JPH02143609A - 信号伝達システム - Google Patents

信号伝達システム

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JPH02143609A
JPH02143609A JP63295955A JP29595588A JPH02143609A JP H02143609 A JPH02143609 A JP H02143609A JP 63295955 A JP63295955 A JP 63295955A JP 29595588 A JP29595588 A JP 29595588A JP H02143609 A JPH02143609 A JP H02143609A
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水上 雅雄
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陽一 佐藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、信号伝達方式に関するもので、例えば、0
MO3(相補型MO3)又はバイポーラ・CMOS論理
回路を基本構成とするディジタル処理装置の内部バス等
に利用して特に有効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
0MO3又はバイポーラ・CM OS 論理回路を基本
構成とするディジタル処理装置がある。ディジタル処理
装置は、例えば算術論理演算ユニット等の処理ユニット
やメモリユニットのような複数の機能ブロックを備える
一方、機能ブロック間の信号伝達を高速化する一つの手
段として、信号を例えば0.8 Vのような小振幅で伝
達するE CL (Emitter  Coupled
Logic)インタフェース方式がある。このインタフ
ェース方式が上記ディジタル処理装置等に用いられると
き、各機能ブロックは、ECLレベルの入力信号をMO
Sレベルの内部信号に変換するECL−MOSレベル変
換回路と、MOSレベルの内部信号をECLレベルの出
力信号に変換するMOS −ECLレベル変換回路とを
備える。
上記のようなレベル変換回路を備えるバイポーラ・CM
O5型RAM (ランダムアクセスメモリ)について、
例えば、1988年2月18日付の「アイ・ニス・ニス
・シイ・シイ (I 5SCC:Internatio
nal  5oliclState  C1rcuit
s Conference ) 、ダイジェスト・オブ
・テクニカル・ペーパーズ(DIGBST OF T8
CHNICAL PAPERS) Jのセンシラン(S
ession) Xm、第184頁〜第185頁に記載
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
半導休業積回路の微細化・築積化技術の進展にともなっ
て、上記ディジタル処理装置等を構成する複数の機能ブ
ロックは、集約化され、1[の半導体基板上に形成され
るいわゆる1チツプ化の傾向にある。このとき、複数の
機能ブロックを結合するためのバスは内部ハスとなり、
各信号は、上記ECLレベルに変換されることなく、M
OSレベルのまま伝達される。
ところで、内部バスにおける交流的な消!電力Poは、
パスラインに結合される静電容量の値をCとし、伝達さ
れる信号の振幅及び周波数をそれぞれV及びfとすると
き、 PD−C−V2 ・f とされる。上記ディジタル処理装置等において、パスラ
インに結合される静電容量の値Cは、1チツプ化後も実
質的に大きな減少は見られない。また、伝達される信号
の周波数fは、ディジタル処理装置等の高速化にともな
ってむしろ増大する傾向にある。このため、上記ディジ
タル処理装置等の低消費電力化を推進するためには、伝
達される信号の振幅■を圧縮することに着目せざるを得
ない。ところが、信号の振幅を圧縮するために上記に記
載されるような従来のレベル変換回路を用いた場合、回
路が複雑でありかつバイポーラ及び0MO3混在型であ
ることから、レイアウト所要面積が増大し、またレベル
変換回路そのものの消費電力が比較的大きいことから、
思うように低消費電力化できないという問題が生じた。
この発明の目的は、比較的簡素なインタフェース回路を
付加することで信号の小振幅化を図った信号伝達方式を
提供することにある。この発明の他の目的は、内部バス
の交流的な消費電力を削減し1チツプ型のディジタル処
理装置等の低消費電力化を推進することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、信号の非伝達時においてバスを第1のレベル
にプリチャージし、信号の伝達時においてバスを伝達さ
れる信号の論理レベルに応じて選択的に第2のレベルに
ディスチャージし、かつ上記第1及び第2のレベル間の
レベル差を回路の電源重圧の絶対値に比較して充分小さ
くするとともに、バスレシーバ側に、バスを介して伝達
された信号に所定のバイアスレベルを与えるレベルシフ
ト回路と、このレベルシフト回路の出力信号を受けかつ
上記バイアスレベルにおいてその増幅率が最大とされる
センスアンプとを設ける。
〔作 用〕
上記した手段によれば、CMOSからなる比較的簡素な
インタフェース回路を付加することで、信号の小振幅化
を図った信号伝達方式を実現できる。これにより、内部
バスにより結合される複数の機能ブロックを含むディジ
タル処理装置等の内部バスにおける交流的な消費電力を
削減し、その低消費重力化を推進できる。
〔実施例〕
第3図には、この発明が通用される信号伝達方式を用い
たディジタル処理装置の一実施例のブロック図が示され
ている。また、第1図には、第3図のディジタル処理装
置のバスドライバ及びパスレシーバの一実施例の回路図
が示され、第2図には、第1図のバスドライバ及びバス
レシーバの一実施例の信号波形図が示されている。これ
らの図をもとに、この実施例のディジタル処理装置の構
成と動作の概要ならびにこの信号伝達方式の特徴につい
て説明する。なお、第1図において、チャンネル(バッ
クゲート)部に矢印が付加されるMOSFETはPチャ
ンネル型であり、矢印の付加されないNチャンネルMO
SFETと区別して示される。
第3図において、ディジタル処理装置は、特に制限され
ないが、1個のプロセッサユニットPUとn + 1 
(11のメモリユニットMUO〜MUnを備える。これ
らのプロセッサユニット及びメモリユニットは、特に制
限されないが、単結晶シリコンのような1個の半導体基
板上に形成される。その結果、ディジタル処理装置は、
大規模集積回路(VLSI)として1チツプ化される。
ディジタル処理装置は、さらに、上記プロセンサユニッ
トPU及びメモリユニットMUO−MUnを互いに結合
する2組の内部バスBUS−A及びBus−Bを備える
。これらの内部バスは、第1図に示されるように、それ
ぞれ複数対の相補信号線により構成され、プロセッサユ
ニッ)PUの出力信号をメモリユニットMUO〜M U
 nにあるいはメモリユニットMUO〜MUnの出力信
号をプロセッサユニットPUにそれぞれ伝達する。この
実施例において、内部バスBLIS−A及びBUS−B
を介して伝達される信号の振幅は、後述するように、回
路の電源電圧の絶対値の十分の−あるいは数分の−とな
るように制限される。その結果、各内部バスにおける交
流的な消費電力は著しく削減され、ディジタル処理装置
の低消費電力化が推進される。なお、上記内部バスBU
S−A及びBus−Bは、双方向バスとして一体化され
るものであってもよい。
プロセッサユニットPU及びメモリユニットMUO〜M
 U nは、バスドライバBD及びパスレシーバBRを
それぞれ含む。このうち、プロセッサユニットPUのバ
スドライバBDは、第1図に示されるように、内部バス
Bus−Aの各相補信号線DO・DO〜Dk−Dkに対
応して設けられるに+1個の単位バスドライバUBDO
〜UBDkを含む、これらの単位バスドライバは、特に
制限されないが、回路の電源電圧と各相補信号線の反転
信号線DO−Dkあるいは非反転信号線DO〜Dkとの
間にそれぞれ設けられるPチャンネル型のプリチャージ
MOSFETQI及びQ2と、各相補信号線の反転信号
線DO−Dkあるいは非反転信号線DO−Dkと回路の
接地電位との間にそれぞれ設けられるNチャンネル型の
ディスチャージMOSFETQI 1及びQ12とを含
む。ココで、回路の電源電圧は、特に制限されないが、
+5vのような正の電源電圧とされる。
プリチャージMOSFETQI及びQ2のゲートは、共
通結合され、特に制限されないが、インバータ回路N3
の出力信号すなわち反転タイミング信号φpaが供給さ
れる。インバータ回路N3の入力端子には、プロセッサ
ユニットPUの図示されないタイミング発生回路からタ
イミング信号φpaが供給される。ここで、タイミング
信号φpaは、内部バスBUS−Aが活性状態とされな
いとき、言い換えると内部バスBus−Aにおいて信号
が非伝達状態とされるとき、選択的にノ\イレベルとさ
れる。言うまでもなく、反転タイミング信号φpaは、
上記タイミング信号φpdと相補的なレベルとされる。
ディスチャージMOSFETQI l及びQ12のゲー
トには、特に制限されないが対応するノアゲート回路N
0G1及びN0G2の出力信号すなわち反転内部信号d
cO等及び非反転内部信号dcO等がそれぞれ供給され
る。ノアゲート回路N0G1の一方の入力端子には、イ
ンバータ回路N1の出力信号すなわち反転内部出力信号
doQ等が供給される。インバータ回路N1の入力端子
には、プロセッサユニソ1−PUの図示されない前段回
路から、内部出力信号doO等が供給される。
ここで、内部出力信号doQ等は、対応する伝達信号が
論理“1゛とされるとき、選択的にハイレベルとされる
。言うまでもなく、反転内部出力信号doQ等は、上記
内部出力信号doQ等の相補信号とされる。内部出力信
号doQ等は、さらに上記ノアゲート回路N0G2の一
方の入力端子にも供給される。これらのノアゲート回路
N0GIぶびN0G2の他方の入力端子には、ナントゲ
ート回路NAG1の出力信号すなわち反転タイミング信
号φdoが共通に供給される。
ナントゲート回路NAG1の一方の入力端子には、特に
制限されないが、プロセッサユニ7)PUの図示されな
いタイミング発生回路から、タイミング信号φoeが供
給される。ここで、タイミング信号φosは、内部出力
信号doO−dokのレベルが確定された時点で、選択
的にハイレベルとされる。ナントゲート回路NAGIの
他方の入力端子には、インバータ回路N2の出力信号す
なわち反転内部信号fdが供給される。インバータ回路
N2の入力端子には、レベル判定回路LDの出力信号i
!dが供給される。
レベル判定回路LDは、特に制限されないが、回路の電
源電圧と上記出力ノード1dとの間に並列形態に設けら
れる2個のPチャンネルMOSFETQ3及びQ4と、
上記出力ノードnldと回路の接地電位との間に設けら
れるNチャンネルMOSFETQI 3とを含む。MO
SFETQ3のゲートは、内部ハスBus−Aの対応す
る上記反転信号線、DO等に結合され、MOSFETQ
4のゲートは、対応する上記非反転信号線DO等に結合
される。MOSFETQI 3のゲートには、上記タイ
ミング信号φpaが供給される。
これらのことから、第2図に示されるように、内部バス
Bus−Aにおいて信号が非伝達状態とされタイミング
信号φpaがハイレベルとされるとき、プロセッサユニ
ットPUのバスドライバBDでは、レベル判定回路LD
のMOSFETQI3がオン状態となり、またプリチャ
ージMOSFETQ!及びQ2がオン状態となる。この
ため、レベル判定回路LDの出力信号/dがロウレベル
とされ、反転内部信号/dがハイレベルとされるととも
に、内部バスBus−Aの対応する反転信号線DO及び
非反転信号線DOがともに回路の電源電圧■叩のような
ハイレベル(第1のレベル)にプリチャージされる。
次に、第2図のサイクルCy、1に示されるように、タ
イミング信号φpdがロウレベルとされ、同時に、内部
出力信号doQ等がまず論理“0”すなわちロウレベル
とされる。また、特に制限されないが、これにやや遅れ
て、タイミング信号φosがハイレベルとされる。
フ゛ロセッサユニットPUのバスドライバBDでは、タ
イミング信号φpdがロウレベルとされることで、レベ
ル判定回路LDのMOSFETQI3がオフ状態となり
、またプリチャージMOSFETQ1及びQ2がオフ状
態となる。これにより、内部バスBUS−Aの各相補信
号線に対するプリチャージ動作が停止される。このとき
、レベル判定回路LDのMOSFETQ3及びQ4は、
対応する反転信号線DO等又は非反転信号線DO等がハ
イレベルにプリチャージされているため、ともにオフ状
態とされる。したがって、レベル判定回路LDの出力信
号ff1dは、MOSFETQ3又はQ4のいずれかが
オン状態となるまでの間、ロウレベルのままとされ、反
転内部信号7!dがハイレベルのままとされる。
タイミング信号φpaにやや遅れてタイミング信号φO
eがハイレベルとされると、ブロセソサユニットPUの
バスドライバBDでは、まずナントゲート回路NAG1
の出力信号すなわち反転タイミング信号φdO等がロウ
レベルとされる。その結果、内部出力信号doQ等がロ
ウレベルであることから、ノアゲート回路N0G2の出
力信号すなわち非反転内部信号dcO等がハイレベルと
なり、ディスチャージMOSFETQ12がオン状態と
なる。これにより、内部バスBUS−Aの非反転信号線
DO等がディスチャージされ、そのレベルが低下し始め
る。
内部バスBUS−Aの非反転信号線DO等のレベルが、
回路の電源電圧VOOよりPチャンネルMOSFETQ
4のしきい値電圧VTHP分だけ低下すると、MOSF
ETQ4がオン状態となる。したがって、レベル判定回
路LDの出力信号Jdが回路の電源電圧VOOのような
ハイレベルとされ、反転内部信号/dがロウレベルとさ
れる。このため、反転タイミング信号φdOがハイレベ
ルとされ、非反転内部信号dco等がロウレベルとされ
る。これにより、ディスチャージMOSFETQ12は
オフ状態となり、非反転信号線DO等に対するディスチ
ャージ動作が停止される。これにより、非反転信号線D
O等のレベルは、次のプリチャージ動作が開始されるま
での間、はぼ回路の電源電圧VDDよりPチャンネルM
OSFETQ4のしきい値電圧VTHP分だけ低いディ
スチャージレベル(第2のレベル)に固定される。
第2図のサイクルCy、2に示されるように、内部出力
信号doo等が論理“l”すなわちハイレベルとされる
場合、プロセッサユニットPUのバスドライバBDでは
、同様にタイミング信号φOeのハイレベルを受けて、
まず反転タイミング信号7了]がロウレベルとされ、続
いてノアゲート回路N0Glの出力信号すなわち反転内
部信号dCO等がハイレベルとされる。このため、ディ
スチャージMOSFETQI 1がオン状態となり、内
部バスBUS−Aの反転信号線DO等のディスチャージ
動作が開始される。
以下、内部バスBUS−Aの反転信号線DO等のレベル
が回路の電源電圧vDDよりPチャンネルMOSFET
Q3のしきい値電圧VTHP分だけ低下した時点で、レ
ベル判定回路LDのMOSFETQ3がオン状態となり
、反転信号線Do等に対するディスチャージ動作が停止
される。これにより、反転信号線DO等のレベルは、次
のプリチャージ動作が開始されるまでの間、はぼ回路の
電源電圧VDDよりPチャンネルMOSFETQ3のし
きい値電圧VTHP分だけ低いディスチャージレベル(
第2のレベル)に固定される。
一方、メモリユニットM U O= M U nのパス
レシーバBRは、特に制限されないが、内部バスBUS
−Aの各相補信号線DO−Do−Dk−Dkに対応して
設けられるに+1個の単位パスレシーバUBRO〜UB
Rkを含む。これらの単位パスレシーバは、第1図の単
位パスレシーバUBROに代表して示されるように、そ
の人力ノードが対応する相補信号線DO・DO等に結合
されるレベルシフト回路LSと、このレベルシフト回路
LSの相補出力信号drO−drO等を受けるセンスア
ンプSAとを含む。
各単位パスレシーバのレベルシフト回路LSは、特に制
限されないが、差動形態とされる一対のNチャンネルM
OSFETQI 5及びQ16と、これらのMOSFE
Tのソース側に設けられるもう一対のNチャンネルMO
SFETQI ?及びQlBとを含む、MOSFETQ
I 5及びQ16(7))’レインは回路の電源電圧に
結合され、MOSFETQ1?及びQlBの共通結合さ
れたソースは、Nチャンネル型の駆動MOSFETQ1
9を介して回路の接地電位に結合される。
MOSFETQI 5及びQ16のゲートは、内部バス
Bus−Aの対応する非反転信号線DO等又は反転信号
線DO等にそれぞれ結合される。MOSFETQ17の
ゲートは、そのドレインに結合され、さらにMOSFE
TQI 8のゲートに共通結合される。これにより、M
OSFETQI 7及びQlBは、電流ミラー形態とさ
れる。
駆動MOSFETQI 9のゲートには、インバータ回
路N5の出力信号すなわち反転タイミング信号φprが
供給される。インバータ回路N5の入力端子には、メモ
リュニッl−MUO等の図示されないタイミング発生回
路から、タイミング信号φprが供給される。ここで、
タイミング信号φprは、上記内部バスBUS−Aが非
活性状態とされるとき、言い換えると上記内部バスBU
S−へにおいて信号が非伝達状態とされるとき、選択的
にハイレベルとされる。言うまでもなく、反転タイミン
グ信号F丁下は、内部バスBUS−Aにおいて信号が伝
達状態とされ上記タイミング信号φprがロウレベルと
されるとき、選択的にハイレベルとされる。MOSFE
TQI 5及びQ16のソース電位は、レベルシフト回
路LSの相補出力信号dro・drO等として、センス
アンプSAに供給される。
これらのことから、各単位バスレシーバのレベルシフト
回路LSは、内部バスBUS−Aにおいて信号が伝達状
態とされ上記反転タイミング信号17丁がハイレベルと
されることで、選択的に動作状態とされる。このとき、
内部バスBUS−Aの対応する相補信号線Do−Doに
は、前述のように、プロセッサユニットPUのバスドラ
イバBDの対応する単位バスドライバから、そのハイレ
ベルを回路の電源電圧VOOとし、そのロウレベルを回
路の電源電圧■DDよりPチャンネルMOSFETのし
きい値電圧VTHP分だけ低いレベルとする小振幅の相
補信号が伝達される。言い換えるならば、内部バスBU
S−Aを伝達される相補信号は、ともに回路の電源電圧
VDDに近い比較的高いレベルをその中心レベルとする
。このため、レベルシフト回路LSのMOSFETQ1
5及びQ16はともにオン状態となる。したがって、M
OSFETQ15及びQ16のソース電位すなわち相補
出力信号drO・drOは、MOSFETQI5とQ1
7あるいはMOSFETQ16とQ18のコンダクタン
ス比によって決まる所定のバイアスレベルを中心として
、内部バスBUS−Aの対応する相補信号線DO・DO
等を伝達される相補信号と同相で変化する。
この実施例において、上記バイアスレベルは、特に制限
されないが、回路の電源電圧VOOと接地電位との間の
ほぼ中間レベルすなわちVoo/2とされる。その結果
、内部バスBtJS−Aの対応する相補信号線DO・D
O等を介して伝達される信号は、対応するレベルシフト
回路LSによってその直流レベルがシフトされ、第2図
に示されるように、センスアンプSAの感度が最大とな
る効果的なバイアスレベルVoo/2を持つ相補内部信
号drQ・drO等とされる。
各単位パスレシーバのセンスアンプSAは、特に制限さ
れないが、差動形態とされる一対のNチャンネルMOS
FETQ20及びQ21と、これらのMOSFETのド
レイン側に設けられる一対のPチャンネルMOSFET
Q5及びQ6とを含む。MOSFETQ5及びQ6のソ
ースは回路の電源電圧に結合され、MOSFETQ20
及びQ21の共通結合されたソースと回路の接地電位と
の間には、Nチャンネル型の駆動MOSFETQ22が
設けられる。MOSFETQ5のゲートは、そのドレイ
ンに結合され、さらにMOS F ETQ6のゲートに
結合される。これにより、MOSFETQ5及びQ6は
、電流ミラー形態とされる。
MOSFETQ20及びQ21のゲートには、上記レベ
ルシフト回路LSの非反転出力信号drQ又は反転出力
信号drO等がそれぞれ供給される。
駆動MOSFETQ22のゲートには、上記反転タイミ
ング信号φprが供給される。
MOSFETQ21のドレイン電位は、さらに内部信号
dsQ等として、CMOSインバータ回路N4の入力端
子に供給される。このインバータ回路N4の入力端子と
回路の電源電圧との間には、特に制限されないが、その
ゲートに上記反転タイミング信号φprを受けるPチャ
ンネル型のプリセットMOS F ETQ 7が設けら
れる。インバータ回路N4の出力信号は、反転内部入力
信号diO等として、メモリユニットMUO等の図示さ
れない後段回路に供給される。
これらのことから、内部バスBUS−Aにおいて信号が
非伝達状態とされ上記反転タイミング信号φprがロウ
レベルとされるとき、センスアンプSAの駆動MOSF
ETQ22はオフ状態となる。このため、センスアンプ
SAは非動作状態とされ、MOSFETQ21のドレイ
ン電位すなわち内部信号dso等は不確定レベルになろ
うとする。ところが、上記反転タイミング信号φprが
ロウレベルとされることでブリセントMOSFETQ7
がオン状態となるため、上記内部信号dsO等は、回路
の電源電圧のようなハイレベルとされる。その結果、イ
ンバータ回路N4の出力信号すなわち反転内部入力信号
dio等は、ロウレベルに確定される。
一方、内部バスB US−Aにおいて信号が伝達状態と
され上記反転タイミング信号φprがハイレベルとされ
ると、センスアンプSAの駆動MOSFETQ22がオ
ン状態となり、プリセットMOSFETQ7がオフ状態
となる。このため、センスアンプSAは動作状態とされ
る。このとき、対応する相補信号線DO・DO等を介し
て伝達される信号は、前述のように、レベルシフト回路
LSによってその中心レベルがシフトされ、バイアスレ
ベルVoo/2を持つ相補内部信号drQ・drO等と
してセンスアンプSAに伝達される。この実施例におい
て、センスアンプSAは、前述のように、上記バイアス
レベルVan/2においてその増幅率が最大となるよう
に設計される。
相補内部信号drO−drOは、センスアンプSAが動
作状態とされることによって、増幅され、そのレベル差
が拡大される。その結果、MOSFETQ21のドレイ
ン電位すなわち内部信号dsO等が、非反転内部信号d
rOと同相でかつセンスアンプSAの増幅重信たけ拡大
されて変化される。すなわち、第2図のサイクルCy、
lに示されるように、内部バスBus−Aの対応する相
補信号線DO−DO等を介して伝達される信号が論理“
0”とされ、非反転内部信号drQ等が反転内部信号d
rQ等よりも低くされると、内部信号dSO等は回路の
接地電位のようなロウレベルに変化され、反転内部入力
信号dio等がハイレベルとされる。一方、第2図のサ
イクルcy、2に示されるように、対応する相補信号線
DO・DO等を介して伝達される信号が論理“l”とさ
れ、非反転内部信号dro等が反転内部信号drO等よ
りも高くされると、内部信号dso等はハイレベルのま
まとされ、反転内部入力信号diO等はロウレベルのま
まとされる。
メモリュニッ) M U O= M U nに設けられ
るバスドライバBDならびにプロセッサユニットPUに
設けられるバスレシーバBRは、上記プロセッサユニッ
トPUに設けられるバスドライバBDならびにメモリュ
ニンI−MLIO〜MUnに設けられるパスレシーバB
Rとそれぞれ同一の回路構成とされ、内部バスBUS−
Bを介して伝達される複数の相補信号に対して同様に作
用する。
以上のように、この実施例のディジタル処理装置は、1
個のプロセッサユニットPU及びn+1個のメモリユニ
ットMUO〜MUnを備え、これらのプロセッサユニッ
ト及びメモリユニットを結合する内部バスBUS−A及
びBUS−Bを備える。プロセッサユニットPU及びメ
モリユニットMUO〜M U nは、各内部バスに対応
して設けられるバスドライバBD及びパスレシーバBR
を合み、これらのバスドライバ及びパスレシーバは、各
内部バスの各相補信号線に対応して設けられる複数の単
位バスドライバ又は単位バスレシーバを含む。この実施
例において、各単位バスドライバは、信号の非伝達状態
において、対応する信号線を回路の電源電圧にプリチャ
ージするPチャンネル型のプリチャージMOSFETと
、信号の伝達状態において、対応する信号線を伝達され
る信号の論理レベルに応じて選択的にディスチャージす
るNチャンネル型のディスチャージMOS F ETな
らびに対応する信号線のディスチャージレヘルが所定の
レベルに達した時点でディスチャージ動作を停止させる
レベル判定回路とを含む。また、各単位バスレシーバは
、対応する信号線を介して伝達される相補信号に所定の
バイアスレベルを与えるレベルシフト回路LSと、この
レベルシフト回路LSの出力信号を受けかつ上記バイア
スレベルにおいてその増幅率が最大とされるセンスアン
プSAとを含む。これにより、この実施例のディジタル
処理装置では、比較的簡素な回路構成とされかつCMO
Sによって構成される上記インタフェース回路を付加す
ることで、伝達される信号の振幅を通常のMOSレベル
の十分の−ないし数分の−に圧縮できる。前述のように
、バスにおける交流的な消費電力Paは、バスに結合さ
れる静電容量値をCとし、伝達される信号の振幅及び周
波数をそれぞれ■及びfとするとき、 PI)=C−v2・f となる。この実施例において、伝達される信号の振幅■
が十分の−ないし数分の−に圧縮されることで、バスに
おける交流的な消費電力poは、その二乗分の−に削減
される。その結果、レイアウト所要面積の増大を抑えつ
つ、ディジタル処理装置の低消費電力化を推進できる。
以上の本実施例に示されるように、この発明を複数の機
能ブロックを有する1チツプ型のディジタル処理装置に
通用した場合、次のような作用効果が得られる。すなわ
ち、 (1)信号の非伝達時において、バスを第1のレベルに
プリチャージし、信号の伝達時において、バスを伝達さ
れる信号の論理レベルに応じて選択的に第2のレベルに
ディスチャージし、かつ上記第1及び第2のレベル間の
レベル差を、回路の電源電圧の絶対値に比較して充分小
さくするとともに、バスレシーバ側に、バスを介して伝
達された(il’e号に所定のバイアスレベルを与える
レベルシフト回路と、上記レベルシフト回路の出力信号
を受けかつその増幅率が上記バイアスレベルにおいて最
大とされるセンスアンプを設けることで、ディジタル処
理装置等の内部バスにおける信号振幅を圧縮できるとい
う効果が得られる。
(2)上記(11項により、ディジタル処理装置等の内
部バス等における交流的な消費電力を削減できるという
効果が得られる。
(3)上記(1)項において、各機能ブロックに設けら
れるインタフェース回路はすべてCMOSによって構成
できるため、内部バス等における消費電力の削減にとも
なうレイアウト所要面積の増大を抑制できるという効果
が得られる。
(4)上記T11項〜(3)項により、複数の機能ブロ
ックを有するディジタル処理装置等の低消費電力化なら
びに動作の高速化を推進できるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない0例えば、第1図におい
て、バスドライバBDに供給されるタイミング信号φO
eは、単なる選択信号であってもよい、また、各信号線
のディスチャージレベルを検出するレベル判定回路LD
は、例えば各信号線のレベルを所定の基準電位と比較す
る差動増幅回路等を用いてもよい、各内部バスを構成す
る信号線は、相補信号線である必要はない、この場合、
例えばバスレシーバBRのレベルシフト回路LSを構成
するMOSFETQI5又はQ16のゲートに所定の参
照電位を供給する方法が効果的となる。第2図において
、反転信号線DO及び非反転信号線DOは、伝達される
信号が逆の論理レベルとされるとき、選択的にディスチ
ャージされるものであってもよい。また、各信号線のプ
リチャージレベルを、例えば予めセンスアンプSAの感
度が最大となるようなレベルに設定してもよい。この場
合、パスレシーバBRのレベルシフト回路LSを削除す
ることもできる。
各タイミング信号の論理レベルならびにその組み合わせ
は、任意である。第3図において、ディジタル処理装置
を構成する複数の機能ブロックは、大規模集積回路VL
S rとして1チツプ化されるが、これらの機能ブロッ
クは、例えば第4図に示されるように、別個の大規模集
積回路VLS Iとしてそれぞれあるいは組み合わされ
て形成′されるものであってもよい、この場合、BUS
−A及びBUS−Bは、外部バス形態とされる。いずれ
の場合においても、BUS−A及びBUS−Bは、双方
向バスとして一体化することができる。さらに、第1図
に示されるバスドライバBD及びパスレシーバBRの具
体的な回路構成や第3図及び第4図に示されるディジタ
ル処理装置のブロック構成は、種々の実施形態を採りう
る。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるディジタル処理装置
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、例えば、複数のメモリユニ7)のみを搭
載する大規模半導体記憶装置やコンピュータ周辺装置等
にも通用できる。本発明は、少なくともバスによって結
合される複数の機能ブロックを含むディジタル装置の信
号伝達方式として広く通用できる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。すなわち、信号の非伝達時において、バスを第1の
レベルにプリチャージし、信号の伝達時において、バス
を伝達される信号の論理レベルに応じて選択的に第2の
レベルにディスチャージし、かつ上記第1及び第2のレ
ベル間のレベル差を、回路の電源電圧の絶対値に比較し
て充分小さくするとともに、バスレシーバ側に、バスを
介して伝達される信号に所定のバイアスレベルを与える
レベルシフト回路と、上記レベルシフト回路の出力信号
を受けかつその増幅率が上記バイアスレベルにおいて最
大とされるセンスアンプを設けることで、ディジタル処
理装置等の内部バスにおける信号振幅を圧縮し、その交
流的な消費電力を削減できる。その結果、レイアウト所
要面積の増大を抑制しつつ、複数の機能ブロックを有す
るディジタル処理装置等の低消費電力化ならびに動作の
高速化を推進できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が通用される信号伝達方式を用いた
ディジタル処理装置のバスドライバ及びバスレシーバの
一実施例を示す回路図、第2図は、第1図のバスドライ
バ及びパスレシーバの一実施例を示す信号波形図、 第3図は、この発明が通用される信号伝達方式を用いた
ディジタル処理装置の一実施例を示すブロック図、 第4図は、この発明が通用される信号伝達方式を用いた
ディジタル処理装置のもう一つの実施例を示すブロック
図である。 Put・・・フロセッサユニッl−1MUO〜MUn・
・’メモリユニット、BUS−A、BUSB・・・内部
バス、BD・・・バスドライバ、BR・・・パスレシー
バ、UBDO〜UBDk・・・単位バスドライバ、UB
RO〜UBRk・・・単位バスレシーバ、LD・・・レ
ベル判定回路、LS・・・レベルシフト回路、SA・・
・センスアンプ、Q1〜Q7・・・PチャンネルMOS
FET、Qll〜Q22・・・NチャンネルMOSFE
T、N1−N3・・・インバータ回路、NAGl・・・
ナントゲート回路、N001〜N0G2・・・ノアゲー
ト回路。 VLS I・・・大規模集積回路。 第3rA 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、信号の非伝達時において、バスを第1のレベルにプ
    リチャージし、信号の伝達時において、バスを伝達され
    る信号の論理レベルに従って選択的に第2のレベルにデ
    ィスチャージし、かつ上記第1及び第2のレベル間のレ
    ベル差が回路の電源電圧の絶対値に比較して充分小さく
    されることを特徴とする信号伝達方式。 2、上記バスは、所定のディジタル処理装置を構成しか
    つ1個又は複数の半導体基板上に形成される複数の機能
    ブロックを結合するためのものであって、上記機能ブロ
    ックは、CMOS又はバイポーラ・CMOS論理回路を
    基本構成とするものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の信号伝達方式。 3、上記機能ブロックは、その出力端子が上記バスに結
    合されるバスドライバと、その入力端子が上記バスに結
    合されるバスレシーバとを備えるものであって、上記バ
    スドライバは、信号の非伝達時においてオン状態とされ
    対応する上記バスを上記第1のレベルにプリチャージす
    るPチャンネルMOSFETと、信号の伝達時において
    伝達される信号の論理レベルに従って選択的にオン状態
    とされ対応する上記バスを選択的にディスチャージする
    NチャンネルMOSFETと、対応する上記バスのレベ
    ルが上記第2のレベルに達したとき上記ディスチャージ
    動作を停止させるレベル判定回路とを含み、また上記バ
    スレシーバは、対応する上記バスを介して伝達される信
    号に所定のバイアスレベルを与えるレベルシフト回路と
    、上記レベルシフト回路の出力信号を受けかつ上記バイ
    アスレベルにおいてその増幅率が最大とされるセンスア
    ンプとを含むものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項又は第2項記載の信号伝達方式。
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