JPH0763138B2 - 論理デ−タ伝送バスの予負荷回路 - Google Patents

論理デ−タ伝送バスの予負荷回路

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JPH0763138B2
JPH0763138B2 JP60036251A JP3625185A JPH0763138B2 JP H0763138 B2 JPH0763138 B2 JP H0763138B2 JP 60036251 A JP60036251 A JP 60036251A JP 3625185 A JP3625185 A JP 3625185A JP H0763138 B2 JPH0763138 B2 JP H0763138B2
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タラロン ルイ
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エスジェーエス―トムソン ミクロエレクトロニクス ソシエテ アノニム
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40Bus structure
    • G06F13/4063Device-to-bus coupling
    • G06F13/4068Electrical coupling
    • G06F13/4072Drivers or receivers
    • G06F13/4077Precharging or discharging
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

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Description

【発明の詳細な説明】 データ送信器を受信器に接続するバスでのデータの伝送
は、一般に高速度で作動する論理信号処理回路中で各送
信−受信サイクルにおいて2つの段階で行われる。すな
わち、第1の段階では送信器がデータを準備し、受信器
が新しいデータ受信の準備をする。第2の段階では、デ
ータが駆動段によりバスに印加され、受信器に受信され
る。
データは、“0"または“1"のレベルの論理信号により処
理される。レベル“0"は論理的には電圧零と定められ、
レベル“1"は論理給電圧Vdd(約5ボルト)に等しいと
定められている。しかしながら、例えばNMOS(Nチャン
ネルの金属−酸化物−半導体)の場合の如く実際には、
レベル“0"は回路のNチャンネルMOSトランジスタのし
きい電圧Vtと0との間の電圧値であって、レベル“1"
は、Vtと5ボルトとの間の電圧でありうる。
大部分の場合、特にNMOS技術の場合には、バスとデータ
受信器の励振段の構成は、バス導体を1から0の状態に
移行するのが0から1の状態に移行するよりもずっと速
くなるようになっている。
その理由は、バス上のデータ量を増大するために、バス
導体予負荷(プリチャージ)回路により、すべての導体
を状態1と定義するのにちょうど十分な或いは実質的に
状態1に等しい電圧レベルにするよう構成しているから
であり、この状態は第1段階すなわち伝送準備段階の間
保持される。これは、この第1段階が第2段階(いわゆ
る伝送段階)よりも長期間であり、すなわち第1段階
は、例えば、その結果、伝送すべき計算の実行に対応す
るからである。第2段階(伝送の実行)では、状態1に
移行すべき導体は既に、或いは実質的に既に状態1とな
っており、状態ゼロに移行すべき導体は急速にゼロとさ
れる。このようにサイクルの第2段階は導体が状態1か
ら状態ゼロに移行するのに必要な時間に対応する最小の
期間を有し、この期間は極めて短期間でありうる。
第1図は、予負荷(プリチャージ)回路を備えたデータ
伝送システムの構成を示している。データ送信器はEDで
示され、データ伝送バスの導体c1、c2、c3、c4上に各々
伝送すべきデータd1、d2、d3、d4を送信する。これらの
データはデータ受信器RDに伝送される。
バスの駆動段DRは、送信器EDの出力とバスの導体との間
に接続される。この駆動段は例えば、各導体毎にデータ
出力と伝送命令信号とを受けるゲートと、該ゲートによ
り制御され、ゲートETの出力の状態に従って、対応する
導体をアースに接続し或いはアースから分離するMOSト
ランジスタとを備えている。
伝送命令信号は、データ伝送の各サイクルの伝送段階
(b)(第2段階)の間は論理レベル1である。
次いで、各サイクルの予負荷段階(a)(第1段階)の
間はレベル1である、予負荷命令信号aによって制御さ
れる予負荷回路PRによって、バスの各導体を論理状態1
の近傍に予負荷することができる。段階aおよびbは離
間し且つ正確に補完的である。
第1図に示した先行技術の例においては、予負荷回路
は、予負荷すべきバスの各導体に対して、アースと正と
の間の給電電圧Vddの間に直列に3つのNチャンネルMOS
トランジスタ1、2及び3を備える。予負荷されるべき
導体は、第2および第3トランジスタ2及び3の間に接
続されている(第3トランジスタは更にVddに接続さ
れ、そのゲートで予負荷命令信号aを受ける)。第1及
び第2トランジスタはそれらのゲートがドレインに接続
している。
このような構成の従来技術では予負荷期間が始まるとす
ぐに、第3トランジスタ3は導通し、静的には出力と同
じく入力においても高インピーダンス状態の導体によっ
て示されるキャパシティ(寄生的であるか否かにかかわ
らず)をチャージする状態となる。チャージが高速であ
るように、すなわち導体が所望の予負荷電圧に急速度で
到達するように、第3トランジスタ3は比較的大きなも
のであるべきことが好ましい。導体上の電圧が2Vt(第
1および第2トランジスタ1及び2の和)に達すると、
第1および第2トランジスタは導通状態となり、バスの
導体上の予負荷電圧2Vtで安定するようになる。これ
で、予負荷は終了する。
第1段階の終了後は、第3トランジスタは遮断形態にさ
れ、バス導体は負荷(チャージ)された状態にとどま
る。bの段階で、データが駆動段から印加される。
こうした予負荷回路の主な不都合な点は、バス導体が所
定の予負荷電圧(上記の例では2Vtであるが、Vtまたは3
Vt等の他の値でありうる)に到達した瞬間から、予負荷
段階aの間第3トランジスタが導通状態であるので大き
な電力消費が生ずる点にある。もしバス導体がすでにレ
ベル1であれば、この電力消費は予負荷の期間中生じて
いる。32本の導体を持つバスの場合には上記の現象が32
のトランジスタに同時に起り、そのため、かなり大きな
電力消費となる。一方、一般的には、いろいろな手段に
より回路の消費電力を減少する試みがなされている。
本発明は予負荷段階での電力消費を最小にする新規な予
負荷回路を提供するものである。
このような回路は、予負荷すべき各導体毎に、2つの給
電端子と、予負荷すべきバス導体に接続すべき出力端子
と、予負荷命令入力と、予負荷禁止入力とを備えてい
る。
本発明に従う回路は次のように構成されている。すなわ
ち、第1トランジスタは第1給電端子と出力端子との間
に接続され、第2トランジスタは第1トランジスタのゲ
ートと第3トランジスタのソースとの間に接続され、そ
のゲートは予負荷命令入力によって制御される。そし
て、第3トランジスタは第1給電端子に接続され、第4
トランジスタは第1トランジスタのゲートと第2給電端
子との間に接続され、そのゲートは予負荷禁止入力に接
続しており、更に少なくとも第5トランジスタが第3ト
ランジスタのソースと第2給電端子との間に直列に接続
され、そのゲートは出力端子に接続するよう構成されて
いる。
好ましくは、第6トランジスタが第5トランジスタと第
2給電端子との間に接続され、この第6トランジスタは
そのドレインがゲートと接続している。
第3トランジスタは、ゲートがソースと接続しているデ
プレッション形トランジスタ(しきい電圧が負)である
ことが好ましい。
本発明の他の特徴および利点は以下の添付の図面を参照
してなされる本発明の実施例による記載によってより明
確となろう。
第2図は本発明実施例に従う回路のブロック図であり、
この回路は第1図に示した3つの予負荷トランジスタを
有するグループの各々と代替すべきものである。
図示の回路は次のようなエレメントを備えている。すな
わち、この回路は6のトランジスタ、第1トランジスタ
N1、第2トランジスタN2、第3トランジスタD3、第4ト
ランジスタN4、第5トランジスタN5および第6トランジ
スタN6を備え、これらのトランジスタはNチャンネルMO
Sトランジスタ(本実施例の回路はNMOS技術に特に適用
したものであるから)である。第3トランジスタD3はデ
プレション形トランジスタであり、そのしきい電圧は負
であるが、他のトランジスタN1、N2、N4、N5、N6はしき
い電圧が正の通常のトランジスタであり、こうした構成
は予負荷すべきバスを含む同一の集積回路チップ上に同
時に形成されたすべてのトランジスタについても同様で
ある。
回路の給電端子をA(正電圧Vdd)およびM(基準電位
零のアース)で示す。
予負荷命令入力をaで示し、同時に、この入力が論理レ
ベル1にされる予負荷段階もaとして示す。
この例では予負荷禁止入力をで示し。これは原則的に
は予負荷命令信号と相捕的な信号を受けるが、しかしな
がら、予負荷段階と離間しているならば他の信号も受信
可能であることを理解しなければならない。例えば、禁
止入力は、第1図を参照して説明したデータ伝送命令
信号bを受信することもできる。
次いで、回路の出力はSで示され、予負荷すべき導体c
に接続している。
導体cは、その固有キャパシタンスと、それが接続され
る装置(図示せず)のキャパシタンス(例えば第1図の
データ受信器のMOSトランジスタのゲートのギャパシタ
ンス)を表わす等価キャパシタC(破線の)でもって示
されている。
この回路の作動は次のとおりである。すなわち、予負荷
段階の初期では、トランジスタN2が導通し、一方、デプ
レション形トランジスタD3は当然常に導通している。こ
の結果、トランジスタN1が導通し、バス導体cの電位は
その等価キャパシタの漸次の充電によって高くなる。
バス導体cの電位がトランジスタN5およびN6のしきい電
圧の和より小の場合には、トランジスタN5、N6は導通し
ない。
バス導体cの電位が電圧2Vtに到達すると、トランジス
タN5、N6は導通し、この予負荷電圧2Vtに導体cの電位
を安定される。これ以降、トランジスタD3のソースとト
ランジスタN2のソースとの接合点をG、トランジスタN2
のドレインとトランジスタN1のゲートとの接合点をHと
すると、接合点Gは実際上電位2Vtとなり、(N2は導通
しているので)接合点Hはこの値に従い、トランジスタ
N1はそのゲート電圧がそのソース電圧を実際上越えない
ので、トランジスタN1は遮断状態となる。
その結果、トランジスタN1では電流消費はなく、最悪で
もトランジスタN3、N5、N6といった極めて小さな寸法で
あり、電力消費が少なく、更に導体c上の電圧2Vtによ
ってはほとんど導通状態とならないようなトランジスタ
しか含まない分岐回路においてのみ電力消費がみられ
る。一方、トランジスタN1は、高速度の予負荷を行うた
め大寸法であり、大きな導通性をもつ必要がある。
予負荷段階の最後には、トランジスタN2は遮断し(その
ゲート上に予負荷命令信号が消滅する)、トランジスタ
N1は遮断状態に止まる。
次の補完的な段階(またはb)においては、トランジ
スタN4は導通状態となり、たとえバス導体cがそれにデ
ータを印加する駆動段によってゼロとなっても、いかな
る状態でもトランジスタN1を遮断状態に保持する。
このような構成の回路とすることによって、その等価キ
ャパシタンス或いは前状態がいかなるものであれ、バス
導体cの予負荷に厳密に必要とされる電力と同じ量しか
実際上消費することはない(すでに状態1にある導体c
は電力消費をしない)。
予負荷電圧としての電圧2Vtの選択は、分岐回路N5、N6
の構成を変えることによって変更することができる。例
えば、N5だけとすると予負荷電圧はVtとなり、一方、N5
の如きトランジスタをN5とN6との間に設けると該電圧は
3Vt‥‥となる。更に、異ったしきい電圧のトランジス
タを選択すると、予負荷電圧の選択の可能性は更に拡が
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に従う予負荷回路を有するデータ伝送
装置のブロック図である。 第2図は本発明の1実施例である予負荷回路のブロック
図であり、単一のバス導体に対するもののみを示してい
る。 〔主な参照番号〕 ED……データ送信器、RD……データ受信器、PR……予負
荷回路、RD……駆動段、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つの給電端子(A、M)と、バス導体
    (c)に接続されるべき出力端子(S)と、予負荷指令
    入力(a)と、予負荷禁止入力()とを備える論理デ
    ータ伝送バスの予負荷回路であって、前記第1給電端子
    (A)と出力端子(S)との間に接続された第1トラン
    ジスタ(N1)と、前記第1トランジスタのゲートと第3
    トランジスタ(D3)のソースとの間に接続され、そのゲ
    ートが予負荷指令入力(a)によって制御される第2ト
    ランジスタ(N2)と、前記第1給電端子に接続されてお
    り且つゲートがソースに接続している第3トランジスタ
    と、前記第1トランジスタのゲートと前記第2の給電端
    子(M)との間に接続され、そのゲートが前記予負荷禁
    止入力()によって制御される第4トランジスタ
    (N4)と、前記第3トランジスタのソースと前記第2給
    電端子(M)との間に直列に接続され、そのゲートが前
    記出力端子(S)に接続されている第5トランジスタ
    (N5)とを具備していることを特徴とする論理データ伝
    送バスの予負荷回路。
  2. 【請求項2】前記第5トランジスタと前記第2給電端子
    との間に直列に接続され、そのドレインがゲートに接続
    されている第6トランジスタ(N6)を備えることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の予負荷回路。
  3. 【請求項3】前記第3トランジスタ(D3)は、デプレシ
    ョン形トランジスタであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の予負荷回路。
JP60036251A 1984-02-24 1985-02-25 論理デ−タ伝送バスの予負荷回路 Expired - Lifetime JPH0763138B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8402855 1984-02-24
FR8402855A FR2560410B1 (fr) 1984-02-24 1984-02-24 Circuit de precharge de bus de transfert de donnees logiques

Publications (2)

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JPS60217729A JPS60217729A (ja) 1985-10-31
JPH0763138B2 true JPH0763138B2 (ja) 1995-07-05

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US (1) US4651036A (ja)
EP (1) EP0156675B1 (ja)
JP (1) JPH0763138B2 (ja)
DE (1) DE3561266D1 (ja)
FR (1) FR2560410B1 (ja)

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