthermore, since V 6 = V 7 −V BE , the MOSFE
Even if V 8 is lowered below V 7 for the purpose of lowering the T breakdown voltage, the output voltage of this output circuit does not lower as in the case of the first embodiment.
次に、内部回路1から出力された信号がHレベルに転
じ、V4=V8になると、各入力信号端子の電位は、V25=0
V、V24=V26=V11=V8となる。信号レベル変換回路31
は、M13、M17、M24、M22とM11、M15、M16、M20に関して
対称的な構成を有しており、上述の場合と対称的な動作
が生じ、V28=V8、V27=V7となる。このとき、M19は非
導通となり、V26=V8であるから、M26が導通してV9=0V
となる。Next, when the signal output from the internal circuit 1 changes to H level and V 4 = V 8 , the potential of each input signal terminal becomes V 25 = 0.
V and V 24 = V 26 = V 11 = V 8 . Signal level conversion circuit 31
Has a symmetric configuration with respect to M 13 , M 17 , M 24 , M 22 and M 11 , M 15 , M 16 , M 20 , resulting in a symmetric operation to the above case, and V 28 = V 8 and V 27 = V 7 . At this time, M 19 becomes non-conductive and V 26 = V 8 , so that M 26 becomes conductive and V 9 = 0V.
Becomes
従って、npnバイポーラトランジスタQ1は非導通とな
り、V11=V8であるからM14が導通して外部出力端子6の
電位V6は、接地電位0Vにプルダウンされる。Therefore, the npn bipolar transistor Q 1 becomes non-conductive, and since V 11 = V 8 , M 14 becomes conductive and the potential V 6 of the external output terminal 6 is pulled down to the ground potential 0V.
このように動作するから、この場合も両電源端子7、8
から接地に至る直流電流パスはカットオフされ、かつ全
てのMOSFETには、前述の場合と同様にしてV8より高いゲ
ート・ソース間電圧、ゲート・ドレイン間電圧、ゲート
・バックゲート間電圧、ソース・ドレイン間電圧が印加
されることはない。この結果から明らかなように、その
効果としては、前記第1実施例よりもさらに低消費電力
にして、IC外部へ出力する出力信号レベルを、他のBi−
CMOSICの信号レベルと同一条件とすると同時に、このIC
を構成するMOSFETの高信頼性、高性能性が保証される。Since it operates in this way, in this case as well, both power supply terminals 7 and 8
DC current path to ground from being cut off, and all of the MOSFET, if a high gate-source voltage than V 8 in the same manner described above, the gate-drain voltage, the gate-back gate voltage, the source -No drain-to-drain voltage is applied. As is clear from this result, as its effect, the power consumption is further reduced as compared with the first embodiment, and the output signal level to be output to the outside of the IC is set to other Bi-
Under the same conditions as the signal level of CMOS IC,
The high reliability and high performance of the MOSFETs that make up the device are guaranteed.
また、プリバッファ回路内にNANDゲート、NORゲート等
で構成したトライステート機能を具備させた出力回路を
構成することも容易に実現することが可能である。It is also possible to easily realize an output circuit having a tri-state function composed of NAND gates, NOR gates, etc. in the pre-buffer circuit.
第3図は、このトライステート機能を具備した第3実施
例を示している。この実施例は、前記第1実施例の出力
回路におけるプリバッファ回路にトライステート機能を
付加したものである。第3図中、45、46はCMOS又はBi−
CMOS構成のインバータゲート、G1、G4は、それぞれCMOS
又はBi−CMOS構成の2入力NANDゲート、2入力NORゲー
ト、44はプリバッファ回路22の制御入力端子である。FIG. 3 shows a third embodiment having this tri-state function. In this embodiment, a tristate function is added to the prebuffer circuit in the output circuit of the first embodiment. In FIG. 3, 45 and 46 are CMOS or Bi-
Inverter gate of CMOS configuration, G 1 and G 4 are CMOS
Alternatively, a 2-input NAND gate having a Bi-CMOS configuration, a 2-input NOR gate, and 44 are control input terminals of the prebuffer circuit 22.
この制御入力端子44にHレベル電位V44を印加すると、
信号レベル変換回路の入力信号端子5の電位はV8、V11
=0VとなりpMOSM7(第1図参照)は非導通、nMOSM10は
導通となってV9=0Vとなる。従って、V11=0Vであるか
ら、npnバイポーラトランジスタQ1、M14ともに非導通と
なって、出力はハイインピーダンス状態が実現される。
一方、制御入力端子44がLレベルで0Vであると、プリバ
ッファ回路22は、前記第1実施例の場合と同様の動作を
する。When an H level potential V 44 is applied to this control input terminal 44,
The potential of the input signal terminal 5 of the signal level conversion circuit is V 8 , V 11
= 0V, pMOSM 7 (see Figure 1) is non-conductive, nMOSM 10 is conductive, and V 9 = 0V. Therefore, since V 11 = 0V, both the npn bipolar transistors Q 1 and M 14 become non-conductive, and the output is in a high impedance state.
On the other hand, when the control input terminal 44 is 0V at the L level, the prebuffer circuit 22 operates in the same manner as in the case of the first embodiment.
次いで、第4図は、前記第2実施例の出力回路における
プリバッファ回路にトライステート機能を付加した第4
実施例を示している。同図中、プリバッファ回路23内に
おける47、48、49、51はCMOS又はBi−CMOS構成のインバ
ータゲート、G2、G3はCMOSまたはBi−CMOS構成の2入力
NANDゲートである。Next, FIG. 4 shows a fourth embodiment in which a tri-state function is added to the pre-buffer circuit in the output circuit of the second embodiment.
An example is shown. In the figure, 47, 48, 49, and 51 in the pre-buffer circuit 23 are inverter gates of CMOS or Bi-CMOS configuration, and G 2 and G 3 are two inputs of CMOS or Bi-CMOS configuration.
It is a NAND gate.
この実施例は、前記第3実施例の場合と同様に、制御入
力端子44にHレベル電位V8を印加すると、V25=V11=0
V、V24=V26=V8となるから、V27(第2図参照)=V7、
M26は導通で、V9=0Vとなりnpnバイポーラトランジスタ
Q1は非導通、V11=0VであるからM14は非導通となって、
出力はハイインピーダンス状態が実現される。一方、制
御入力端子44がLレベルで0Vであると、プリバッファ回
路23は、前記第2実施例の場合と同様の動作をする。In this embodiment, as in the case of the third embodiment, when an H level potential V 8 is applied to the control input terminal 44, V 25 = V 11 = 0
Since V and V 24 = V 26 = V 8 , V 27 (see FIG. 2) = V 7 ,
M 26 is conductive, V 9 = 0V, npn bipolar transistor
Since Q 1 is non-conducting and V 11 = 0V, M 14 is non-conducting,
The output is in a high impedance state. On the other hand, if the control input terminal 44 is 0V at the L level, the prebuffer circuit 23 operates similarly to the case of the second embodiment.
なお、上述の各実施例において、メインバッファ回路40
におけるプルアップ回路41に、TTLインターフェース専
用として、エミッタフォロアダーリントン接続構成にし
た場合、エミッタフォロア+ダイオード1段の縦列接続
構成にした場合、並びにプルダウン回路42にバイポーラ
トランジスタを用いたエミッタ接地回路で構成した場合
の各場合においても、前述の各実施例の作用効果と同様
の作用効果を有することは明らかである。また、各実施
例において、DC−DCコンバータ10を介さずに、第2の電
源電圧V8を直接、外部から第2の電源端子8に供給する
ようにしても各実施例で述べた作用効果を有することは
明らかである。In each of the above embodiments, the main buffer circuit 40
When the emitter follower Darlington connection configuration is used exclusively for the TTL interface in the pull-up circuit 41 in FIG. 1, when the emitter follower + diode one-stage cascade connection configuration is used, and the pull-down circuit 42 is configured by a grounded-emitter circuit using a bipolar transistor. In each case, it is clear that the same effects as the effects of the above-described embodiments are obtained. Further, in each of the embodiments, even if the second power supply voltage V 8 is directly supplied from the outside to the second power supply terminal 8 without passing through the DC-DC converter 10, the operational effect described in each of the embodiments is obtained. It is clear to have
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、外部から供給
される第1の電源電圧を所要電圧値の第2の電源電圧に
降圧させるDC−DCコンバータを備え、内部回路の次段に
は、この内部回路とともに上記第2の電源電圧で動作す
るプリバッファ回路を接続し、このプリバッファ回路の
次段には上記第1の電源電圧で動作する信号レベル変換
回路を接続し、終段には、その信号レベル変換回路から
出力される信号を入力して外部への出力信号の2値のレ
ベルをそれぞれプルアップ及びプルダウンする手段を備
え上記第1の電源電圧で動作するメインバッファ回路を
有し、前記レベル変換回路と前記メインバッファ回路の
プルダウン手段とは、ゲートに所定値のバイアス電圧が
印加されるMOSFETとゲートに入力信号が印加される論理
用MOSFETとの2個のトランジスタを直列接続したペアト
ランジスタを単位として構成したので、素子の微細化が
進み、MOSFETのゲート耐圧及びドレイン耐圧が低下して
も、これら低耐圧MOSFETで構成されるプリバッファ回路
及び内部回路等を他のCMOSIC及びBi−CMOSIC等の電源電
圧より低い耐圧以下の安全な電源電圧で動作させること
ができる。また、上記と同様に低耐圧MOSFETで構成さ
れ、且つ次段のメインバッファ回路の駆動能力を高める
ために第1の電源電圧で動作してその出力信号レベルを
当該第1の電源電圧動作レベルまで上昇させる信号レベ
ル変換回路と、同じく第1の電源電圧で動作するメイン
バッファ回路におけるプルダウン手段とは、ペアトラン
ジスタを単位として構成することにより、上記と同様
に、各MOSFETを耐圧以下の安全な電圧レベルで動作させ
ることができる。したがって、超微細な低耐圧MOSFETの
信頼性が保証されてその使用が可能とされるから、Bi−
CMOSICの大規模化、高速化及び低消費電力化を十分に図
ることができ、また、他のCMOSIC、Bi−CMOSIC、又はTT
LICとの信号レベルインターフェース条件を満足させる
ことができ、これらICの動作マージンを劣化させること
なく直接接続を可能とすることができるという利点があ
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the DC-DC converter for stepping down the first power supply voltage supplied from the outside to the second power supply voltage of the required voltage value is provided, and the internal circuit is provided. A pre-buffer circuit that operates at the second power supply voltage is connected to the next stage together with the internal circuit, and a signal level conversion circuit that operates at the first power supply voltage is connected to the next stage of the pre-buffer circuit. , The final stage is provided with means for inputting a signal output from the signal level conversion circuit and pulling up and pulling down a binary level of an output signal to the outside, respectively, and operating with the first power supply voltage. The level conversion circuit and the pull-down means of the main buffer circuit have a buffer circuit, and the level conversion circuit and the pull-down means of the main buffer circuit are a MOSFET whose gate is applied with a bias voltage of a predetermined value and a logic MOSFE whose gate is applied with an input signal. Since a pair transistor in which two transistors of T and T are connected in series is used as a unit, even if miniaturization of the device progresses and the gate breakdown voltage and drain breakdown voltage of the MOSFET decrease, a pre-buffer composed of these low breakdown voltage MOSFETs It is possible to operate circuits and internal circuits with a safe power supply voltage that is lower than the withstand voltage lower than the power supply voltage of other CMOS ICs and Bi-CMOS ICs. Further, similarly to the above, it is composed of a low withstand voltage MOSFET, and operates at the first power supply voltage to increase the drive capability of the main buffer circuit of the next stage, and outputs the output signal level up to the first power supply voltage operation level. The signal level conversion circuit for raising the voltage and the pull-down means in the main buffer circuit, which also operates at the first power supply voltage, are configured with a pair of transistors as a unit, so that each MOSFET has a safe voltage equal to or lower than the withstand voltage, as described above. Can be operated at a level. Therefore, the reliability of ultra-small, low-voltage MOSFETs is guaranteed and their use is possible.
It is possible to achieve large scale, high speed and low power consumption of CMOS ICs, and also to use other CMOS ICs, Bi-CMOS ICs, or TTs.
There is an advantage that the signal level interface condition with LIC can be satisfied and direct connection can be made without degrading the operation margin of these ICs.
さらに、終段に接続されて大電流駆動が必要とされるメ
インバッファ回路に供給する第1の電源と、内部回路に
供給する第2の電源とが分離された構成になっているか
ら、出力回路の動作時に発生するメインバッファ部の電
源上に誘起される雑音が内部回路の電源に回り込むこと
がなく、内部回路が安定に動作するという利点がある。Further, since the first power supply connected to the final stage and supplied to the main buffer circuit that needs to drive a large current is separated from the second power supply supplied to the internal circuit, the output There is an advantage in that the noise induced on the power supply of the main buffer section generated during the operation of the circuit does not flow into the power supply of the internal circuit, and the internal circuit operates stably.
第1図はこの発明に係る複合形半導体出力回路の第1実
施例を示す回路図、第2図はこの発明の第2実施例を示
す回路図、第3図はこの発明の第3実施例を示す回路
図、第4図はこの発明の第4実施例を示す回路図、第5
図は従来の複合形半導体出力回路の回路図である。 1:内部回路、6:出力端子、7:第1の電源端子、8:第2の
電源端子、10:DC−DCコンバータ、20、21、22、23:プリ
バッファ回路、30、31:信号レベル変換回路、40:メイン
バッファ回路、41:プルアップ回路(プルアップ手
段)、42:プルダウン回路(プルダウン手段)、M1〜
M28:MOSFET、Q1:npnバイポーラトランジスタ。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a composite semiconductor output circuit according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a circuit diagram of a conventional composite type semiconductor output circuit. 1: internal circuit, 6: output terminal, 7: first power supply terminal, 8: second power supply terminal, 10: DC-DC converter, 20, 21, 22, 23: pre-buffer circuit, 30, 31: signal Level conversion circuit, 40: Main buffer circuit, 41: Pull-up circuit (pull-up means), 42: Pull-down circuit (pull-down means), M 1 ~
M 28 : MOSFET, Q 1 : npn bipolar transistor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀口 勝治 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−21323(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuji Horiguchi 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP 62-21323 (JP, A)
Claims (1)
ンジスタ及びMOSFETを構成素子としてなる集積回路にお
ける複合形半導体出力回路であって、 外部から供給される第1の電源電圧を所要電圧値の第2
の電源電圧に降圧するDC−DCコンバータと、内部回路と
ともに前記第2の電源電圧で動作し当該内部回路からの
出力信号が入力されるプリバッファ回路と、前記第1の
電源電圧で動作し前記プリバッファ回路を介して入力さ
れる前記内部回路からの出力信号をレベル変換する信号
レベル変換回路と、該信号レベル変換回路から出力され
る信号を入力して外部への出力信号の2値のレベルをそ
れぞれプルアップ及びプルダウンする手段が備えられ前
記第1の電源電圧で動作するメインバッファ回路とを有
し、前記信号レベル変換回路と前記メインバッファ回路
のプルダウン手段とは、ゲートに所定値のバイアス電圧
が印加されるMOSFETとゲートに入力信号が印加される論
理用MOSFETとの2個のトランジスタを直列接続したペア
トランジスタを単位として構成してなることを特徴とす
る複合形半導体出力回路。1. A composite semiconductor output circuit in an integrated circuit comprising a bipolar transistor and a MOSFET formed on the same semiconductor substrate as constituent elements, wherein a first power supply voltage supplied from the outside is a second of a required voltage value.
A DC-DC converter for stepping down to the power supply voltage, a pre-buffer circuit that operates together with an internal circuit at the second power supply voltage and receives an output signal from the internal circuit, and a pre-buffer circuit that operates at the first power supply voltage. A signal level conversion circuit for converting the level of the output signal from the internal circuit input via the pre-buffer circuit, and a binary level of the output signal to the outside by inputting the signal output from the signal level conversion circuit And a main buffer circuit which is provided with means for pulling up and pulling down, respectively, and which operates at the first power supply voltage, and the signal level conversion circuit and the pull-down means of the main buffer circuit are configured to bias the gate with a predetermined value. A pair transistor in which two transistors, a MOSFET to which a voltage is applied and a logic MOSFET to which an input signal is applied to the gate, are connected in series A composite semiconductor output circuit characterized by being configured as follows.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63073344A JPH0777342B2 (en) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | Composite semiconductor output circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63073344A JPH0777342B2 (en) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | Composite semiconductor output circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246862A JPH01246862A (en) | 1989-10-02 |
| JPH0777342B2 true JPH0777342B2 (en) | 1995-08-16 |
Family
ID=13515447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63073344A Expired - Fee Related JPH0777342B2 (en) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | Composite semiconductor output circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777342B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917358A (en) * | 1997-12-09 | 1999-06-29 | Motorola, Inc. | Method and output buffer with programmable bias to accommodate multiple supply voltages |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07111825B2 (en) * | 1985-07-22 | 1995-11-29 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor memory device |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63073344A patent/JPH0777342B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01246862A (en) | 1989-10-02 |
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