JPH0113771B2 - - Google Patents

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JPH0113771B2
JPH0113771B2 JP58194477A JP19447783A JPH0113771B2 JP H0113771 B2 JPH0113771 B2 JP H0113771B2 JP 58194477 A JP58194477 A JP 58194477A JP 19447783 A JP19447783 A JP 19447783A JP H0113771 B2 JPH0113771 B2 JP H0113771B2
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JP58194477A
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Emu Burasaa Yuujin
Daburyuu Chungu Hooru
Shii Uaashinii Rameshu
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01728Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in synchronous circuits, i.e. by using clock signals
    • H03K19/01735Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in synchronous circuits, i.e. by using clock signals by bootstrapping, i.e. by positive feed-back
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01Shaping pulses
    • H03K5/02Shaping pulses by amplifying
    • H03K5/023Shaping pulses by amplifying using field effect transistors

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、FET装置を利用したクロツク信号
発生回路に関するものである。さらに具体的にい
えば、本発明は正電源レベルと接地レベルに対応
する高レベルと低レベルをもつ入力クロツク信号
から、正および負の電源レベルに対応する高レベ
ル1と低レベル0をもつ出力クロツク信号が生成
される、クロツク発生回路に関するものである。
本発明の回路は、CCD(電荷結合デバイス)など
の装置用クロツク信号発生器、特にCCDの最終
ビツト位置から利用回路へのデータ信号を刻時す
るために使用されるクロツク信号を発生させるた
めの回路として、利用される。
本発明と同じ一般型式の先行技術によるクロツ
ク発生回路を、第1図に示す。この回路中で、
FET装置11〜14からなる入力位相反転器回
路に、入力クロツク信号φ1が印加される。装置
12と14のチヤネルは正電位VDDが印加される
電源端子とアースの間に、直列に接続されてい
る。装置13のソースとドレンは、周知のやり方
で相互接続され、コンデンサを形成している。コ
ンデンサ(装置)13は、ブートストラツプ・コ
ンデンサとして、ノードA(装置12のゲート)
とノードB(装置12のソース)の間に接続され
ている。この入力クロツク信号が、装置14のゲ
ートを駆動する。
入力回路からの反転入力信号が装置16のゲー
トに印加され、装置16のチヤネルはVDDとアー
スの間で装置15のチヤネルと直列に接続されて
いる。入力信号φ1は装置15のゲートにも印加
される。すなわち、装置15と16は、第2の位
相反転段を形成し、入力信号の反転されないが遅
延された信号がノードCで発生される。第3の回
路は、装置17〜20から構成されており、装置
11〜14の回路と同じ配置のものであるが、ノ
ードCで展開された信号を再反転する。すなわ
ち、入力信号の反転されたものがノードEで発生
され、ノードEで発生される信号との入力クロツ
ク信号φ1の間の遅延は、装置11〜20のパラ
メータによつて決定される期間となる。
出力部は、駆動器段の装置21〜24および出
力段の装置25,26から構成される。装置24
と26のソースは(負電圧である)基板電位VSX
に接続され、一方装置22と25のドレンは、正
電源電位VDDに接続されている。例として、VDD
=+8.5V、VSX=−2.2Vと仮定する。装置23は
ブートストラツプ・コンデンサとして、装置24
のドレンと装置22のソースの間の相互接続点に
あるノードGと装置22,25のゲートと装置2
1のソース(の間)にあるノードFとの間に接続
されている。
操作の際にはφ1=0(接地レベル)のとき、ノ
ードEは正電源電位VDDにあり、従つて装置24
と26はオンになり、装置22と25はオフにな
つている。すなわち、出力信号φ1が基板電位
VSX近くにまで駆動される。このときノードGも
もちろん基板電位VSX付近の電位にあり、ノード
Fは接地電位付近にある。φ1が0状態から1状
態に変化すると、ほとんど直ちに装置21を通し
てVDDに近い電位がノードFに印加される。この
ときノードGはなおVSXに近いので、ブートスト
ラツプ・コンデンサは装置24を介して速やかに
充電される。予め定められた遅延時間の後に、ノ
ードEの電圧はアースに移る。従つて、装置24
と26は(部分的に)閉じられ、それによつてノ
ードGとHが解除される。コンデンサ23の両端
間に発生した電位は次にブートストラツプ駆動信
号として装置22と25のゲートに印加され、そ
れによつて出力信号φ1が正電源電位VDDにまで
駆動される。
この回路は、実際に所期の出力波形を発生させ
る能力をもつが、2つの理由から不都合である。
第1に、回路の電力消費量が非常に同きい。そ
の理由は、φ1=1のとき、装置11,12,1
4,17,18,20が全てオンになり、φ1=
0のとき装置15,16がオンになることであ
る。このためこれらの装置を介してVDDとアース
の間に直接電流径路ができる。また、φ1=1の
とき、装置24と26のゲートは接地され、それ
らのソースはVSX(アース以下)にあり、従つて
装置24と26が部分的にオンになるために、接
置22〜26中で若干の電力損失が生じる。すな
わち、各装置を通つてVDDからアースに電流が流
れ得る。
第2に、φ1=1でノードEの電位がアースに
近いとき、各装置のソースはアース以下となるの
で、装置24と26をオンに保つには装置24と
26の閾値電圧を増加させる必要がある。そのた
めには、装置のゲート構造を製造する際に、キヤ
リア注入を含む第2のポリシリコン層を利用する
のが常であつた。しかしかかる層を使用するの
は、回路の装置がより難しくなる点で不利であ
る。その上、キヤリア注入物の量が正確に決めら
れた限界内にないと、回路が作動しないことがあ
る。
〔発明の概略〕 従つて、先行技術による構成に比較して回路の
電力消費量が著しく低下した、正電源電位とアー
スの間でレベルが変化する入力クロツク信号か
ら、負電源電位と正電源電位の間でレベルが変動
する出力クロツク・パルス信号を発生させること
のできる、クロツク駆動器回路を提供することが
本発明の一目的である。
本発明の第2の目的は回路を構成する全ての装
置のゲート構造を制造する際に単一のポリシリコ
ン層を使用するだけでよく、キヤリア注入を必要
としないかかるクロツク駆動器回路をもたらすこ
とである。
本発明のこれらのおよびその他の目的は、駆動
器回路と位相反転器回路に動的構成、すなわち入
力クロツク信号のどちらの状態でも、電源電位レ
ベル間に直接電流径路が生じない構成を利用した
クロツク信号発生器回路によつて、果たされる。
その上本発明の回路中には負電源電位と駆動器段
および出力段の下側装置(ソースが負基板電位に
接続された装置)のゲートの間に接続されたチヤ
ネルをもつ、反転トランジスターを駆動するの
に、ブートストラツプ―コンデンサによつて発生
される駆動電圧が使用される。この回路配置によ
り、そのゲート構造中にキヤリア注入物を含むポ
リシリコン層を使用せずに、負駆動電位を駆動器
段および出力段の下側の装置のゲートに印加し、
それによつて入力クロツク信号が高状態のときこ
の2つの装置を完全にオフすることが可能とな
る。
さらに具体的にいえば、本発明のクロツク信号
回路は、入力クロツク信号の位相反転されたバー
ジヨンを生成するための第1の反転器回路を含ん
でいる。レベルシフター回路の第1段が第2段を
駆動するように接続されている。それぞれ2つの
直列接続された装置を含む2段からなる、2段式
レベルシフター回路が設けられている。レベルシ
フター回路の2つの段の下側の2個のトランジス
タのソースは、負電源電位に接続され、第1段と
第2段の上側トランジスタの各ドレンは、それぞ
れ反転されないクロツク信号と反転されたクロツ
ク信号を受け取る。反転されないクロツク信号と
反転されたクロツク信号は、それぞれレベルシフ
ター回路の第1段の上側装置および下側装置のゲ
ートを駆動する。レベルシフター回路の出力は、
2個の直列接続された装置からなる中間駆動器段
のゲートに印加される。この中間駆動器段中で、
下側トランジスタのソースは負電源電位に接続さ
れ、上側トランジスタのドレンとゲートは入力信
号に接続されている。先行技術の回路中の駆動器
段および出力段と同じ構成をもつ、最終駆動器段
および出力段が設けられている。ただし、本発明
の回路では、駆動器段および出力段の上側トラン
ジスタの各ゲートとブートストラツプ・コンデン
サーとの接続ノードが、中間駆動器段の各装置間
の共通接続点に接続されている。このノードは、
反転トランジスタのゲートにも接続されており、
その反転トランジスタのソースは負電源電位にド
レインは駆動器段と出力段の下側トランジスタの
ゲートに接続されている。後者の点には、またブ
ートストラツプ・コンデンサーが充電中に最終駆
動器段と出力段の下側装置をオンにするために使
用される、別の反転器回路の出力が接続されてい
る。この後者の反転器回路は、レベルシフター回
路の2つの段と類似の構造であり、上側トランジ
スタのゲートとドレンが反転された入力信号に接
続され、電源レベル間の各装置中に電源径路が形
成されない動的回路配置がもたらされる。
〔良好な実施例の記載〕
次に第2図を参照しながら本発明のクロツク発
生器回路の良好な実施例の回路図について説明す
る。
入力位相反転器回路は正電源レベルVDDとアー
スの間で互いに直列に接続されたチヤネルをもつ
装置31〜33から構成されている。装置31と
32のゲートはVDDに接続され、入力クロツクが
装置33のゲートに印加される。装置32と33
のチヤネル間のノードPで、反転されたクロツク
信号1が発生される。それからは僅かな駆動電
力しか必要でないので、装置31〜33は小さく
することができる。
2段式動的レベルシフター回路は、装置44〜
47から構成されている。第1段は負基板電位
VSXと入力クロツク信号φ1の間で直列に接続さ
れたチヤネルをもつ装置44と45を含んでい
る。装置44のゲートに入力クロツク信号φ1が
印加され、装置45のゲートに反転されたクロツ
ク信号1が印加される。レベルシフター回路の
第1段からの出力信号は、装置44と45の間の
ノードMで、第2段の下側装置47のゲートに結
合される。レベルシフター回路の第2段の装置4
6と47は、負基板レベルVSXと反転されたクロ
ツク信号1の間で直列に接続されている。1
はまたは装置46のゲートに印加される。2段式
レベルシフター回路からの出力が、装置46と4
7の間のノードNで発生される。この信号はφ1
に追従するが、そのレベルは、φ1の高状態の電
位およびVSXのレベルによつて決される。
最終駆動器回路(装置40と41)および出力
回路(装置42と43)の配置は、上記先行技術
による配置中の駆動器段および出力段の配置に類
似している。しかし、先行技術による配置とは異
なつて最終駆動器段の上側装置40のゲートとブ
ートストラツプ・コンデンサー39の(間の)ノ
ードJは、互いに直列に接続されたチヤネルをも
つ装置37と38から構成される、中間駆動器段
によつて駆動される。装置38のゲートは、2段
式レベルシフター回路のノードNに接続されてい
る。装置37のゲートとドレンに、入力クロツク
信号φ1が印加される。ノードJはまたソースが
負電源電位VSXに接続されドレインがノードIで
それぞれ最終駆動器段と出力段の下側装置41と
43の各ゲートに接続されている反転トランジス
タ36のゲートに接続されている。この反転器回
路の目的は、装置41をオンにして、ブートスト
ラツプ・コンデンサ(装置)39を切り換えるこ
とである。装置34のソースは、ノードIに接続
され、装置35のゲートにクロツク信号φ1が印
加されるとき、反転されたクロツク信号1を受
け取るようになつている。下記に述べる理由か
ら、装置36は装置35よりも大きくすべきであ
る。
操作に当つては、φ1が0状態から1状態に移
ると、ノードMは正のレベルを取り、それによつ
てノードNがVSXレベルにまで放電される。次に
装置38がオフになる。装置35はノードIを接
地レベルにし、装置41と43を部分的にオンに
する。そこで、次にコンデンサー39が装置37
を通して印加されるφ1の電位と、VSXの負電源
レベルの間に充電される。
コンデンサ39の充電によつて装置36がオン
になつた為に、ノードIがVSXに達すると、直ち
に装置41と43のゲートがVSXになり、こうし
て装置41と43が完全にオフされノードKとL
が解除される。その時、ノードJは、コンデンサ
39の作用によつてブートストラツプされ、出力
φ1′がVSXレベルからVDDレベルに励起される。
上述のように装置36は装置35よりも大きく
すべきである。その理由は、装置35を通してノ
ードIを緩く接地して、装置41を介してコンデ
ンサーを充電させ、次にノードJがVSXレベルに
達した後に装置36を通してノードIをVSXレベ
ルに引下げるためである。
φ1が低状態に移り、その結果1が高状態に
移ると、ノードMはVSXにまで放電され、それに
よつて装置47が閉じられ、ノードNはVDDに移
つて装置38をオンにし、ノードJをVSXにまで
放電する。このとき装置40と42もオフにな
り、ノードIは上つて装置41と43をオンに
し、従つて出力φ1′がVSXにまで励起される。
上記に説明した本発明の回路は、第1図に示し
た先行技術の回路よりも電力消費量が少ない。そ
の理由は次の通りである。装置37,38,3
4,35,44,45,46,47から構成され
る2個の装置からなる各段では、トランジスタ対
の上側の方のゲートとドレインがφ1と1のど
ちらか一方に接続され、下側のトランジスタは反
対の位相で励振されるので、先行技術による配置
の場合のように、直列接続されたトランジスタ対
を通して電源レベル間に電流径路が確立されな
い。装置31〜33から構成される入力反転器回
路は、VDDとアースの間の電流径路を利用する。
しかし、上述のように信号1の駆動要件が比較
的小さくて、また装置31〜33を全て非常に小
さくすることができるために、消費される電力は
小さい。
比較のために第2図の回路にもとづいて本発明
の回路を構成し、第1図の配置の回路と比較し
た。本発明の回路は典型的な場合、僅か9mW前
後しか電力を消費せず、一方先行技術による配置
では典型的な場合、60mWを要することがわかつ
た。
その上、本発明の回路は、回路を構成する各種
装置の全てのゲート構造を製造するのに単一のポ
リシリコン層だけでよい点で有利である。本発明
の回路には、キヤリア注入物を含む第2のポリシ
リコン層は必要でない。従つて本発明の回路は従
来使用されてきた配置よりも製造しやすく、信頼
性が高い。
以上で、本発明の良好な実施例についての説明
を終る。良好な実施例について説明してきたが、
当該技術で通常の技能をもつ者には、本発明の精
神と範囲から外れることなくそれに加えることの
できる多数の変更や修正が自明であると考えてい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明と同じ一般型式の先行技術に
よるクロツク発生器回路の概略図である。第2図
は本発明にもとづくクロツク発生器回路の良好な
実施例の回路図である。 42,43…出力トランジスタ、40,41…
駆動トランジスタ、39…ブートストラツプ・コ
ンデンサ、35…位相反転トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 正電源レベルと接地レベルによつて決定され
    るレベルを有する入力クロツク信号に応答して、
    正および負の電源レベルによつて決定されるレベ
    ルを有する出力クロツク信号を発生するためのク
    ロツク発生回路にして、 前記正電源レベルと前記負電源レベルの間に導
    電チヤネルが直列に結合された1対の出力トラン
    ジスタと、 前記正電源レベルと前記負電源レベルの間に導
    電チヤネルが直列に結合され、夫々のゲートが前
    記1対の出力トランジスタの対応するゲートに結
    合された1対の最終駆動トランジスタと、 一方の前記出力トランジスタおよびこれと対応
    する一方の前記駆動トランジスタのゲート結合点
    にある第1ノードと、前記1対の駆動トランジス
    タの直列結合点にある第2ノードとの間に結合さ
    れたブートストラツプ・コンデンサと、 他方の前記出力トランジスタおよびこれと対応
    する他方の前記駆動トランジスタのゲート結合点
    にある第3ノードと、前記負電源レベルとの間に
    導電チヤネルが結合され、前記第1ノードにゲー
    トが結合された位相反転トランジスタと、 前記位相反転トランジスタが前記ブートストラ
    ツプ・コンデンサの充電に応答して導通するま
    で、前記入力クロツク信号の前記接地レベルから
    前記正電源レベルへの変化に応答して前記第3ノ
    ードを軽く接地させるための手段と、 前記入力クロツク信号の前記正電源レベルから
    前記接地レベルへの変化に応答して、前記第1ノ
    ードを前記負電源レベルへ放電させるための手段
    と、 を有することを特徴とするクロツク発生回路。
JP58194477A 1982-11-15 1983-10-19 クロツク発生回路 Granted JPS5992620A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/441,707 US4496852A (en) 1982-11-15 1982-11-15 Low power clock generator
US441707 1982-11-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5992620A JPS5992620A (ja) 1984-05-28
JPH0113771B2 true JPH0113771B2 (ja) 1989-03-08

Family

ID=23753972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58194477A Granted JPS5992620A (ja) 1982-11-15 1983-10-19 クロツク発生回路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4496852A (ja)
EP (1) EP0109004B1 (ja)
JP (1) JPS5992620A (ja)
DE (1) DE3374161D1 (ja)

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EP0109004B1 (en) 1987-10-21
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