JPH06296133A - ダイナミック回路 - Google Patents

ダイナミック回路

Info

Publication number
JPH06296133A
JPH06296133A JP8310093A JP8310093A JPH06296133A JP H06296133 A JPH06296133 A JP H06296133A JP 8310093 A JP8310093 A JP 8310093A JP 8310093 A JP8310093 A JP 8310093A JP H06296133 A JPH06296133 A JP H06296133A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
data line
circuit
line
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8310093A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2985564B2 (ja
Inventor
Tsuguyasu Hatsuda
次康 初田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8310093A priority Critical patent/JP2985564B2/ja
Priority to US08/106,551 priority patent/US5559456A/en
Publication of JPH06296133A publication Critical patent/JPH06296133A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2985564B2 publication Critical patent/JP2985564B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速でかつ低消費電力のダイナミック回路を
提供する。 【構成】 評価回路102が接続された第1のデータ線
122と出力回路が接続された第2のデータ線124を
設ける。第1のデータ線122の負荷容量を軽くし、評
価回路102の放電時間を短縮する。さらに、第1のデ
ータ線122の電位変化を検出して電流を供給する電流
供給手段106と、電流供給手段106の供給電流を基
準電流としかつ出力端子が第2のデータ線124に接続
されたカレントミラー回路130とを設ける。第1のデ
ータ線122の低下によって電流供給手段106からカ
レントミラー回路130へ電流が流れ込むと、カレント
ミラー回路130の出力電流端子に誘起された出力電流
で第2のデータ線124が放電される。この構成によ
り、高速なダイナミック回路を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速なダイナミック回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レジスタファイル、RAM、RO
M、PLAなど高速動作が必要な大規模回路の構成方法
としてダイナミック回路が用いられてきた。ダイナミッ
ク回路は、所定電位にプリチャージされるデータ線を有
し、データ線と接地線間に設けた評価回路がオンするか
オフするかでデータ線の放電の有無が決定され、それに
よって評価論理の真偽を判定していた。
【0003】従来のダイナミック回路の動作を、RA
M、ROM、PLA、レジスタファイルなどで用いられ
てきたデコーダ回路を例に、図8を参照しながら説明す
る。
【0004】図8(a)は、NAND型ダイナミック回
路を用いたデコーダ回路で、801はPチャネルMOS
FETからなるプリチャージ回路、802は直列MOS
FETで構成された評価回路、813は論理信号A、
B、C、Dの入力線、803はNチャネル型MOSFE
Tからなるディスチャージ回路、804はインバータ回
路、814は出力線、805はデータ線812の電位を
ラッチするためのPチャネルMOSFETである。
【0005】このように構成されたダイナミック回路で
は、プリチャージイネーブル線PH811を低電位(以
下”L”と略記する)にしたときにプリチャージ期間と
なり、データ線812がプリチャージされて高電位(以
下”H”と略記する)に、また出力線814は”L”に
なる。プリチャージイネーブル線PH811が”H”に
なると評価期間になり、入力信号A、B、C、Dの論理
すなわち信号入力線813の電位に従って評価回路80
2に電流パスができるかどうかが決まる。入力信号線8
13の電位が”H”、すなわち入力信号の論理A、B、
C、Dがすべて真の場合、評価回路802の評価論理は
真になり、評価回路802に電流パスができる。データ
線812は放電されて”L”になり、出力線814は”
H”になる。一方、A、B、C、Dのいずれかの論理が
偽で信号入力線813のいずれかが”L”の場合、評価
論理が偽となり、評価回路802には電流パスができな
いためデータ線812は放電されず、出力線814は”
L”のままである。
【0006】図8(b)はNOR型のダイナミック回路
を示したもので、806は並列MOSFETで構成され
た評価回路、807、808は評価された結果を正論理
で出力するために設けた出力インバータ回路である。
【0007】評価回路805には、入力信号A、B、
C、Dを各々論理反転した信号NA、NB、NC、ND
の信号線815が接続されている。プリチャージ期間で
は、データ線812が”H”、また出力線814が”
H”になっている。NA、NB、NC、NDの論理がす
べて真すなわち入力信号線815のすべてが”L”の場
合、評価回路805の評価論理が真となり、評価回路8
05に電流パスができないためデータ線812は放電せ
ず”H”、出力線814も”H”のままである。NA、
NB、NC、NDのいずれかの論理が偽すなわち入力線
815のいずれかが”H”の場合、評価回路805の評
価論理が偽となり、評価回路805に電流パスができる
ためデータ線812は放電して”L”、出力線814
も”L”になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8
(a)のNAND型ダイナミック回路では、データ線が
直列接続したMOSFETで放電されるため、論理判定
に要する時間が大きいという問題があった。また、マイ
クロプロセッサなど大規模回路の構成要素としてダイナ
ミック回路が用いられる場合には、大きな負荷容量が出
力線814に接続されるときがある。この場合、出力イ
ンバータ804の駆動能力の向上のため、インバータ回
路804のMOSFETサイズを大きくする必要がある
が、サイズを大きくした分だけNAND回路の負荷容量
が大きくなり、出力線電位が確定するまでの遅延時間が
さらに大きくなってしまう。
【0009】図8(b)のNOR型ダイナミック回路で
は、データ線の放電パスを形成するMOSFETの直列
段数が少なく、かつ複数の放電パスが存在するため高速
であるが、消費電力が大きいという問題点がある。NO
R型ダイナミック回路では、評価論理が偽となったとき
にデータ線が”L”に放電される。RAM、ROM、P
LA、レジスタファイルのデコーダ回路などで複数のN
OR型ダイナミック回路を用いた場合、それらのうち一
つだけが真、他はすべて偽となるため、ほとんど全ての
ダイナミック回路のデータ線が放電/プリチャージを毎
サイクル繰り返すことになり、消費電力が大きくなって
しまう。
【0010】この発明の目的は上記課題を解決するもの
であり、高速でかつ低消費電力のダイナミック回路を提
供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のダイナミ
ック回路は、所定電位にプリチャージされた第1のデー
タ線および第2のデータ線と、第1のデータ線の電位変
化を検出して電流を供給する電流供給手段と、電流供給
手段の供給電流を基準電流として入力しかつ出力電流端
子を第2のデータ線に接続したカレントミラー回路とを
備えたものである。
【0012】請求項2記載のダイナミック回路は、所定
電位にプリチャージされた第1のデータ線および第2の
データ線と、第1のデータ線の電位変化を検出して電流
を供給する電流供給手段と、電流供給手段の供給電流を
基準電流として入力しかつ出力電流端子を第2のデータ
線に接続したカレントミラー回路と、ゲート入力線を第
2のデータ線に接続したインバータ回路と、インバータ
回路の出力線の電位に基づいて電流供給手段からカレン
トミラー回路への供給電流量を制御する供給電流量制御
手段とを備えたものである。
【0013】請求項3記載のダイナミック回路は、所定
電位にプリチャージされた第1のデータ線および第2の
データ線と、第1のデータ線の電位変化を検出して電流
を供給する電流供給手段と、電流供給手段の供給電流を
基準電流として入力しかつ出力電流端子を第2のデータ
線に接続したカレントミラー回路と、第1のデータ線の
電位に基づいて電流供給手段からカレントミラー回路へ
の供給電流量を制御する供給電流量制御手段とを備えた
ものである。
【0014】請求項4記載のダイナミック回路は、所定
電位にプリチャージされた第1のデータ線および第2の
データ線と、第1のデータ線の電位変化を検出して電流
を供給する電流供給手段と、電流供給手段の供給電流を
基準電流として入力しかつ出力電流端子を第2のデータ
線に接続したカレントミラー回路と、第2のデータ線の
電位に基づいて電流供給手段からカレントミラー回路へ
の供給電流量を制御する供給電流量制御手段とを備えた
ものである。
【0015】請求項5記載のダイナミック回路は、所定
電位にプリチャージされた第1のデータ線および第2の
データ線と、第1のデータ線の電位変化を検出して電流
を供給する電流供給手段と、電流供給手段の供給電流を
基準電流として入力しかつ出力電流端子を第2のデータ
線に接続したカレントミラー回路と、第1のデータ線を
プリチャージするときに、カレントミラー回路の基準電
流の入力線の電位を接地線電位に設定する電位設定手段
とを備えたものである。
【0016】請求項6記載のダイナミック回路は、請求
項1、2、3、4または5記載のカレントミラー回路
を、ドレインとゲートとを基準電流の入力線に接続しか
つソースを接地線に接続した第1のMOSFETと、ゲ
ートを基準電流の入力線に接続しかつドレインを第2の
データ線に接続しかつソースを接地線に接続した第2の
MOSFETとで構成したものである。
【0017】請求項7記載のダイナミック回路は、請求
項6記載のダイナミック回路において第1のMOSFE
Tと第2のMOSFETがともにNチャネルMOSFE
Tで構成したものである。
【0018】請求項8記載のダイナミック回路は、請求
項6記載のダイナミック回路において第1のMOSFE
Tと第2のMOSFETがともにPチャネルMOSFE
Tで構成したものである。
【0019】請求項9記載のダイナミック回路は、請求
項1、2、3、4または5記載のカレントミラー回路
を、コレクタとベースとを基準電流の入力線に接続しか
つエミッタを接地線に接続した第1のNPN型トランジ
スタと、ベースを基準電流の入力線に接続しかつコレク
タを第2のデータ線に接続しかつエミッタを接地線に接
続した第2のNPN型トランジスタとで構成したもので
ある。
【0020】請求項10記載のダイナミック回路は、請
求項1、2、3、4、5、6、7、8または9記載のダ
イナミック回路において、電流供給手段が、ゲートを第
1のデータ線に接続しかつソースを電源線に接続したP
チャネルMOSFETからなり、このPチャネルMOS
FETのドレイン電流を電流供給手段の供給電流とする
ものである。
【0021】
【作用】請求項1記載の構成によれば、電流供給手段に
より、第1のデータ線の電位変化を電流供給手段の供給
電流の有無として検出し、この供給電流をカレントミラ
ー回路の基準電流とする。そして、この基準電流によっ
て流れたカレントミラー回路の単体MOSFETの出力
電流を第2のデータ線の放電に使用するため、出力時間
の短縮化が実現できる。
【0022】また、請求項2記載の構成によれば、供給
電流量制御手段により、インバータ回路の出力線電位に
基づいて電流供給手段からカレントミラー回路への供給
電流量を制御し、インバータ回路の出力線の電位確定後
は、電流供給手段からカレントミラー回路への電流供給
路を遮断する。したがって、カレントミラー回路に流れ
る直流電流を削減することができる。
【0023】さらに、請求項3記載の構成によれば、供
給電流量制御手段により、第1のデータ線の出力線電位
に基づいて電流供給手段からカレントミラー回路への供
給電流量を制御し、第1のデータ線の電位確定後は、電
流供給手段からカレントミラー回路への電流供給路を遮
断する。したがって、カレントミラー回路に流れる直流
電流を削減することができる。
【0024】また、請求項4記載の構成によれば、供給
電流量制御手段により、第2のデータ線の出力線電位に
基づいて電流供給手段からカレントミラー回路への供給
電流量を制御し、第2のデータ線の電位確定後は、電流
供給手段からカレントミラー回路への電流供給路を遮断
する。したがって、カレントミラー回路に流れる直流電
流を削減することができる。
【0025】さらに、請求項5記載の構成によれば、電
位設定手段により、カレントミラー回路の基準電流の入
力線の電位を接地線電位に設定することで、第1のデー
タ線のプリチャージ時にはカレントミラー回路を第1の
データ線から切り放した状態にする。したがって、デー
タ線の電位安定とプリチャージ時間の短縮が実現でき
る。
【0026】また、請求項6記載の構成によれば、請求
項1、2、3、4または5記載の構成において、カレン
トミラー回路をMOSFETで構成するため、製造容易
でかつ安い価格で高速かつ低消費電力なダイナミック回
路を実現することができる。
【0027】さらに、請求項9記載の構成によれば、請
求項1、2、3、4または5記載の構成において、カレ
ントミラー回路を高い相互コンダクタンスを有し、かつ
駆動能力の高い第1のNPN型トランジスタと、第2の
NPN型トランジスタとで構成するため、電流供給手段
の供給電流の有無を検知して第2のデータ線をより高速
に放電させることができる。
【0028】
【実施例】
(実施例1)図1は、この発明の第1の実施例であるダ
イナミック回路の要部構成を示す回路図である。なお、
図1にはRAM、ROM、PLA、レジスタファイルな
どに用いられるデコーダ回路を示している。
【0029】図1において、101はPチャネルMOS
FETからなるプリチャージ回路で、プリチャージイネ
ーブル線PH121の電位が”L”の場合にプリチャー
ジ期間となり、第1のデータ線122の電位を”H”に
プリチャージする。102は直列接続のMOSFETで
構成されたNAND型の評価回路である。プリチャージ
イネーブル線PH121の電位が”H”になり評価期間
に入ると、入力信号A、B、C、Dがすべて真、すなわ
ち入力線123の電位がすべて”H”の場合、評価回路
102に電流パスができる。
【0030】104は高速なダイナミック回路の主要構
成要素で、以下のもので構成される。105はPチャネ
ルMOSFETからなるプリチャージ回路で、プリチャ
ージイネーブル線PH121の電位が”L”の場合に第
2のデータ線124の電位を”H”にプリチャージす
る。106は電流供給手段となるPチャネルMOSFE
Tであり、ゲートに接続した第1のデータ線電位Vd1
が(数1)に示す値になるとドレイン電流を流し、これ
により第1のデータ線122の電位を検出するものであ
る。ただし、VDDは電源電位、VtpはPチャネルM
OSFET106のしきい値電圧である。
【0031】
【数1】
【0032】107、108はカレントミラー回路13
0を構成するNチャネルMOSFETである。Nチャネ
ルMOSFET107のゲートとドレインは基準電流入
力端子131となり、これはPチャネルMOSFET1
06のドレインに接続される。またNチャネルMOSF
ET107のソースは接地線に接続される。Nチャネル
MOSFET108のドレインは出力電流端子132と
なり、これは第2のデータ線124に接続される。ま
た、NチャネルMOSFET108のゲートは基準電流
入力端子131に接続され、ソースは接地線に接続され
る。
【0033】109は第2のデータ線124の電位を論
理反転するインバータ回路、125はインバータ回路1
09の出力線である。110、111は、それぞれ第1
のデータ線、第2のデータ線が”H”の場合にラッチす
るためのPチャネルMOSFETである。
【0034】図1のダイナミック回路の動作を、図2に
示した動作タイミング図を参照しながら説明する。図2
において、図1に示した回路の各信号に対応した電位波
形には、各信号線と同一番号を記してある。また比較の
ため、図8(a)に示した従来例の確信号線の電位波形
を破線で示してある。
【0035】本実施例のダイナミック回路は、評価期間
に次のように動作する。 1)評価開始期間 先ず第1のデータ線の電位Vd1が(数2)に示した範
囲の期間は、評価回路102の評価開始期間であり、次
のように動作する。
【0036】
【数2】
【0037】図2に示すように、プリチャージイネーブ
ル線121が”H”に変化すると、評価回路102の論
理判定結果に基づいて、第1のデータ線122の電位が
決定される。評価回路102の判定論理が真の場合、評
価回路102に電流パスができ、第1のデータ線122
の電位は”L”に引き落とされ始める。プリチャージイ
ネーブル線121が”H”となってから第1のビット線
122の電位Vd1がPチャネルMOSFET106の
しきい値電圧まで変化するまでの遅延時間はTd1であ
る。
【0038】評価回路102の判定論理が偽の場合、評
価回路102には電流パスができないため、第1のデー
タ線122の電位はプリチャージ電位のままである。 2)カレントミラー回路動作期間 次に第1のデータ線の電位Vd1が(数3)に示した範
囲の期間は、次のように動作する。ただし、VSSは接
地線電位である。
【0039】
【数3】
【0040】第1のデータ線122の電位Vd1がVD
DーVtp以下になると、PチャネルMOSFET10
6がオン状態となり、ドレイン電流が流れる。このドレ
イン電流はカレントミラー回路130の基準電流入力端
子131すなわちNチャネルMOSFET107のドレ
インに入力される基準電流となり、この基準電流に誘起
される出力電流が出力電流端子132すなわちNチャネ
ルMOSFET108のドレインに流れる。出力電流端
子132は第2のデータ線124に接続されているた
め、第2のデータ線124は単体のNチャネルMOSF
ET108で高速に放電される。また、第1のデータ線
122とインバータ回路109のゲートとを分離できる
ことから、第1のデータ線122の負荷容量が軽減さ
れ、評価回路102の放電の高速化が実現できる。第1
のデータ線122がPチャネルMOSFET106のし
きい値電圧を超えてから遅延時間Td2後、第2のビッ
ト線124の電位はインバータ回路109の論理しきい
値を超える。さらに、インバータ回路109の遅延時間
Tiv後に出力線125の電位が確定する。
【0041】以上のように動作することから、ダイナミ
ック回路の出力遅延時間Tsnは、遅延時間Td1、T
d2、Tivを加えた時間になる。
【0042】一方、図8(a)に示した従来のダイナミ
ック回路では、データ線812の放電は評価回路802
を構成する直列接続のMOSFETで行なわれ、かつイ
ンバータ回路804も接続されているため、図2の破線
812で示すように放電時間が遅くなる。プリチャージ
イネーブル線811が”H”になってから遅延時間遅t
dp(遅延時間Td1+Td2よりも大きい。)後にデ
ータ線812の電位がインバータ回路804の論理しき
い値電圧まで変化し、さらにインバータ回路804の遅
延時間tivp後に出力線814の電位が確定する。ダ
イナミック回路の出力遅延時間はtspは遅延時間td
pとtivpを加えた時間となり、Tsnよりも大きく
なる。
【0043】このダイナミック回路を、RAM、ROM
のデコーダ回路などの用途で複数個用いた場合を考え
る。遅延時間に関しては、出力インバータ回路が接続さ
れたデータ線を単体MOSFETで放電するため、NO
R型ダイナミック回路と同様に高速性という特長を有す
る。一方消費電力に関しては、NOR型ダイナミック回
路に比べて、大幅に消費電力を削減することができる。
なぜならば、本実施例のように論理回路をNAND型で
構成すれば、複数の評価論理の中で真になるものは一つ
であり、データ線の放電/プリチャージが繰り返される
ダイナミック回路は一つだけである。一方、NOR型ダ
イナミック回路は、従来の技術の説明で述べたように、
ほとんど全てのダイナミック回路でデータ線の放電/プ
リチャージが繰り返され、消費電力は非常に大きくなっ
てしまう。従って、本発明で示したダイナミック回路
は、NAND型ダイナミック回路の低消費電力という特
長と、NOR型ダイナミック回路の高速性という特長を
兼ね備えている。
【0044】このように第1の実施例によれば、評価回
路102が接続された第1のデータ線122とインバー
タ回路109が接続された第2のデータ線124とを分
離することにより、評価回路102の負荷容量を軽くす
ることができる。さらに、従来の直列接続のMOSFE
Tによるデータ線の放電とは異なり、カレントミラー回
路を構成する単体MOSSFETで第2のデータ線を放
電するため、ダイナミック回路の遅延時間を短縮するこ
とができる。したがって、NAND型ダイナミック回路
の低消費電力という特長と、NOR型ダイナミック回路
の高速放電という特長を兼ね備えており、高速かつ低消
費電力のダイナミック回路が実現できる。
【0045】なお、第1の実施例ではカレントミラー回
路130の構成にNチャネルMOSFET107、10
8を用いたが、PチャネルMOSFETを用いても同様
の効果が得られる。
【0046】(実施例2)図3は、本発明の第2の実施
例であるダイナミック回路の要部構成を示す回路図であ
る。デコーダ回路を例に、高速かつ低消費電力のダイナ
ミック回路の構成を示す。なお、図1と同一の構成要素
には同一の番号を記してある。
【0047】図3(a)および(b)において、30
1、302は高速かつ低消費電力な高速ダイナミック回
路を実現する主要構成要素である。PチャネルMOSF
ET311および312を設け、インバータ回路109
の出力線125の電位に従って、電流供給手段となるP
チャネルMOSFET106からカレントミラー回路1
30に流れる供給電流の量を制御している。
【0048】図3(a)に示すダイナミック回路におい
て、PチャネルMOSFET311は、ゲートを出力線
125に接続し、ソースをPチャネルMOSFET10
6のドレインに接続し、ドレインをカレントミラー回路
130の基準電流入力線131に接続したものである。
【0049】このように構成したダイナミック回路で
は、第2のデータ線124がプリチャージされて出力線
125が”L”のとき、PチャネルMOSFET311
は導通可能な状態になる。第1のデータ線122の電位
低下に伴ってPチャネルMOSFET106、311か
らカレントミラー回路130の基準電流入力端子131
へ電流が流れ、出力電流端子132に誘起された出力電
流すなわちNチャネルMOSFET108のドレイン電
流により第2のデータ線124が放電される。そして、
出力線125が”H”になると、PチャネルMOSFE
T311がオフ状態となるため、電流供給手段であるP
チャネルMOSFET106とNチャネルMOSFET
107間に存在した直流電流パスがなくなり、カレント
ミラー回路130に直流電流が流れなくなる。
【0050】また、図3(b)に示すダイナミック回路
において、PチャネルMOSFET312は、ゲートを
出力線125に接続し、ソースをカレントミラー回路を
構成するNチャネルMOSFET107のソースに接続
し、ドレインを接地線に接続したものである。
【0051】このように構成したダイナミック回路で
は、第2のデータ線124がプリチャージされて出力線
125が”L”のとき、PチャネルMOSFET312
は導通可能な状態になる。第1のデータ線122の電位
低下に伴ってPチャネルMOSFET106からカレン
トミラー回路130へ基準電流が流れ、誘起された出力
電流すなわちNチャネルMOSFET108のドレイン
電流により第2のデータ線124が放電される。そし
て、出力線125が”H”になると、PチャネルMOS
FET312がオフ状態となるため、電流供給手段であ
るPチャネルMOSFET106とカレントミラー回路
のNチャネルMOSFET107間に存在した直流電流
パスがなくなり、カレントミラー回路130に直流電流
が流れなくなる。
【0052】以上のように第2の実施例によれば、出力
線125の電位確定後は、PチャネルMOSFET31
1、312をオフ状態にすることで、電流供給手段とな
るPチャネルMOSFET106からNチャネルMOS
FET107への電流供給路を遮断できる。カレントミ
ラー回路130に流れる直流電流を削減することで、高
速でかつ低消費電力のダイナミック回路が実現できる。
【0053】(実施例3)図4は、本発明の第3の実施
例であるダイナミック回路の要部構成を示す回路図であ
る。デコーダ回路を例に、高速かつ低消費電力のダイナ
ミック回路の構成を示す。なお、図1と同一の構成要素
には同一の番号を記してある。
【0054】図4(a)および(b)において、40
1、402は高速かつ低消費電力な高速ダイナミック回
路を実現する主要構成要素である。NチャネルMOSF
ET411および412を設け、インバータ回路109
の出力線125の電位に従って、電流供給手段となるP
チャネルMOSFET106からカレントミラー回路1
30に流れる供給電流の量を制御している。
【0055】図4(a)に示すダイナミック回路におい
て、NチャネルMOSFET411は、ゲートを第1の
データ線122に接続し、ドレインをPチャネルMOS
FET106のドレインに接続し、ソースをカレントミ
ラー回路130の基準電流入力端子に接続したものであ
る。
【0056】このように構成したダイナミック回路で
は、第1のデータ線122がプリチャージされて”H”
のとき、NチャネルMOSFET411は導通可能な状
態になる。第1のデータ線122の電位低下に伴ってP
チャネルMOSFET106、NチャネルMOSFET
411からカレントミラー回路130へ基準電流が流
れ、誘起された出力電流すなわちNチャネルMOSFE
T108のドレイン電流により第2のデータ線124が
放電される。そして、第1のデータ線122が”L”に
なると、NチャネルMOSFET411がオフ状態とな
るため、電流供給手段であるPチャネルMOSFET1
06とNチャネルMOSFET107間に存在した直流
電流パスがなくなり、カレントミラー回路130に直流
電流が流れなくなる。
【0057】また、図4(b)に示すダイナミック回路
において、NチャネルMOSFET412は、ゲートを
第1のデータ線122に接続し、ドレインをカレントミ
ラー回路130のNチャネルMOSFET107のソー
スに接続し、ソースを接地線に接続したものである。
【0058】このように構成したダイナミック回路で
は、第1のデータ線122がプリチャージされて”H”
のとき、NチャネルMOSFET412は導通可能な状
態になる。第1のデータ線122の電位低下に伴ってP
チャネルMOSFET106からカレントミラー回路1
30へ基準電流が流れ、誘起された出力電流すなわちN
チャネルMOSFET108のドレイン電流により第2
のデータ線124が放電される。そして、第1のデータ
線122が”L”になると、NチャネルMOSFET4
12がオフ状態となるため、電流供給手段であるPチャ
ネルMOSFET106とNチャネルMOSFET10
7間に存在した直流電流パスがなくなり、カレントミラ
ー回路130に直流電流が流れなくなる。
【0059】以上のように第3の実施例によれば、第1
のデータ線122の電位確定後は、NチャネルMOSF
ET411、412をオフ状態にすることで、電流供給
手段となるPチャネルMOSFET106からNチャネ
ルMOSFET107への電流供給路を遮断できる。カ
レントミラー回路130に流れる直流電流を削減するこ
とで、高速でかつ低消費電力のダイナミック回路が実現
できる。
【0060】(実施例4)図5は、本発明の第4の実施
例であるダイナミック回路の要部構成を示す回路図であ
る。デコーダ回路を例に、高速かつ低消費電力のダイナ
ミック回路の構成を示す。なお、図1と同一の構成要素
には同一の番号を記してある。
【0061】図5(a)および(b)において、50
1、502は高速かつ低消費電力な高速ダイナミック回
路を実現する主要構成要素である。NチャネルMOSF
ET511および512を設け、インバータ回路109
の出力線125の電位に従って電流供給手段となるPチ
ャネルMOSFET106からカレントミラー回路13
0への供給電流量を制御している。
【0062】図5(a)に示すダイナミック回路におい
て、NチャネルMOSFET511は、ゲートを第2の
データ線124に接続し、ドレインをPチャネルMOS
FET106のドレインに接続し、ソースをカレントミ
ラー回路130の基準電流入力端子131に接続したも
のである。
【0063】このように構成したダイナミック回路で
は、第2のデータ線122がプリチャージされて”H”
のとき、NチャネルMOSFET511は導通可能な状
態になる。第1のデータ線122の電位低下に伴ってP
チャネルMOSFET106、NチャネルMOSFET
511からカレントミラー回路130へ基準電流が流
れ、誘起された出力電流すなわちNチャネルMOSFE
T108のドレイン電流により第2のデータ線124が
放電される。そして、第2のデータ線124が”L”に
なると、NチャネルMOSFET511がオフ状態とな
るため、電流供給手段であるPチャネルMOSFET1
06とNチャネルMOSFET107間に存在した直流
電流パスがなくなり、カレントミラー回路130の直流
電流が流れなくなる。
【0064】また、図5(b)に示すダイナミック回路
において、NチャネルMOSFET512は、ゲートを
第2のデータ線124に接続し、ドレインをカレントミ
ラー回路130のNチャネルMOSFET107のソー
スに接続し、ソースを接地線に接続したものである。
【0065】このように構成したダイナミック回路で
は、第2のデータ線124がプリチャージされて”H”
のとき、NチャネルMOSFET512は導通可能な状
態になる。第1のデータ線122の電位低下に伴ってP
チャネルMOSFET106からカレントミラー回路1
30へ基準電流が流れ、誘起された出力電流すなわちN
チャネルMOSFET108のドレイン電流により第2
のデータ線124が放電される。そして、第2のデータ
線124が”L”になると、NチャネルMOSFET5
12がオフ状態となるため、電流供給手段であるPチャ
ネルMOSFET106とNチャネルMOSFET10
7間に存在した直流電流パスがなくなり、カレントミラ
ー回路130に直流電流が流れなくなる。
【0066】以上のように第4の実施例によれば、第2
のデータ線124の電位確定後は、NチャネルMOSF
ET511、512をオフ状態にすることで、電流供給
手段となるPチャネルMOSFET106からNチャネ
ルMOSFET107への電流供給路を遮断できる。カ
レントミラー回路130に流れる直流電流を削減するこ
とで、高速でかつ低消費電力のダイナミック回路が実現
できる。
【0067】(実施例5)図6は、本発明の第5の実施
例であるダイナミック回路の要部構成を示す回路図であ
る。デコーダ回路を例に、高速かつ低消費電力のダイナ
ミック回路の構成を示す。なお、図1と同一の構成要素
には同一の番号を記してある。
【0068】図6において、601は高速かつ低消費電
力な高速ダイナミック回路を実現する主要構成要素であ
る。602は電位設定手段であり、第1のデータ線12
2おび第2のデータ線124のプリチャージ期間にカレ
ントミラー回路130の基準電流入力端子131の電位
を接地線電位に設定するためのNチャネルMOSFET
611と、プリチャージ信号の論理反転信号を生成する
インバータ回路612とからなるもである。
【0069】このように構成したダイナミック回路は次
に示す欠点を解決するものである。基準電流入力端子1
31の電位はPチャネルMOSFET106とNチャネ
ルMOSFET107の抵抗成分で分圧された電位にな
る。従って、NチャネルMOSFET107のゲート幅
を小さくするとNチャネルMOSFET108のゲート
電位が高くなる。さらにNチャネルMOSFET108
のゲート幅を大きくすると、大きな出力電流、すなわち
NチャネルMOSFETの108のドレイン電流が得ら
れるため、第2のデータ線124の放電時間を短くする
ことができる。しかし第2のデータ線124の放電が終
了しても、NチャネルMOSFET108のゲート電位
はしきい値電圧を超えたままであり、MOSFET10
8がオンし続けて第2のデータ線124の電位を”L”
に固定しようとする。従って、NチャネルMOSFET
107のゲート幅を小さくしすぎると、NチャネルMO
SFET108の駆動能力が大きくなり、プリチャージ
時に第2のデータ線124の電位が”H”まで戻らない
場合がある。さらに、プリチャージ回路のPチャネルM
OSFET105とNチャネルMOSFET108間に
直流電流パスができるため、プリチャージに時間がかか
るという問題点がある。
【0070】このような欠点を回避するため、電位設定
手段602を設け、第1のデータ線122および第2の
データ線124のプリチャージ時に、カレントミラー回
路130の基準電流入力端子131の電位、すなわちN
チャネルMOSFET107、108のゲート電位を接
地線電位まで下げる構成にする。この構成により、Nチ
ャネルMOSFET108がオフし、カレントミラー回
路130が第2のデータ線124から切り放された状態
になる。従って、NチャネルMOSFET107を小さ
くしても、第2のデータ線124の電位の安定とプリチ
ャージ時間の短縮が図れる。
【0071】以上のように第5の実施例によれば、電位
設定手段602により、第1のデータ線122および第
2のデータ線124のプリチャージ時に、カレントミラ
ー回路130を第2のデータ線124から切り放した状
態にできるため、遅延時間短縮のための回路定数の最適
化が容易になり、かつ第2のデータ線124の電位安定
とプリチャージ時間の短縮が可能になる。
【0072】なお、第5の実施例で示した電位設定手段
602は、図1、図3、図4、図5および後述する図7
に示すダイナミック回路に用いても同様の効果が得られ
る。
【0073】(実施例6)図7は、本発明の第6の実施
例であるダイナミック回路の要部構成を示す回路図であ
る。デコーダ回路を例に、高速かつ低消費電力のダイナ
ミック回路の構成を示す。なお、図1と同一の構成要素
には同一の番号を記してある。
【0074】図7において、701は高速かつ低消費電
力な高速ダイナミック回路を実現する主要構成要素であ
る。カレントミラー回路130を2つのNPNトランジ
スタ702、703で構成している。
【0075】バイポーラトランジスタ702、703は
高い相互コンダクタンスを有しかつ電流駆動能力が高い
ため、電流供給手段となるPチャネルMOSFET10
6からの電流の有無を検知して第2のデータ線124を
高速に放電させることができる。
【0076】このようなダイナミック回路は、BiCM
OS回路、ECL回路、ECL−CMOS回路などに適
用できる。
【0077】なお、これまでの実施例では、論理回路は
すべてNAND型の直列MOSFETで構成したものを
示したが、任意の論理関数を定義した論理回路でも同様
の効果を得ることができる。
【0078】
【発明の効果】この発明のダイナミック回路によれば、
電流供給手段により、第1のデータ線の電位変化を電流
供給手段の供給電流の有無として検出し、この供給電流
をカレントミラー回路の基準電流とする。そして、この
基準電流で誘起されたカレントミラー回路の出力電流を
第2のデータ線の放電に使用することにより、ダイナミ
ック回路の出力遅延時間を短縮することができる。ま
た、評価回路が接続された第1のデータ線とインバータ
回路が接続された第2のデータ線を分離して評価回路の
負荷容量を軽くし、第1のデータ線の放電時間の短縮も
可能になる。その結果、高速でかつ低消費電力のダイナ
ミック回路を得ることができる。
【0079】また、供給電流量制御手段を設けること
で、インバータ回路の出力線電位または第1のデータ線
電位または第2のデータ線電位の確定後は、電流供給手
段からカレントミラー回路への電流供給路を遮断する。
したがって、動作時にカレントミラー回路に流れる直流
電流を削減することができる。
【0080】さらに、電位設定手段により、第1のデー
タ線および第2のデータ線のプリチャージ時にカレント
ミラー回路の基準電流の入力線の電位を接地線電位に設
定することができる。したがって、第2のデータ線の電
位安定とプリチャージ時間の短縮が実現できる。
【0081】以上の結果、高速かつ低消費電力を実現す
るダイナミック回路が実現でき、半導体集積回路装置に
用いるダイナミック回路として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例のダイナミック回路の
要部構成を示す回路図
【図2】同実施例のダイナミック回路の動作を説明する
ためのタイミング図
【図3】この発明の第2の実施例のダイナミック回路の
要部構成を示す回路図
【図4】この発明の第3の実施例のダイナミック回路の
要部構成を示す回路図
【図5】この発明の第4の実施例のダイナミック回路の
要部構成を示す回路図
【図6】この発明の第5の実施例のダイナミック回路の
要部構成を示す回路図
【図7】この発明の第6の実施例のダイナミック回路の
要部構成を示す回路図
【図8】従来のダイナミック回路の構成図
【符号の説明】
122 第1のデータ線 124 第2のデータ線 101、105 プリチャージ回路 106 PチャネルMOSFET(電流供給手段) 130 カレントミラー回路 131 基準電流入力端子 (基準電流の入力線) 132 出力電流端子 107 NチャネルMOSFET(第1のMOSFE
T) 108 NチャネルMOSFET(第2のMOSFE
T) 109 インバータ回路 125 出力線 311、312 PチャネルMOSFET(供給電流量
制御手段) 411、412 NチャネルMOSFET(供給電流量
制御手段) 511、512 NチャネルMOSFET(供給電流量
制御手段) 602 電位設定手段 611 NチャネルMOSFET 612 インバータ回路 702 第1のNPNトランジスタ 703 第2のNPNトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11C 17/18 6866−5L G11C 17/00 306 B 6866−5L 306 A

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリチャージ期間に所定電位にプリチャー
    ジされる第1のデータ線を有し、評価期間に論理関数の
    真偽に応じて前記第1のデータ線と接地線間との導通を
    制御する論理回路を有するダイナミック回路であって、 前記プリチャージ期間に所定電位にプリチャージされる
    第2のデータ線と、前記評価期間に前記第1のデータ線
    の電位変化を検出して電流を供給する電流供給手段と、
    前記電流供給手段の供給電流を基準電流として入力しか
    つ出力電流端子を前記第2のデータ線に接続したカレン
    トミラー回路とを備えたダイナミック回路。
  2. 【請求項2】プリチャージ期間に所定電位にプリチャー
    ジされる第1のデータ線を有し、評価期間に論理関数の
    真偽に応じて前記第1のデータ線と接地線間との導通を
    制御する論理回路を有するダイナミック回路であって、 前記プリチャージ期間に所定電位にプリチャージされる
    第2のデータ線と、前記評価期間に前記第1のデータ線
    の電位変化を検出して電流を供給する電流供給手段と、
    前記電流供給手段の供給電流を基準電流として入力しか
    つ出力電流端子を前記第2のデータ線に接続したカレン
    トミラー回路と、ゲート入力線を前記第2のデータ線に
    接続したインバータ回路と、前記インバータ回路の出力
    線の電位に基づいて前記電流供給手段から前記カレント
    ミラー回路への供給電流量を制御する供給電流量制御手
    段とを備えたダイナミック回路。
  3. 【請求項3】プリチャージ期間に所定電位にプリチャー
    ジされる第1のデータ線を有し、評価期間に論理関数の
    真偽に応じて前記第1のデータ線と接地線間との導通を
    制御する論理回路を有するダイナミック回路であって、 前記プリチャージ期間に所定電位にプリチャージされる
    第2のデータ線と、前記評価期間に前記第1のデータ線
    の電位変化を検出して電流を供給する電流供給手段と、
    前記電流供給手段の供給電流を基準電流として入力しか
    つ出力電流端子を前記第2のデータ線に接続したカレン
    トミラー回路と、前記第1のデータ線の電位に基づいて
    前記電流供給手段から前記カレントミラー回路への供給
    電流量を制御する供給電流量制御手段とを備えたダイナ
    ミック回路。
  4. 【請求項4】プリチャージ期間に所定電位にプリチャー
    ジされる第1のデータ線を有し、評価期間に論理関数の
    真偽に応じて前記第1のデータ線と接地線間との導通を
    制御する論理回路を有するダイナミック回路であって、 前記プリチャージ期間に所定電位にプリチャージされる
    第2のデータ線と、前記評価期間に前記第1のデータ線
    の電位変化を検出して電流を供給する電流供給手段と、
    前記電流供給手段の供給電流を基準電流として入力しか
    つ出力電流端子を前記第2のデータ線に接続したカレン
    トミラー回路と、前記第2のデータ線の電位に基づいて
    前記電流供給手段から前記カレントミラー回路への供給
    電流量を制御する供給電流量制御手段とを備えたダイナ
    ミック回路。
  5. 【請求項5】プリチャージ期間に所定電位にプリチャー
    ジされる第1のデータ線を有し、評価期間に論理関数の
    真偽に応じて前記第1のデータ線と接地線間との導通を
    制御する論理回路を有するダイナミック回路であって、 前記プリチャージ期間に所定電位にプリチャージされる
    第2のデータ線と、前記評価期間に前記第1のデータ線
    の電位変化を検出して電流を供給する電流供給手段と、
    前記電流供給手段の供給電流を基準電流として入力しか
    つ出力電流端子を前記第2のデータ線に接続したカレン
    トミラー回路と、前記第1のデータ線をプリチャージす
    るときに、前記カレントミラー回路の基準電流の入力線
    の電位を接地線電位に設定する電位設定手段とを備えた
    ダイナミック回路。
  6. 【請求項6】カレントミラー回路が、ドレインとゲート
    とを基準電流の入力線に接続しかつソースを接地線に接
    続した第1のMOSFETと、ゲートを前記基準電流の
    入力線に接続しかつドレインを第2のデータ線に接続し
    かつソースを接地線に接続した第2のMOSFETとか
    らなることを特徴とする請求項1、2、3、4または5
    記載のダイナミック回路。
  7. 【請求項7】請求項6記載の第1のMOSFETと第2
    のMOSFETがともにNチャネルMOSFETである
    ことを特徴とするダイナミック回路。
  8. 【請求項8】請求項6記載の第1のMOSFETと第2
    のMOSFETがともにPチャネルMOSFETである
    ことを特徴とするダイナミック回路。
  9. 【請求項9】請求項1、2、3、4または5記載のカレ
    ントミラー回路が、コレクタとベースとを基準電流の入
    力線に接続しかつエミッタを接地線に接続した第1のN
    PN型トランジスタと、ベースを前記基準電流の入力線
    に接続しかつコレクタを第2のデータ線に接続しかつエ
    ミッタを接地線に接続した第2のNPN型トランジスタ
    とからなることを特徴とするダイナミック回路。
  10. 【請求項10】請求項1、2、3、4、5、6、7、8
    または9記載の電流供給手段が、ゲートを第1のデータ
    線に接続しかつソースを電源線に接続したPチャネルM
    OSFETからなり、該PチャネルMOSFETのドレ
    イン電流を前記電流供給手段の供給電流とすることを特
    徴とするダイナミック回路。
JP8310093A 1992-08-17 1993-04-09 ダイナミック回路 Expired - Fee Related JP2985564B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8310093A JP2985564B2 (ja) 1993-04-09 1993-04-09 ダイナミック回路
US08/106,551 US5559456A (en) 1992-08-17 1993-08-16 Sensing circuit unit for a dynamic circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8310093A JP2985564B2 (ja) 1993-04-09 1993-04-09 ダイナミック回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06296133A true JPH06296133A (ja) 1994-10-21
JP2985564B2 JP2985564B2 (ja) 1999-12-06

Family

ID=13792780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8310093A Expired - Fee Related JP2985564B2 (ja) 1992-08-17 1993-04-09 ダイナミック回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2985564B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267908A (ja) * 2000-03-10 2001-09-28 Hynix Semiconductor Inc 低電圧ダイナミックロジックの電力消耗抑制回路
JP2007128640A (ja) * 2005-10-28 2007-05-24 Sony Corp Sramデバイスの同じサイクルにおける読出動作及び書込動作の実行
JP2007202052A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ダイナミック回路
US9455709B2 (en) 2014-03-05 2016-09-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267908A (ja) * 2000-03-10 2001-09-28 Hynix Semiconductor Inc 低電圧ダイナミックロジックの電力消耗抑制回路
JP2007128640A (ja) * 2005-10-28 2007-05-24 Sony Corp Sramデバイスの同じサイクルにおける読出動作及び書込動作の実行
JP2007202052A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ダイナミック回路
US9455709B2 (en) 2014-03-05 2016-09-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2985564B2 (ja) 1999-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4849935A (en) Semiconductor memory including transparent latch circuits
EP0360525B1 (en) Output buffer circuit having a level conversion function
JPS61294699A (ja) Cmosトランジスタ回路
US20030122581A1 (en) Semiconductor integrated circuit
EP0887935A1 (en) Noise isolation circuit
JP2623918B2 (ja) 出力バッファ回路
US6304120B1 (en) Buffer circuit operating with a small through current and potential detecting circuit using the same
US4612458A (en) Merged PMOS/bipolar logic circuits
US5254885A (en) Bi-CMOS logic circuit with feedback
US20030189452A1 (en) Delay circuit and semiconductor device using the same
US6037827A (en) Noise isolation circuit
EP0431624B1 (en) Output circuit having large current driving capability without producing undesirable voltage fluctuations
US6518796B1 (en) Dynamic CMOS circuits with individually adjustable noise immunity
JP2985564B2 (ja) ダイナミック回路
US5191240A (en) Bicmos driver circuits with improved low output level
JPH06224730A (ja) 出力バッファ回路
US5426382A (en) Complementary logic recovered energy circuit
US5559456A (en) Sensing circuit unit for a dynamic circuit
JPH0677804A (ja) 出力回路
US5162673A (en) Bi-CMOS logic circuit
JPH05110419A (ja) Cmosインバータ回路
JP2963282B2 (ja) センス回路
JPH09214324A (ja) Cmos論理回路
US11899048B2 (en) Voltage state detector
JPH0683058B2 (ja) 出力回路

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees