JPH05259893A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH05259893A
JPH05259893A JP3056867A JP5686791A JPH05259893A JP H05259893 A JPH05259893 A JP H05259893A JP 3056867 A JP3056867 A JP 3056867A JP 5686791 A JP5686791 A JP 5686791A JP H05259893 A JPH05259893 A JP H05259893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mos transistor
output
mos
level
conductivity type
Prior art date
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Pending
Application number
JP3056867A
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English (en)
Inventor
Katsuya Furuki
勝也 古木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 [目的] CMOSダイナミック半導体集積回路におい
て、インバータなしでも、リーク電流による誤動作及び
カスコード接続したときの誤動作を防止し、高集積化、
動作の高速化を計る。 [構成] 出力のラッチ用としてMOSトランジスタ
2、3を各ゲート、ドレインをたすきがけに接続して設
けると共に、出力のプリチャージ用としてMOSトラン
ジスタ4、5を設ける。クロック信号CLKが“Lo
w”レベルのときにはMOSトランジスタ1は“OF
F”、MOSトランジスタ4、5は“ON”となるの
で、出力Q、−Qは“High”レベルにプリチャージ
される。クロック信号CLKが“High”レベルに変
化すると、MOSトランジスタ1は“ON”、MOSト
ランジスタ4、5は“OFF”となる。この時、入力信
号IN、−INの状態により、MOSトランジスタ群の
一方は出力とGND電位間を導通状態にし、出力電位を
“Low”レベルにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に、CMOSダイナミック半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路は、図3に示すよ
うに動作状態を制御するクロック信号が入力されるNM
OSトランジスタ9、2個のPMOSトランジスタ10
a、10b、入力信号により論理を決定するNMOSト
ランジスタ群11a、11b、2個のインバ−タ12
a、12b、ダイナミックノードのリーク電流による誤
動作防止のための2個のPMOSトランジスタ13a、
13bを有している(カスコード・ボルテージ・スイッ
チ・ロジック:ア・ディファレンシャルCMOSロジッ
ク・ファミリ(Cascode Voltage Sw
ith Logic:A Differential
Logic Family,ISSCC’84,P16
〜17)。
【0003】クロック信号CLKが“Low”レベルの
ときにはNMOSトランジスタ9は“OFF”、PMO
Sトランジスタ10a、10bは“ON”状態のため
に、ノードN1、N2は“High”レベルにプリチャ
ージされる。このとき出力Q、出力Qの反転出力−Qは
インバ−タ12a、12bにより“Low”レベルにな
る。クロック信号CLKが“High”レベルに変化す
ると、NMOSトランジスタ9は“ON”、PMOSト
ランジスタ10a、10bは“OFF”になる。このと
き、入力信号の論理レベルにしたがい、NMOSトラン
ジスタ群11a、11bにより、ノードN1、N2の一
方は“Low”レベルとなる。
【0004】ここでノードN1が“High”レベルを
保持し、ノードN2が“Low”レベルに変化したとす
ると、インバ−タ12bにより反転出力−Qは“Hig
h”レベルに変化する。出力Qは“Low”レベルのま
まである。ここでノードN1はPMOSトランジスタ1
3aが“ON”のために、リーク電流などによる電位低
下を防止されている。
【0005】次に以上説明した半導体集積回路をカスコ
ード接続した場合を考える。クロック信号が“Low”
レベルのときには上述したように、出力Q、−Qは“L
ow”レベルになっている。従って、この出力を入力し
ている次段の各NMOSトランジスタ群11a、11b
は全て“OFF”状態である。クロック信号が“Hig
h”レベルに変化し、前段の論理動作が終了し、出力レ
ベルが決定するとNMOSトランジスタ群の11a、1
1bの一方は“ON”に変化し、論理動作を開始する。
【0006】ここでインバ−タ12a、12bがない場
合を考える。クロック信号が“Low”レベルのときに
は次段の各NMOSトランジスタ群11a、11bは
“ON”状態である。ここでクロック信号が“Hig
h”レベルに変化すると、各段の出力Q、−Qはそれぞ
れ“Low”レベルへの変化を開始する。この後、前段
の出力レベルが決定し、NMOSトランジスタ群11
a、11bの一方が“OFF”状態になったとしても、
出力Q、−Qは“Low”レベルのままとなり、誤動作
することになる。
【0007】つまりインバ−タ12a、12bは誤動作
防止、リーク電流防止のために必要である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
では、カスケード接続するときの誤動作防止、リーク電
流による誤動作防止のために、インバ−タを必要とす
る。従って、カスケード接続したときに動作速度が遅く
なること及びトランジスタ数が増加するという課題があ
った。
【0009】本発明は従来の上記実情に鑑みてなされた
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能とした新規な半導体
集積回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体集積回路は、ソ−ス電極がGN
D電位に接続されゲ−ト電極が動作状態を制御するクロ
ック信号に接続される第1の導電形の第1のMOSトラ
ンジスタと、ソ−ス電極がVDD電位に接続されゲ−ト電
極が第1の出力電位を出力する第1の出力端子に接続さ
れドレイン電極が第1の出力電位と論理的に反対の第2
の出力電位を出力する第2の出力端子に接続される第2
の導電形の第2のMOSトランジスタと、ソ−ス電極が
DD電位に接続されゲ−ト電極が第2の出力端子に接続
されドレイン電極が第1の出力電位に接続される第2の
導電形の第3のMOSトランジスタと、ソ−ス電極がV
DD電位に接続されゲ−ト電極がクロック信号に接続され
ドレイン電極が第2の出力端子に接続される第2の導電
形の第4のMOSトランジスタと、ソ−ス電極がVDD
位に接続されゲート電極がクロック信号に接続されドレ
イン電極が第1の出力端子に接続される第2の導電形の
第5のMOSトランジスタと、第1のMOSトランジス
タのドレイン電極と第2の出力端子との間に配置されゲ
−ト電極が第1の入力信号群に接続される第1の導電形
の第6のMOSトランジスタを少なくとも1個含み第6
のMOSトランジスタのソ−ス電極またはドレイン電極
が直並列接続されている第1のMOSトランジスタ群
と、第1のMOSトランジスタのドレイン電極と第1の
出力端子との間に配置されゲ−ト電極が第1の入力信号
群と論理的に反対の第2の入力信号群に接続される第1
の導電形の第7のMOSトランジスタを少なくとも1個
含み第7のMOSトランジスタのソ−ス電極またはドレ
イン電極が直並列に接続されている第2のMOSトラン
ジスタ群とを備えて構成される。
【0011】
【実施例】次に、本発明をその好ましい一実施例につい
て図面を参照して具体的に説明する。
【0012】図1は本発明による第1の実施例を示す回
路構成図である。
【0013】図1を参照するに、1は第1のMOSトラ
ンジスタ、2は第2のMOSトランジスタ、3は第3の
MOSトランジスタ、4は第4のMOSトランジスタ、
5は第5のMOSトランジスタ、6は第6のMOSトラ
ンジスタ、7は第7のMOSトランジスタ、8a、8b
はMOSトランジスタ群をそれぞれ示す。第2、第3の
MOSトランジスタ2、3は出力のラッチ用のものであ
り、それぞれ各ゲ−トとドレインがたすきがけに接続さ
れている。第4、第5のMOSトランジスタ4、5は出
力のプリチャージ用として使用される。
【0014】クロック信号CLKが“Low”レベルの
時には第1のMOSトランジスタ1は“OFF”、第
4、第5のMOSトランジスタ4、5は“ON”となる
ので、出力Q、−Qは“High”レベルにプリチャー
ジされる。クロック信号CLKが“High”レベルに
変化すると、第1のMOSトランジスタは“ON”、第
4、第5のMOSトランジスタ4、5は“OFF”とな
る。この時、入力信号IN、−INの状態により、MO
Sトランジスタ群の一方は出力とGND電位間を導通状
態にし、出力電位を“Low”レベルにする。
【0015】この一連の動作を図2のタイミングチャー
トに示す。ここで、クロック信号が“High”レベル
になり、出力Qが“Low”レベルに変化し、出力−Q
が“High”レベルを保持する場合を考える。
【0016】第2のMOSトランジスタ2のゲ−ト電極
は出力Qで“Low”レベルのために、“ON”とな
り、出力−Qを“High”レベルに保つ。このため
に、リーク電流による誤動作を防止することが出来る。
【0017】図1に示された第1の実施例の変形とし
て、第4、第5のMOSトランジスタ4、5をPチャネ
ル型からNチャネル型トランジスタに変更することがで
きる。
【0018】次に本発明の半導体集積回路をカスケード
接続した場合を考える。クロック信号CLKが“Lo
w”レベルのときには、入力信号は前段の出力Q、−Q
が“High”レベルのために、全て“High”レベ
ルで、MOSトランジスタ群8a、8bは“ON”状態
である。クロック信号CLKが“High”レベルに変
化すると、出力Q、−Qはそれぞれ“Low”レベルへ
の変化を開始する。ただし、クロック信号CLK及び入
力信号が全て“High”レベルのときに、出力Q、−
Qのレベルは、第1、第2、第3のMOSトランジスタ
1、2、3及びMOSトランジスタ群8a、8bの抵抗
比で決定されるレベルとなるので、“High”レベル
と“Low”レベルとの中間のレベルまでしか低下しな
い。
【0019】また入力信号が決定されれば一方のMOS
トランジスタ群(例えば8a)が“OFF”状態にな
り、第2のMOSトランジスタ2により出力−Qは“H
igh”レベルとなる。このとき第3のMOSトランジ
スタ3は“OFF”となるので出力Qは完全に“Lo
w”レベルとなる。
【0020】図3は本発明による第2の実施例を示す回
路構成図である。
【0021】図3を参照するに、参照符号1〜8は図1
に示した第1の実施例の参照符号1〜8と同様のトラン
ジスタであり、13a、13b、14は第1のMOSト
ランジスタ1と同じ導電形のMOSトランジスタであ
る。クロック信号CLKが“Low”レベルのとき、M
OSトランジスタ14、第1のMOSトランジスタ1は
“OFF”となり、出力Q、−Qは“High”レベル
にプリチャージされる。クロック信号CLKが“Hig
h”レベルに変化すると、MOSトランジスタ1、14
は“ON”となり、第2のMOSトランジスタ2とMO
Sトランジスタ13a、及び第3のMOSトランジスタ
3とMOSトランジスタ13bはそれぞれ互いの出力を
入力とするインバ−タとなる。従って、出力Q、−Qの
一方が“Low”レベルに変化するのを高速に検出する
ことができ、出力Q、−Qのレベルの確定が高速にな
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバ−タなしでも、リーク電流による誤動作、カスケ
ード接続したときの誤動作を防止することができ、高集
積、高速化できるという効果が得られる。
【0023】従来の半導体集積回路ではN段カスケード
接続された場合の遅延は1段の遅延をtpd1とすると
tpd1×Nとなる。しかるに、本発明では、2段目以
降は上述したように、クロック信号が“High”レベ
ルになるとそれぞれ中間レベルへの動作を開始するため
に、1段目の遅延量をtpd2とすると、2段目以降の
遅延量はtpd3(<tpd2)となる。したがって、
N段の遅延量はtpd2+tpd3×(N−1)とな
る。本発明においてはtpd3<tpd2<tpd1の
ために、従来より非常に高速である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施例を示す回路構成図で
ある。
【図2】図1に示された第1の実施例のタイミングチャ
ートである。
【図3】本発明による第2の実施例を示す回路構成図で
ある。
【図4】従来におけるこの種の半導体集積回路の回路図
である。
【符号の説明】
1…第1の導電形のMOSトランジスタ 2…第2の導電形のMOSトランジスタ 3…第2の導電形のMOSトランジスタ 4…第2の導電形のMOSトランジスタ 5…第2の導電形のMOSトランジスタ 6…第1の導電形のMOSトランジスタ 7…第1の導電形のMOSトランジスタ 8a…第1の導電形のMOSトランジスタ群 8b…第1の導電形のMOSトランジスタ群 9…NMOSトランジスタ 10a…PMOSトランジスタ 10b…PMOSトランジスタ 11a…NMOSトランジスタ群 11b…NMOSトランジスタ群 12a…インバ−タ 12b…インバ−タ 13a…MOSトランジスタ 13b…MOSトランジスタ 14…MOSトランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【図1】
【図3】
【図4】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソ−ス電極が第1の基準電位に接続され
    ゲ−ト電極が動作状態を制御するクロック信号に接続さ
    れる第1の導電形の第1のMOSトランジスタと、ソ−
    ス電極が第2の基準電位に接続されゲ−ト電極が第1の
    出力電位を出力する第1の出力端子に接続されドレイン
    電極が前記第1の出力電位と論理的に反対の第2の出力
    電位を出力する第2の出力端子に接続される第2の導電
    形の第2のMOSトランジスタと、ソ−ス電極が前記第
    2の基準電位に接続されゲ−ト電極が前記第2の出力端
    子に接続されドレイン電極が前記第1の出力電位に接続
    される第2の導電形の第3のMOSトランジスタと、ソ
    −ス電極が前記第2の基準電位に接続されゲ−ト電極が
    前記クロック信号に接続されドレイン電極が前記第2の
    出力端子に接続される第2の導電形の第4のMOSトラ
    ンジスタと、ソ−ス電極が前記第2の基準電位に接続さ
    れゲート電極が前記クロック信号に接続されドレイン電
    極が前記第1の出力端子に接続される第2の導電形の第
    5のMOSトランジスタと、前記第1のMOSトランジ
    スタのドレイン電極と前記第2の出力端子との間に配置
    されゲ−ト電極が第1の入力信号群に接続される第1の
    導電形の第6のMOSトランジスタを少なくとも1個含
    み前記第6のMOSトランジスタのソ−ス電極またはド
    レイン電極が直並列接続されている第1のMOSトラン
    ジスタ群と、前記第1のMOSトランジスタのドレイン
    電極と前記第1の出力端子との間に配置されゲ−ト電極
    が前記第1の入力信号群と論理的に反対の第2の入力信
    号群に接続される第1の導電形の第7のMOSトランジ
    スタを少なくとも1個含み前記第7のMOSトランジス
    タのソ−ス電極またはドレイン電極が直並列に接続され
    ている第2のMOSトランジスタ群とを備えることを特
    徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記第4、第5のMOSトランジスタ
    を、第2の導電形のMOSトランジスタの代わりに第1
    の導電形のMOSトランジスタにしたことを更に特徴と
    する半導体集積回路。
JP3056867A 1991-03-20 1991-03-20 半導体集積回路 Pending JPH05259893A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7325025B2 (en) 2001-12-18 2008-01-29 Intel Corporation Look-ahead carry adder circuit
US7392277B2 (en) 2001-06-29 2008-06-24 Intel Corporation Cascaded domino four-to-two reducer circuit and method
US7428568B2 (en) 2001-09-21 2008-09-23 Intel Corporation Symmetric cascaded domino carry generate circuit
JP2015173465A (ja) * 2010-07-01 2015-10-01 クアルコム,インコーポレイテッド マルチ電圧レベルのマルチダイナミック回路構造デバイス

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