JPH07154240A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH07154240A
JPH07154240A JP6243716A JP24371694A JPH07154240A JP H07154240 A JPH07154240 A JP H07154240A JP 6243716 A JP6243716 A JP 6243716A JP 24371694 A JP24371694 A JP 24371694A JP H07154240 A JPH07154240 A JP H07154240A
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transistor
charge
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charge holding
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Norie Shimizu
のりゑ 清水
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドミノ回路において低周波時のデータ読み出
し期間中に起こる記憶ノードのリークを防ぐとともに、
消費電力の増大を抑制する。 【構成】 クロック信号によってプリチャージを行い、
nMOS論理回路の条件によって記憶ノードの電荷を放
電させることにより、データの読み出しを行うドミノ回
路中に設けられた電荷保持用トランジスタ5を、制御回
路10を通したクロック信号で制御し、低周波動作時で
あってプリチャージを行わない継続時間がある所定期間
を超えたとき、電荷保持用トランジスタ5がオンとする
構成とする。これにより、低周波動作時であってもトラ
ンジスタのリークによる誤動作を防ぐため、電荷保持用
トランジスタ5を導通させて記憶ノード7の電荷を供給
保持することができる。

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、
特にダイナミック形論理回路により構成されたドミノ回
路を含む半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図5はこの種のドミノ回路の従来例を示
す回路構成図である。このドミノ回路は、一端が電源V
DDに他端が記憶ノード7にそれぞれ接続され、ゲートに
クロック入力端子1から信号を入力するプリチャージ用
トランジスタ3と、記憶ノード7に接続された出力イン
バータ4と、電源VDDと記憶ノード7との間に接続さ
れ、ゲートが接地GNDに接続されている電荷保持用ト
ランジスタ5と、記憶ノード7に一端に接続され、入力
信号9の論理にしたがいオン状態またオフ状態をとるn
MOS論理回路2と、nMOS論理回路2の記憶ノード
7に接続された一端とは異なる他端と接地GNDとの間
に接続され、ゲートはクロック入力端子1に接続された
電荷引抜き用トランジスタ6とから構成されている。
【0003】プリチャージ用トランジスタ3はクロック
入力端子1から入力された信号が“0”レベルのときに
nMOS論理回路2を電源VDDのレベルにプリチャージ
して出力インバータ4の出力を“0”レベルとする。ク
ロック入力端子1の信号が“1”になると、nMOS論
理回路2の条件がオンのとき、グランドGNDに接地さ
れた電荷引抜き用トランジスタ6を介して電荷が接地G
NDに放電されて出力インバータ4の出力を反転させる
ことでデータの読み出しを行っている。また、低周波動
作時にはプリチャージ用トランジスタ3のオフ状態が長
く継続すると回路に含まれるトランジスタのリークによ
って記憶ノード7の電荷が抜け、出力インバータ4の出
力が誤動作して反転してしまうので、常に弱い電荷保持
用トランジスタ5を導通させて電荷を供給している。ま
た、特開昭63−56017号に開示されている半導体
集積回路のドミノ回路では、このトランジスタのリーク
による出力インバータ4の誤動作を防ぐため、図6に示
すように電源VDDと電荷保持用トランジスタ5との間に
制御用トランジスタ8を挿入するとともに、電荷保持用
トランジスタ5のゲートを出力インバータ4に接続し
て、出力インバータ4の出力が“0”であるときのみ電
荷保持用トランジスタ5をオンとさせ、一方、補助制御
信号を用いて、制御用トランジスタ8を適宜にオンとさ
せることにより、出力インバータ4とnMOS論理回路
2のプリチャージのやり直しを実行している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図5における従来のド
ミノ回路では、電荷保持用トランジスタ5が常に動作し
ており、電荷引抜き用トランジスタ6からの放電動作を
妨げるためデータ読み出しのスピードが遅くなり、か
つ、放電中にも常に電荷保持用トランジスタ5が動作し
て電流を供給するため、消費電力が増加するという問題
点があった。
【0005】図6のドミノ回路では、プリチャージ期間
以外の実行期間中、出力インバータ4の出力が“0”で
ある間はいつでも電荷保持用トランジスタ5がオンとさ
れているためトランジスタのリークの影響がない。ま
た、電荷引抜き用トランジスタ6から放電するときも制
御用トランジスタ8をオフにすることにより、電源VDD
から放電電流を引くこともない。しかし、電荷保持用ト
ランジスタ5が出力インバータ4の負荷となるためデー
タ読み出しのスピードが遅くなるという問題点があっ
た。
【0006】本発明の目的は、低周波動作時においてド
ミノ回路の読み出し時間が長くてもトランジスタのリー
クによる回路の誤動作を防ぎ、また不要な電力消費を防
止するドミノ回路を用いた半導体集積回路を提供するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
の有するドミノ回路は、一端が第1の電源端子に、他端
が記憶ノードにそれぞれ接続され、ゲートにクロック入
力端子からクロック信号を入力するプリチャージ用トラ
ンジスタと、記憶ノードに接続された出力インバータ
と、記憶ノードに一端が接続され、外部から入力された
信号の所定の論理にしたがって導通状態または非導通状
態をとる論理回路と、論理回路の記憶ノードに接続され
た一端と異なる他端と第2の電源端子との間に接続さ
れ、ゲートがクロック入力端子に接続された電荷引抜き
用トランジスタと、第1の電源端子と記憶ノードとの間
に接続された電荷保持用トランジスタと、クロック入力
端子と電荷保持用トランジスタのゲートとの間に接続さ
れ、入力されたクロック信号のレベルがプリチャージ用
トランジスタを非導通状態とする継続時間が所定期間を
超えたとき、前記電荷保持用トランジスタを導通状態と
し、継続時間が所定期間以内のときは該電荷保持用トラ
ンジスタを非導通状態とする制御回路とより構成されて
いる。
【0008】本発明の別の態様によれば、上述したドミ
ノ回路がさらに、第1の電源と記憶ノードとの間で電荷
保持用トランジスタと直列にリーク補償制御トランジス
タを有し、該リーク補償制御トランジスタのゲートが出
力インバータの出力に接続されている。
【0009】さらに、本発明の別の態様によれば、上述
した2つの態様のそれぞれについて、ドミノ回路から制
御回路を除いたブロックの複数個が縦続接続されて集合
ブロックを形成し、各ブロック共通の制御回路が1段の
ブロックのクロック入力端子とすべてのブロックの電荷
保持用トランジスタのゲートとの間に接続され、入力さ
れたクロック信号のレベルが各ブロックのプリチャージ
用トランジスタを非導通状態とする継続時間が所定期間
を超えたとき、電荷保持用トランジスタを導通状態と
し、継続時間が所定期間以内のときは該電荷保持用トラ
ンジスタを非導通状態としている。
【0010】
【作用】本発明は上述したような構成のドミノ回路を用
いることにより、低周波動作の場合でプリチャージ用ト
ランジスタのオフ状態が長く継続し、あるいは、低周波
動作の場合でプリチャージ用トランジスタのオフ状態が
長く継続し、かつ、実際に記憶ノードからの電荷のリー
クが心配されるとき、制御回路を用いて適宜にプリチャ
ージのやり直しを実行できるので誤動作の恐れがなくな
る。また、論理回路による放電時においても、制御回路
により電荷保持用トランジスタをオフとすることによ
り、電源から放電電流を引くことを防止することができ
る。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0012】図1(a)は本発明の半導体集積回路の有
するドミノ回路の第1の実施例の構成を示すブロック図
である。
【0013】本実施例の基本的な構成は上述した図5の
従来例のものと同様であり、同一番号、同一名称の構成
要素はそれぞれ図5の構成要素に対応する機能を有して
いる。ただし、本実施例の場合、電荷保持用トランジス
タ5のゲートは接地GNDに接続されず、クロック入力
端子1と電荷保持用トランジスタ5のゲートとの間に本
願の特徴である制御回路10を有している。
【0014】制御回路10は図1(b)に示すように、
クロック入力端子1から入力される信号の周期が通常時
の周期の場合、その出力Cは“1”レベルを継続する。
クロック入力端子1から入力される信号の周期が延び
て、図1(c)に示すようにプリチャージ用トランジス
タ3のオフ時間が時間T0 を超過すると制御回路10の
出力Cは“0”レベルに転じ、クロック入力端子1から
入力される信号が再び“0”レベルとなって回路のプリ
チャージ期間に入ると制御回路10の出力Cは“1”レ
ベルに反転する。このような制御回路10は積分回路を
用いて容易に形成することが可能である。
【0015】次に本実施例の動作を説明する。
【0016】クロック入力端子1から入力された信号が
“0”レベルのとき、プリチャージ用トランジスタ3に
よってnMOS論理回路2と出力インバータ4との入力
側の記憶ノード7は電源VDDのレベルにプリチャージさ
れ、クロック入力端子1からの信号が“1”レベルのと
き、プリチャージ用トランジスタ3はオフとされてnM
OS論理回路2の条件によって接地GNDに接続された
電荷引抜き用トランジスタ6を介して記憶ノード7から
電荷が引抜かれる。また、出力インバータ4の入力部の
電荷保持用トランジスタ5は制御回路10によって動作
を制御される。この制御回路10は上述したように通常
動作時には図1(b)に示すように出力Cが“1”レベ
ルに保持されたまま動かないため、電荷保持用トランジ
スタ5はオンとされない。また、低周波で動作させたと
きは、制御回路10の出力Cは図1(c)に示すように
信号の“1”レベルが時間T0 より長くなったときに
“1”レベルから“0”レベルに変化する。したがっ
て、出力Cが“0”レベルになったときに電荷保持用ト
ランジスタ5がオンすることとなり、記憶ノード7への
電荷の供給が行われる。このような動作を行う制御回路
10と電荷保持用トランジスタ5を設けることで、低周
波動作時のみに起こる記録ノード7のリークを通常動作
時のスピードに影響を与えずに防止することが可能とな
る。また、通常動作時には、電荷保持用トランジスタ5
より電荷が供給されることがないので無駄な消費電力の
増大も防ぐことができる。
【0017】図2は本発明の第2の実施例の構成を示
し、上述した第1の実施例の制御回路10を除いたN個
のドミノ回路121 〜12N を縦続接続して用いてい
る。この場合、1個の制御回路10がN段に共通に用い
られ、クロック入力端子1からの信号を受けて出力Cを
各ドミノ回路121 〜12N の電荷保持用トランジスタ
5に分配している。制御回路10と各ドミノ回路121
〜12N の個々の動作は第1の実施例と同様で、このよ
うな構成とすることでより多数の入力信号9の論理に対
応することができる。
【0018】次に、図3(a)は本発明の第3の実施例
の構成を示す図である。
【0019】本実施例の基本的な構成は第1の実施例と
同様であるが、さらに、電荷保持用トランジスタ5と記
憶ノード7との間にリーク補償制御トランジスタ20が
設けられて、リーク補償制御トランジスタ20のゲート
は出力インバータ4の出力側に接続されている。
【0020】図3(b)は本実施例を低周波動作させた
ときのタイミングチャートである。
【0021】リーク補償制御トランジスタ20は出力イ
ンバータ4の出力信号で制御されるため、プリチャージ
期間以外の実行期間中に出力インバータ4の出力が
“0”であればリーク補償制御トランジスタ20がオン
とされる。また、電荷保持用トランジスタ5は、第1の
実施例と同様に低周波動作時にドミノ回路の読み出し時
間が時間T0 を超過したときオンとされる。したがっ
て、記憶ノード7は、電荷保持用トランジスタ5および
リーク補償制御トランジスタ20がいずれもオン状態に
ある、すなわち、実際に記憶ノード7からの電荷リーク
の心配があるときにのみ電源VDDのレベルにプリチャー
ジされ、リークの影響を打ち消すことができる。
【0022】図4は本発明の第4の実施例の構成を示
し、上述した第3の実施例の制御回路10を除いたN個
のドミノ回路131 〜13N を縦続接続して用いてい
る。1個の制御回路10がN段に共通に用いられ、クロ
ック入力端子1からの信号を受けて出力Cを各ドミノ回
路131 〜13N の電荷保持用トランジスタ5に分配し
ている。個々の動作は第3の実施例と同様で、このよう
な構成とすることでより多数の入力信号9の論理に対応
することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、制御回路
を用いて電荷保持用トランジスタを、低周波動作時など
データの読み出し時間が長い場合に動作させて入力側ノ
ードのプリチャージをやり直し、あるいは、さらにリー
ク補償制御トランジスタを用いて実際にリークの心配が
有るときのみプリチャージをやり直し、それ以外の通常
動作時は電荷保持用トランジスタが動作しないような構
成としたので、低周波時にドミノ回路の読み出し時間が
いかに長くても回路の誤動作や不要な消費電力の増大を
防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例の有するドミノ回路
の構成を示す回路図、(b)は本実施例を通常動作させ
たときのタイミングチャート、(c)は本実施例を低周
波動作させたときのタイミングチャートである。
【図2】本発明の第2の実施例の構成を示す回路図であ
る。
【図3】(a)は本発明の第3の実施例の構成を示す回
路図、(b)は本実施例を低周波動作させたときのタイ
ミングチャートである。
【図4】本発明の第4の実施例の構成を示す回路図であ
る。
【図5】ドミノ回路の従来例の回路図である。
【図6】ドミノ回路の他の従来例の回路図である。
【符号の説明】
1 クロック入力端子 2 nMOS論理回路 3 プリチャージ用トランジスタ 4 出力インバータ 5 電荷保持用トランジスタ 6 電荷引抜き用トランジスタ 7 記憶ノード 9 入力信号 10 制御回路 121 〜12N ドミノ回路 131〜13N ドミノ回路 20 リーク補償制御トランジスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイナミック形論理回路により構成され
    たドミノ回路を含む半導体集積回路であって、 前記ドミノ回路が、 一端が第1の電源端子に、他端が記憶ノードにそれぞれ
    接続され、ゲートにクロック入力端子からクロック信号
    を入力するプリチャージ用トランジスタと、 前記記憶ノードに接続された出力インバータと、 前記記憶ノードに一端が接続され、外部から入力された
    信号の所定の論理にしたがって導通状態または非導通状
    態をとる論理回路と、 前記論理回路の前記記憶ノードに接続された一端と異な
    る他端と第2の電源端子との間に接続され、ゲートが前
    記クロック入力端子に接続された電荷引抜き用トランジ
    スタと、 前記第1の電源端子と前記記憶ノードとの間に接続され
    た電荷保持用トランジスタと、 前記クロック入力端子と前記電荷保持用トランジスタの
    ゲートとの間に接続され、入力されたクロック信号のレ
    ベルが前記プリチャージ用トランジスタを非導通状態と
    する継続時間が所定期間を超えたとき、前記電荷保持用
    トランジスタを導通状態とし、前記継続時間が所定期間
    以内のときは前記電荷保持用トランジスタを非導通状態
    とする制御回路と、 よりなる半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のドミノ回路のうち、プ
    リチャージ用トランジスタと、出力インバータと、論理
    回路と、電荷引抜き用トランジスタと、電荷保持用トラ
    ンジスタとよりなる同一のブロックが複数段、縦続接続
    された集合ブロックと、 1段のブロックのクロック入力端子とすべてのブロック
    の電荷保持用トランジスタのゲートとの間に接続され、
    入力されたクロック信号のレベルが各ブロックの前記プ
    リチャージ用トランジスタを非導通状態とする継続時間
    が所定期間を超えたとき、前記電荷保持用トランジスタ
    を導通状態とし、前記継続時間が所定期間以内のときは
    該電荷保持用トランジスタを非導通状態とする各ブロッ
    ク共通の制御回路と、 よりなる半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記ドミノ回路がさらに、 前記第1の電源と前記記憶ノードとの間で前記電荷保持
    用トランジスタと直列にリーク補償制御トランジスタを
    有し、該リーク補償制御トランジスタのゲートが前記出
    力インバータの出力に接続されている請求項1記載の半
    導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のドミノ回路のうち、プ
    リチャージ用トランジスタと、出力インバータと、論理
    回路と、電荷引抜き用トランジスタと、電荷保持用トラ
    ンジスタと、リーク補償制御トランジスタとよりなる同
    一のブロックが複数段、縦続接続された集合ブロック
    と、 1段のブロックのクロック入力端子とすべてのブロック
    の電荷保持用トランジスタのゲートとの間に接続され、
    入力されたクロック信号のレベルが各ブロックの前記プ
    リチャージ用トランジスタを非導通状態とする継続時間
    が所定期間を超えたとき、前記電荷保持用トランジスタ
    を導通状態とし、前記継続時間が所定期間以内のときは
    該電荷保持用トランジスタを非導通状態とする各ブロッ
    ク共通の制御回路と、 よりなる半導体集積回路。
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