JPH06120782A - Signal processing circuit - Google Patents

Signal processing circuit

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JPH06120782A
JPH06120782A JP4268262A JP26826292A JPH06120782A JP H06120782 A JPH06120782 A JP H06120782A JP 4268262 A JP4268262 A JP 4268262A JP 26826292 A JP26826292 A JP 26826292A JP H06120782 A JPH06120782 A JP H06120782A
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浩嗣 小島
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Abstract

PURPOSE:To reduce the power consumption without reducing the processing speed of the whole of a signal processing circuit by making the amplitude of a clock shorter than a normal gate signal amplitude in the signal processing circuit like a half latch circuit. CONSTITUTION:pMOS transistors TR and nMOS TRs constituting clocked inverters 2-1 and 2-2 are driven by a pair of clock driving circuits 4 independent of each other to which a supply voltage VDD and a ground voltage GND are supplied respectively, and an input signal IN is latched in an inverter 3 forming the half latch circuit and is outputted. The amplitude of the clock due to the circuit 4 is made shorter than the amplitude of the normal gate signal, and for example, the driving power is reduced to 1/4 when the amplitude of the clock is 1/2 of the normal gate signal amplitude; and thus, the power consumption is reduced without reducing the signal processing speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、回路の動作速度を低下
させることなく、消費電力を低減することが可能なディ
ジタル信号処理回路、特にCMOS半導体集積回路に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital signal processing circuit capable of reducing power consumption without lowering the operating speed of the circuit, and more particularly to a CMOS semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、高速に動作するディジタル信
号処理回路においては、パイプライン構成により処理の
スル−・プットを向上させる方法が用いられている。パ
イプライン構成では、論理回路や演算回路を適当なステ
ップに分割し、各々のステップにラッチ回路を設けたも
のである。例えば、ある値の部分積を演算する回路に、
直接それのキャリ−をとる回路が接続されているときに
は、あるクロック周期で部分積の計算とキャリ−の桁を
計算することになる。しかし、それら2つの回路の間に
レジスタを挿入して、2つのステップに分割することに
より、パイプライン処理で1つ前のキャリ−の桁の計算
と並行して次の部分積演算を行うことができるので、処
理のスル−・プットが向上する。なお、処理のスル−・
プットは、ラッチから次段のラッチまでの遅延時間によ
り決定される。その場合、パイプラインにしても、1つ
のステップの間の直列に接続されている論理ゲ−ト数が
多ければ多いほど処理時間は遅くなるので、1段当りの
ゲ−ト数をできる限り少なくする。上述の例では、部分
積の演算回路はできるだけ少ない数のゲ−トを用いると
ともに、キャリ−回路内でもできるだけ少ない数のゲ−
トを用いるようにする。従って、分割するステップ数を
増加するとともに、ラッチから次段のラッチまでの論理
ゲ−トの段数を少なくするほど、処理のスル−・プット
は向上することになる。なお、ディジタル信号処理回路
として、CMOSデバイスに関する技術は、例えば『最
新CMOSデバイスの動向』1979年7月号電子科学、昭
和54年4月24日産報出版発行、pp.13〜67に記載されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a digital signal processing circuit which operates at high speed, a method of improving the throughput of processing by a pipeline structure has been used. In the pipeline structure, a logic circuit and an arithmetic circuit are divided into appropriate steps, and a latch circuit is provided at each step. For example, in a circuit that calculates the partial product of a certain value,
When the circuit for directly carrying the carry is connected, the partial product is calculated and the carry digit is calculated at a certain clock period. However, by inserting a register between these two circuits and dividing it into two steps, the next partial product operation is performed in parallel with the calculation of the digit of the previous carry in the pipeline processing. Therefore, the throughput of the process is improved. In addition, processing through
The put is determined by the delay time from the latch to the next latch. In that case, even in the pipeline, the processing time becomes slower as the number of logic gates connected in series during one step increases, so that the number of gates per stage is reduced as much as possible. To do. In the above example, the arithmetic circuit for the partial product uses as few gates as possible, and also has as few gates as possible in the carry circuit.
To use. Therefore, as the number of steps to be divided is increased and the number of stages of the logic gate from the latch to the latch of the next stage is reduced, the throughput of processing is improved. The technology relating to CMOS devices as digital signal processing circuits is described, for example, in "Trends in Latest CMOS Devices", July 1979, Electronic Science, April 24, 1979, published by Kobo, pp.13-67. There is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、処理の
スル−・プットを向上させるためには、ステップ数を増
加し、ラッチから次段のラッチまでの論理ゲ−トの段数
を少なくするほど、ラッチ回路を多く備える必要があ
る。しかしながら、パイプラインの段数を増やした場合
には、各ラッチ回路での消費電力が多くなるため、回路
規模の増大以上に電力の消費が増大するという問題があ
った。消費電力を低減する効果的な方法として、電源電
圧を下げる方法があるが、この方法では、論理ゲ−トの
動作速度が遅くなり、回路の速度性能が低下してしま
う。ところで、消費電力の分析を行うと、ラッチ回路は
クロックで直接駆動されるため、その消費電力は他の通
常の論理ゲ−トに比べてかなり多いことがわかった。通
常の論理ゲ−トの状態反転は、クロックに同期した信号
を扱うため、クロック周期毎に信号が反転したと仮定し
ても、クロックの1/2の周波数に過ぎない。一般に、
通常の論理ゲ−トの状態反転は、クロックの1/4の周
波数を最悪値とする場合が多い。従って、クロックで直
接駆動されるトランジスタ(クロックの立上りまたは立
下りで、デ−タが保持されるハ−フ・ラッチ回路)は、
通常の論理ゲ−トを構成するトランジスタの4倍の電力
を消費することになる。一般に、10個のトランジスタ
で構成されるハ−フ・ラッチ回路の場合、クロックの負
荷となっているトランジスタは4個である(図1参
照)。通常ゲ−トを構成するトランジスタで消費電力を
1とすると、10個のトランジスタで構成される通常ゲ
−トで消費される電力は10であり、10個のトランジ
スタで構成されるハ−フ・ラッチ回路の場合の電力は4
×4+6=22となる。従って、ラッチ回路で消費され
る電力は、通常ゲ−トの2倍以上になる。例えば、3段
のパイプライン構成を用いたディジタル・フィルタにお
いては、通常の演算回路による電力消費は全体の60
%、ラッチによる消費は40%である。このように、ラ
ッチ回路による電力消費のうち、16/22はクロック
により直接駆動されるために消費されてしまう。従っ
て、全体の約30%はクロックにより直接駆動される回
路で消費されるのである。本発明の目的は、このような
従来の課題を解決し、回路全体の処理速度を殆んど低下
させずに、消費電力を低減させることが可能な信号処理
回路を提供することにある。
As described above, in order to improve the throughput of processing, the number of steps is increased and the number of logic gates from the latch to the next latch is reduced. However, it is necessary to provide more latch circuits. However, when the number of pipeline stages is increased, the power consumption of each latch circuit increases, and there is a problem that the power consumption increases more than the increase in the circuit scale. As an effective method of reducing power consumption, there is a method of lowering the power supply voltage. However, this method slows down the operation speed of the logic gate and lowers the speed performance of the circuit. By the way, an analysis of power consumption reveals that the latch circuit is directly driven by a clock, and therefore its power consumption is considerably higher than that of other ordinary logic gates. Since the normal logic gate state inversion handles a signal synchronized with the clock, even if it is assumed that the signal is inverted every clock cycle, it is only half the frequency of the clock. In general,
In the case of the normal logic gate state inversion, the frequency of ¼ of the clock is often set as the worst value. Therefore, a transistor driven directly by a clock (a half-latch circuit in which data is held at the rising or falling of the clock) is
It consumes four times as much power as a transistor forming a normal logic gate. Generally, in the case of a half-latch circuit composed of 10 transistors, the number of transistors serving as a clock load is 4 (see FIG. 1). If the power consumption of a transistor forming a normal gate is 1, the power consumed by a normal gate formed of 10 transistors is 10, and a half gate formed of 10 transistors is used. The power in the case of a latch circuit is 4
X4 + 6 = 22. Therefore, the power consumed by the latch circuit is more than twice that of the normal gate. For example, in a digital filter using a three-stage pipeline configuration, the power consumption of a normal arithmetic circuit is 60% of the total.
%, And the consumption by the latch is 40%. As described above, 16/22 of the power consumption by the latch circuit is consumed because it is directly driven by the clock. Therefore, about 30% of the whole is consumed by the circuit directly driven by the clock. An object of the present invention is to provide a signal processing circuit that solves such a conventional problem and can reduce power consumption without substantially reducing the processing speed of the entire circuit.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の信号処理回路は、(イ)CMOS半導体集
積回路で構成される信号処理回路において、pチャネル
MOSトランジイタにクロックを供給する第1のクロッ
ク駆動回路と、nチャネルMOSトランジスタにクロッ
クを供給する第2のクロック駆動回路とを備え、第1お
よび第2のクロック駆動回路のクロック信号の振幅を通
常論理ゲ−トの信号振幅よりも小さくしたことを特徴と
している。また、(ロ)第1および第2のクロック駆動
回路は、電源電圧レベルとグランド電圧レベルの中点で
互いに接続されたインバ−タで構成され、各クロック駆
動回路の負荷容量の間で電荷の充放電を行うことも特徴
としている。さらに、(ハ)第1および第2のクロック
駆動回路は、電源電圧をVDD、接地電圧をGND、P
MOSとNMOSのトランジスタの閾電圧をそれぞれV
thp,Vthn、PMOSとNMOSトランジスタに
印加する電圧をVmp(>0),Vmn(>0)とした
とき、PMOSトランジスタを駆動するクロック駆動回
路では、VDD−Vthp−VmpとVDDの間で振れ
る信号を出力させ、NMOSトランジスタを駆動するク
ロック駆動回路では、Vthn+VmnとGNDの間で
振れる信号を出力させることも特徴としている。
In order to achieve the above object, a signal processing circuit of the present invention comprises: (a) a signal processing circuit composed of a CMOS semiconductor integrated circuit, which supplies a clock to a p-channel MOS transistor. 1 clock drive circuit and a second clock drive circuit for supplying a clock to an n-channel MOS transistor, and the amplitudes of the clock signals of the first and second clock drive circuits are compared with those of the normal logic gate. The feature is that it is smaller. (B) The first and second clock drive circuits are composed of inverters that are connected to each other at the midpoint of the power supply voltage level and the ground voltage level, and charge is distributed between the load capacitors of the clock drive circuits. It also features charging and discharging. Further, (c) the first and second clock drive circuits have the power supply voltage VDD and the ground voltage GND, P
Set the threshold voltage of the MOS and NMOS transistors to V
thp, Vthn, and the voltage applied to the PMOS and NMOS transistors is Vmp (> 0) and Vmn (> 0), the clock drive circuit for driving the PMOS transistor has a signal swinging between VDD-Vthp-Vmp and VDD. The clock drive circuit for driving the NMOS transistor and driving the NMOS transistor is also characterized in that it outputs a signal swinging between Vthn + Vmn and GND.

【0005】[0005]

【作用】本発明においては、クロックの振幅を通常ゲ−
トの信号振幅よりも低くして、ラッチ回路の消費電力を
低減させる。具体的には、ラッチ回路のクロックに駆動
されるトランジスタのうち、PMOSとNMOSのトラ
ンジスタを独立に駆動する低振幅のクロック駆動回路を
設ける。ところで、クロックの振幅を0〜電源電圧のフ
ルスィングで振らせるときには、それに相応した電圧が
必要となる。一方、P=(1/2)CV2の関係から明
らかなように、振幅を半分にすると、電力は1/4に低
減できる。また、T=CRの時定数の式から明らかなよ
うに、振幅を下げることにより、抵抗Rは大となるた
め、時定数は大となって動作速度は遅くなる。従って、
ラッチ回路自身の遅延は増大するが、元来、遅延時間全
体に占めるラッチ回路自身の遅延は僅かであるため、全
体としての遅延はそれほどない。これにより、ディジタ
ル信号処理回路全体の処理速度を殆んど低下させずに、
消費電力を低減することができる。
In the present invention, the clock amplitude is normally
Signal amplitude of the latch circuit to reduce power consumption of the latch circuit. Specifically, a low-amplitude clock drive circuit that independently drives PMOS and NMOS transistors among the transistors driven by the clock of the latch circuit is provided. By the way, when the amplitude of the clock is swung by the full swing of 0 to the power supply voltage, a voltage corresponding to the swing is required. On the other hand, as is clear from the relationship of P = (1/2) CV 2 , if the amplitude is halved, the power can be reduced to ¼. Further, as is clear from the equation of the time constant of T = CR, the resistance R becomes large by decreasing the amplitude, so that the time constant becomes large and the operation speed becomes slow. Therefore,
Although the delay of the latch circuit itself increases, since the delay of the latch circuit itself occupies a small amount of the entire delay time, the delay as a whole is not so large. As a result, the processing speed of the entire digital signal processing circuit is hardly reduced,
Power consumption can be reduced.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図1は、本発明の一実施例を示す信号処理回
路の構成図である。図1には、クロックド・インバ−タ
2−1,2−2と、インバ−タ3で構成されたハ−フ・
ラッチ回路が示されている。クロックで直接駆動される
クロックド・インバ−タ2−1,2−2はそれぞれ4個
ずつのPMOSおよびNMOSの合計8個のトランジス
タで構成され、通常のトランジスタは最終段のCMOS
インバ−タ3を構成する2個のPMOSおよびNMOS
トランジスタである。ここでは、クロックド・インバ−
タ2−1,2−2のゲ−ト制御端子にクロック駆動回路
4からのクロック信号が入力される。すなわち、クロッ
ク信号φpはクロックド・インバ−タ2−1のPMOS
トランジスタのゲ−トに、クロック信号/φpは次のク
ロックド・インバ−タ2−2のPMOSトランジスタの
ゲ−トに、クロック信号φnクロックド・インバ−タ2
−1のNMOSトランジスタのゲ−トに、クロック信号
/φnは次のクロックド・インバ−タ2−2のNMOS
トランジスタのゲ−トに、それぞれ印加されている。な
お、本実施例では、クロックド・インバ−タ2個とイン
バ−タ1個で構成したハ−フ・ラッチ回路についてのみ
説明しているが、その他のフリップ・フロップ回路等の
クロックを入力する全ての回路についても、同じように
適用することができる。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a signal processing circuit showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a harf composed of clocked inverters 2-1 and 2-2 and an inverter 3.
A latch circuit is shown. The clocked inverters 2-1 and 2-2 which are directly driven by the clock are each composed of four PMOS and NMOS transistors, a total of eight transistors.
Two PMOSs and NMOSs forming the inverter 3
It is a transistor. Here, the clocked inverter
The clock signal from the clock drive circuit 4 is input to the gate control terminals of the computers 2-1 and 2-2. That is, the clock signal φp is the PMOS of the clocked inverter 2-1.
The clock signal / φp is supplied to the gate of the transistor, and the clock signal φn is clocked to the gate of the PMOS transistor of the next clocked inverter 2-2.
-1 to the gate of the NMOS transistor, the clock signal / φn is the NMOS of the next clocked inverter 2-2.
It is applied to the gates of the transistors. Although only the half-latch circuit composed of two clocked inverters and one inverter is described in this embodiment, the clocks of other flip-flop circuits etc. are inputted. The same applies to all circuits.

【0007】図2は、図1のハ−フラッチ回路に入力す
るクロックの波形図である。図1においては、電源電圧
をVDD、接地点をGND、PMOSとNMOSトラン
ジスタの閾電圧をそれぞれVthp,Vthn、PMO
SとNMOSトランジスタに印加される電圧をそれぞれ
Vmp,Vmnとし、Vmp>0,Vmn>0とする。
図2に示すように、PMOSトランジスタを駆動するク
ロック駆動回路4は、VDD−Vthp−VmpとVD
Dの間で振れる信号を出力する。また、NMOSトラン
ジスタを駆動するクロック駆動回路4は、Vthn+V
mnとGNDの間で振れる信号を出力する。さらにクロ
ック駆動回路4を簡略化するためには、PMOSトラン
ジスタを駆動するクロック駆動回路4を、VDD/2と
VDD間で振れる信号を出力する回路とし、NMOSト
ランジスタを駆動するクロック駆動回路4を、VDD/
2とGNDの間で振れる信号を出力する回路とする。
FIG. 2 is a waveform diagram of a clock input to the half latch circuit of FIG. In FIG. 1, the power supply voltage is VDD, the ground point is GND, and the threshold voltages of the PMOS and NMOS transistors are Vthp, Vthn, and PMO, respectively.
The voltages applied to the S and NMOS transistors are Vmp and Vmn, respectively, and Vmp> 0 and Vmn> 0.
As shown in FIG. 2, the clock driving circuit 4 for driving the PMOS transistors is provided with VDD-Vthp-Vmp and VD.
A signal swinging between D is output. Further, the clock drive circuit 4 for driving the NMOS transistor is Vthn + V
It outputs a signal that swings between mn and GND. In order to further simplify the clock drive circuit 4, the clock drive circuit 4 that drives the PMOS transistor is a circuit that outputs a signal swinging between VDD / 2 and VDD, and the clock drive circuit 4 that drives the NMOS transistor is VDD /
It is a circuit that outputs a signal swinging between 2 and GND.

【0008】図3は、図1におけるクロック駆動回路の
一実施例を示す構成図である。4個のクロック駆動回路
4とも、PMOSとNMOSトランジスタで構成される
インバ−タ5または6で構成されている。インバ−タ
5,6において、一方のインバ−タ5のNMOSトラン
ジスタのソ−スと、他方のインバ−タ6のPMOSトラ
ンジスタのソ−スを接続して仮想中点7とし、前者のイ
ンバ−タ5のPMOSトランジスタのソ−スをVDD
に、後者のインバ−タ6のNMOSトランジスタのソ−
スをGNDに接地したものである。図では、正相、逆相
のクロックを生成する2基の回路を示している。駆動さ
れる側の負荷容量Cp,Cn,/Cp,/Cnを等しく
しておくことにより(すなわち、Cp=Cn,/Cp=
/Cn)、充放電される電荷量は上段のインバ−タ5
と、下段のインバ−タ6で等しくなり、仮想中点7の電
位はVDD/2に保持される。これにより、クロック駆
動回路4のための新たな電源端子を設けることなく、低
振幅のクロック駆動回路4を実現することができる。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the clock drive circuit in FIG. Each of the four clock driving circuits 4 is composed of an inverter 5 or 6 composed of a PMOS and an NMOS transistor. In the inverters 5 and 6, the source of the NMOS transistor of the one inverter 5 and the source of the PMOS transistor of the other inverter 6 are connected to form a virtual midpoint 7, and the former inverter is used. The source of the PMOS transistor of the data 5 is VDD
In addition, the latter inverter 6 NMOS transistor source
The ground is connected to GND. The figure shows two circuits that generate a positive-phase clock and a negative-phase clock. By making the load capacitances Cp, Cn, / Cp, / Cn on the driven side equal (that is, Cp = Cn, / Cp =
/ Cn), the amount of charge and discharge is the upper inverter 5
Then, the lower inverter 6 becomes equal, and the potential at the virtual midpoint 7 is held at VDD / 2. As a result, the clock drive circuit 4 having a low amplitude can be realized without providing a new power supply terminal for the clock drive circuit 4.

【0009】図3の矢印で示されるように、クロックド
・インバ−タ2−1にクロック信号を供給するクロック
駆動回路5,6と、クロックド・インバ−タ2−2にク
ロック信号を供給するクロック駆動回路5,6とは、そ
の負荷容量Cp,Cnおよび/Cp,/Cnの相互間で
電荷の充放電を行って、キャッチボ−ルを行っている。
すなわち、左側のクロック駆動回路5,6の矢印は、充
電と放電を示しており、右側のクロック駆動回路5,6
の矢印は、放電と充電を示している。このように、本発
明では、デ−タは通常のようにフル振幅電圧を印加する
が、クロック信号のみは必要なだけの小振幅を印加する
ことにより、消費電力を低減することができる。例え
ば、電源電圧が5Vの場合、クロック信号電圧を2.5
Vにすると必要最低電圧よりも大きくなるが、回路の簡
略化のために、図3に示すようなクロック駆動回路で、
クロック信号を供給する。図3では、クロック駆動回路
5は5V〜2.5Vの振幅で、クロック駆動回路6は0
V〜2.5Vの振幅で、それぞれクロック信号電圧を供
給している。しかし、さらに小さい振幅、例えば5V〜
3Vと、0V〜2Vの振幅のクロック信号を供給するこ
とも可能である。また、5V〜2Vと、0V〜3Vの振
幅のように、互いに重複させて供給することも可能であ
る。この場合には、図3の回路に基準電源やダイオ−ド
等を挿入する必要があり、回路が複雑化する。
As shown by arrows in FIG. 3, clock driving circuits 5 and 6 for supplying a clock signal to the clocked inverter 2-1 and a clock signal to the clocked inverter 2-2. With the clock driving circuits 5 and 6, the load capacitances Cp, Cn and / Cp, / Cn are charged and discharged to perform a catch ball.
That is, the arrows of the clock driving circuits 5 and 6 on the left side indicate charging and discharging, and the clock driving circuits 5 and 6 on the right side.
Arrows indicate discharging and charging. As described above, in the present invention, the data is applied with the full-amplitude voltage as usual, but the power consumption can be reduced by applying only the necessary small amplitude to the clock signal. For example, when the power supply voltage is 5 V, the clock signal voltage is 2.5
When it is set to V, the voltage becomes higher than the required minimum voltage, but for the sake of simplification of the circuit, a clock drive circuit as shown in FIG.
Provides a clock signal. In FIG. 3, the clock drive circuit 5 has an amplitude of 5V to 2.5V, and the clock drive circuit 6 has an amplitude of 0V.
A clock signal voltage is supplied with an amplitude of V to 2.5V. However, a smaller amplitude, for example 5V
It is also possible to supply a clock signal with an amplitude of 3V and 0V to 2V. Further, it is also possible to supply them by overlapping each other like the amplitude of 5V to 2V and the amplitude of 0V to 3V. In this case, it is necessary to insert a reference power source, a diode, etc. in the circuit of FIG. 3, which complicates the circuit.

【0010】図4は、図1における信号処理回路の詳細
図である。図4に示すように、2個のクロックド・イン
バ−タ2−1と2−2は、クロック駆動回路4に並列に
接続され、両出力を最終段のインバ−タ3を構成するP
MOSとNMOSの各トランジスタのゲ−トに接続して
いる。信号入力はクロックド・インバ−タ2−1の信号
入力用PMOSのゲ−トと信号入力用NMOSトランジ
スタのゲ−トに印加される。またクロック信号φpはク
ロックド・インバ−タ2−1のスイッチング用PMOS
トランジスタのゲ−トに印加され、クロック信号φnは
スイッチング用NMOSトランジスタのゲ−トに印加さ
れる。さらに、クロック信号/φpはクロックド・イン
バ−タ2−2のスイッチング用PMOSトランジスタの
ゲ−トに印加され、クロック信号/φnはスイッチング
用NMOSトランジスタのゲ−トに印加される。また、
インバ−タ3の出力の帰還線路が、クロックド・インバ
−タ2−2の信号入力用PMOSトランジスタとNMO
Sトランジスタの各ゲ−トに接続されている。図4の信
号処理回路に図3のクロック駆動回路を適用すると、負
荷容量Cpは主としてクロックド・インバ−タ2−1の
スイッチング用PMOSトランジスタのゲ−ト・基板間
容量であり、負荷容量Cnは主としてスイッチング用N
MOSトランジスタのゲ−ト・基板間容量である。同じ
ように、負荷容量/Cpと/Cnは、それぞれ主にクロ
ックド・インバ−タ2−2のスイッチング用PMOSト
ランジスタ、スイッチング用NMOSトランジスタの各
ゲ−ト・基板間容量である。つまり、図1の回路に図2
のクロック駆動回路を適用するには、これらのスイッチ
ング用PMOSトランジスタ、スイッチング用NMOS
トランジスタの各ゲ−ト・基板間容量を互いに等しくす
る必要がある。
FIG. 4 is a detailed diagram of the signal processing circuit in FIG. As shown in FIG. 4, the two clocked inverters 2-1 and 2-2 are connected in parallel to the clock drive circuit 4, and both outputs of the clocked inverters 2-1 and 2-2 constitute the inverter 3 of the final stage.
It is connected to the gates of the MOS and NMOS transistors. The signal input is applied to the gate of the signal input PMOS and the gate of the signal input NMOS transistor of the clocked inverter 2-1. Further, the clock signal φp is a switching PMOS of the clocked inverter 2-1.
The clock signal φn is applied to the gate of the transistor, and the clock signal φn is applied to the gate of the switching NMOS transistor. Further, the clock signal / φp is applied to the gate of the switching PMOS transistor of the clocked inverter 2-2, and the clock signal / φn is applied to the gate of the switching NMOS transistor. Also,
The feedback line of the output of the inverter 3 is connected to the signal input PMOS transistor of the clocked inverter 2-2 and the NMO.
It is connected to each gate of the S transistor. When the clock drive circuit of FIG. 3 is applied to the signal processing circuit of FIG. 4, the load capacitance Cp is mainly the gate-substrate capacitance of the switching PMOS transistor of the clocked inverter 2-1 and the load capacitance Cn. Is mainly for switching N
This is the gate-substrate capacitance of the MOS transistor. Similarly, the load capacitances / Cp and / Cn are the gate-substrate capacitances of the switching PMOS transistor and the switching NMOS transistor of the clocked inverter 2-2, respectively. In other words, the circuit of FIG.
To apply the clock drive circuit of these, these switching PMOS transistors, switching NMOS
It is necessary to make the gate-substrate capacitances of the transistors equal to each other.

【0011】図5は、図4における等価回路図である。
図5のは図2のクロック波形の前半の時相を示す等価
回路、は図2のクロック波形の後半の時相を示す等価
回路である。図2のクロックの前半には、低レベルのク
ロック信号φpがクロックド・インバ−タ2−1のスイ
ッチング用PMOSトランジスタに、高レベルのクロッ
ク信号φnがクロックド・インバ−タ2−1のスイッチ
ング用NMOSトランジスタに、それぞれ印加されるた
め、図5に示すように、クロックド・インバ−タ2−
1は動作状態になる。一方、高レベルのクロック信号/
φpがクロックド・インバ−タ2−2のスイッチング用
PMOSトランジスタに、低レベルのクロック信号/φ
nがクロックド・インバ−タ2−2のスイッチング用N
MOSトランジスタに、それぞれ印加されるため、図5
に示すように、クロックド・インバ−タ2−2は遮断
される。従って、クロックの前半では信号処理回路は図
5の等価回路となり、入力された信号はスル−状態と
なる。次に、クロックの後半には、高レベルのクロック
信号φpがクロックド・インバ−タ2−1のスイッチン
グ用PMOSトランジスタに、低レベルのクロック信号
φnがスイッチング用NMOSトランジスタに、それぞ
れ印加されるため、図5に示すように、クロックド・
インバ−タ2−1は遮断状態になる。一方、低レベルの
クロック信号/φpがクロックド・インバ−タ2−2の
スイッチング用PMOSトランジスタに、高レベルのク
ロック信号/φnがスイッチング用NMOSトランジス
タに、それぞれ印加されるため、図5に示すように、
クロックド・インバ−タ2−2は動作状態となる。従っ
て、クロックの後半では信号処理回路は、図5の等価
回路となり、からに変化する直前の入力信号は回路
を通過できず、ラッチ状態となる。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram in FIG.
5 is an equivalent circuit showing the first half time phase of the clock waveform of FIG. 2, and is an equivalent circuit showing the second half time phase of the clock waveform of FIG. In the first half of the clock of FIG. 2, the low-level clock signal φp is switched to the switching PMOS transistor of the clocked inverter 2-1 and the high-level clock signal φn is switched to the clocked inverter 2-1. Since it is applied to the respective NMOS transistors, as shown in FIG. 5, the clocked inverter 2-
1 becomes the operating state. On the other hand, a high level clock signal /
φp is a low level clock signal / φ to the switching PMOS transistor of the clocked inverter 2-2
n is N for switching the clocked inverter 2-2
Since the voltage is applied to each MOS transistor, FIG.
The clocked inverter 2-2 is shut off as shown in FIG. Therefore, in the first half of the clock, the signal processing circuit becomes the equivalent circuit of FIG. 5, and the input signal is in the through state. Next, in the latter half of the clock, the high level clock signal φp is applied to the switching PMOS transistor of the clocked inverter 2-1 and the low level clock signal φn is applied to the switching NMOS transistor. , As shown in FIG.
The inverter 2-1 is cut off. On the other hand, the low-level clock signal / φp is applied to the switching PMOS transistor of the clocked inverter 2-2, and the high-level clock signal / φn is applied to the switching NMOS transistor. like,
The clocked inverter 2-2 becomes active. Therefore, in the latter half of the clock, the signal processing circuit becomes the equivalent circuit of FIG. 5, and the input signal immediately before changing from to cannot pass through the circuit, and is in the latch state.

【0012】本実施例において、回路全体の処理速度は
ラッチから次段のラッチまでのゲ−ト遅延で決定される
が、このゲ−ト(図4における2−1,2−2,3)は
従来通りの電源電圧が印加されているため、遅延の増大
はない。すなわち、ラッチ回路自身の遅延は増大する
が、元来、遅延時間全体に占めるラッチ回路自身の遅延
の大きさは、輪づか僅かであるためである。図3のクロ
ック駆動回路を用いた場合、クロックで直接駆動される
回路の消費電力は、従来の1/4になる。例えば、3段
のパイプライン構成を用いたディジタルフィルタにおい
て、全体の30%を占めていたクロックで直接駆動され
る回路の消費電力が1/4になるので、消費電力は全体
で22%減少される(30−8=22)。
In the present embodiment, the processing speed of the entire circuit is determined by the gate delay from the latch to the latch of the next stage, but this gate (2-1, 2-2, 3 in FIG. 4). Since the conventional power supply voltage is applied, the delay does not increase. That is, the delay of the latch circuit itself increases, but the delay amount of the latch circuit itself occupies the entire delay time, which is originally small. When the clock drive circuit of FIG. 3 is used, the power consumption of the circuit directly driven by the clock is 1/4 that of the conventional one. For example, in a digital filter using a three-stage pipeline configuration, the power consumption of the circuit directly driven by the clock, which occupies 30% of the total, is reduced to 1/4. (30-8 = 22).

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ラッチ回路のクロックに駆動されるトランジスタのう
ち、PMOSとNMOSのトランジスタを独立に駆動す
る低振幅のクロック駆動回路を設けることにより、信号
処理回路全体の処理速度を殆んど低下させずに、消費電
力を低減させることが可能である。
As described above, according to the present invention,
By providing a low-amplitude clock drive circuit that independently drives the PMOS and NMOS transistors among the transistors driven by the clock of the latch circuit, the processing speed of the entire signal processing circuit is not reduced and the consumption is reduced. It is possible to reduce the power.

【0014】[0014]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す信号処理回路の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a signal processing circuit showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のクロック駆動回路から供給されるクロッ
ク信号波形図である。
2 is a waveform diagram of a clock signal supplied from the clock driving circuit of FIG.

【図3】図1におけるクロック駆動回路の構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of a clock drive circuit in FIG.

【図4】図1の信号処理回路の詳細構成を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the signal processing circuit of FIG.

【図5】図4における信号処理回路の等価回路を示す図
である。
5 is a diagram showing an equivalent circuit of the signal processing circuit in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2−1,2−2 クロックド・インバ−タ 3 ハ−フラッチ回路を構成するインバ−タ 4 クロック駆動回路 5,6 クロック駆動回路を構成するインバ−タ 7 クロック駆動回路の仮想中点 IN デ−タ入力端子 OUT デ−タ出力端子 VDD 電源電圧 GND クランド電圧 Cp,Cn,/Cp,/Cn 負荷容量 2-1 and 2-2 Clocked inverter 3 Inverter constituting a half-latch circuit 4 Clock drive circuit 5, 6 Inverter constituting a clock drive circuit 7 Virtual midpoint of clock drive circuit INde -Data input terminal OUT Data output terminal VDD Power supply voltage GND Ground voltage Cp, Cn, / Cp, / Cn Load capacitance

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CMOS半導体集積回路で構成される信
号処理回路において、pチャネルMOSトランジイタに
クロックを供給する第1のクロック駆動回路と、nチャ
ネルMOSトランジスタにクロックを供給する第2のク
ロック駆動回路とを備え、上記第1および第2のクロッ
ク駆動回路のクロック信号の振幅を通常論理ゲ−トの信
号振幅よりも小さくしたことを特徴とする信号処理回
路。
1. A signal processing circuit composed of a CMOS semiconductor integrated circuit, wherein a first clock driving circuit for supplying a clock to a p-channel MOS transistor and a second clock driving circuit for supplying a clock to an n-channel MOS transistor. And a signal processing circuit characterized in that the amplitudes of the clock signals of the first and second clock driving circuits are smaller than the signal amplitude of the normal logic gate.
【請求項2】 上記第1および第2のクロック駆動回路
は、電源電圧レベルとグランド電圧レベルの中点で互い
に接続されたインバ−タで構成され、上記各クロック駆
動回路の負荷容量の間で電荷の充放電を行うことを特徴
とする請求項1に記載の信号処理回路。
2. The first and second clock drive circuits are composed of inverters connected to each other at a midpoint of a power supply voltage level and a ground voltage level, and are connected between load capacities of the respective clock drive circuits. The signal processing circuit according to claim 1, which charges and discharges electric charges.
【請求項3】 上記第1および第2のクロック駆動回路
は、電源電圧をVDD、接地電圧をGND、PMOSと
NMOSのトランジスタの閾電圧をそれぞれVthp,
Vthn、PMOSとNMOSトランジスタに印加する
電圧をVmp(>0),Vmn(>0)としたとき、P
MOSトランジスタを駆動するクロック駆動回路では、
VDD−Vthp−VmpとVDDの間で振れる信号を
出力させ、NMOSトランジスタを駆動するクロック駆
動回路では、Vthn+VmnとGNDの間で振れる信
号を出力させることを特徴とする請求項1または2に記
載の信号処理回路。
3. The first and second clock drive circuits have a power supply voltage of VDD, a ground voltage of GND, a threshold voltage of PMOS and NMOS transistors of Vthp, and a threshold voltage of Vthp, respectively.
When Vthn and the voltages applied to the PMOS and NMOS transistors are Vmp (> 0) and Vmn (> 0), P
In the clock drive circuit that drives the MOS transistor,
The signal swinging between VDD-Vthp-Vmp and VDD is output, and the clock driving circuit that drives the NMOS transistor outputs a swinging signal between Vthn + Vmn and GND. Signal processing circuit.
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