JP2006033060A - Dynamic circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ダイナミック回路に関するものである。 The present invention relates to a dynamic circuit.
従来の半導体集積回路において、より高速化が求められるロジック部には、ダイナミック回路が使用される場合が多い。
従来のダイナミック回路としては、一端が電源に接続され、クロック信号により駆動制御されるPchMOSFETと、そのPchMOSFETの他端に接続され、そのPchMOSFETがオンするプリチャージ期間に複数の入力信号に応じた論理状態を確定し、そのPchMOSFETがオフするエバリュエート期間にその確定した論理状態に応じた出力信号を発生するNMOSロジック回路と、PchMOSFETおよびNMOSロジック回路間に接続され、そのNMOSロジック回路から発生される出力信号を導出するノードと、そのノードに接続され、そのノードから入力されるNMOSロジック回路の論理状態の反転論理を出力する出力インバータ回路と、PchMOSFETと並列に接続され、出力インバータ回路からの出力信号により駆動制御され、ノードにおける論理状態を保持するキーパ用PchMOSFETとを備えたものがある。
In a conventional semiconductor integrated circuit, a dynamic circuit is often used for a logic portion that is required to have higher speed.
As a conventional dynamic circuit, one end is connected to a power supply and is driven and controlled by a clock signal, and a logic corresponding to a plurality of input signals is connected to the other end of the PchMOSFET and the PchMOSFET is turned on. An NMOS logic circuit that determines the state and generates an output signal corresponding to the determined logic state during an evaluation period in which the PchMOSFET is turned off, and an output that is connected between the PchMOSFET and the NMOS logic circuit and is generated from the NMOS logic circuit A node for deriving a signal, an output inverter circuit connected to the node and outputting an inverted logic of the logic state of the NMOS logic circuit, and an output from the output inverter circuit connected in parallel with the Pch MOSFET Is driven and controlled by the item, there is provided with a keeper for PchMOSFET to hold the logic state at node.
このダイナミック回路の動作としては、クロック信号が“L”レベルとなるプリチャージ期間に、PchMOSFETがオンして、電源からそのPchMOSFETを通じてノードに電荷が充電される。また、このプリチャージ期間に、NMOSロジック回路は、複数の入力信号に応じた論理状態を確定する。この時、ノードの電位は“H”レベルで出力インバータ回路からはその反転論理の“L”レベルが出力される。また、クロック信号が“H”レベルとなるエバリュエート期間に、PchMOSFETがオフして、ノードに充電された電荷は、NMOSロジック回路の確定した論理状態に応じて保持または引き抜かれる。電荷が保持される時、ノードの電位は“H”レベルのままで出力インバータ回路からはその反転論理の“L”レベルが出力される。一方、電荷が引き抜かれる時、ノードの電位は“L”レベルに変化し、出力インバータ回路からはその反転論理の“H”レベルが出力される。このように、出力インバータ回路からの出力信号は、プリチャージ期間に“L”レベルを出力し、エバリュエート期間にNMOSロジック回路の入力信号の論理に応じて“L”レベルを保持、あるいは“L”レベルから“H”レベルに変化する。
なお、NMOSロジック回路の確定した論理状態がノード電位を“H”レベルに保持する論理状態である場合に、PchMOSFETがオフされるエバリュエート期間にNMOSロジック回路のNchMOSFETのオフ時の電流リークが大きいと、ノード電位を“H”レベルのままに保持しなくてはならないにも関わらず、ノード電位が“L”レベルに変化してしまうことが懸念されるが、出力インバータ回路からの出力信号により駆動制御されるキーパ用PchMOSFETを設けたことにより、ノード電位を“H”レベルのままに保持することができる(例えば、特許文献1参照)。
As an operation of the dynamic circuit, the Pch MOSFET is turned on during the precharge period in which the clock signal is at the “L” level, and the node is charged from the power source through the Pch MOSFET. In addition, during this precharge period, the NMOS logic circuit determines a logic state corresponding to a plurality of input signals. At this time, the potential of the node is “H” level, and the output inverter circuit outputs the “L” level of the inverted logic. Further, during the evaluation period in which the clock signal is at the “H” level, the Pch MOSFET is turned off, and the charge charged to the node is held or extracted according to the determined logic state of the NMOS logic circuit. When the electric charge is held, the node potential remains at “H” level, and the output inverter circuit outputs the “L” level of the inverted logic. On the other hand, when the charge is extracted, the potential of the node changes to the “L” level, and the output inverter circuit outputs the “H” level of the inverted logic. As described above, the output signal from the output inverter circuit outputs “L” level during the precharge period, and maintains “L” level according to the logic of the input signal of the NMOS logic circuit during the evaluation period, or “L”. The level changes from “H” level.
Note that if the determined logic state of the NMOS logic circuit is a logic state in which the node potential is held at the “H” level, current leakage when the Nch MOSFET of the NMOS logic circuit is off is large during the evaluation period in which the Pch MOSFET is turned off. Although the node potential must be kept at the “H” level, there is a concern that the node potential may change to the “L” level, but it is driven by the output signal from the output inverter circuit. By providing the controlled keeper PchMOSFET, the node potential can be maintained at the “H” level (see, for example, Patent Document 1).
従来のダイナミック回路は以上のように構成されているので、一般に出力インバータ回路は、PchMOSFETおよびNchMOSFETにより構成され、それらPchMOSFETおよびNchMOSFETの駆動制御によって出力信号を変化させるが、それらPchMOSFETまたはNchMOSFETのオフ時に電流リークが発生し省エネルギー化の妨げとなると共に、それらPchMOSFETまたはNchMOSFETの駆動が低速になってしまうなどの課題があった。 Since the conventional dynamic circuit is configured as described above, the output inverter circuit is generally configured by PchMOSFET and NchMOSFET, and the output signal is changed by driving control of these PchMOSFET and NchMOSFET. When the PchMOSFET or NchMOSFET is off, There is a problem in that current leakage occurs and hinders energy saving, and driving of the Pch MOSFET or Nch MOSFET becomes slow.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、トランジスタのオフ時の電流リークを低リーク化し省エネルギー化すると共に、トランジスタのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化するダイナミック回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The current leakage at the time of turning off the transistor is reduced to save energy, and the drive from the transistor to off is turned on at high speed, and the output of the transistor is improved with high sensitivity. The object is to obtain a dynamic circuit that changes its logic state.
この発明に係るダイナミック回路は、出力インバータ回路のトランジスタの基板電圧を、充電期間に高く、評価期間に低くなるように制御するようにしたものである。 In the dynamic circuit according to the present invention, the substrate voltage of the transistor of the output inverter circuit is controlled to be high during the charging period and low during the evaluation period.
この発明によれば、出力インバータ回路のトランジスタの基板電圧を充電期間に高く、評価期間に低くなるように制御することで、トランジスタのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。また、トランジスタのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる効果がある。 According to the present invention, by controlling the substrate voltage of the transistor of the output inverter circuit to be high during the charging period and low during the evaluation period, current leakage when the transistor is off can be reduced to save energy. . In addition, the transistor can be driven from off to on at high speed, and the output logic state can be changed with high sensitivity.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるダイナミック回路を示す回路図であり、図において、PchMOSFET(充電用トランジスタ)1は、ソース電極が電源に接続されると共にゲート電極がクロック信号線に接続され、クロック信号clkにより駆動制御されるものである。NchMOSFET(放電用トランジスタ)2は、ソース電極がグランドに接続されると共にゲート電極がクロック信号線に接続され、クロック信号clkによりPchMOSFET1とは反転論理で駆動制御されるものである。NMOSロジック回路(ロジック回路)3は、PchMOSFET1のドレイン電極およびNchMOSFET2のドレイン電極間に接続されたものである。この実施の形態1では、NMOSロジック回路3の一例として、PchMOSFET1のドレイン電極にドレイン電極が接続されたNchMOSFET3aと、そのNchMOSFET3aのソース電極にドレイン電極が接続され、NchMOSFET2のドレイン電極にソース電極が接続されたNchMOSFET3bとからなるAND回路を採用したものを示した。
このNMOSロジック回路3では、PchMOSFET1がオンすると共にNchMOSFET2がオフするプリチャージ(充電)期間に入力信号A,Bに応じた論理状態を確定するものである。あるいは、NMOSロジック回路によっては、そのプリチャージ期間からPchMOSFET1がオフすると共にNchMOSFET2がオンするエバリュート(評価)期間に及んで入力信号A,Bに応じた論理状態を確定するものである。また、PchMOSFET1がオフすると共にNchMOSFET2がオンするエバリュート(評価)期間にその確定した論理状態に応じた出力信号を発生するものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a dynamic circuit according to
The
ノード(出力線)4は、PchMOSFET1およびNMOSロジック回路3間に接続され、そのNMOSロジック回路3から発生される出力信号を導出するものである。出力インバータ回路5は、ノード4に接続され、そのノード4から入力されるNMOSロジック回路3の論理状態の反転論理を出力信号として出力するものである。この出力インバータ回路5は、ソース電極が電源に接続されると共にゲート電極がノード4に接続されたPchMOSFET(トランジスタ、Pチャネルトランジスタ)5aと、ドレイン電極がPchMOSFET5aのドレイン電極に接続されると共にゲート電極がノード4に接続され、ソース電極がグランドに接続されたNchMOSFET(トランジスタ、Nチャネルトランジスタ)5bとからなるものである。なお、出力信号は、PchMOSFET5aおよびNchMOSFET5bのドレイン電極の接続部より出力されるものである。
PchMOSFET(キーパ用トランジスタ)6は、PchMOSFET1と並列に接続されるように、ソース電極が電源に接続されると共にドレイン電極がノード4に接続され、ノード4における論理状態を保持するものである。キーパ駆動インバータ回路7は、ノード4に接続され、そのノード4から入力されるNMOSロジック回路3の論理状態の反転論理をPchMOSFET6のゲート端子に出力するものである。
セレクタ回路8は、クロック信号clkにより電圧VBPAまたは電圧VBPB(VBPA>VBPB)を選択して、出力インバータ回路5のPchMOSFET5aの基板電圧として印加するものであり、プリチャージ期間に高い基板電圧が印加され、エバリュート期間に低い基板電圧が印加されるように制御されるものである。
The node (output line) 4 is connected between the
The PchMOSFET (keeper transistor) 6 has a source electrode connected to a power supply and a drain electrode connected to the
The selector circuit 8 selects the voltage VBPA or the voltage VBPB (VBPA> VBPB) by the clock signal clk and applies it as the substrate voltage of the
次に動作について説明する。
図1において、クロック信号clkが“L”レベルとなるプリチャージ期間に、PchMOSFET1がオンすると共にNchMOSFET2がオフし、電源からそのPchMOSFET1を通じてノード4に電荷が充電される。また、このプリチャージ期間に、NMOSロジック回路3は、入力信号A,Bに応じた論理状態を確定する。この時、ノード4の電位は“H”レベルで出力インバータ回路5からはその反転論理の“L”レベルが出力される。また、クロック信号clkが“H”レベルとなるエバリュエート期間に、PchMOSFET1がオフすると共にNchMOSFET2がオンし、ノード4に充電された電荷は、確定した論理状態に応じて保持または引き抜かれる。例えば、NMOSロジック回路3において、入力信号A,Bが共に“H”レベルである場合のみ電荷は、NchMOSFET3a,3b,2を通じてグランドに引き抜かれ、それ以外の入力の場合は電荷は、保持される。電荷が保持される時、ノード4の電位は“H”レベルのままで出力インバータ回路5からはその反転論理の“L”レベルが出力される。一方、電荷が引き抜かれる時、ノード4の電位は“L”レベルに変化し、出力インバータ回路5からはその反転論理の“H”レベルが出力される。このように、出力インバータ回路5からの出力信号は、プリチャージ期間に“L”レベルを出力し、エバリュエート期間にNMOSロジック回路3の入力信号の論理に応じて“L”レベルを保持、あるいは“L”レベルから“H”レベルに変化する。
なお、NMOSロジック回路3の確定した論理状態がノード4の電位を“H”レベルに保持する論理状態である場合に、PchMOSFET1がオフすると共にNchMOSFET2がオンされるエバリュエート期間にNMOSロジック回路3のNchMOSFET3a,3bのオフ時の電流リークが大きいと、ノード4の電位を“H”レベルのままに保持しなくてはならないにも関わらず、ノード4の電位が“L”レベルに変化してしまうことが懸念されるが、PchMOSFET1と並列に接続されるPchMOSFET6と、ノード4の論理状態の反転論理をPchMOSFET6のゲート端子に出力するキーパ駆動インバータ回路7とを設けたことにより、ノード4電位を“H”レベルのままに保持することができる。
Next, the operation will be described.
In FIG. 1, during a precharge period in which the clock signal clk is at “L” level, the PchMOSFET 1 is turned on and the NchMOSFET 2 is turned off, and the
When the determined logic state of the
出力インバータ回路5は、PchMOSFET5aおよびNchMOSFET5bにより構成され、それらPchMOSFET5aおよびNchMOSFET5bの駆動制御によって出力信号を変化させるが、この実施の形態1では、この出力インバータ回路5のPchMOSFET5aの基板電圧をクロック信号clkにより制御する。
すなわち、プリチャージ期間はクロック信号clkが“L”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“L”レベルに応じて高い基板電圧VBPAを選択してPchMOSFET5aの基板に印加し、また、エバリュエート期間はクロック信号clkが“H”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“H”レベルに応じて低い基板電圧VBPBを選択してPchMOSFET5aの基板に印加する。これにより、PchMOSFET5aの閾値電圧Vthは、プリチャージ期間に高く、エバリュエート期間に低くなるように設定され、プリチャージ期間にはPchMOSFET5aのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。また、エバリュエート期間で出力信号の論理状態が“L”レベルから“H”レベルに変化する時にはそのPchMOSFET5aのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。
図2はクロック信号、基板電圧、閾値電圧および効果の関係を示す説明図であり、上述した関係を分かりやすくまとめたものである。
The
That is, since the clock signal clk is at the “L” level during the precharge period, the selector circuit 8 selects the high substrate voltage VBPA according to the “L” level of the clock signal clk and applies it to the substrate of the
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the clock signal, the substrate voltage, the threshold voltage, and the effect, and summarizes the relationship described above in an easy-to-understand manner.
以上のように、この実施の形態1によれば、出力インバータ回路5のPchMOSFET5aの基板電圧をプリチャージ期間に高くすることで、そのPchMOSFET5aの閾値電圧Vthを高くし、プリチャージ期間におけるそのPchMOSFET5aのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。また、そのPchMOSFET5aの基板電圧をエバリュエート期間に低くすることで、そのPchMOSFET5aの閾値電圧Vthを低くし、エバリュエート期間で出力の論理状態が変化する時にはそのPchMOSFET5aのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。
As described above, according to the first embodiment, by increasing the substrate voltage of the
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2によるダイナミック回路を示す回路図であり、図において、キーパ駆動インバータ回路7は、ノード4に接続され、そのノード4から入力されるNMOSロジック回路3の論理状態の反転論理をPchMOSFET6のゲート端子に出力するものである。このキーパ駆動インバータ回路7は、ソース電極が電源に接続されると共にゲート電極がノード4に接続されたPchMOSFET(トランジスタ)7aと、ドレイン電極がPchMOSFET7aのドレイン電極に接続されると共にゲート電極がノード4に接続され、ソース電極がグランドに接続されたNchMOSFET(トランジスタ)7bとからなるものである。なお、出力信号は、PchMOSFET7aおよびNchMOSFET7bのドレイン電極の接続部より出力されるものである。
また、セレクタ回路8は、クロック信号clkにより電圧VBPAまたは電圧VBPB(VBPA>VBPB)を選択して、キーパ駆動インバータ回路7のPchMOSFET7aの基板電圧として印加するものであり、プリチャージ期間に高い基板電圧が印加され、エバリュエート期間に低い基板電圧が印加されるように制御されるものである。
その他の構成については、図1と同等である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a dynamic circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, a keeper
The selector circuit 8 selects the voltage VBPA or the voltage VBPB (VBPA> VBPB) according to the clock signal clk and applies it as the substrate voltage of the
Other configurations are the same as those in FIG.
次に動作について説明する。
キーパ駆動インバータ回路7は、PchMOSFET7aおよびNchMOSFET7bにより構成され、それらPchMOSFET7aおよびNchMOSFET7bの駆動制御によって出力信号を変化させるが、この実施の形態2では、このキーパ駆動インバータ回路7のPchMOSFET7aの基板電圧をクロック信号clkにより制御する。
すなわち、プリチャージ期間はクロック信号clkが“L”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“L”レベルに応じて高い基板電圧VBPAを選択してPchMOSFET7aの基板に印加し、また、エバリュエート期間はクロック信号clkが“H”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“H”レベルに応じて低い基板電圧VBPBを選択してPchMOSFET7aの基板に印加する。これにより、PchMOSFET7aの閾値電圧Vthは、プリチャージ期間に高く、エバリュエート期間に低くなるように設定され、プリチャージ期間にはPchMOSFET7aのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。また、エバリュエート期間で出力信号の論理状態が“L”レベルから“H”レベルに変化する時にはそのPchMOSFET7aのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。図2は上述した関係を分かりやすくまとめたものである。
Next, the operation will be described.
The keeper
That is, since the clock signal clk is at the “L” level during the precharge period, the selector circuit 8 selects a high substrate voltage VBPA according to the “L” level of the clock signal clk and applies it to the substrate of the
以上のように、この実施の形態2によれば、キーパ駆動インバータ回路7のPchMOSFET7aの基板電圧をプリチャージ期間に高くすることで、そのPchMOSFET7aの閾値電圧Vthを高くし、プリチャージ期間におけるそのPchMOSFET7aのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。また、そのPchMOSFET7aの基板電圧をエバリュエート期間に低くすることで、そのPchMOSFET7aの閾値電圧Vthを低くし、エバリュエート期間で出力の論理状態が変化する時にはそのPchMOSFET7aのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。
なお、上記実施の形態2では、キーパ駆動インバータ回路7のPchMOSFET7aの基板電圧を制御する構成について示したが、上記実施の形態1で示したインバータ回路5のPchMOSFET5aの基板電圧を制御する構成と組み合わせても良く、両効果を奏することができる。
As described above, according to the second embodiment, by increasing the substrate voltage of the
In the second embodiment, the configuration for controlling the substrate voltage of the
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3によるダイナミック回路を示す回路図であり、図において、セレクタ回路8は、クロック信号clkにより電圧VBNAまたは電圧VBNB(VBNA>VBNB)を選択して、出力インバータ回路5のNchMOSFET5bの基板電圧として印加するものであり、プリチャージ期間に高い基板電圧が印加され、エバリュエート期間に低い基板電圧が印加されるように制御されるものである。
その他の構成については、図1と同等である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a dynamic circuit according to the third embodiment of the present invention. In the figure, selector circuit 8 selects voltage VBNA or voltage VBNB (VBNA> VBNB) based on clock signal clk, and outputs an inverter circuit. 5 is applied as a substrate voltage of the
Other configurations are the same as those in FIG.
次に動作について説明する。
出力インバータ回路5は、PchMOSFET5aおよびNchMOSFET5bにより構成され、それらPchMOSFET5aおよびNchMOSFET5bの駆動制御によって出力信号を変化させるが、この実施の形態3では、この出力インバータ回路5のNchMOSFET5bの基板電圧をクロック信号clkにより制御する。
すなわち、プリチャージ期間はクロック信号clkが“L”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“L”レベルに応じて高い基板電圧VBNAを選択してNchMOSFET5bの基板に印加し、また、エバリュエート期間はクロック信号clkが“H”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“H”レベルに応じて低い基板電圧VBNBを選択してNchMOSFET5bの基板に印加する。これにより、NchMOSFET5bの閾値電圧Vthは、プリチャージ期間に低く、エバリュエート期間に高くなるように設定され、エバリュエート期間からプリチャージ期間へのそのNchMOSFET5bのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。また、エバリュエート期間で出力の論理状態が変化する時のそのNchMOSFET5bのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。図2は上述した関係を分かりやすくまとめたものである。
Next, the operation will be described.
That is, since the clock signal clk is at the “L” level during the precharge period, the selector circuit 8 selects the high substrate voltage VBNA according to the “L” level of the clock signal clk and applies it to the substrate of the
以上のように、この実施の形態3によれば、インバータ回路5のNchMOSFET5bの基板電圧をプリチャージ期間に高くすることで、そのNchMOSFET5bの閾値電圧Vthを低くし、エバリュエート期間からプリチャージ期間へのそのNchMOSFET5bのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。また、そのNchMOSFET5bの基板電圧をエバリュエート期間に低くすることで、そのNchMOSFET5bの閾値電圧Vthを高くし、エバリュエート期間で出力の論理状態が変化する時のそのNchMOSFET5bのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。
なお、上記実施の形態3では、インバータ回路5のNchMOSFET5bの基板電圧を制御する構成について示したが、上記実施の形態1で示したインバータ回路5のPchMOSFET5aの基板電圧を制御する構成や、上記実施の形態2で示したキーパ駆動インバータ回路7のPchMOSFET7aの基板電圧を制御する構成と組み合わせても良く、各構成に基づいた効果を奏することができる。
As described above, according to the third embodiment, by raising the substrate voltage of the
In the third embodiment, the configuration for controlling the substrate voltage of the
実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4によるダイナミック回路を示す回路図であり、図において、セレクタ回路8は、クロック信号clkにより電圧VBNAまたは電圧VBNB(VBNA>VBNB)を選択して、キーパ駆動インバータ回路7のNchMOSFET7bの基板電圧として印加するものであり、プリチャージ期間に高い基板電圧が印加され、エバリュエート期間に低い基板電圧が印加されるように制御されるものである。
その他の構成については、図3と同等である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a dynamic circuit according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, selector circuit 8 selects voltage VBNA or voltage VBNB (VBNA> VBNB) based on clock signal clk, and keeps the driver driven inverter. It is applied as a substrate voltage of the
Other configurations are the same as those in FIG.
次に動作について説明する。
キーパ駆動インバータ回路7は、PchMOSFET7aおよびNchMOSFET7bにより構成され、それらPchMOSFET7aおよびNchMOSFET7bの駆動制御によって出力信号を変化させるが、この実施の形態4では、このキーパ駆動インバータ回路7のNchMOSFET7bの基板電圧をクロック信号clkにより制御する。
すなわち、プリチャージ期間はクロック信号clkが“L”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“L”レベルに応じて高い基板電圧VBNAを選択してNchMOSFET7bの基板に印加し、また、エバリュエート期間はクロック信号clkが“H”レベルであるから、セレクタ回路8では、このクロック信号clkの“H”レベルに応じて低い基板電圧VBNBを選択してNchMOSFET7bの基板に印加する。これにより、NchMOSFET7bの閾値電圧Vthは、プリチャージ期間に低く、エバリュエート期間に高くなるように設定され、エバリュエート期間からプリチャージ期間へのそのNchMOSFET7bのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。また、エバリュエート期間で出力の論理状態が変化する時のそのNchMOSFET7bのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。図2は上述した関係を分かりやすくまとめたものである。
Next, the operation will be described.
The keeper
That is, since the clock signal clk is at the “L” level during the precharge period, the selector circuit 8 selects a high substrate voltage VBNA according to the “L” level of the clock signal clk and applies it to the substrate of the
以上のように、この実施の形態4によれば、キーパ駆動インバータ回路7のNchMOSFET7bの基板電圧をプリチャージ期間に高くすることで、そのNchMOSFET7bの閾値電圧Vthを低くし、エバリュエート期間からプリチャージ期間へのそのNchMOSFET7bのオフからオンへの駆動を高速化し、感度良く出力の論理状態を変化することができる。また、そのNchMOSFET7bの基板電圧をエバリュエート期間に低くすることで、そのNchMOSFET7bの閾値電圧Vthを高くし、エバリュエート期間で出力の論理状態が変化する時のそのNchMOSFET7bのオフ時の電流リークを低リーク化し、省エネルギー化することができる。
なお、上記実施の形態4では、キーパ駆動インバータ回路7のNchMOSFET7bの基板電圧を制御する構成について示したが、上記実施の形態1で示した出力インバータ回路5のPchMOSFET5aの基板電圧を制御する構成や、上記実施の形態2で示したキーパ駆動インバータ回路7のPchMOSFET7aの基板電圧を制御する構成や、上記実施の形態3で示した出力インバータ回路5のNchMOSFET5bの基板電圧を制御する構成と組み合わせても良く、各構成に基づいた効果を奏することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, by raising the substrate voltage of the
In the fourth embodiment, the configuration for controlling the substrate voltage of the
1 PchMOSFET(充電用トランジスタ)、2 NchMOSFET(放電用トランジスタ)、3 NMOSロジック回路(ロジック回路)、3a,3b NchMOSFET、4 ノード(出力線)、5 出力インバータ回路、5a PchMOSFET(トランジスタ、Pチャネルトランジスタ)、5b NchMOSFET(トランジスタ、Nチャネルトランジスタ)、6 PchMOSFET(キーパ用トランジスタ)、7 キーパ駆動インバータ回路、7a PchMOSFET(トランジスタ)、7b NchMOSFET(トランジスタ)、8 セレクタ回路。 1 PchMOSFET (charging transistor), 2 NchMOSFET (discharge transistor), 3 NMOS logic circuit (logic circuit), 3a, 3b NchMOSFET, 4 node (output line), 5 output inverter circuit, 5a PchMOSFET (transistor, P channel transistor) ), 5b Nch MOSFET (transistor, N channel transistor), 6 Pch MOSFET (keeper transistor), 7 keeper drive inverter circuit, 7a Pch MOSFET (transistor), 7b Nch MOSFET (transistor), 8 selector circuit.
Claims (4)
上記クロック信号により上記充電用トランジスタとは反転論理で駆動制御される放電用トランジスタと、
上記充電用トランジスタおよび上記放電用トランジスタ間に接続され、その充電用トランジスタがオンすると共にその放電用トランジスタがオフする充電期間、およびその充電用トランジスタがオフすると共にその放電用トランジスタがオンする評価期間からなり、確定した論理状態に応じた出力信号をその評価期間に発生するロジック回路と、
上記充電用トランジスタおよび上記ロジック回路間に接続され、そのロジック回路から発生される出力信号を導出する出力線と、
上記出力線に接続され、その出力線から入力される上記ロジック回路の論理状態の反転論理を出力する出力インバータ回路とを備え、
上記出力インバータ回路のトランジスタの基板電圧は、充電期間に高く、評価期間に低くなるように制御されることを特徴とするダイナミック回路。 A charging transistor driven and controlled by a clock signal;
A discharging transistor that is driven and controlled by an inversion logic with respect to the charging transistor by the clock signal;
A charging period connected between the charging transistor and the discharging transistor, in which the charging transistor is turned on and the discharging transistor is turned off, and an evaluation period in which the charging transistor is turned off and the discharging transistor is turned on A logic circuit that generates an output signal in accordance with the determined logic state during the evaluation period;
An output line connected between the charging transistor and the logic circuit and deriving an output signal generated from the logic circuit;
An output inverter circuit connected to the output line and outputting an inverted logic of the logic state of the logic circuit input from the output line;
A dynamic circuit, wherein a substrate voltage of a transistor of the output inverter circuit is controlled to be high during a charging period and low during an evaluation period.
上記出力インバータ回路のPチャネルトランジスタの基板電圧は、充電期間に高く、評価期間に低くなるように制御されることを特徴とする請求項1記載のダイナミック回路。 The output inverter circuit is composed of a P-channel transistor and an N-channel transistor,
2. The dynamic circuit according to claim 1, wherein the substrate voltage of the P-channel transistor of the output inverter circuit is controlled to be high during the charging period and low during the evaluation period.
上記出力インバータ回路のNチャネルトランジスタの基板電圧は、充電期間に高く、評価期間に低くなるように制御されることを特徴とする請求項1記載のダイナミック回路。 The output inverter circuit is composed of a P-channel transistor and an N-channel transistor,
2. The dynamic circuit according to claim 1, wherein the substrate voltage of the N-channel transistor of the output inverter circuit is controlled to be high during the charging period and low during the evaluation period.
上記出力線に接続され、その出力線から入力されるロジック回路の論理状態の反転論理を上記キーパ用トランジスタに出力するキーパ駆動インバータ回路とを備え、
上記キーパ駆動インバータ回路のトランジスタの基板電圧は、充電期間に高く、評価期間に低くなるように制御されることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のダイナミック回路。 A keeper transistor connected in parallel with the charging transistor and retaining the logic state in the output line;
A keeper drive inverter circuit connected to the output line and outputting an inverted logic of a logic state of the logic circuit input from the output line to the keeper transistor;
4. The dynamic circuit according to claim 1, wherein the substrate voltage of the transistor of the keeper drive inverter circuit is controlled so as to be high during the charging period and low during the evaluation period. .
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-
2004
- 2004-07-12 JP JP2004204734A patent/JP2006033060A/en active Pending
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WO2017010637A1 (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-19 | 울산과학기술원 | Ternary digit logic circuit |
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