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JPH06296130A - データ出力回路 - Google Patents

データ出力回路

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Publication number
JPH06296130A
JPH06296130A JP5080867A JP8086793A JPH06296130A JP H06296130 A JPH06296130 A JP H06296130A JP 5080867 A JP5080867 A JP 5080867A JP 8086793 A JP8086793 A JP 8086793A JP H06296130 A JPH06296130 A JP H06296130A
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JP
Japan
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output
power supply
terminal
circuit
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JP5080867A
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Sumako Shiraishi
石 須磨子 白
Masami Masuda
田 正 美 増
Kazutaka Nogami
上 一 孝 野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 貫通電流の発生や出力速度の低下を防止し、
十分なハイレベルの出力を得ることができるデータ出力
回路を提供する。 【構成】 駆動信号ｄ及び／ｄを出力する内部回路１
と、電源電圧ＶDD端子に一端が接続され、ゲートに駆動
信号ｄを入力されるＰチャネルトランジスタ３１と、Ｐ
チャネルトランジスタ３１の他端に一端が接続され、電
源電圧Ｖss端子に他端が接続され、ゲートに駆動信号／
ｄを入力されるＮチャネルトランジスタ３２と、Ｐチャ
ネルトランジスタ３１の他端に一端が接続され、外部出
力端子Ｄoutに他端が接続され、第１のＮチャネルトラ
ンジスタよりも閾値電圧が低いＮチャネルトランジスタ
３３とを備え、外部出力端子Ｄout からのハイレベルの
信号の出力は、電源電圧ＶDD端子から出力された電圧
が、Ｐチャネルトランジスタ３１及びＮチャネルトラン
ジスタ３３を介して外部出力端子Ｄout に供給されるこ
とで行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデータ出力回路に係わ
り、特に単一の低電圧電源で駆動させるのに好適なデー
タ出力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のデータ出力回路の構成を図７に示
す。半導体チップに内蔵された内部回路１の出力端に、
Ｐチャネルトランジスタ１１及びＮチャネルトランジス
タ１２から成る出力バッファが接続されている。内部回
路１から、この出力バッファを駆動するための駆動信号
ｄ及びｄ´が出力される。この信号ｄ及びｄ´は同位相
であって、Ｐチャネルトランジスタ１１とＮチャネルト
ランジスタ１２のゲートにそれぞれ入力される。Ｐチャ
ネルトランジスタ１１及びＮチャネルトランジスタ１２
は、電源電圧ＶDD端子と接地電圧Ｖss端子との間に直列
に接続され、それぞれのドレインには出力端子Ｄout が
共通接続されている。
【０００３】内部回路１から駆動信号ｄ及びｄ´が出力
され、Ｐチャネルトランジスタ１１及びＮチャネルトラ
ンジスタ１２のゲートにそれぞれ入力されて、いずれか
一方がオンしてハイレベル又はロウレベルの信号が出力
端子Ｄout より出力される。
【０００４】しかし、このような従来のデータ出力回路
では、電源電圧ＶDDよりも高い電圧が出力端子Ｄout に
印加されると、出力端子Ｄout からＰチャネルトランジ
スタ１１を介して電源電圧ＶDD端子へ貫通電流Ｉ1 が流
れる。
【０００５】図９に、このデータ出力回路の一部の縦断
面構造を示す。ｐ型半導体基板７１の表面にｎウエル７
２が形成され、ｎウエル７２内にｐ+ 型不純物領域から
成るソース領域７３とドレイン領域７４とが形成されて
いる。ここで、上述した貫通電流Ｉ1 は、出力端子Ｄou
t からドレイン領域７４を介してｎウエル７２へと流れ
る。
【０００６】さらに、ハイレベルの信号を出力する時
は、出力端子Ｄout をＰチャネルトランジスタ１１によ
り充電する必要がある。しかし、Ｐチャネルトランジス
タはＮチャネルトランジスタよりも電流駆動能力が小さ
いので、出力速度の低下を招く。
【０００７】図８に他の従来のデータ出力回路の構成を
示す。この回路は、図７に示された回路におけるＰチャ
ネルトランジスタ１１をＮチャネルトランジスタ２１に
置き換えたものに相当する。これに伴い、内部回路２か
らは逆相の駆動信号ｄ及び／ｄが出力されて、Ｐチャネ
ルトランジスタ２１及びＮチャネルトランジスタ１２の
ゲートにそれぞれ出力される。
【０００８】このデータ出力回路によれば、上述したよ
うな貫通電流Ｉ1 やデータ出力速度に関する問題は解決
される。
【０００９】しかし、図８に示された回路では、出力さ
れるハイレベルの信号の電圧は、最大でも、Ｎチャネル
トランジスタ２１のゲートに印加される電源電圧ＶDDか
らこのトランジスタ２１の閾値電圧を引いた電圧しか得
られない。よって、電源電圧ＶDDが３．３Ｖといった低
電圧電源を単一に用いているような場合には、不十分な
出力レベルしか得られない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のデ
ータ出力回路は、単一の低電圧電源を用いた場合に貫通
電流が基板に流れたり、データ出力速度の低下を招いた
り、あるいは十分なハイレベルの出力が得られないとい
った問題があった。
【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、貫通電流の発生や出力速度の低下を防止し、十分な
ハイレベルの出力を得ることができるデータ出力回路を
提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のデータ出力回路
は、駆動信号を出力する内部回路と、第１の電源電圧端
子に一端が接続され、ゲートに前記駆動信号を入力され
るＰチャネルトランジスタと、前記Ｐチャネルトランジ
スタの他端に一端が接続され、外部出力端子に他端が接
続されたＮチャネルトランジスタとを備え、前記Ｎチャ
ネルトランジスタの閾値電圧は同一基板上にある他のＮ
チャネルトランジスタよりも低く設定されており、前記
外部出力端子からのハイレベルの信号の出力は、前記第
１の電源電圧端子から出力された電圧が前記Ｐチャネル
トランジスタ及びＮチャネルトランジスタを介して前記
外部出力端子に供給されることで行われることを特徴と
している。
【００１３】
【作用】外部出力端子からハイレベルの信号が出力され
るとき、第１の電源電圧端子から出力された電圧が、Ｐ
チャネルトランジスタとＮチャネルトランジスタとを介
して外部出力端子に供給される。このため、外部出力端
子に第１の電源電圧端子の電圧よりも高い電圧が印加さ
れても、Ｎチャネルトランジスタが第１の電源電圧端子
と外部出力端子との間に存在することにより、外部出力
端子から第１の電源電圧端子へ電流が流れることが防止
される。また、このＮチャネルトランジスタの閾値電圧
は同一基板上の他のＮチャネルトランジスタの閾値電圧
よりも低く設定されているため、ハイレベルの信号を出
力する時にも十分な高さのレベルを得ることができる。
さらに、ハイレベルの信号を出力する時に外部出力端子
を充電するのはＰチャネルトランジスタより電流駆動能
力の大きいＮチャネルトランジスタであるため、高速度
で充電することができ、出力速度の低下が防止される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例に図面を参照して説
明する。先ず、第１の実施例によるデータ出力回路の構
成を図１に示す。内部回路１の出力側に、Ｐチャネルト
ランジスタ３１とＮチャネルトランジスタ３２及び３３
から成る出力バッファが設けられている。Ｐチャネルト
ランジスタ３１とＮチャネルトランジスタ３２が、電源
電圧ＶDD端子と接地電圧Ｖss端子との間に直列に接続さ
れており、それぞれのゲートには内部回路１より同相の
駆動信号ｄ及びｄ´が印加される。
【００１５】Ｐチャネルトランジスタ３１及びＮチャネ
ルトランジスタ３２のドレインには、Ｎチャネルトラン
ジスタ３３の一端が接続され、他端が出力端子Ｄout に
接続されている。
【００１６】ここで、Ｎチャネルトランジスタ３３のゲ
ートには電源電圧ＶDDが印加されており、この閾値電圧
はＮチャネルトランジスタ３２の閾値電圧よりも低く設
定されている。
【００１７】内部回路１から出力される駆動信号ｄ及び
ｄ´が、ハイレベルからロウレベルへと変化すると、Ｎ
チャネルトランジスタ３２がオンからオフ状態へと切り
替わり、Ｐチャネルトランジスタ３１はオフからオン状
態へ切り替わる。また、Ｎチャネルトランジスタ３３
は、ノーマリオンの状態にある。これにより、ハイレベ
ルの信号が、電源電圧ＶDD端子からＰチャネルトランジ
スタ３１とＮチャネルトランジスタ３３とを介して出力
端子Ｄout が充電されることで出力される。ここで、Ｎ
チャネルトランジスタ３３の閾値電圧は低く設定されて
いるため、電源電圧が３．３Ｖと低い場合にも十分なレ
ベルが得られる。
【００１８】また、Ｐチャネルトランジスタ３１のドレ
インがＮチャネルトランジスタ３３を介して出力端子Ｄ
out に接続されている。このため、出力端子Ｄout に電
源電圧ＶDDより高い電圧が印加されても、出力端子Ｄou
t から電源電圧ＶDDへ電流が流れたり、あるいは出力端
子Ｄout からＰチャネルトランジスタ３１のドレイン領
域を介して半導体基板へ電流が流れることが防止され
る。
【００１９】図２に、本発明の第２の実施例によるデー
タ出力回路の構成を示す。この回路では、電源電圧ＶDD
端子と接地電圧Ｖss端子との間に、Ｐチャネルトランジ
スタ４４、Ｎチャネルトランジスタ４１及びＮチャネル
トランジスタ４２が直列に接続されている。Ｎチャネル
トランジスタ４１及び４２のゲートに、内部回路２より
逆相の駆動信号ｄ及び／ｄが入力される。Ｐチャネルト
ランジスタ４４のゲートには、駆動信号ｄがインバータ
４３により反転されてノードａを介して印加される。こ
こで、Ｎチャネルトランジスタ４１の閾値電圧は、Ｎチ
ャネルトランジスタ４２の閾値電圧よりも低く設定され
ている。
【００２０】ハイレベルの信号の出力は、駆動信号ｄが
ハイレベルであり、インバータ４３によりこの駆動信号
ｄが反転されたロウレベルの信号がノードａに出力され
た時に、Ｐチャネルトランジスタ４４とＮチャネルトラ
ンジスタ４１がオンすることで行われる。この場合に、
Ｎチャネルトランジスタ４１の閾値電圧は低く設定され
ているので、出力端子Ｄout からは十分なハイレベルの
信号が出力される。
【００２１】ところで、上述した第１の実施例では、ハ
イレベルの出力はＰチャネルトランジスタ３１とＮチャ
ネルトランジスタ３３を介して出力端子Ｄout が充電さ
れることで行われる。ロウレベルの出力は、Ｎチャネル
トランジスタ３３とＰチャネルトランジスタ３２とを介
して出力端子Ｄout が放電されることで行われる。この
ように、いずれのデータを出力するためにも充放電が必
要である。
【００２２】これに対し、第２の実施例ではロウレベル
の信号を出力する場合、出力端子Ｄout をＮチャネルト
ランジスタ４２のみを介して放電すればよく高速化され
る。
【００２３】本発明の第３の実施例について、図３を参
照して説明する。電源電圧ＶDD端子と接地電圧Ｖss端子
との間にＮチャネルトランジスタ５１及び５２が直列に
接続され、それぞれのゲートには内部回路２から出力さ
れる駆動信号ｄ及び／ｄが入力される。電源電圧ＶDD端
子と出力端子Ｄout との間に、Ｐチャネルトランジスタ
５３及びＮチャネルトランジスタ５４が直列に接続され
ている。Ｐチャネルトランジスタ５３のゲートには、駆
動信号ｄがインバータ５５で反転されてノードａを介し
て入力され、Ｎチャネルトランジスタ５４のゲートには
電源電圧ＶDDが入力される。
【００２４】ハイレベルの信号が出力される時は、ハイ
レベルの駆動信号ｄによりＮチャネルトランジスタ５１
がオンし、出力端子Ｄout が充電される。Ｎチャネルト
ランジスタ５１のみの充電によるハイレベルの信号は、
最大で電源電圧ＶDDからＮチャネルトランジスタ５１の
閾値電圧を引いたレベルとなる。しかし、この実施例で
はＰチャネルトランジスタ５３がロウレベルの信号をゲ
ートに入力されてオンし、このトランジスタ５３とノー
マリオン状態のＮチャネルトランジスタ５４とを介して
出力端子Ｄout を充電する。そして、Ｎチャネルトラン
ジスタ５４は閾値電圧が低く設定されているため、出力
端子Ｄout からは十分なレベルを持つハイレベルの信号
が出力される。またＰチャネルトランジスタより電流駆
動能力の大きいＮチャネルトランジタ５１を介しての充
電によりハイレベル出力が高速化される。
【００２５】ここで、この時の駆動信号ｄ及び／ｄの出
力波形と、Ｐチャネルトランジスタ５３のゲートに入力
されるノードａの電位のタイミング波形とを、図４
（ａ）に示す。ここでは、駆動信号ｄはロウレベルから
ハイレベルへと変化し、駆動信号／ｄはハイレベルから
ロウレベルへ変化している。ノードａの電位は、駆動信
号ｄよりも所定時間遅延された状態で反転する。
【００２６】次に、駆動信号ｄがハイレベルからロウレ
ベルへ変化し、駆動信号／ｄがロウレベルからハイレベ
ルへと変化する時の出力波形を図４（ｂ）に示す。駆動
信号ｄがロウレベルになりＮチャネルトランジスタ５１
がオフした後、ノードａの電位がハイレベルになり、Ｐ
チャネルトランジスタ５３がオフする前に、Ｎチャネル
トランジスタ５２がオンすることになる。これにより、
図４（ｂ）において図示された期間ｔ1 に渡って、電源
電圧ＶDD端子からＰチャネルトランジスタ５３、Ｎチャ
ネルトランジスタ５４及び５２を介して貫通電流Ｉ3 が
流れる。このような事態を防止するためには、図４
（ｃ）に示されたように、ノードａの電位がハイレベル
に上がった後に、駆動信号／ｄがハイレベルになるよう
にタイミングマージンを設定する必要がある。しかし、
このように設定するためには回路ディメンジョン等の設
定が困難になる上に、データ出力の速度が遅延すること
になる。
【００２７】図５に示された第４の実施例では、第３の
実施例において発生していた貫通電流を防止することが
できる。本実施例では、第３の実施例におけるＮチャネ
ルトランジスタ５４の替わりに、ゲートに駆動信号ｄを
入力されるＮチャネルトランジスタ６１を設けた点に特
徴がある。
【００２８】第４の実施例における駆動波形を図６
（ａ）及び（ｂ）に図示する。図６（ａ）のように、駆
動信号ｄがロウレベルで駆動信号／ｄがハイレベルのと
きは、ノードａの電位はハイレベルである。Ｎチャネル
トランジスタ５１及び６１とＰチャネルトランジスタ５
３はオフし、Ｎチャネルトランジスタ５２はオンして出
力端子Ｄout からはロウレベルの信号が出力される。
【００２９】駆動信号ｄがハイレベルに、駆動信号／ｄ
がロウレベルに、ノードａの電位がその後ロウレベルに
変化すると、Ｎチャネルトランジスタ５２がオフし、他
のトランジスタは全てオンしてハイレベルの信号が出力
される。ここで、Ｎチャネルトランジスタ６１は、第５
の実施例におけるＮチャネルトランジスタ５４と同様
に、閾値電圧が他のＮチャネルトランジスタよりも低く
設定されているため、十分なハイレベルの信号が出力さ
れる。
【００３０】次に、図６（ｂ）のように駆動信号ｄがハ
イレベルからロウレベルに変化し、駆動信号／ｄがロウ
レベルからハイレベルに変化すると、その後ノードａの
電位がロウレベルからハイレベルへ変化する。Ｎチャネ
ルトランジスタ５１及び６１とＰチャネルトランジスタ
５３がオフし、Ｎチャネルトランジスタ５２がオンし、
出力端子Ｄout からはロウレベルの信号が出力される。
この時、Ｎチャネルトランジスタ５２がオンするより
も、Ｎチャネルトランジスタ６１が先にオフすること
で、電源電圧ＶDD端子からトランジスタ５３、６１及び
５２を介して接地電圧Ｖss端子へ貫通電流が流れるのが
防止される。よって、本実施例では第３の実施例と異な
り、ノードａの電位がロウレベルからハイレベルへ変化
した後に駆動信号／ｄがロウレベルからハイレベルへ変
化するように信号のタイミングを設定する必要はない。
このため、回路ディメンジョン等の設定は容易でデータ
出力を高速化することができる。
【００３１】上述した実施例は一例であり、図１から図
３及び図５に示された回路に限定されることなく、本発
明は種々の変形が可能である。例えば、駆動信号を出力
する内部回路は、実施例のように相補的な二つの信号を
共に出力するものである必要はなく、一つの駆動信号の
みを出力し他の手段で反転させてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のデータ出
力回路は、外部出力端子からハイレベルの信号が出力さ
れるとき、第１の電源電圧端子から出力された電圧が、
Ｐチャネルトランジスタと第２のＮチャネルトランジス
タとを介して外部出力端子に供給されるため、外部出力
端子に第１の電源電圧端子の電圧よりも高い電圧が印加
されても、第２のＮチャネルトランジスタが第１の電源
電圧端子と外部出力端子との間に設けられていることに
より、外部出力端子から第１の電源電圧端子へ電流が流
れることが防止される。また、この第２のＮチャネルト
ランジスタの閾値電圧は第１のＮチャネルトランジスタ
の閾値電圧よりも低く設定されているため、ハイレベル
の信号を出力する時にも十分な高さのレベルを得ること
ができる。さらに、ハイレベルの信号を出力する時に外
部出力端子を充電するのはＮチャネルトランジスタであ
り、Ｐチャネルトランジスタを用いた場合よりも高速度
で充電することができるため、データの出力速度を高速
化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるデータ出力回路の
構成を示した回路図。
【図２】本発明の第２の実施例によるデータ出力回路の
構成を示した回路図。
【図３】本発明の第３の実施例によるデータ出力回路の
構成を示した回路図。
【図４】同実施例における駆動信号の波形を示したタイ
ムチャート。
【図５】本発明の第４の実施例によるデータ出力回路の
構成を示した回路図。
【図６】同実施例における駆動信号の波形を示したタイ
ムチャート。
【図７】従来のデータ出力回路の構成を示した回路図。
【図８】他の従来のデータ出力回路の構成を示した回路
図。
【図９】図７に示されたデータ出力回路の素子構造を示
した縦断面図。
【符号の説明】
１，２ 内部回路３１，４４，５３ Ｐチャネルトラン
ジスタ ３２，３３，４１，４２，５１，５２，５４，６１ Ｎ
チャネルトランジスタ ４３，５５ インバータ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】駆動信号を出力する内部回路と、 第１の電源電圧端子に一端が接続され、ゲートに前記駆
    動信号を入力されるＰチャネルトランジスタと、 前記Ｐチャネルトランジスタの他端に一端が接続され、
    外部出力端子に他端が接続されたＮチャネルトランジス
    タとを備え、 前記Ｎチャネルトランジスタの閾値電圧は同一基板上に
    ある他のＮチャネルトランジスタよりも低く設定されて
    おり、 前記外部出力端子からのハイレベルの信号の出力は、前
    記第１の電源電圧端子から出力された電圧が前記Ｐチャ
    ネルトランジスタ及びＮチャネルトランジスタを介して
    前記外部出力端子に供給されることで行われることを特
    徴とするデータ出力回路。
  2. 【請求項２】駆動信号を出力する内部回路と、 第１の電源電圧端子に一端が接続され、ゲートに前記駆
    動信号を入力されるＰチャネルトランジスタと、 前記Ｐチャネルトランジスタの他端に一端が接続され、
    第２の電源電圧端子に他端が接続され、ゲートに前記駆
    動信号と逆位相の信号を入力される第１のＮチャネルト
    ランジスタと、 前記Ｐチャネルトランジスタの他端に一端が接続され、
    外部出力端子に他端が接続され、前記第１のＮチャネル
    トランジスタよりも閾値電圧が低い第２のＮチャネルト
    ランジスタとを備え、 前記外部出力端子からのハイレベルの信号の出力は、前
    記第１の電源電圧端子から出力された電圧が、前記Ｐチ
    ャネルトランジスタ及び前記第２のＮチャネルトランジ
    スタを介して前記外部出力端子に供給されることで行わ
    れることを特徴とするデータ出力回路。
  3. 【請求項３】駆動信号を出力する内部回路と、 第１の電源電圧端子に一端が接続され、ゲートに前記駆
    動信号が反転されて入力されるＰチャネルトランジスタ
    と、 前記Ｐチャネルトランジスタの他端に一端が接続され、
    外部出力端子に他端が接続され、ゲートに前記駆動信号
    を入力される第１のＮチャネルトランジスタと、 前記Ｎチャネルトランジスタの他端に一端が接続され、
    第２の電源電圧端子に他端が接続され、ゲートに前記駆
    動信号と逆位相の信号を入力される第２のＮチャネルト
    ランジスタとを備え、 前記第１のＮチャネルトランジスタの閾値電圧は前記第
    ２のＮチャネルトランジスタの閾値電圧よりも低く、前
    記外部出力端子からのハイレベルの信号の出力は、前記
    第１の電源電圧端子から出力された電圧が、前記Ｐチャ
    ネルトランジスタ及び前記第１のＮチャネルトランジス
    タを介して前記外部出力端子に供給されることで行われ
    ることを特徴とするデータ出力回路。
  4. 【請求項４】駆動信号を出力する内部回路と、 前記内部回路から出力された前記駆動信号を与えられ、
    外部出力端子より外部へハイレベル又はロウレベルの信
    号を出力する出力バッファ部と、 前記出力バッファ部がハイレベルの信号を出力する時
    に、前記外部出力端子を充電してレベルを引き上げるプ
    ルアップ回路とを備え、 前記プルアップ回路は前記内部回路から出力された前記
    駆動信号を与えられて動作を制御されることを特徴とす
    るデータ出力回路。
  5. 【請求項５】前記出力バッファ部は二つのＮチャネルト
    ランジスタを有し、 前記プルアップ回路は、電源電圧端子と前記外部出力端
    子との間に直列に接続されたＰチャネルトランジスタと
    Ｎチャネルトランジスタとを有し、前記Ｐチャネルトラ
    ンジスタのゲートには前記内部回路から出力された前記
    駆動信号が反転されて入力され、前記Ｎチャネルトラン
    ジスタのゲートには前記駆動信号又は電源電圧が入力さ
    れることを特徴とする請求項４記載のデータ出力回路。
  6. 【請求項６】前記プルアップ回路の有する前記Ｎチャネ
    ルトランジスタの閾値電圧は、前記出力バッファ回路の
    有する二つの前記Ｎチャネルトランジスタの一方又は両
    方の閾値電圧よりも低いことを特徴とする請求項５記載
    のデータ出力回路。
JP08086793A 1993-04-07 1993-04-07 データ出力回路 Expired - Fee Related JP3151329B2 (ja)

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