JPH11355127A - Precharging circuit - Google Patents
Precharging circuitInfo
- Publication number
- JPH11355127A JPH11355127A JP10160801A JP16080198A JPH11355127A JP H11355127 A JPH11355127 A JP H11355127A JP 10160801 A JP10160801 A JP 10160801A JP 16080198 A JP16080198 A JP 16080198A JP H11355127 A JPH11355127 A JP H11355127A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- channel mosfet
- precharge
- load
- high level
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プリチャージ回路
に係わり、特に、負荷をプリチャージする際に電源ハイ
レベル端子の電圧をNチャネルMOSFETを通して負
荷に供給したプリチャージ電圧を用い、回路動作の高速
化及び回路の低消費電力化を図ったプリチャージ回路に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a precharge circuit, and more particularly to a precharge circuit for precharging a load by using a precharge voltage supplied from a power supply high-level terminal to the load through an N-channel MOSFET. The present invention relates to a precharge circuit that achieves high speed and low power consumption of a circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、データ信号を処理するのに用いら
れるゲート回路としては、負荷のチャージ及びディスチ
ャージに、電源ハイレベル端子と電源ローレベル端子間
に接続されたCMOS回路を有するゲート回路(以下、
これを既知の第1ゲート回路という)、または、電源ハ
イレベル端子と負荷との間に駆動力の弱いPチャネルM
OSFETを、また、負荷と電源ローレベル端子との間
に駆動力の強いNチャネルMOSFETを備えた論理回
路をそれぞれ接続し、負荷のプリチャージ期間に、電源
ハイレベルをPチャネルMOSFETを通して負荷にプ
リチャージし、負荷の非プリチャージ期間に、論理回路
のNチャネルMOSFETの動作、非動作を切り替え
て、負荷のプリチャージ電圧をそのまま保持するかまた
は負荷のプリチャージ電圧をディスチャージするプリチ
ャージ回路(以下、これを既知の第2プリチャージ回路
という)が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a gate circuit used for processing a data signal, a gate circuit having a CMOS circuit connected between a power supply high-level terminal and a power supply low-level terminal for charging and discharging a load (hereinafter referred to as a gate circuit). ,
This is referred to as a known first gate circuit) or a P-channel M having a weak driving force between the power supply high-level terminal and the load.
The OSFET and a logic circuit having an N-channel MOSFET having a strong driving force are connected between the load and the low-level terminal of the power supply, respectively. A precharge circuit (hereinafter referred to as a precharge circuit (hereinafter referred to as a charge circuit) for switching the operation and non-operation of the N-channel MOSFET of the logic circuit during the non-precharge period of the load to keep the precharge voltage of the load as it is or discharge the precharge voltage of the load , Which is referred to as a known second precharge circuit).
【0003】この場合、既知の第2プリチャージ回路
は、論理動作の大部分を駆動力の強いNチャネルMOS
FETで行うようにしているので、既知の第1プリチャ
ージ回路に比べて動作速度を高速化できるという利点を
備えている。In this case, the known second precharge circuit performs most of the logic operation by using an N-channel MOS transistor having a strong driving force.
Since the operation is performed by using the FET, there is an advantage that the operation speed can be increased as compared with the known first precharge circuit.
【0004】この他に、プリチャージ回路そのものでは
ないが、プリチャージ回路の応用回路として、ドミノ回
路が知られている。このドミノ回路は、電源ハイレベル
端子と電源ローレベル端子間にPチャネルMOSFET
と多入力NMOS論理回路とNチャネルMOSFETと
を直列接続し、PチャネルMOSFETとNチャネルM
OSFETのゲートにクロック信号を供給し、Pチャネ
ルMOSFETと多入力NMOS論理回路の接続点を反
転回路を通して出力端子に接続した構成を有するもので
ある。ドミノ回路に用いられる反転回路は、データ信号
の波形整形を行うとともに、内部負荷と出力負荷を分離
する働きを有するもので、ドミノ回路のプリチャージ期
間に、次段に接続されるドミノ回路の多入力NMOS論
理回路の動作を非動作にするように働くことから、同一
構成のドミノ回路を多段接続することを可能にしている
ものである。In addition, a domino circuit is known as an application circuit of the precharge circuit, not the precharge circuit itself. This domino circuit is a P-channel MOSFET between the power supply high level terminal and the power supply low level terminal.
, A multi-input NMOS logic circuit and an N-channel MOSFET in series, and a P-channel MOSFET and an N-channel M
A clock signal is supplied to the gate of the OSFET, and a connection point between the P-channel MOSFET and the multi-input NMOS logic circuit is connected to an output terminal through an inversion circuit. The inversion circuit used in the domino circuit has a function of shaping the waveform of the data signal and separating the internal load from the output load. During the precharge period of the domino circuit, many inversion circuits connected to the next stage are provided. Since the operation of the input NMOS logic circuit is made inoperative, it is possible to connect domino circuits of the same configuration in multiple stages.
【0005】既知の第1ゲート回路、既知の第2プリチ
ャージ回路及びドミノ回路は、いずれも、処理するデー
タ信号のハイレベルが電源ハイレベル端子の電圧に、デ
ータ信号のローレベルが電源ローレベル端子の電圧(接
地電圧)にそれぞれ等しく、既知の他の汎用CMOS回
路で処理するデータ信号のハイレベル及びローレベルと
同じレベルであるため、これらの既知の他の汎用CMO
S回路とのインターフェースを容易に行うことができ
る。In each of the known first gate circuit, known second precharge circuit and known domino circuit, the high level of the data signal to be processed is the voltage of the power supply high level terminal, and the low level of the data signal is the power supply low level. Since these are equal to the voltage of the terminal (ground voltage) and are at the same level as the high level and the low level of the data signal processed by another known general-purpose CMOS circuit, these other general-purpose CMOs are known.
The interface with the S circuit can be easily performed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、既知の第2
プリチャージ回路は、負荷のプリチャージ期間に、電源
ハイレベル端子の電圧を駆動力の弱いPチャネルMOS
FETを通して負荷をプリチャージしているもので、デ
ータ信号遅延(クリティカルパスディレイ)にPチャネ
ルMOSFETが関与しないため、CMOS回路を用い
ている既知の第1ゲート回路に比べて、高速で動作させ
ることができる。By the way, the known second technique
The precharge circuit converts the voltage of the power supply high-level terminal into a P-channel MOS
Since the load is precharged through the FET and the P-channel MOSFET is not involved in the data signal delay (critical path delay), it is required to operate at a higher speed than the known first gate circuit using a CMOS circuit. Can be.
【0007】しかしながら、既知の第2プリチャージ回
路は、入力されるクロック信号に同期して負荷のプリチ
ャージ及びディスチャージを行っているものであるた
め、負荷のプリチャージ及びディスチャージの周波数が
既知の第1ゲート回路の同周波数に比べて2倍の周波数
になり、その分、消費電力が増大するという問題を有し
ている。However, since the known second precharge circuit performs the precharge and discharge of the load in synchronization with the input clock signal, the frequency of the precharge and discharge of the load is known. There is a problem that the frequency is twice as high as the same frequency of one gate circuit, and the power consumption increases accordingly.
【0008】また、ドミノ回路は、同一回路を多段接続
する場合に非常に有効なものであって、その内部負荷
(プリチャージノード)のディスチャージを駆動力の強
いNチャネルMOSFETで行っている点で既知の第2
プリチャージ回路と同じであるが、その出力負荷の駆動
を内部負荷と出力負荷との間に接続した反転回路で行っ
ているため、駆動力の弱いPチャネルMOSFETによ
って出力負荷を駆動することと等価になり、データ信号
遅延(クリティカルパスディレイ)がPチャネルMOS
FETの影響を受け、データ信号遅延(クリティカルパ
スディレイ)が悪化するという問題を有している。Further, the domino circuit is very effective when the same circuit is connected in multiple stages, and the internal load (precharge node) is discharged by an N-channel MOSFET having a strong driving force. Known second
Same as the precharge circuit, but the output load is driven by an inverting circuit connected between the internal load and the output load, so it is equivalent to driving the output load with a weak P-channel MOSFET. And the data signal delay (critical path delay) is P channel MOS
There is a problem that the data signal delay (critical path delay) is deteriorated due to the influence of the FET.
【0009】これらの問題点に対処するため、最近にな
って、電源ハイレベル端子と負荷との間にNチャネルM
OSFETを接続し、負荷のプリチャージ期間に、この
NチャネルMOSFETを通して負荷をプリチャージ
し、負荷のプリチャージ電圧を電源ハイレベル端子の電
圧よりもNチャネルMOSFETのしきい値分だけ低い
電圧に低減して、消費電力の減少及びデータ信号の処理
の高速化を図るようにしたプリチャージ回路が提案さ
れ、特開平6−5083号公報に開示されている。In order to address these problems, recently, an N-channel M channel has been connected between the power supply high-level terminal and the load.
The OSFET is connected, and during the load precharge period, the load is precharged through this N-channel MOSFET, and the precharge voltage of the load is reduced to a voltage lower than the voltage of the power supply high-level terminal by the threshold value of the N-channel MOSFET. Then, a precharge circuit designed to reduce power consumption and speed up data signal processing has been proposed and is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-5083.
【0010】前記特開平6−5083号公報に開示のプ
リチャージ回路は、一応のところ、負荷のプリチャージ
電圧を電源ハイレベル端子の電圧よりもNチャネルMO
SFETのしきい値分だけ低い電圧に低減したことによ
り、負荷のプリチャージ電圧を電源ハイレベル端子の電
圧に等しい電圧にした場合に比べて、消費電力の減少及
びデータ信号の処理の高速化を達成することはできる。The precharge circuit disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-5083, for the time being, makes the precharge voltage of the load N-channel MO
By reducing the voltage to the voltage lower by the threshold value of the SFET, the power consumption is reduced and the data signal processing is speeded up as compared with the case where the precharge voltage of the load is equal to the voltage of the power supply high level terminal. Can be achieved.
【0011】一方、前記特開平6−5083号公報に開
示のプリチャージ回路は、プリチャージ回路を動作させ
る上で必要な関連回路部分として、データ信号を読み出
すデータレジスタ、データレジスタと負荷との間に接続
されるトランスファゲート、NチャネルMOSFETの
制御端(ゲート)に供給されるプリチャージ回路制御信
号を発生する当該制御信号発生回路、トランスファゲー
トの制御端(ゲート)に供給されるトランスファゲート
制御信号を発生する当該制御信号発生回路等の多くの関
連回路が必要になって、全体の回路構成が複雑になっ
て、製造コストが高くなるという問題がある。On the other hand, the precharge circuit disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-5083 includes a data register for reading out a data signal, a data register and a load between the data register and a load, as related circuit parts necessary for operating the precharge circuit. , A control signal generating circuit for generating a precharge circuit control signal supplied to a control terminal (gate) of an N-channel MOSFET, and a transfer gate control signal supplied to a control terminal (gate) of the transfer gate Therefore, many related circuits such as the control signal generation circuit for generating the above are required, which causes a problem that the entire circuit configuration is complicated and the manufacturing cost is increased.
【0012】また、前記特開平6−5083号公報に開
示のプリチャージ回路は、負荷のディスチャージ期間
に、負荷のプリチャージ電圧をトランスファゲート及び
データレジスタを通してディスチャージするようにして
いるため、負荷のプリチャージ電圧のディスチャージが
緩慢になり、データ信号遅延(クリティカルパスディレ
イ)をそれほど良好にすることができないという問題も
ある。In the precharge circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-5083, the precharge voltage of the load is discharged through the transfer gate and the data register during the discharge period of the load. There is also a problem that the discharge of the charge voltage becomes slow and the data signal delay (critical path delay) cannot be made so good.
【0013】本発明は、これらの問題点を悉く解決する
もので、その目的は、データ信号遅延を低減させるとと
もに、消費電力を減少させ、かつ、回路構成が簡単で、
製造コストを安価にすることが可能なプリチャージ回路
を提供することにある。The present invention solves all of these problems. It is an object of the present invention to reduce data signal delay, reduce power consumption, and simplify the circuit configuration.
An object of the present invention is to provide a precharge circuit capable of reducing manufacturing costs.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】前記目的の達成のため
に、本発明によるプリチャージ回路は、クロック信号と
データが入力され、クロック信号の一方極性の到来時に
負荷をプリチャージするプリチャージ期間と、クロック
信号の他方極性の到来時にデータに対応した論理動作を
行う論理動作期間が交互に実行され、電源ハイレベル端
子と負荷間に接続され、少なくとも1つの第1Nチャネ
ルMOSFETを含む第1回路と、負荷と電源ローレベ
ル端子間に接続され、少なくとも1つの第2Nチャネル
MOSFETを含む第2回路と、第2NチャネルMOS
FETに接続され、クロック信号とデータによって選択
的に動作する論理回路とを備え、プリチャージ期間に第
1回路が動作して負荷がハイレベルにプリチャージさ
れ、論理動作期間にクロック信号とデータとの組み合わ
せで、第2回路が動作または非動作になって負荷のハイ
レベルをローレベルに変化させるかまたはハイレベルを
保持するように切替えられる手段を採用している。In order to achieve the above object, a precharge circuit according to the present invention comprises a precharge period for receiving a clock signal and data and precharging a load when one polarity of the clock signal arrives. A logic operation period for performing a logic operation corresponding to data when the other polarity of the clock signal arrives is alternately executed, and a first circuit including at least one first N-channel MOSFET connected between a power supply high-level terminal and a load; A second circuit connected between the load and the power supply low-level terminal and including at least one second N-channel MOSFET;
A logic circuit connected to the FET and selectively operating according to the clock signal and the data, wherein the first circuit operates during the precharge period to precharge the load to a high level; In this combination, the second circuit is activated or deactivated to change the high level of the load to the low level or to switch the load so as to maintain the high level.
【0015】前記手段によれば、入力されたクロック信
号の制御によって負荷をハイレベルにプリチャージする
際、プリチャージ電圧が電源ハイレベルから第1Nチャ
ネルMOSFETのしきい電圧分だけ低くなるため、負
荷のディスチャージ動作がそのしきい電圧分だけ高速化
され、負荷のデータハイレベルがそのしきい電圧分だけ
小さくなると、負荷をプリチャージ及びディスチャージ
する電荷量が少なくなり、低消費電力化が達成される。According to the above means, when the load is precharged to the high level by controlling the input clock signal, the precharge voltage is lowered from the power supply high level by the threshold voltage of the first N-channel MOSFET. Discharge operation is speeded up by the threshold voltage, and when the data high level of the load is reduced by the threshold voltage, the amount of charge for precharging and discharging the load is reduced, and low power consumption is achieved. .
【0016】また、前記手段によれば、負荷のディスチ
ャージ期間に、クロック信号とデータの組み合わせによ
って第2NチャネルMOSFETをオン状態に駆動し、
プリチャージ電圧をこの第2NチャネルMOSFETを
介してディスチャージするようにしているので、簡単な
回路構成によって、ディスチャージを迅速に行って、良
好なデータ遅延特性を有するプリチャージ回路が得られ
る。According to the above means, during the discharge period of the load, the second N-channel MOSFET is driven to an on state by a combination of a clock signal and data,
Since the precharge voltage is discharged via the second N-channel MOSFET, the discharge can be quickly performed with a simple circuit configuration, and a precharge circuit having good data delay characteristics can be obtained.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】本発明の主たる実施の形態におい
て、プリチャージ回路は、クロック信号とデータが入力
され、クロック信号の一方極性の到来時負荷をプリチャ
ージするプリチャージ期間と、クロック信号の他方極性
の到来時にデータに対応した論理動作を行う論理動作期
間が交互に実行されるものであって、電源ハイレベル端
子と負荷間に接続され、少なくとも1つの第1Nチャネ
ルMOSFETを含む第1回路と、負荷と電源ローレベ
ル端子間に接続され、少なくとも1つの第2Nチャネル
MOSFETを含む第2回路と、第2NチャネルMOS
FETに接続され、クロック信号とデータによって選択
的に動作する論理回路とからなり、プリチャージ期間
は、第1回路が動作し、負荷がハイレベルにプリチャー
ジされ、論理動作期間は、クロック信号とデータとの組
み合わせにより、第2回路が動作または非動作になり、
負荷のハイレベルをローレベルに変化させるかまたはハ
イレベルを保持するように切替えられるものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a main embodiment of the present invention, a precharge circuit receives a clock signal and data, and precharges a load when one polarity of the clock signal arrives; A logic operation period in which a logic operation corresponding to data is performed alternately when the other polarity is reached, wherein the first circuit is connected between the power supply high-level terminal and the load and includes at least one first N-channel MOSFET A second circuit connected between the load and the power supply low-level terminal and including at least one second N-channel MOSFET;
A logic circuit connected to the FET and selectively operating according to a clock signal and data; during a precharge period, the first circuit operates and a load is precharged to a high level; The combination with the data activates or deactivates the second circuit,
The high level of the load is changed to a low level, or the load is switched so as to maintain the high level.
【0018】本発明の第1の実施の形態において、プリ
チャージ回路は、論理回路がその出力負荷をプリチャー
ジするプリチャージ型論理回路であって、プリチャージ
期間に負荷をハイレベルにプリチャージするとき、プリ
チャージ型論理回路の出力負荷をローレベルにプリチャ
ージするように動作するものである。In the first embodiment of the present invention, the precharge circuit is a precharge type logic circuit in which a logic circuit precharges its output load, and precharges the load to a high level during a precharge period. At this time, it operates so as to precharge the output load of the precharge type logic circuit to a low level.
【0019】本発明の第1の実施の形態の変形例におい
て、プリチャージ回路は、プリチャージ型論理回路が多
入力論理回路であって、多入力論理回路の各入力にそれ
ぞれ異なるデータ信号を入力するものである。In a modification of the first embodiment of the present invention, in the precharge circuit, the precharge type logic circuit is a multi-input logic circuit, and different data signals are input to respective inputs of the multi-input logic circuit. Is what you do.
【0020】本発明の第2の実施の形態において、プリ
チャージ回路は、論理回路が複数の多入力論理回路を有
するもので、複数の多入力論理回路の各入力にそれぞれ
異なるデータが入力され、第2回路が複数の多入力論理
回路の対応する出力に各々別に入力が接続された複数の
第2NチャネルMOSFETを有するもので、複数の第
2NチャネルMOSFETが単独または他の第2Nチャ
ネルMOSFETと直列接続されて負荷と電源ローレベ
ル端子間に接続されるものである。In the second embodiment of the present invention, the precharge circuit has a logic circuit having a plurality of multi-input logic circuits, and different data are input to respective inputs of the plurality of multi-input logic circuits. A second circuit having a plurality of second N-channel MOSFETs each having an input connected to a corresponding output of the plurality of multi-input logic circuits, wherein the plurality of second N-channel MOSFETs are single or in series with other second N-channel MOSFETs; It is connected between the load and the power supply low level terminal.
【0021】本発明の第3の実施の形態において、プリ
チャージ回路は、第1回路が入力端に電源電圧が供給さ
れた第1NチャネルMOSFETと第1NチャネルMO
SFETに直列接続された入力端にクロック信号が供給
されるPチャネルMOSFETとからなるものである。In the third embodiment of the present invention, the precharge circuit comprises a first circuit, a first N-channel MOSFET having a power supply voltage supplied to an input terminal, and a first N-channel MOSFET.
A P-channel MOSFET to which a clock signal is supplied to an input terminal connected in series to the SFET.
【0022】本発明の第3の実施の形態の具体例におい
て、プリチャージ回路は、第2回路がクロック信号が入
力端に供給される第2NチャネルMOSFETからな
り、論理回路が各入力にそれぞれ異なるデータが入力さ
れ、第2NチャネルMOSFETに直列接続された多入
力NMOS論理回路からなっているものである。In a specific example of the third embodiment of the present invention, in the precharge circuit, the second circuit comprises a second N-channel MOSFET to which a clock signal is supplied to an input terminal, and a logic circuit differs for each input. The data is inputted, and is constituted by a multi-input NMOS logic circuit connected in series to the second N-channel MOSFET.
【0023】本発明の各実施の形態の1つのものにおい
て、プリチャージ回路は、データがそのハイレベルを電
源ハイレベル端子の電圧に等しくするレベル変換回路を
通して供給されるものである。In one of the embodiments of the present invention, the precharge circuit is such that data is supplied through a level conversion circuit which makes its high level equal to the voltage of the power supply high level terminal.
【0024】本発明の各実施の形態の他のものにおい
て、プリチャージ回路は、負荷に次段の負荷を駆動する
NMOSドライブ回路が接続され、NMOSドライブ回
路が次段の負荷をプリチャージする第3NチャネルMO
SFETと次段の負荷をディスチャージする第4Nチャ
ネルMOSFETとを含み、負荷のプリチャージ期間に
第3NチャネルMOSFETを介して次段の負荷をプリ
チャージし、負荷のディスチャージ期間に第4Nチャネ
ルMOSFETを介して次段の負荷をディスチャージす
るものである。In another embodiment of the present invention, the precharge circuit has a load connected to an NMOS drive circuit for driving a next-stage load, and the NMOS drive circuit precharges the next-stage load. 3N channel MO
An SFET and a fourth N-channel MOSFET for discharging a next-stage load, precharging the next-stage load via a third N-channel MOSFET during a load precharge period, and via a fourth N-channel MOSFET during a load discharge period. To discharge the next stage load.
【0025】本発明の各実施の形態の応用例において、
半導体集積回路は、プリチャージ回路を内部に含む複数
の論理ブロックを大規模集積回路チップ内に配置し、各
論理ブロック内の信号インターフェースはハイレベルが
電源ハイレベルに等しいCMOSレベルのデータ信号を
用い、論理ブロック間の信号インターフェースはハイレ
ベルが電源ハイレベルを第1NチャネルMOSFETを
通してプリチャージしたデータ信号を用いているもので
ある。In an application example of each embodiment of the present invention,
In a semiconductor integrated circuit, a plurality of logic blocks including a precharge circuit are arranged in a large-scale integrated circuit chip, and a signal interface in each logic block uses a CMOS-level data signal whose high level is equal to a power supply high level. The signal interface between the logic blocks uses a data signal in which the high level is precharged to the power supply high level through the first N-channel MOSFET.
【0026】これらの本発明の実施の形態によれば、供
給されるクロック信号の一方極性によって第1Nチャネ
ルMOSFETがオン状態になるプリチャージ期間に、
第1NチャネルMOSFETを含む第1回路が動作して
負荷をハイレベルにプリチャージし、論理動作期間に、
クロック信号の他方極性とデータの各極性との組み合わ
せによって、第2NチャネルMOSFETを含む第2回
路が動作または非動作になり、負荷のハイレベルをロー
レベルに変化させるかまたはハイレベルを保持するよう
に切替えているもので、負荷のプリチャージ電圧が電源
ハイレベルから第1NチャネルMOSFETのしきい電
圧分だけ低くなるので、負荷のディスチャージ動作がそ
の低いしきい電圧分だけ高速化することが可能になり、
負荷の信号振幅がその低いしきい電圧分だけ小さくなる
と、負荷をプリチャージ及びディスチャージする電荷量
が少なくなるので、低消費電力化を達成することが可能
になる。According to these embodiments of the present invention, during the precharge period in which the first N-channel MOSFET is turned on by one polarity of the supplied clock signal,
A first circuit including a first N-channel MOSFET operates to precharge the load to a high level, and during a logic operation period,
The combination of the other polarity of the clock signal and each polarity of the data activates or deactivates the second circuit including the second N-channel MOSFET, and changes the high level of the load to a low level or maintains the high level. Since the precharge voltage of the load is lowered from the power supply high level by the threshold voltage of the first N-channel MOSFET, it is possible to speed up the discharge operation of the load by the low threshold voltage. Become
When the signal amplitude of the load is reduced by the low threshold voltage, the amount of charge for precharging and discharging the load is reduced, so that low power consumption can be achieved.
【0027】また、これらの本発明の実施の形態によれ
ば、論理動作期間における第2NチャネルMOSFET
を含む第2回路の動作時に、負荷のプリチャージ電圧を
この第2NチャネルMOSFETを介して電源ローレベ
ル側(接地点)にディスチャージするようにしているの
で、簡単な回路構成を用いても、ディスチャージを迅速
に行うことができ、良好なデータ遅延特性を有する安価
なプリチャージ回路を得ることができる。According to these embodiments of the present invention, the second N-channel MOSFET during the logic operation period
During the operation of the second circuit including the second circuit, the precharge voltage of the load is discharged to the power supply low level side (ground point) through the second N-channel MOSFET. Can be performed quickly, and an inexpensive precharge circuit having good data delay characteristics can be obtained.
【0028】[0028]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0029】図1は、本発明によるプリチャージ回路の
第1実施例の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of a precharge circuit according to the present invention.
【0030】図1において、1、1’はNMOSプリチ
ャージ回路、2、2’は第1NチャネルMOSFET、
3、3’は第2NチャネルMOSFET、4、4’はN
OR回路(論理回路)、5、5’は負荷容量、CK1、
CK2はクロック信号、DATA1は入力データ、OU
T1はNMOSプリチャージ回路1の出力データ、OU
T2はNMOSプリチャージ回路1’の出力データ、V
DDは電源ハイレベル電圧、VSSは電源ローレベル電
圧(接地電圧)である。In FIG. 1, 1, 1 'is an NMOS precharge circuit, 2 and 2' are first N-channel MOSFETs,
3, 3 'is a second N-channel MOSFET, 4, 4' is N
OR circuits (logic circuits), 5 and 5 'are load capacitors, CK1,
CK2 is a clock signal, DATA1 is input data, OU
T1 is the output data of the NMOS precharge circuit 1, OU
T2 is the output data of the NMOS precharge circuit 1 ', V
DD is a power supply high level voltage, and VSS is a power supply low level voltage (ground voltage).
【0031】そして、NMOSプリチャージ回路1及び
NMOSプリチャージ回路1’は、データ伝送路に沿っ
て従属接続されている。NMOSプリチャージ回路1
は、電源ハイレベル電圧VDDと電源ローレベル電圧V
SSとの間に直列接続された第1NチャネルMOSFE
T2及び第2NチャネルMOSFET3と、第2Nチャ
ネルMOSFET3のゲートに出力が接続されたNOR
回路4とを備え、第1NチャネルMOSFET2のゲー
トとNOR回路4の一方の入力にクロック信号CK1が
供給され、NOR回路4の他方の入力に入力データDA
TA1が供給される。第1NチャネルMOSFET2と
第2NチャネルMOSFET3との接続点及び電源ロー
レベル電圧VSS間には負荷容量5が外部接続されてい
る。また、NMOSプリチャージ回路1’は、NMOS
プリチャージ回路1と同じ構成のもので、電源ハイレベ
ル電圧VDDと電源ローレベル電圧VSSとの間に直列
接続された第1NチャネルMOSFET2’及び第2N
チャネルMOSFET3’と、第2NチャネルMOSF
ET3’のゲートに出力が接続されたNOR回路4’と
を備え、第1NチャネルMOSFET2’のゲートとN
OR回路4’の一方の入力にクロック信号CK2が供給
され、NOR回路4の他方の入力に出力データOUT1
が供給される。第1NチャネルMOSFET2’と第2
NチャネルMOSFET3’との接続点及び電源ローレ
ベル電圧VSS間には負荷容量5’が外部接続されてい
る。The NMOS precharge circuit 1 and the NMOS precharge circuit 1 'are cascaded along a data transmission path. NMOS precharge circuit 1
Are the power supply high level voltage VDD and the power supply low level voltage V
1st N-channel MOSFE connected in series with SS
T2, a second N-channel MOSFET 3, and a NOR whose output is connected to the gate of the second N-channel MOSFET 3.
A clock signal CK1 is supplied to the gate of the first N-channel MOSFET 2 and one input of the NOR circuit 4, and the input data DA is supplied to the other input of the NOR circuit 4.
TA1 is supplied. A load capacitance 5 is externally connected between a connection point between the first N-channel MOSFET 2 and the second N-channel MOSFET 3 and between the power supply low-level voltage VSS. Also, the NMOS precharge circuit 1 '
The first N-channel MOSFET 2 ′ and the second N-channel MOSFET having the same configuration as the precharge circuit 1 and connected in series between the power supply high-level voltage VDD and the power supply low-level voltage VSS.
Channel MOSFET 3 'and second N-channel MOSFET
A NOR circuit 4 ′ having an output connected to the gate of the ET 3 ′.
The clock signal CK2 is supplied to one input of the OR circuit 4 ', and the output data OUT1 is supplied to the other input of the NOR circuit 4.
Is supplied. The first N-channel MOSFET 2 'and the second
A load capacitance 5 'is externally connected between a connection point with the N-channel MOSFET 3' and the power supply low level voltage VSS.
【0032】また、図2は、第1実施例のNMOSプリ
チャージ回路1における各部の電圧状態の時間変化の一
例を示す特性図であって、縦軸は電圧であり、横軸は時
間である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of a temporal change of the voltage state of each part in the NMOS precharge circuit 1 of the first embodiment. The vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. .
【0033】ここで、図1及び図2を用い、第1実施例
のプリチャージ回路の動作について説明する。Here, the operation of the precharge circuit according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
【0034】始めに、NMOSプリチャージ回路1の動
作は、まず、プリチャージ期間においては、クロック信
号CK1がハイレベル(電源電圧ハイレベルVDDに等
しい)になり、第1NチャネルMOSFET2がオンに
なる。第1NチャネルMOSFET2のオンにより、電
源電圧ハイレベルVDDが第1NチャネルMOSFET
2を通して負荷容量5をプリチャージし、負荷容量5に
プリチャージ電圧に基づいたハイレベルの出力データO
UT1を発生する。この負荷容量5のプリチャージ電圧
は、図2に示されるように、電源電圧ハイレベルVDD
から第1NチャネルMOSFET2のしきい電圧(Vt
hN)を差し引いた電圧(VDD−VthN)になる。
この時点に、クロック信号CK1のハイレベルがNOR
回路4に加わり、その出力のローレベルが第2Nチャネ
ルMOSFET3のゲートに加わるので、第2Nチャネ
ルMOSFET3はオフになっている。First, in the operation of the NMOS precharge circuit 1, during the precharge period, the clock signal CK1 goes high (equal to the power supply voltage high level VDD), and the first N-channel MOSFET 2 turns on. When the first N-channel MOSFET 2 is turned on, the power supply voltage high level VDD changes to the first N-channel MOSFET.
2, the load capacitor 5 is precharged, and the high-level output data O based on the precharge voltage is applied to the load capacitor 5.
Generate UT1. As shown in FIG. 2, the precharge voltage of the load capacitance 5 is equal to the power supply voltage high level VDD.
From the threshold voltage (Vt) of the first N-channel MOSFET 2
hN) is obtained (VDD−VthN).
At this point, the high level of the clock signal CK1 changes to NOR.
The second N-channel MOSFET 3 is turned off because the low level of its output is applied to the gate of the second N-channel MOSFET 3.
【0035】次に、論理動作期間においては、クロック
信号CK1がハイレベルからローレベル(電源電圧ロー
レベル、即ち、接地電圧VSSに等しい)に変化し、第
1NチャネルMOSFET2がオンからオフに変化し、
負荷容量5のプリチャージが停止する。Next, during the logic operation period, the clock signal CK1 changes from high level to low level (low power supply voltage level, that is, equal to the ground voltage VSS), and the first N-channel MOSFET 2 changes from on to off. ,
The precharge of the load capacitance 5 stops.
【0036】このとき、入力データDATA1がローレ
ベルである場合、クロック信号CK1のローレベルと入
力データDATA1のローレベルが入力されることによ
ってNOR回路4の出力がハイレベルになり、このハイ
レベルが第2NチャネルMOSFET3のゲートに加わ
り、第2NチャネルMOSFET3がそれまでのオフか
らオンに変化する。第2NチャネルMOSFET3がオ
ンになると、負荷容量5のプリチャージ電圧が第2Nチ
ャネルMOSFET3を通してディスチャージし、負荷
容量5に接地電圧VSSに等しいローレベルの出力デー
タOUT1を発生する。At this time, when the input data DATA1 is at a low level, the low level of the clock signal CK1 and the low level of the input data DATA1 are input, so that the output of the NOR circuit 4 becomes high. In addition to the gate of the second N-channel MOSFET 3, the second N-channel MOSFET 3 changes from off to on. When the second N-channel MOSFET 3 is turned on, the pre-charge voltage of the load capacitor 5 is discharged through the second N-channel MOSFET 3, and the low-level output data OUT1 equal to the ground voltage VSS is generated in the load capacitor 5.
【0037】一方、入力データDATA1がハイレベル
である場合、NOR回路4の出力がローレベルになり、
このローレベルが第2NチャネルMOSFET3のゲー
トに加わるので、第2NチャネルMOSFET3は引き
続いてオフになっている。このため、負荷容量5のプリ
チャージ電圧は、ディスチャージされず、出力信号OU
T1はプリチャージ電圧に等しいハイレベルに保持され
る。On the other hand, when the input data DATA1 is at a high level, the output of the NOR circuit 4 goes to a low level,
Since this low level is applied to the gate of the second N-channel MOSFET 3, the second N-channel MOSFET 3 is continuously turned off. Therefore, the precharge voltage of the load capacitance 5 is not discharged, and the output signal OU
T1 is held at a high level equal to the precharge voltage.
【0038】次に、NMOSプリチャージ回路1’の動
作については、NMOSプリチャージ回路1で用いてい
るクロック信号CK1の代りにクロック信号CK2を、
入力データDATA1の代りに出力データOUT1をそ
れぞれ用いている点を除けば、前述のNMOSプリチャ
ージ回路1の動作と同じである。この場合、クロック信
号CK2は、クロック信号CK1と同様のクロック信号
で、そのパルス幅あるいは位相がクロック信号CK1と
ともに同じかあるいはいずれか一方が若干異なったもの
であるが、NMOSプリチャージ回路1’の動作は、前
述のNMOSプリチャージ回路1の動作から明らかであ
るので、これ以上の説明は省略する。そして、負荷容量
5’に、ハイレベルが電源電圧ハイレベルVDDから第
1NチャネルMOSFET2のしきい電圧(VthN)
を差し引いた電圧(VDD−VthN)で、ローレベル
が電源電圧ローレベルVSSとなる出力データOUT2
が得られる。Next, regarding the operation of the NMOS precharge circuit 1 ', a clock signal CK2 is used instead of the clock signal CK1 used in the NMOS precharge circuit 1.
The operation is the same as that of the above-described NMOS precharge circuit 1 except that the output data OUT1 is used instead of the input data DATA1. In this case, the clock signal CK2 is the same clock signal as the clock signal CK1, and its pulse width or phase is the same as or slightly different from that of the clock signal CK1. The operation is clear from the operation of the above-described NMOS precharge circuit 1, and further description will be omitted. Then, the load capacitor 5 ′ is changed from the high level of the power supply voltage VDD to the threshold voltage (VthN) of the first N-channel MOSFET 2.
Output data OUT2 whose low level is the power supply voltage low level VSS at the voltage (VDD−VthN) obtained by subtracting
Is obtained.
【0039】第1実施例のプリチャージ回路によれば、
負荷容量5、5’のプリチャージ電圧を、電源電圧ハイ
レベルVDDから第1NチャネルMOSFET2、2’
のしきい電圧(VthN)を差し引いた電圧(VDD−
VthN)にしているので、電源電圧ハイレベルVDD
よりも低い電圧に設定することができる。そして、この
ような低いプリチャージ電圧の設定によって、出力デー
タOUT1、OUT2をハイレベルからローレベルに変
化させる場合のディスチャージ電荷量を少なくすること
ができ、その分、NMOSプリチャージ回路1、1’の
動作を高速化することが可能になる。According to the precharge circuit of the first embodiment,
The pre-charge voltage of the load capacitors 5, 5 'is changed from the power supply voltage high level VDD to the first N-channel MOSFETs 2, 2'.
The voltage (VDD−) obtained by subtracting the threshold voltage (VthN)
VthN), the power supply voltage high level VDD
Lower voltage can be set. By setting such a low precharge voltage, the amount of discharge charge when the output data OUT1, OUT2 is changed from high level to low level can be reduced, and the NMOS precharge circuits 1, 1 'are correspondingly reduced. Operation can be speeded up.
【0040】また、第1実施例のプリチャージ回路によ
れば、出力データOUT1、OUT2のディスチャージ
動作時には、NOR回路4でクロック信号CK1と入力
データDATA1との論理をとった後、また、NOR回
路4’でクロック信号CK2と出力データOUT1との
論理をとった後で、それぞれ第2NチャネルMOSFE
T3、3’による単独のディスチャージを行うので、負
荷容量5、5’のディスチャージ動作が高速で行われ
る。According to the precharge circuit of the first embodiment, during the discharge operation of the output data OUT1 and OUT2, after the NOR circuit 4 takes the logic of the clock signal CK1 and the input data DATA1, the NOR circuit 4 performs the operation. 4 ', the logic of the clock signal CK2 and the output data OUT1 are taken, and then the second N-channel MOSFET
Since the single discharge is performed by T3 and 3 ', the discharge operation of the load capacitors 5 and 5' is performed at high speed.
【0041】さらに、第1実施例のプリチャージ回路に
よれば、負荷容量5、5’のプリチャージ時の充電電荷
量及びディスチャージ時の放電電荷量がそれぞれ少なく
なるので、NMOSプリチャージ回路1、1’の消費電
力を低減させることが可能になる。Furthermore, according to the precharge circuit of the first embodiment, the amount of charge to be charged when the load capacitors 5 and 5 'are precharged and the amount of discharge to be discharged when the load capacitors 5' are respectively reduced. 1 'can be reduced.
【0042】ところで、第1実施例においては、第2N
チャネルMOSFET3、3’のゲートに接続される論
理回路として、2入力NOR回路4、4’を用いている
が、2入力NOR回路4、4’の代りに多入力NOR回
路等を用いることも可能である。一般に、NOR回路
4、4’のような論理回路は、クロック信号CK1、C
K2や、入力データDATA1または出力データOUT
1を波形整形する機能を有し、その出力データを急峻に
変化させることにより、出力データOUT1、OUT2
のディスチャージ動作を高速度で行うことが可能にな
る。また、第1実施例のように、NMOSプリチャージ
回路1、1’を多段接続することにより、クリティカル
パスの高速化やプリチャージ回路の低消費電力化をさら
に進めることができる。ただし、NOR回路4、4’が
CMOS回路で構成されている場合は、その出力データ
のハイレベルが電源電圧ハイレベルとローレベルの中間
レベルになることから、NOR回路4、4’に貫通電流
が流れる場合がある。By the way, in the first embodiment, the second N
The two-input NOR circuits 4, 4 'are used as the logic circuits connected to the gates of the channel MOSFETs 3, 3', but a multi-input NOR circuit or the like may be used instead of the two-input NOR circuits 4, 4 '. It is. In general, logic circuits such as the NOR circuits 4 and 4 ′ are provided with clock signals CK1 and C
K2, input data DATA1 or output data OUT
1 has a function of waveform shaping, and the output data OUT1 and OUT2 are changed by sharply changing the output data.
Can be performed at a high speed. Further, as in the first embodiment, by connecting the NMOS precharge circuits 1 and 1 'in multiple stages, it is possible to further increase the speed of the critical path and reduce the power consumption of the precharge circuit. However, when the NOR circuits 4 and 4 ′ are composed of CMOS circuits, the high level of the output data is an intermediate level between the high level and the low level of the power supply voltage. May flow.
【0043】消費電力の低減化を主体にして考えれば、
NOR回路4、4’の貫通電流量に対して、出力データ
OUT1、OUTO2の充放電電流量の減少による低消
費電力化の効果が得られる場合に、NMOSプリチャー
ジ回路1、1’による低消費電力化は有効な手段であ
る。なお、NOR回路4、4’の貫通電流量をなくすた
めには、NOR回路4、4’の直前にNOR回路4、
4’の出力データの中間レベルを電源電圧ハイレベルま
で増大させるレベル変換回路を設ければよい。Considering mainly the reduction of power consumption,
When the effect of reducing power consumption by reducing the amount of charge / discharge current of the output data OUT1 and OUTO2 is obtained with respect to the amount of through current of the NOR circuits 4 and 4 ', low consumption by the NMOS precharge circuits 1, 1' is achieved. Electrification is an effective means. It should be noted that in order to eliminate the amount of through current of the NOR circuits 4 and 4 ′, the NOR circuits 4 and 4 ′ are provided immediately before the NOR circuits 4 and 4 ′.
A level conversion circuit for increasing the intermediate level of the output data 4 'to the power supply voltage high level may be provided.
【0044】次に、図3は、本発明によるプリチャージ
回路の第2実施例の構成を示す回路図であって、NOR
回路4の具体的構成の一例を示すものである。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a precharge circuit according to a second embodiment of the present invention.
3 shows an example of a specific configuration of the circuit 4.
【0045】図3において、6は第1PチャネルMOS
FET、7は第2PチャネルMOSFET、8は第3N
チャネルMOSFET、9は第4NチャネルMOSFE
Tであり、その他、図1に示された構成要素と同じ構成
要素については同じ符号を付けている。In FIG. 3, reference numeral 6 denotes a first P-channel MOS
FET, 7 is the second P-channel MOSFET, 8 is the third N-channel MOSFET
The channel MOSFET 9 is a fourth N-channel MOSFET.
T, and the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0046】そして、NOR回路4は、電源電圧ハイレ
ベルVDDと電源電圧ローレベルVSS間に第1Pチャ
ネルMOSFET6、第2PチャネルMOSFET7、
第3NチャネルMOSFET8が直列接続され、第3N
チャネルMOSFET8に第4NチャネルMOSFET
9が並列接続されている。第1PチャネルMOSFET
6のゲートと第4NチャネルMOSFET9のゲートに
クロック信号CK1が供給され、第2PチャネルMOS
FET7のゲートと第3NチャネルMOSFET8のゲ
ートに入力データDATA1が供給される。第2Pチャ
ネルMOSFET7と第3NチャネルMOSFET8と
の接続点が次続のNMOSプリチャージ回路1の第2N
チャネルMOSFET3のゲートに接続されている。Then, the NOR circuit 4 includes a first P-channel MOSFET 6, a second P-channel MOSFET 7, between the power supply voltage high level VDD and the power supply voltage low level VSS.
A third N-channel MOSFET 8 is connected in series,
4th N-channel MOSFET to channel MOSFET8
9 are connected in parallel. First P-channel MOSFET
The clock signal CK1 is supplied to the gate of the second N-channel MOSFET 9 and the gate of the fourth N-channel MOSFET 9.
Input data DATA1 is supplied to the gate of the FET 7 and the gate of the third N-channel MOSFET 8. The connection point between the second P-channel MOSFET 7 and the third N-channel MOSFET 8 is the second N-channel MOSFET of the succeeding NMOS precharge circuit 1.
It is connected to the gate of channel MOSFET3.
【0047】NOR回路4は、クロック信号CK1のハ
イレベル時に、第1PチャネルMOSFET6がオフ、
第4NチャネルMOSFET9がオンになって、第2N
チャネルMOSFET3のゲートにローレベルを供給す
る。また、クロック信号CK1のローレベル時に、第1
PチャネルMOSFET6がオン、第4NチャネルMO
SFET9がオフになる。このとき、入力データDAT
A1がローレベルであると、第2PチャネルMOSFE
T7がオン、第3NチャネルMOSFET8がオフにな
って、第2NチャネルMOSFET3のゲートにハイレ
ベルを供給し、一方、入力データDATA1がハイレベ
ルであると、第2PチャネルMOSFET7がオフ、第
3NチャネルMOSFET8がオンになって、第2Nチ
ャネルMOSFET3のゲートにローレベルを供給す
る。When the clock signal CK1 is at a high level, the NOR circuit 4 turns off the first P-channel MOSFET 6,
When the fourth N-channel MOSFET 9 is turned on, the second N-channel MOSFET
A low level is supplied to the gate of the channel MOSFET 3. When the clock signal CK1 is at a low level, the first
P-channel MOSFET 6 is on, 4th N-channel MO
SFET 9 turns off. At this time, the input data DAT
When A1 is at a low level, the second P-channel MOSFE
When T7 is turned on and the third N-channel MOSFET 8 is turned off, a high level is supplied to the gate of the second N-channel MOSFET 3. On the other hand, when the input data DATA1 is at a high level, the second P-channel MOSFET 7 is turned off and the third N-channel MOSFET 8 is turned off. Is turned on to supply a low level to the gate of the second N-channel MOSFET 3.
【0048】このように、NOR回路4は、クロック信
号CK1と入力データDATA1がともにローレベルに
あるときだけ、第2NチャネルMOSFET3のゲート
にハイレベルを供給し、クロック信号CK1及び入力デ
ータDATA1がそれ以外のレベルにあるとき、第2N
チャネルMOSFET3のゲートにローレベルを供給す
る。As described above, the NOR circuit 4 supplies a high level to the gate of the second N-channel MOSFET 3 only when both the clock signal CK1 and the input data DATA1 are at a low level, and the clock signal CK1 and the input data DATA1 output the high level. At the level other than
A low level is supplied to the gate of the channel MOSFET 3.
【0049】次いで、図4は、本発明によるプリチャー
ジ回路の第3実施例の構成を示す回路図であって、NO
R回路4の代りに前置プリチャージ回路10を用いた例
を示すものである。FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of a third embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
This shows an example in which a pre-charge circuit 10 is used in place of the R circuit 4.
【0050】図4において、10は前置プリチャージ回
路、11は第3PチャネルMOSFET、12は多入力
PMOS論理回路、13は第5NチャネルMOSFET
であって、その他、図1に示された構成要素と同じ構成
要素については同じ符号を付けている。In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a pre-charge circuit, 11 denotes a third P-channel MOSFET, 12 denotes a multi-input PMOS logic circuit, and 13 denotes a fifth N-channel MOSFET.
In addition, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0051】そして、前置プリチャージ回路10は、電
源電圧ハイレベルVDDと電源電圧ローレベルVSS間
に第3PチャネルMOSFET11、多入力PMOS論
理回路12、第5NチャネルMOSFET13が直列接
続されている。第3PチャネルMOSFET11のゲー
トと第5NチャネルMOSFET13のゲートにクロッ
ク信号CK1が供給され、多入力PMOS論理回路12
の各入力に個別の入力データDATAが供給される。多
入力PMOS論理回路12と第5NチャネルMOSFE
T13との接続点が次続のNMOSプリチャージ回路1
の第2NチャネルMOSFET3のゲートに接続されて
いる。In the pre-charge circuit 10, a third P-channel MOSFET 11, a multi-input PMOS logic circuit 12, and a fifth N-channel MOSFET 13 are connected in series between the power supply voltage high level VDD and the power supply voltage low level VSS. The clock signal CK1 is supplied to the gate of the third P-channel MOSFET 11 and the gate of the fifth N-channel MOSFET 13, and the multi-input PMOS logic circuit 12
Are supplied with individual input data DATA. Multi-input PMOS logic circuit 12 and fifth N-channel MOSFE
The next NMOS precharge circuit 1 is connected to T13.
Is connected to the gate of the second N-channel MOSFET 3.
【0052】本例の前置プリチャージ回路10は、クロ
ック信号CK1のハイレベル時に、第3PチャネルMO
SFET11がオフ、第5NチャネルMOSFET13
がオンになって、第2NチャネルMOSFET3のゲー
トにローレベルを供給する。また、クロック信号CK1
のローレベル時に、第3PチャネルMOSFET11が
オン、第5NチャネルMOSFET13がオフになる。
このとき、各入力データDATAの中の1つまたはそれ
以上がローレベルであると、多入力PMOS論理回路1
2がオンになり、第2NチャネルMOSFET3のゲー
トにハイレベルを供給し、一方、各入力データDATA
の中の1つまたはそれ以上がハイレベルであると、多入
力PMOS論理回路12がオフになり、第2Nチャネル
MOSFET3のゲートのローレベルを保持する。When the clock signal CK1 is at the high level, the pre-charge circuit 10 of the present embodiment operates the third P-channel MO
SFET 11 is off, 5th N-channel MOSFET 13
Is turned on to supply a low level to the gate of the second N-channel MOSFET 3. Also, the clock signal CK1
At the low level, the third P-channel MOSFET 11 is turned on and the fifth N-channel MOSFET 13 is turned off.
At this time, if one or more of the input data DATA are at a low level, the multi-input PMOS logic circuit 1
2 is turned on to supply a high level to the gate of the second N-channel MOSFET 3, while each input data DATA
Is high, the multi-input PMOS logic circuit 12 is turned off and the low level of the gate of the second N-channel MOSFET 3 is maintained.
【0053】本例の前置プリチャージ回路10は、クロ
ック信号CK1と各入力データDATAの中の1つまた
はそれ以上がローレベルにあるときだけ、第2Nチャネ
ルMOSFET3のゲートにハイレベルを供給し、クロ
ック信号CK1及び各入力データDATAがそれ以外の
レベルにあるとき、第2NチャネルMOSFET3のゲ
ートのローレベルを保持する。The pre-charge circuit 10 of this embodiment supplies a high level to the gate of the second N-channel MOSFET 3 only when one or more of the clock signal CK1 and each input data DATA is at a low level. When the clock signal CK1 and each input data DATA are at other levels, the low level of the gate of the second N-channel MOSFET 3 is held.
【0054】第3実施例のプリチャージ回路によれば、
第2NチャネルMOSFET3のゲートの電圧レベルを
制御する論理回路を前置プリチャージ回路10で構成し
たことにより、CMOSスタティック回路で構成するよ
りも使用するトランジスタ数を少なくすることができ、
回路の小面積化を可能にし、同時に内部寄生容量を低減
させて、プリチャージ回路の動作を高速化することが可
能になる。According to the precharge circuit of the third embodiment,
Since the logic circuit for controlling the voltage level of the gate of the second N-channel MOSFET 3 is constituted by the pre-charge circuit 10, the number of transistors used can be reduced as compared with the case where the logic circuit is constituted by a CMOS static circuit.
The area of the circuit can be reduced, and at the same time, the internal parasitic capacitance can be reduced and the operation of the precharge circuit can be speeded up.
【0055】続く、図5は、本発明によるプリチャージ
回路の第4実施例の構成を示す回路図であって、複数個
の第2NチャネルMOSFET31 、32 、33 を用い
た例を示すものである。[0055] followed, FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the precharge circuit according to the present invention, an example of using a plurality of the 2N channels MOSFET3 1, 3 2, 3 3 Things.
【0056】図5において、31 、32 、33 はそれぞ
れ第2NチャネルMOSFET、14、15、16はそ
れぞれ多入力論理回路であって、その他、図1に示され
た構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けて
いる。In FIG. 5, 3 1 , 3 2 , and 3 3 are second N-channel MOSFETs, respectively, 14, 15, and 16 are multi-input logic circuits, respectively, and are otherwise the same as the components shown in FIG. Elements have the same reference numerals.
【0057】そして、第4実施例のプリチャージ回路
は、電源電圧ハイレベルVDDと電源電圧ローレベルV
SS間に第1NチャネルMOSFET2、第2Nチャネ
ルMOSFET31 が直列接続され、第2NチャネルM
OSFET31 に第2NチャネルMOSFET32 、3
3 の直列接続回路が並列接続されている。多入力論理回
路14は、クロック入力にクロック信号CK1が供給さ
れ、各入力に個別の入力データDATAが供給される。
多入力論理回路15は、クロック入力にクロック信号C
K1が供給され、各入力に多入力論理回路14に供給さ
れる個別の入力データDATAと異なる個別の入力デー
タDATAが供給される。多入力論理回路16は、クロ
ック入力にクロック信号CK1が供給され、各入力に多
入力論理回路14、15にそれぞれ供給される個別の入
力データDATAと異なる個別の入力データDATAが
供給される。多入力論理回路14の出力は第2Nチャネ
ルMOSFET32 のゲートに接続され、多入力論理回
路15の出力は第2NチャネルMOSFET33 のゲー
トに接続され、多入力論理回路16の出力は第2Nチャ
ネルMOSFET31 のゲートに接続されている。この
場合、多入力論理回路14、15、16は、図3に図示
されたCMOSスタティック型NOR回路4や前置プリ
チャージ回路10等によって構成される。The precharge circuit according to the fourth embodiment includes a power supply voltage high level VDD and a power supply voltage low level V
The 1N channel MOSFET2 between SS, the 2N channels MOSFET 3 1 are connected in series, the 2N channels M
OSFET3 1 The 2N channel MOSFET 3 2, 3
Three series connection circuits are connected in parallel. In the multi-input logic circuit 14, a clock signal CK1 is supplied to a clock input, and individual input data DATA is supplied to each input.
The multi-input logic circuit 15 supplies a clock signal C to the clock input.
K1 is supplied, and individual input data DATA different from individual input data DATA supplied to the multi-input logic circuit 14 is supplied to each input. The clock signal CK1 is supplied to the clock input of the multi-input logic circuit 16, and individual input data DATA different from the individual input data DATA supplied to the multi-input logic circuits 14 and 15 is supplied to each input. The output of the multi-input logic circuit 14 is connected to the gate of the 2N channels MOSFET 3 2, the output of the multi-input logic circuit 15 is connected to the gate of the 2N channels MOSFET 3 3, the output of the multi-input logic circuit 16 first 2N channel MOSFET 3 Connected to one gate. In this case, the multi-input logic circuits 14, 15, 16 are constituted by the CMOS static NOR circuit 4 and the pre-charge circuit 10 shown in FIG.
【0058】この第4実施例のプリチャージ回路によれ
ば、プリチャージ回路において実現される論理機能を、
負荷容量5をディスチャージする第2NチャネルMOS
FET31 、32 、33 と各第2NチャネルMOSFE
T31 、32 、33 のゲートの電圧レベルを制御する多
入力論理回路14、15、16との組み合わせによって
実現するようにしているので、動作の高速化を損なわな
いように論理機能を分担させることにより、複雑な論理
機能を果たすNMOSプリチャージ回路1を実現するこ
とができる。According to the precharge circuit of the fourth embodiment, the logic function realized in the precharge circuit is
Second N-channel MOS for discharging load capacitance 5
FETs 3 1 , 3 2 , 3 3 and each second N-channel MOSFET
T3 1, 3 2, 3 because be realized by the combination of multi-input logic circuits 14 to control the voltage level of the gate of 3, sharing logic functions so as not to impair the speed of operation By doing so, it is possible to realize the NMOS precharge circuit 1 that performs a complicated logical function.
【0059】続いて、図6は、本発明によるプリチャー
ジ回路の第5実施例の構成を示す回路図であって、第1
NチャネルMOSFET2をしきい電圧(VthN)を
発生させるためだけに用いた例を示すものである。FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
This shows an example in which the N-channel MOSFET 2 is used only for generating a threshold voltage (VthN).
【0060】図6において、17は第4PチャネルMO
SFET、18は多入力NMOS論理回路であり、その
他、図1に示された構成要素と同じ構成要素については
同じ符号を付けている。In FIG. 6, reference numeral 17 denotes a fourth P-channel MO.
The SFET 18 is a multi-input NMOS logic circuit, and the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0061】そして、第5実施例のプリチャージ回路
は、電源電圧ハイレベルVDDと電源電圧ローレベルV
SS間に第4PチャネルMOSFET17、第1Nチャ
ネルMOSFET2、多入力NMOS論理回路18、第
2NチャネルMOSFET3が直列接続されている。第
4PチャネルMOSFET17のゲート及び第2Nチャ
ネルMOSFET3のゲートにそれぞれクロック信号C
K1が供給され、第1NチャネルMOSFET2のゲー
トに電源電圧ハイレベルVDDが供給される。多入力N
MOS論理回路18の各入力に個別の入力データDAT
Aが供給される。第1NチャネルMOSFET2と多入
力NMOS論理回路18との接続点に負荷容量5が接続
される。The precharge circuit according to the fifth embodiment includes a power supply voltage high level VDD and a power supply voltage low level V
A fourth P-channel MOSFET 17, a first N-channel MOSFET 2, a multi-input NMOS logic circuit 18, and a second N-channel MOSFET 3 are connected in series between the SSs. A clock signal C is applied to the gate of the fourth P-channel MOSFET 17 and the gate of the second N-channel MOSFET 3, respectively.
K1 is supplied, and the power supply voltage high level VDD is supplied to the gate of the first N-channel MOSFET2. Multi-input N
Individual input data DAT is applied to each input of MOS logic circuit 18.
A is supplied. A load capacitance 5 is connected to a connection point between the first N-channel MOSFET 2 and the multi-input NMOS logic circuit 18.
【0062】第5実施例のプリチャージ回路は、クロッ
ク信号CK1のローレベルのとき、第4PチャネルMO
SFET17はゲートにクロック信号CK1が供給され
てオンになり、第1NチャネルMOSFET2はゲート
に電源電圧ハイレベルVDDが供給されてオンになるの
で、負荷容量5は電源電圧ハイレベルVDDから第1N
チャネルMOSFET2のしきい電圧(VthN)を差
し引いた電圧(VDD−VthN)にプリチャージされ
る。また、クロック信号CK1がハイレベルのとき、第
4PチャネルMOSFET17はオフになり、第2Nチ
ャネルMOSFET3はゲートにクロック信号CK1が
供給されてオンになる。このとき、各入力データDAT
Aのレベルに応じて多入力NMOS論理回路18が論理
動作を行い、その論理動作によって多入力NMOS論理
回路18がオンになると、負荷容量5のプリチャージ電
圧が多入力NMOS論理回路18と第2NチャネルMO
SFET3を通してディスチャージされ、出力データO
UT1がハイレベルからローレベルに転換され、一方、
その論理動作によって多入力NMOS論理回路18がオ
フになっていると、負荷容量5のプリチャージ電圧がそ
のまま保持され、出力データOUT1がハイレベルを維
持する。When the clock signal CK1 is at a low level, the precharge circuit of the fifth embodiment
The SFET 17 is turned on when the clock signal CK1 is supplied to the gate, and the first N-channel MOSFET 2 is turned on when the power supply voltage high level VDD is supplied to the gate. Therefore, the load capacitance 5 is switched from the power supply voltage high level VDD to the first Nth.
It is precharged to a voltage (VDD-VthN) obtained by subtracting the threshold voltage (VthN) of the channel MOSFET 2. When the clock signal CK1 is at a high level, the fourth P-channel MOSFET 17 is turned off, and the clock signal CK1 is supplied to the gate of the second N-channel MOSFET 3 and turned on. At this time, each input data DAT
When the multi-input NMOS logic circuit 18 performs a logical operation in accordance with the level of A, and the multi-input NMOS logic circuit 18 is turned on by the logical operation, the precharge voltage of the load capacitance 5 is increased by the multi-input NMOS logic circuit 18 and the second N Channel MO
Discharged through SFET3 and output data O
UT1 is changed from high level to low level, while
When the multi-input NMOS logic circuit 18 is turned off by the logic operation, the precharge voltage of the load capacitance 5 is held as it is, and the output data OUT1 maintains the high level.
【0063】第5実施例のプリチャージ回路によれば、
クロック信号CK1がローレベルのときにプリチャージ
期間になり、クロック信号CK1がハイレベルのときに
論理動作期間になる。このため、第1実施例乃至第4実
施例のものと異なり、プリチャージ期間のクロック信号
CK1のレベル極性が反対になっている。また、プリチ
ャージ期間には、直列接続された第4PチャネルMOS
FET17と第1NチャネルMOSFET2を通して負
荷容量5をプリチャージするため、プリチャージ動作が
やや遅くなるが、プリチャージ動作は一般的に遅くても
よいため、クリティカルパスの遅延に影響を与えること
がない。According to the precharge circuit of the fifth embodiment,
The precharge period is started when the clock signal CK1 is at a low level, and the logic operation period is started when the clock signal CK1 is at a high level. Therefore, unlike the first to fourth embodiments, the level polarity of the clock signal CK1 during the precharge period is opposite. In the precharge period, a fourth P-channel MOS connected in series is connected.
The precharge operation is slightly delayed because the load capacitance 5 is precharged through the FET 17 and the first N-channel MOSFET 2. However, the precharge operation may be generally slow, so that the delay of the critical path is not affected.
【0064】また、第5実施例のプリチャージ回路によ
れば、第2NチャネルMOSFET3に直列に多入力N
MOS論理回路18が接続されているので、負荷容量5
のプリチャージ電圧をディスチャージする際の動作が若
干遅くなり、出力データOUT1の立ち下がり時の急峻
特性がやや悪くなるが、この点もあまり問題にならな
い。Further, according to the precharge circuit of the fifth embodiment, a multi-input N
Since the MOS logic circuit 18 is connected, the load capacitance 5
The operation when the precharge voltage is discharged is slightly delayed, and the steep characteristic at the time of falling of the output data OUT1 is slightly deteriorated. However, this point does not cause much problem.
【0065】次に、図7は、本発明の第6実施例の構成
を示す回路図であって、第1NチャネルMOSFET2
及び多入力NMOS論理回路18の入力側に反転回路を
接続した例を示すものである。FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of a sixth embodiment of the present invention.
2 shows an example in which an inverting circuit is connected to the input side of the multi-input NMOS logic circuit 18.
【0066】図7において、19は反転回路、20は反
転論理回路であり、その他、図6に示された構成要素と
同じ構成要素については同じ符号を付けている。In FIG. 7, reference numeral 19 denotes an inverting circuit, reference numeral 20 denotes an inverting logic circuit, and the same components as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
【0067】そして、第6実施例のプリチャージ回路
は、電源電圧ハイレベルVDDと電源電圧ローレベルV
SS間に第1NチャネルMOSFET2、多入力NMO
S論理回路18、第2NチャネルMOSFET3が直列
接続されている。第1NチャネルMOSFET2のゲー
トに反転回路19を介してクロック信号CK1が供給さ
れ、第2NチャネルMOSFET3のゲートにクロック
信号CK1が供給される。多入力NMOS論理回路18
の各入力に反転論理回路20を介して個別の入力データ
DATAが供給される。The precharge circuit according to the sixth embodiment includes a power supply voltage high level VDD and a power supply voltage low level V
1st N channel MOSFET2 between SS, multiple input NMO
The S logic circuit 18 and the second N-channel MOSFET 3 are connected in series. The clock signal CK1 is supplied to the gate of the first N-channel MOSFET 2 via the inverting circuit 19, and the clock signal CK1 is supplied to the gate of the second N-channel MOSFET 3. Multi-input NMOS logic circuit 18
Are supplied with individual input data DATA via the inversion logic circuit 20.
【0068】第6実施例のプリチャージ回路は、クロッ
ク信号CK1がローレベルのとき、クロック信号CK1
が反転回路19でレベル反転されてハイレベルになり、
そのハイレベルが第1NチャネルMOSFET2をオン
にして、負荷容量5をプリチャージする。クロック信号
CK1がハイレベルのとき、第2NチャネルMOSFE
T3がオンになる。このとき、各入力データDATAが
反転論理回路20でレベル反転されて多入力NMOS論
理回路18に加わり、前述の各実施例の場合と同様にそ
こで論理動作が行われる。そして、多入力NMOS論理
回路18がオンになると、負荷容量5のプリチャージ電
圧が多入力NMOS論理回路18と第2NチャネルMO
SFET3を通してディスチャージされ、出力データO
UT1をローレベルに変化させ、一方、多入力NMOS
論理回路18がオフであると、負荷容量5のプリチャー
ジ電圧が保持され、出力データOUT1をハイレベルに
維持する。When the clock signal CK1 is at the low level, the precharge circuit of the sixth embodiment
Is inverted to a high level by the inverting circuit 19,
The high level turns on the first N-channel MOSFET 2 to precharge the load capacitance 5. When the clock signal CK1 is at a high level, the second N-channel MOSFE
T3 turns on. At this time, the level of each input data DATA is inverted by the inversion logic circuit 20 and applied to the multi-input NMOS logic circuit 18, where the logic operation is performed as in the above-described embodiments. Then, when the multi-input NMOS logic circuit 18 is turned on, the precharge voltage of the load capacitance 5 is changed to the multi-input NMOS logic circuit 18 and the second N-channel
Discharged through SFET3 and output data O
UT1 is changed to low level, while multi-input NMOS
When the logic circuit 18 is off, the precharge voltage of the load capacitance 5 is held, and the output data OUT1 is maintained at a high level.
【0069】この場合、反転論理回路20は、多入力論
理回路によって構成することが可能であり、前段の論理
回路がハイレベルでプリチャージされている場合、多入
力NMOS論理回路18内のNチャネルMOSFETを
オフにすることによって、プリチャージ回路を多段接続
できるような構成にすることが可能になる。このような
構成は、よく知られているドミノ回路に配置されたイン
バータと同様の機能を果たす。In this case, the inversion logic circuit 20 can be constituted by a multi-input logic circuit. When the preceding logic circuit is precharged at a high level, the N-channel in the multi-input NMOS logic circuit 18 By turning off the MOSFET, it is possible to make a configuration in which the precharge circuits can be connected in multiple stages. Such a configuration performs the same function as an inverter arranged in a well-known domino circuit.
【0070】次いで、図8は、本発明の第7実施例の構
成を示す回路図であって、NMOSプリチャージ回路1
の前段にレベル変換回路を接続した例を示すものであ
る。FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention.
1 shows an example in which a level conversion circuit is connected to the preceding stage.
【0071】図8において、21はレベル変換回路、2
2は第5PチャネルMOSFET、23は第6Nチャネ
ルMOSFETであり、その他、図1に示された構成要
素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。In FIG. 8, reference numeral 21 denotes a level conversion circuit;
Reference numeral 2 denotes a fifth P-channel MOSFET, reference numeral 23 denotes a sixth N-channel MOSFET, and other components that are the same as those shown in FIG.
【0072】そして、レベル変換回路21は、電源電圧
ハイレベルVDDと入力データDATA間に第5Pチャ
ネルMOSFET22、第6NチャネルMOSFET2
3が直列接続されている。第5PチャネルMOSFET
22と第6NチャネルMOSFET23の接続点(出力
ノード)が次続のNMOSプリチャージ回路1のNOR
回路4の他方の入力に接続され、第5PチャネルMOS
FET22のゲートがNMOSプリチャージ回路1の第
2NチャネルMOSFET3のゲートに接続される。第
6NチャネルMOSFET23のゲートに電源電圧ハイ
レベルVDDが供給される。The level conversion circuit 21 includes a fifth P-channel MOSFET 22 and a sixth N-channel MOSFET 2 between the power supply voltage high level VDD and the input data DATA.
3 are connected in series. Fifth P-channel MOSFET
The connection point (output node) between the NMOS 22 and the sixth N-channel MOSFET 23 is the NOR of the next NMOS precharge circuit 1.
A fifth P-channel MOS connected to the other input of the circuit 4
The gate of the FET 22 is connected to the gate of the second N-channel MOSFET 3 of the NMOS precharge circuit 1. The power supply voltage high level VDD is supplied to the gate of the sixth N-channel MOSFET 23.
【0073】前記構成によるレベル変換回路21におい
て、入力データDATAがハイレベルのとき、出力ノー
ドが第6NチャネルMOSFET23を介してプリチャ
ージされ、そのプリチャージ電圧が電源電圧ハイレベル
VDDにまで達していないとき、第5PチャネルMOS
FET22がオンになり、出力ノードを電源電圧ハイレ
ベルVDDにプリチャージする。In the level conversion circuit 21 having the above configuration, when the input data DATA is at the high level, the output node is precharged via the sixth N-channel MOSFET 23, and the precharge voltage does not reach the power supply voltage high level VDD. When the fifth P-channel MOS
The FET 22 is turned on, and the output node is precharged to the power supply voltage high level VDD.
【0074】第7実施例のプリチャージ回路によれば、
NMOSプリチャージ回路1を多段接続した場合におい
ても、各NMOSプリチャージ回路1内のNOR回路4
内に入力データDATAのハイレベルに起因した貫通電
流が流れることがない。このレベル変換回路21は、N
MOSプリチャージ回路1をCMOS回路に接続する場
合に有効である。According to the precharge circuit of the seventh embodiment,
Even when the NMOS precharge circuits 1 are connected in multiple stages, the NOR circuit 4 in each NMOS precharge circuit 1
No through current flows due to the high level of the input data DATA. This level conversion circuit 21
This is effective when the MOS precharge circuit 1 is connected to a CMOS circuit.
【0075】ところで、レベル変換回路21を設ける
と、クリティカルパスの遅延悪化が懸念されるが、第5
PチャネルMOSFET22の駆動力を弱くし、第6N
チャネルMOSFET23の駆動力を強くし、出力ノー
ドの寄生容量を小さくすることにより、遅延悪化を軽減
することができる。この場合、レベル変換回路21を用
いたことによる遅延悪化よりも、入力データDATAを
電源電圧ハイレベルVDDよりも低レベルにして動作の
高速化を達成させる効果の方が大きいときに利用する価
値がある。即ち、第7実施例のプリチャージ回路におい
ては、NMOSプリチャージ回路1を多段接続すること
により、動作の高速化と低消費電力化を両立させること
ができる。By the way, if the level conversion circuit 21 is provided, the delay of the critical path may be deteriorated.
The driving force of the P-channel MOSFET 22 is weakened,
By increasing the driving force of the channel MOSFET 23 and reducing the parasitic capacitance of the output node, it is possible to reduce the delay deterioration. In this case, it is worth using when the effect of increasing the operation speed by setting the input data DATA to a level lower than the power supply voltage high level VDD is greater than the delay deterioration caused by using the level conversion circuit 21. is there. That is, in the precharge circuit of the seventh embodiment, by connecting the NMOS precharge circuits 1 in multiple stages, it is possible to achieve both high-speed operation and low power consumption.
【0076】ここで、図9は、レベル変換回路21にお
ける動作時の電圧状態の一例を示す動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram showing an example of a voltage state during the operation of the level conversion circuit 21.
【0077】図9に示されるように、クロック信号CK
1がローレベルに固定されている場合、入力データDA
TAが第6NチャネルMOSFET23を介して出力ノ
ードに伝播されると、NOR回路4の出力レベルがロー
レベルに変化することにより、第5PチャネルMOSF
ET22がオンになり、出力ノードの電圧レベルが電源
電圧ハイレベルVDDに等しくなるまで引き上げられ
る。As shown in FIG. 9, the clock signal CK
1 is fixed to a low level, the input data DA
When TA is propagated to the output node via the sixth N-channel MOSFET 23, the output level of the NOR circuit 4 changes to low level, and the fifth P-channel MOSFET
ET22 is turned on, and the voltage level of the output node is raised until it becomes equal to the power supply voltage high level VDD.
【0078】続く、図10は、本発明の第8実施例の構
成を示す回路図であって、第3実施例のNMOSプリチ
ャージ回路1の前段に第2レベル変換回路を接続した例
を示すものである。FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of an eighth embodiment of the present invention, in which a second level conversion circuit is connected to a stage preceding the NMOS precharge circuit 1 of the third embodiment. Things.
【0079】図10において、24は第2レベル変換回
路、25は第6PチャネルMOSFET、26は第7N
チャネルMOSFET、27は第2反転回路、DATA
2は他のNMOSプリチャージ回路1から出力された入
力データであり、その他、図4に示された構成要素と同
じ構成要素については同じ符号を付けている。In FIG. 10, reference numeral 24 denotes a second level conversion circuit, 25 denotes a sixth P-channel MOSFET, and 26 denotes a 7Nth MOSFET.
Channel MOSFET, 27 is a second inverting circuit, DATA
Reference numeral 2 denotes input data output from another NMOS precharge circuit 1, and the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIG.
【0080】そして、第2レベル変換回路24は、電源
電圧ハイレベルVDDと入力データDATA2間に第6
PチャネルMOSFET25、第7NチャネルMOSF
ET26が直列接続されている。第6PチャネルMOS
FET25と第7NチャネルMOSFET26の接続点
(出力ノード)が次続の前置プリチャージ回路10の多
入力PMOS論理回路12の1つの入力に接続されてい
る。第6PチャネルMOSFET25のゲートに第2反
転回路27を介してクロック信号CK1が供給され、第
7NチャネルMOSFET26のゲートに電源電圧ハイ
レベルVDDが供給される。この場合、多入力PMOS
論理回路12の他の入力にそれぞれ供給される各入力デ
ータDATAは、ハイレベルが電源電圧ハイレベルVD
Dに等しく、ローレベルが電源電圧ローレベルVSSに
等しい電圧のものである。Then, the second level conversion circuit 24 performs the sixth level conversion between the power supply voltage high level VDD and the input data DATA2.
P channel MOSFET 25, 7th N channel MOSF
The ET 26 is connected in series. 6th P channel MOS
A connection point (output node) between the FET 25 and the seventh N-channel MOSFET 26 is connected to one input of the multi-input PMOS logic circuit 12 of the succeeding pre-charge circuit 10. The clock signal CK1 is supplied to the gate of the sixth P-channel MOSFET 25 via the second inverting circuit 27, and the power supply voltage high level VDD is supplied to the gate of the seventh N-channel MOSFET 26. In this case, a multi-input PMOS
Each input data DATA supplied to the other inputs of the logic circuit 12 has a high level of the power supply voltage high level VD.
D and the low level is equal to the power supply voltage low level VSS.
【0081】第2レベル変換回路24において、入力デ
ータDATA2がハイレベルで、クロック信号CK1が
ハイレベルのとき、入力データDATA2がオン状態に
ある第7NチャネルMOSFET26を通して出力ノー
ドを入力データDATA2のハイレベルにプリチャージ
する。これと同時に、クロック信号CK1のハイレベル
が第2反転回路27でローレベルに変換されて第6Pチ
ャネルMOSFET25のゲートに供給され、第6Pチ
ャネルMOSFET25をオンにして出力ノードの電圧
を電源電圧ハイレベルVDDに等しい値に上昇させ、出
力ノードに電源電圧ハイレベルVDDがプリチャージさ
れる。そして、この出力ノードのプリチャージ電圧が多
入力PMOS論理回路12に加わると、多入力PMOS
論理回路12内のPチャネルMOSFET(図示なし)
をオフにする。In the second level conversion circuit 24, when the input data DATA2 is at the high level and the clock signal CK1 is at the high level, the output node is connected to the high level of the input data DATA2 through the seventh N-channel MOSFET 26 in which the input data DATA2 is on. Precharge to. At the same time, the high level of the clock signal CK1 is converted to a low level by the second inverting circuit 27 and supplied to the gate of the sixth P-channel MOSFET 25, and the sixth P-channel MOSFET 25 is turned on to change the voltage of the output node to the power supply voltage high level. VDD is increased to a value equal to VDD, and the power supply voltage high level VDD is precharged to the output node. When the precharge voltage of this output node is applied to the multi-input PMOS logic circuit 12, the multi-input PMOS logic circuit 12
P-channel MOSFET in logic circuit 12 (not shown)
Turn off.
【0082】第8実施例のプリチャージ回路によれば、
第7NチャネルMOSFET26を介してプリチャージ
されたハイレベルが電源電圧ハイレベルVDDより低い
入力データDATA2と、ハイレベルが電源電圧ハイレ
ベルVDDに等しい入力データDATAとが混在して伝
送される回路であっても、NMOSプリチャージ回路1
を適宜挿入して使用するすることが可能である。According to the precharge circuit of the eighth embodiment,
This is a circuit in which input data DATA2 precharged through the seventh N-channel MOSFET 26 and having a high level lower than the power supply voltage high level VDD and input data DATA having a high level equal to the power supply voltage high level VDD are mixed and transmitted. However, the NMOS precharge circuit 1
Can be appropriately inserted and used.
【0083】続いて、図11は、本発明の第9実施例の
構成を示す回路図であって、NMOSプリチャージ回路
1の次段にNMOSドライブ回路を接続した例を示すも
のである。FIG. 11 is a circuit diagram showing the configuration of a ninth embodiment of the present invention, in which an NMOS drive circuit is connected to the next stage of the NMOS precharge circuit 1.
【0084】図11において、28はNMOSドライブ
回路、29は第8NチャネルMOSFET、30は第9
NチャネルMOSFET、31は第10NチャネルMO
SFET、32は第7PチャネルMOSFET、33は
第3反転回路であり、その他、図1に示された構成要素
と同じ構成要素については同じ符号を付けている。In FIG. 11, reference numeral 28 denotes an NMOS drive circuit, 29 denotes an eighth N-channel MOSFET, and 30 denotes a ninth MOSFET.
N-channel MOSFET, 31 is the 10th N-channel MO
SFET, 32 is a seventh P-channel MOSFET, 33 is a third inverting circuit, and other components that are the same as those shown in FIG.
【0085】そして、NMOSドライブ回路28は、電
源電圧ハイレベルVDDと電源電圧ローレベルVSS間
に第8NチャネルMOSFET29、第9NチャネルM
OSFET30が直列接続され、電源電圧ハイレベルV
DDと入力データOUT1との間に第7PチャネルMO
SFET32、第10NチャネルMOSFET31が直
列接続されている。第8NチャネルMOSFET29と
第9NチャネルMOSFET30の接続点(出力ノー
ド)から出力データOUTが導出される。第7Pチャネ
ルMOSFET32と第10NチャネルMOSFET3
1の接続点(中間ノード)は直接第8NチャネルMOS
FET29のゲートに接続されるとともに、第3反転回
路33を介して第9NチャネルMOSFET30のゲー
トに接続される。第7PチャネルMOSFET32のゲ
ートは第9NチャネルMOSFET30のゲートに接続
され、第10NチャネルMOSFET31のゲートに電
源電圧ハイレベルVDDが供給される。The NMOS drive circuit 28 includes an eighth N-channel MOSFET 29 and a ninth N-channel MOSFET 29 between the power supply voltage high level VDD and the power supply voltage low level VSS.
The OSFET 30 is connected in series, and the power supply voltage high level V
A seventh P-channel MO is provided between DD and input data OUT1.
The SFET 32 and the tenth N-channel MOSFET 31 are connected in series. Output data OUT is derived from a connection point (output node) between the eighth N-channel MOSFET 29 and the ninth N-channel MOSFET 30. Seventh P-channel MOSFET 32 and tenth N-channel MOSFET 3
The connection point 1 (intermediate node) is directly the eighth N-channel MOS
It is connected to the gate of the FET 29 and to the gate of the ninth N-channel MOSFET 30 via the third inverting circuit 33. The gate of the seventh P-channel MOSFET 32 is connected to the gate of the ninth N-channel MOSFET 30, and the power supply voltage high level VDD is supplied to the gate of the tenth N-channel MOSFET 31.
【0086】NMOSドライブ回路28において、入力
データとなるNMOSプリチャージ回路1の出力データ
OUTIが、NMOSプリチャージ回路1のプリチャー
ジ動作によってローレベルからハイレベルに変化したと
き、中間ノードはオン状態にある第10NチャネルMO
SFET31を介してローレベルからハイレベルに変化
する。中間ノードがハイレベルになると、そのハイレベ
ルが第3反転回路33によってローレベルに転換された
後、第7PチャネルMOSFET32のゲートに供給さ
れ、第7PチャネルMOSFET32がオンになって、
中間ノードのハイレベルを電源電圧ハイレベルVDDま
で上昇させる。このとき、中間ノードのハイレベルが第
8NチャネルMOSFET29のゲートに、第3反転回
路33の出力のローレベルが第9NチャネルMOSFE
T30のゲートに供給され、第8NチャネルMOSFE
T29がオンに、第9NチャネルMOSFET30がオ
フになって、出力ノードがプリチャージされる。この場
合、出力ノードのプリチャージ電圧は電源電圧ハイレベ
ルVDDから第8NチャネルMOSFET29のしきい
電圧(VthN)を差し引いた電圧(VDD−Vth
N)になり、出力データOUTのハイレベルもこれと同
じ電圧(VDD−VthN)になる。In the NMOS drive circuit 28, when the output data OUTI of the NMOS precharge circuit 1 serving as input data changes from a low level to a high level by the precharge operation of the NMOS precharge circuit 1, the intermediate node is turned on. A certain 10N channel MO
The signal changes from a low level to a high level via the SFET 31. When the intermediate node goes to a high level, the high level is converted to a low level by the third inverting circuit 33, and then supplied to the gate of the seventh P-channel MOSFET 32 to turn on the seventh P-channel MOSFET 32,
The high level of the intermediate node is raised to the power supply voltage high level VDD. At this time, the high level of the intermediate node is connected to the gate of the eighth N-channel MOSFET 29, and the low level of the output of the third inverting circuit 33 is set to the ninth N-channel MOSFET.
Is supplied to the gate of T30, and the eighth N-channel MOSFET
T29 is turned on, the ninth N-channel MOSFET 30 is turned off, and the output node is precharged. In this case, the precharge voltage of the output node is a voltage (VDD-Vth) obtained by subtracting the threshold voltage (VthN) of the eighth N-channel MOSFET 29 from the power supply voltage high level VDD.
N), and the high level of the output data OUT also becomes the same voltage (VDD-VthN).
【0087】出力データOUT1がハイレベルからロー
レベルへ変化した場合、出力データOUT1と中間ノー
ドのレベルはともに電源電圧ローレベルVSS、即ち、
接地電圧まで低下する。このとき、第8NチャネルMO
SFET29がオフになり、第9NチャネルMOSFE
T30がオンになって、出力ノードのプリチャージ電圧
をディスチャージさせ、出力データOUTを電圧(VD
D−VthN)を接地電圧まで引き下げる。When the output data OUT1 changes from the high level to the low level, the output data OUT1 and the level of the intermediate node are both at the power supply voltage low level VSS, that is,
It drops to the ground voltage. At this time, the 8th N-channel MO
The SFET 29 is turned off, and the ninth N-channel MOSFE
T30 is turned on to discharge the precharge voltage of the output node and output data OUT to the voltage (VD
D-VthN) to the ground voltage.
【0088】第9実施例のプリチャージ回路によれば、
NMOSプリチャージ回路1を多段接続する場合におい
て、前段がNMOSプリチャージ回路1で構成されてい
れば、後段回路を、クロック信号CK1を必要としない
NMOSドライブ回路28で構成した場合でも、NMO
Sプリチャージ回路1を多段接続した場合に達成される
動作の高速化、低消費電力化と同等の機能が達成され
る。According to the precharge circuit of the ninth embodiment,
In the case where the NMOS precharge circuit 1 is connected in multiple stages, if the preceding stage is constituted by the NMOS precharge circuit 1, even if the subsequent stage is constituted by the NMOS drive circuit 28 which does not require the clock signal CK1, the NMO is not required.
A function equivalent to a high-speed operation and low power consumption achieved when the S precharge circuits 1 are connected in multiple stages is achieved.
【0089】この点について具体的に述べると、NMO
Sプリチャージ回路1がプリチャージ動作を行っている
とき、次続接続されたNMOSドライブ回路28も出力
ノードのチャージ動作を行い、出力データOUTのハイ
レベルが電源電圧ハイレベルVDDから第8Nチャネル
MOSFET29のしきい電圧(VthN)を差し引い
た電圧(VDD−VthN)になる。一方、NMOSプ
リチャージ回路1の出力データOUT1がローレベルに
変化すると、NMOSドライブ回路28の出力データO
UTは電源電圧ローレベルVSSに等しいローレベルに
変化する。このように、NMOSドライブ回路28にお
ける出力データOUTは、ハイレベルへの変化及びロー
レベルへの変化の双方とも、前段のNMOSプリチャー
ジ回路1の出力データOUT1の変化に依存したものに
なる。従って、NMOSプリチャージ回路1に供給され
るクロック信号CK1を基準にして考えると、出力デー
タOUTがハイレベルに変化する際のチャージ動作にや
や遅れがでるが、通常、プリチャージ動作が遅くてもク
リティカルパス遅延に影響を与えることがなく、あまり
問題にならない。また、出力データOUTがローレベル
に変化する際のディスチャージ動作は、NMOSプリチ
ャージ回路1を多段接続した場合に比べ、目立った遅延
が生じることはない。More specifically, this point is described in NMO
When the S precharge circuit 1 performs the precharge operation, the successively connected NMOS drive circuit 28 also performs the charge operation of the output node, and the high level of the output data OUT changes from the power supply voltage high level VDD to the eighth N-channel MOSFET 29. (Vth-VthN) minus the threshold voltage (VthN). On the other hand, when the output data OUT1 of the NMOS precharge circuit 1 changes to the low level, the output data O of the NMOS drive circuit 28 becomes low.
The UT changes to a low level equal to the power supply voltage low level VSS. As described above, the output data OUT of the NMOS drive circuit 28 both changes to the high level and changes to the low level depending on the change of the output data OUT1 of the preceding NMOS precharge circuit 1. Therefore, when considering the clock signal CK1 supplied to the NMOS precharge circuit 1, the charging operation when the output data OUT changes to the high level is slightly delayed. It does not affect the critical path delay and does not cause much problem. In addition, the discharge operation when the output data OUT changes to low level does not cause a noticeable delay as compared with the case where the NMOS precharge circuits 1 are connected in multiple stages.
【0090】さらに、第9実施例のプリチャージ回路に
よれば、NMOSプリチャージ回路1の2段目以降に接
続されるNMOSドライブ回路28にクロック信号CK
1を供給する必要がなく、クロック信号供給回路系を簡
略化することができる。Further, according to the precharge circuit of the ninth embodiment, the clock signal CK is supplied to the NMOS drive circuit 28 connected to the second and subsequent stages of the NMOS precharge circuit 1.
1 need not be supplied, and the clock signal supply circuit system can be simplified.
【0091】次に、図12は、本発明の第10実施例の
構成を示す回路図であって、NMOSプリチャージ回路
1の次段にCMOSスタティック回路による非反転回路
を接続した例を示すものである。FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of the tenth embodiment of the present invention, in which a non-inverting circuit of a CMOS static circuit is connected to the next stage of the NMOS precharge circuit 1. It is.
【0092】図12において、34は非反転回路、35
は第4反転回路、36は第5反転回路であり、その他、
図1に示された構成要素と同じ構成要素については同じ
符号を付けている。In FIG. 12, reference numeral 34 denotes a non-inverting circuit;
Is a fourth inverting circuit, 36 is a fifth inverting circuit, and
The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0093】そして、非反転回路34は、従属接続され
た第4反転回路35と第5反転回路36とからなり、第
4反転回路35の入力にNMOSプリチャージ回路1の
出力データOUT1が供給され、第5反転回路36の出
力から出力データOUTが導出される。The non-inverting circuit 34 is composed of a cascade-connected fourth inverting circuit 35 and a fifth inverting circuit 36, and the output data OUT1 of the NMOS precharge circuit 1 is supplied to the input of the fourth inverting circuit 35. , The output data OUT is derived from the output of the fifth inversion circuit 36.
【0094】第10実施例のプリチャージ回路によれ
ば、NMOSプリチャージ回路1は、プリチャージ期間
に、出力データOUT1のハイレベルが電源電圧ハイレ
ベルVDDから第1NチャネルMOSFET2のしきい
電圧(VthN)を差し引いた電圧(VDD−Vth
N)になるため、非反転回路34には貫通電流が流れ
る。また、NMOSプリチャージ回路1は、論理動作期
間に、出力データOUT1がローレベルに変化した場
合、非反転回路34の出力データOUTもハイレベルか
らローレベルに変化し、出力データOUTはNチャネル
MOSFETによって駆動されるようになる。このと
き、非反転回路34における第4反転回路35内のPチ
ャネルMOSFETは動作状態になるが、このPチャネ
ルMOSFETによって駆動される負荷が次段の第5反
転回路36の入力だけであるため、クリティカルパス遅
延をもたらす効果は小さいものである。このように、第
10実施例のプリチャージ回路は、消費電力に対して厳
しい設計を必要とせず、簡単な回路構成のものを用い
て、動作の高速化を実現することが可能である。According to the precharge circuit of the tenth embodiment, the NMOS precharge circuit 1 changes the high level of the output data OUT1 from the power supply voltage high level VDD to the threshold voltage (VthN) of the first N-channel MOSFET 2 during the precharge period. ) Is subtracted (VDD−Vth)
N), a through current flows through the non-inverting circuit 34. When the output data OUT1 changes to low level during the logic operation period, the NMOS precharge circuit 1 also changes the output data OUT of the non-inverting circuit 34 from high level to low level. To be driven. At this time, the P-channel MOSFET in the fourth inverting circuit 35 in the non-inverting circuit 34 is in an operating state, but the load driven by this P-channel MOSFET is only the input of the fifth inverting circuit 36 in the next stage. The effect of causing the critical path delay is small. As described above, the precharge circuit of the tenth embodiment does not require a strict design for power consumption, and can achieve high-speed operation by using a simple circuit configuration.
【0095】次いで、図13は、本発明の第11実施例
のプリチャージ回路の構成を示す回路図であって、NM
OSプリチャージ回路に代るPMOSプリチャージ回路
の次段に第2NMOSドライブ回路を接続した例を示す
ものである。FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a precharge circuit according to an eleventh embodiment of the present invention.
This shows an example in which a second NMOS drive circuit is connected to the next stage of the PMOS precharge circuit instead of the OS precharge circuit.
【0096】図13において、1PはPMOSプリチャ
ージ回路、37は第2NMOSドライブ回路、38は第
11NチャネルMOSFET、39は第12Nチャネル
MOSFET、40は第6反転回路であり、その他、図
6に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符
号を付けている。In FIG. 13, 1P is a PMOS precharge circuit, 37 is a second NMOS drive circuit, 38 is an 11th N-channel MOSFET, 39 is a 12th N-channel MOSFET, 40 is a sixth inverting circuit, and others are shown in FIG. The same components as those described above are denoted by the same reference numerals.
【0097】そして、PMOSプリチャージ回路1P
は、図6に示された第5実施例のNMOプリチャージ回
路1から第1NチャネルMOSFET2を省略したもの
で、それ以外の構成は第5実施例のNMOプリチャージ
回路1の構成と同じである。また、第2NMOSドライ
ブ回路37は、電源電圧ハイレベルVDDと電源電圧ロ
ーレベルVSS間に第11NチャネルMOSFET3
8、第12NチャネルMOSFET39が直列接続さ
れ、第11NチャネルMOSFET38と第12Nチャ
ネルMOSFET39の接続点(出力ノード)から出力
データOUTが出力される。第11NチャネルMOSF
ET38のゲートには前段のPMOSプリチャージ回路
1Pの出力データOUT1が供給され、第12Nチャネ
ルMOSFET39のゲートには第6反転回路40を介
してPMOSプリチャージ回路1Pの出力データOUT
1が供給される。Then, the PMOS precharge circuit 1P
Is a configuration in which the first N-channel MOSFET 2 is omitted from the NMO precharge circuit 1 of the fifth embodiment shown in FIG. 6, and the other configuration is the same as that of the NMO precharge circuit 1 of the fifth embodiment. . The second NMOS drive circuit 37 is connected between the power supply voltage high level VDD and the power supply voltage low level VSS.
Eighth, the twelfth N-channel MOSFET 39 is connected in series, and output data OUT is output from a connection point (output node) between the eleventh N-channel MOSFET 38 and the twelfth N-channel MOSFET 39. 11th N channel MOSF
The output data OUT1 of the preceding PMOS precharge circuit 1P is supplied to the gate of the ET38, and the output data OUT of the PMOS precharge circuit 1P is supplied to the gate of the twelfth N-channel MOSFET 39 via the sixth inverting circuit 40.
1 is supplied.
【0098】第11実施例のプリチャージ回路は、PM
OSプリチャージ回路1Pにおいて、クロック信号CK
1がローレベルのときに、第4PチャネルMOSFET
17がオンしてプリチャージ動作になり、負荷容量5に
電源電圧ハイレベルVDDに等しい電圧がプリチャージ
され、出力データOUT1はハイレベルになる。一方、
クロック信号CK1がハイレベルのときに、第2Nチャ
ネルMOSFET3がオンし、多入力NMOS論理回路
18の各入力に加わる各入力データのレベル状態によっ
て多入力NMOS論理回路18がオンになると、負荷容
量5のプリチャージ電圧が多入力NMOS論理回路18
及び第2NチャネルMOSFET3を介してディスチャ
ージされ、出力データOUT1はローレベルになる。ま
た、NMOSドライブ回路37において、入力される出
力データOUT1がハイレベルの場合、第11Nチャネ
ルMOSFET38はハイレベルの供給によってオンに
なり、第12NチャネルMOSFET39はハイレベル
の出力データOUT1が第6反転回路40で反転されて
ローレベルとして供給されるためオフになり、出力ノー
ドは電源電圧ハイレベルVDDから第11NチャネルM
OSFET38のしきい電圧(VthN)を差し引いた
電圧(VDD−VthN)までチャージされる。一方、
出力データOUT1がローレベルの場合、第11Nチャ
ネルMOSFET38はローレベルの供給によってオフ
になり、第12NチャネルMOSFET39はローレベ
ルの出力データOUT1が第6反転回路40で反転され
てハイレベルとして供給されるためオンになり、出力ノ
ードは電源電圧ローレベルVSSに等しい接地電圧にま
で低下する。このため、出力データOUTは、ハイレベ
ルが電源電圧ハイレベルVDDから第11NチャネルM
OSFET38のしきい電圧(VthN)を差し引いた
電圧(VDD−VthN)で、ローレベルが電源電圧ロ
ーレベルVSSとなる電圧になる。The precharge circuit of the eleventh embodiment has a PM
In the OS precharge circuit 1P, the clock signal CK
When 1 is at low level, the fourth P-channel MOSFET
17 is turned on to perform a precharge operation, the load capacitance 5 is precharged to a voltage equal to the power supply voltage high level VDD, and the output data OUT1 becomes high level. on the other hand,
When the clock signal CK1 is at a high level, the second N-channel MOSFET 3 is turned on, and when the multi-input NMOS logic circuit 18 is turned on by the level state of each input data applied to each input of the multi-input NMOS logic circuit 18, the load capacitance 5 Of the multi-input NMOS logic circuit 18
And the data is discharged via the second N-channel MOSFET 3, and the output data OUT1 becomes low level. In the NMOS drive circuit 37, when the input output data OUT1 is at the high level, the eleventh N-channel MOSFET 38 is turned on by the supply of the high level, and the twelfth N-channel MOSFET 39 outputs the high-level output data OUT1 with the sixth inversion circuit. The output node is turned off because it is inverted and supplied as a low level at 40, and the output node changes from the power supply voltage high level VDD to the 11th Nth channel M
It is charged to a voltage (VDD-VthN) obtained by subtracting the threshold voltage (VthN) of the OSFET 38. on the other hand,
When the output data OUT1 is at the low level, the eleventh N-channel MOSFET 38 is turned off by the supply of the low level, and the twelfth N-channel MOSFET 39 is inverted at the low-level output data OUT1 by the sixth inverting circuit 40 and supplied as the high level. Therefore, the output node is turned on, and the output node drops to the ground voltage equal to the power supply voltage low level VSS. For this reason, the output data OUT changes from the power supply voltage high level VDD to the 11th N-th channel M
At a voltage (VDD-VthN) obtained by subtracting the threshold voltage (VthN) of the OSFET 38, the low level becomes the power supply voltage low level VSS.
【0099】第11実施例のプリチャージ回路によれ
ば、負荷容量5が比較的軽い場合に、PチャネルMOS
FET17によって負荷容量5をハイレベルにチャージ
させ、負荷容量が比較的重い場合に、NチャネルMOS
FET38によって負荷容量をハイレベルにチャージさ
せることによって、レベル変換回路を用いたことによる
遅延オーバーヘッドの軽減を果たすことができる。According to the precharge circuit of the eleventh embodiment, when the load capacitance 5 is relatively light, the P-channel MOS
When the load capacitance 5 is charged to a high level by the FET 17 and the load capacitance is relatively heavy, an N-channel MOS
By charging the load capacitance to a high level by the FET 38, the delay overhead due to the use of the level conversion circuit can be reduced.
【0100】続く、図14は、本発明のプリチャージ回
路を利用して大規模半導体集積回路(LSI)を構成し
た実施例を示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing an embodiment in which a large-scale semiconductor integrated circuit (LSI) is configured using the precharge circuit of the present invention.
【0101】図14において、41はLSIチップ、4
2は第1論理ブロック、43は第2論理ブロック、44
は第3論理ブロック、45は第1ドライバ回路、46は
第2ドライバ回路、47は第1レシーバ回路、48は第
2レシーバ回路、49は第1中継バッファ回路、50は
第2中継バッファ回路、51は配線路である。In FIG. 14, reference numeral 41 denotes an LSI chip, 4
2 is a first logical block, 43 is a second logical block, 44
Is a third logic block, 45 is a first driver circuit, 46 is a second driver circuit, 47 is a first receiver circuit, 48 is a second receiver circuit, 49 is a first relay buffer circuit, 50 is a second relay buffer circuit, Reference numeral 51 denotes a wiring path.
【0102】そして、LSIチップ41は、内部に、第
1論理ブロック42、第2論理ブロック43、第3論理
ブロック44、第1中継バッファ回路49、第2中継バ
ッファ回路50がそれぞれ配置されている。第1論理ブ
ロック42は第1ドライバ回路45を内蔵し、第2論理
ブロック43は第2ドライバ回路46を内蔵し、第3論
理ブロック44は第1レシーバ回路47及び第2レシー
バ回路48を内蔵している。第1ドライバ回路45の出
力と第1レシーバ回路47の入力との間は配線路51に
よって接続され、第2ドライバ回路46の出力と第2レ
シーバ回路48の入力との間は、2つの第1中継バッフ
ァ回路49と第2中継バッファ回路50を介して配線路
51によって接続されている。この場合、第1ドライバ
回路45、第2ドライバ回路46、第1レシーバ回路4
7、第2レシーバ回路48、第1中継バッファ回路4
9、第2中継バッファ回路50の全部に本発明によるプ
リチャージ回路が内蔵配置されている。The LSI chip 41 includes therein a first logic block 42, a second logic block 43, a third logic block 44, a first relay buffer circuit 49, and a second relay buffer circuit 50. . The first logic block 42 contains a first driver circuit 45, the second logic block 43 contains a second driver circuit 46, and the third logic block 44 contains a first receiver circuit 47 and a second receiver circuit 48. ing. The output of the first driver circuit 45 and the input of the first receiver circuit 47 are connected by a wiring path 51, and between the output of the second driver circuit 46 and the input of the second receiver circuit 48 are two first The relay buffer circuit 49 and the second relay buffer circuit 50 are connected via a wiring path 51. In this case, the first driver circuit 45, the second driver circuit 46, the first receiver circuit 4
7, second receiver circuit 48, first relay buffer circuit 4
9. The precharge circuit according to the present invention is incorporated in all of the second relay buffer circuits 50.
【0103】そして、各配線路51に導出される出力デ
ータ、即ち、第1ドライバ回路45の出力データ、第2
ドライバ回路46の出力データ、第1中継バッファ回路
49の出力データ、第2中継バッファ回路50の出力デ
ータは、いずれもハイレベルが電源電圧ハイレベルVD
DからNチャネルMOSFETのしきい電圧(Vth
N)を差し引いた電圧(VDD−VthN)になるよう
に設定している。The output data derived from each wiring path 51, that is, the output data of the first driver circuit 45,
The output data of the driver circuit 46, the output data of the first relay buffer circuit 49, and the output data of the second relay buffer circuit 50 all have a high level of the power supply voltage high level VD.
D to N-channel MOSFET threshold voltage (Vth
N) is set to be a voltage (VDD-VthN) obtained by subtracting (N).
【0104】この実施例によれば、LSIチップ41内
に配置される各論理ブロック42、43、44間を接続
する配線路51等の長距離配線路の駆動時に、動作の高
速化と低消費電力化を実現することができる。According to this embodiment, when driving a long-distance wiring path such as the wiring path 51 connecting the respective logic blocks 42, 43, and 44 arranged in the LSI chip 41, the operation is speeded up and the power consumption is reduced. Electricity can be realized.
【0105】[0105]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、供給さ
れるクロック信号の一方極性によって第1NチャネルM
OSFETがオン状態になるプリチャージ期間に、第1
NチャネルMOSFETを含む第1回路が動作して負荷
をハイレベルにプリチャージし、論理動作期間に、クロ
ック信号の他方極性とデータ信号の各極性との組み合わ
せによって、第2NチャネルMOSFETを含む第2回
路が動作または非動作になり、負荷のハイレベルをロー
レベルに変化させるかまたはハイレベルを保持するよう
に切り替えているもので、負荷のプリチャージ電圧が電
源ハイレベルから第1NチャネルMOSFETのしきい
電圧分だけ低くなるので、負荷のディスチャージ動作が
その低いしきい電圧分だけ高速化することが可能にな
る。そして、負荷の信号振幅がその低いしきい電圧分だ
け小さくなると、負荷をプリチャージ及びディスチャー
ジする電荷量が少なくなるので、低消費電力化の達成が
可能になるという効果がある。As described above, according to the present invention, the first N channel M depends on one polarity of the supplied clock signal.
During the precharge period when the OSFET is turned on, the first
The first circuit including the N-channel MOSFET operates to precharge the load to a high level, and during the logic operation period, the second circuit including the second N-channel MOSFET includes a combination of the other polarity of the clock signal and each polarity of the data signal. The circuit is activated or deactivated, and the high level of the load is changed to a low level or switched so as to maintain the high level. The precharge voltage of the load is changed from the high level of the power supply to the first N-channel MOSFET. Since the load is lowered by the threshold voltage, the load discharge operation can be speeded up by the low threshold voltage. When the signal amplitude of the load is reduced by the low threshold voltage, the amount of charge for precharging and discharging the load is reduced, so that there is an effect that power consumption can be reduced.
【0106】また、本発明によれば、論理動作期間にお
ける第2NチャネルMOSFETを含む第2回路の動作
時に、負荷のプリチャージ電圧をこの第2NチャネルM
OSFETを介して電源ローレベル側(接地点)にディ
スチャージするようにしているので、簡単な回路構成を
用いても、ディスチャージを迅速に行うことができ、良
好なデータ信号遅延特性を有する安価なプリチャージ回
路が得られるという効果がある。According to the present invention, when the second circuit including the second N-channel MOSFET operates during the logic operation period, the precharge voltage of the load is changed to the second N-channel MOSFET.
Since the discharge is performed to the power supply low level side (ground point) via the OSFET, even if a simple circuit configuration is used, the discharge can be performed quickly and an inexpensive pre-charge circuit having a good data signal delay characteristic can be obtained. There is an effect that a charge circuit can be obtained.
【図1】本発明によるプリチャージ回路の第1実施例の
構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of a precharge circuit according to the present invention.
【図2】第1実施例のNMOSプリチャージ回路1にお
ける各部の電圧状態の時間変化の一例を示す特性図であ
る。FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of a time change of a voltage state of each unit in the NMOS precharge circuit 1 of the first embodiment.
【図3】本発明によるプリチャージ回路の第2実施例の
構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a second embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
【図4】本発明によるプリチャージ回路の第3実施例の
構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a third embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
【図5】本発明によるプリチャージ回路の第4実施例の
構成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
【図6】本発明によるプリチャージ回路の第5実施例の
構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
【図7】本発明によるプリチャージ回路の第6実施例の
構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
【図8】本発明によるプリチャージ回路の第7実施例の
構成を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a seventh embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
【図9】第7実施例のレベル変換回路における動作時の
電圧状態の一例を示す動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram showing an example of a voltage state during operation in the level conversion circuit of the seventh embodiment.
【図10】本発明によるプリチャージ回路の第8実施例
の構成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an eighth embodiment of the precharge circuit according to the present invention.
【図11】本発明によるプリチャージ回路の第9実施例
の構成を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a ninth embodiment of a precharge circuit according to the present invention.
【図12】本発明によるプリチャージ回路の第10実施
例の構成を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a tenth embodiment of a precharge circuit according to the present invention.
【図13】本発明によるプリチャージ回路の第11実施
例の構成を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of an eleventh embodiment of a precharge circuit according to the present invention.
【図14】本発明のプリチャージ回路を利用して大規模
半導体集積回路(LSI)を構成した実施例を示す要部
構成図である。FIG. 14 is a main part configuration diagram showing an embodiment in which a large-scale semiconductor integrated circuit (LSI) is configured using the precharge circuit of the present invention.
1、1’ NMOSプリチャージ回路 1P PMOSプリチャージ回路 2、2’ 第1NチャネルMOSFET 3、3’、31 、32 、33 第2NチャネルMOSF
ET 4、4’ NOR回路(論理回路) 5、5’ 負荷容量 6 第1PチャネルMOSFET 7 第2PチャネルMOSFET 8 第3NチャネルMOSFET 9 第4NチャネルMOSFET 10 前置プリチャージ回路 11 第3PチャネルMOSFET 12 多入力PMOS論理回路 13 第5NチャネルMOSFET 14、15、16 多入力論理回路 17 第4PチャネルMOSFET 18 多入力NMOS論理回路 19 反転回路 20 反転論理回路 21 レベル変換回路 22 第5PチャネルMOSFET 23 第6NチャネルMOSFET 24 第2レベル変換回路 25 第6PチャネルMOSFET 26 第7NチャネルMOSFE 27 第2反転回路 28 NMOSドライブ回路 29 第8NチャネルMOSFET 30 第9NチャネルMOSFET 31 第10NチャネルMOSFET 32 第7PチャネルMOSFET 33 第3反転回路 34 非反転回路 35 第4反転回路 36 第5反転回路 37 第2NMOSドライブ回路 38 第11NチャネルMOSFET 39 第12NチャネルMOSFET 40 第6反転回路 41 LSIチップ 42 第1論理ブロック 43 第2論理ブロック 44 第3論理ブロック 45 第1ドライバ回路 46 第2ドライバ回路 47 第1レシーバ回路 48 第2レシーバ回路 49 第1中継バッファ回路 50 第2中継バッファ回路 51 配線路 CK1、CK2 クロック信号 DATA、DATA1、DATA2 入力データ OUT、OUT1、OUT2 出力データ VDD 電源ハイレベル電圧 VSS 電源ローレベル電圧1, 1 ′ NMOS precharge circuit 1P PMOS precharge circuit 2, 2 ′ 1st N-channel MOSFET 3, 3 ′, 3 1 , 3 2 , 3 3 2nd N-channel MOSF
ET 4, 4 'NOR circuit (logic circuit) 5, 5' Load capacitance 6 First P-channel MOSFET 7 Second P-channel MOSFET 8 Third N-channel MOSFET 9 Fourth N-channel MOSFET 10 Pre-charge circuit 11 Third P-channel MOSFET 12 Many Input PMOS logic circuit 13 Fifth N-channel MOSFET 14, 15, 16 Multi-input logic circuit 17 Fourth P-channel MOSFET 18 Multi-input NMOS logic circuit 19 Inverting circuit 20 Inverting logic circuit 21 Level conversion circuit 22 Fifth P-channel MOSFET 23 Sixth N-channel MOSFET 24 second level conversion circuit 25 sixth P-channel MOSFET 26 seventh N-channel MOSFET 27 second inverting circuit 28 NMOS drive circuit 29 eighth N-channel MOSFET 30 ninth N-channel MO SFET 31 10th N-channel MOSFET 32 7th P-channel MOSFET 33 3rd inversion circuit 34 non-inversion circuit 35 4th inversion circuit 36 5th inversion circuit 37 2nd NMOS drive circuit 38 11th N-channel MOSFET 39 12th N-channel MOSFET 40 6th inversion circuit 41 LSI chip 42 First logic block 43 Second logic block 44 Third logic block 45 First driver circuit 46 Second driver circuit 47 First receiver circuit 48 Second receiver circuit 49 First relay buffer circuit 50 Second relay buffer circuit 51 Wiring path CK1, CK2 Clock signal DATA, DATA1, DATA2 Input data OUT, OUT1, OUT2 Output data VDD Power supply high level voltage VSS Power supply low level voltage
フロントページの続き (72)発明者 山縣 良 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 口町 和治 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内Continuing from the front page (72) Inventor Ryo Yamagata 1 Horiyamashita, Hadano-shi, Kanagawa Pref. General-purpose computer division of Hitachi, Ltd. General-purpose computer division
Claims (9)
クロック信号の一方極性の到来時に負荷をプリチャージ
するプリチャージ期間と、前記クロック信号の他方極性
の到来時に前記データに対応した論理動作を行う論理動
作期間が交互に実行されるプリチャージ回路において、
電源ハイレベル端子と前記負荷間に接続され、少なくと
も1つの第1NチャネルMOSFETを含む第1回路
と、前記負荷と前記電源ローレベル端子間に接続され、
少なくとも1つの第2NチャネルMOSFETを含む第
2回路と、前記第2NチャネルMOSFETに接続され
た前記クロック信号と前記データによって選択的に動作
する論理回路とからなり、前記プリチャージ期間は、前
記第1回路が動作し、前記負荷がハイレベルにプリチャ
ージされ、前記論理動作期間は、前記クロック信号と前
記データとの組み合わせにより、前記第2回路が動作ま
たは非動作になり、前記負荷のハイレベルをローレベル
に変化させるかまたはハイレベルを保持するように切り
替えられることを特徴とするプリチャージ回路。1. A clock signal and data are inputted, a precharge period for precharging a load when one polarity of the clock signal arrives, and a logic operation corresponding to the data when the other polarity of the clock signal arrives. In the precharge circuit in which the logic operation period is executed alternately,
A first circuit connected between a power supply high-level terminal and the load and including at least one first N-channel MOSFET, connected between the load and the power supply low-level terminal;
A second circuit including at least one second N-channel MOSFET; and a logic circuit selectively connected to the clock signal and the data connected to the second N-channel MOSFET. The circuit operates, the load is precharged to a high level, and during the logic operation period, the combination of the clock signal and the data activates or deactivates the second circuit, thereby changing the high level of the load. A precharge circuit that is switched to change to a low level or to maintain a high level.
ジするプリチャージ型論理回路であって、前記プリチャ
ージ期間に前記負荷をハイレベルにプリチャージすると
き、前記プリチャージ型論理回路の出力負荷をローレベ
ルにプリチャージするように動作することを特徴とする
請求項1に記載のプリチャージ回路。2. The logic circuit according to claim 1, wherein said logic circuit is a precharge logic circuit for precharging a load of said logic circuit. When the load is precharged to a high level during said precharge period, an output load of said precharge logic circuit is provided. 2. The precharge circuit according to claim 1, wherein the precharge circuit operates so as to precharge to a low level.
論理回路であって、前記多入力論理回路の各入力にそれ
ぞれ異なるデータを入力することを特徴とする請求項2
に記載のプリチャージ回路。3. The precharge type logic circuit is a multi-input logic circuit, wherein different data is input to each input of the multi-input logic circuit.
3. The precharge circuit according to 1.
を有するもので、前記複数の多入力論理回路の各入力に
それぞれ異なるデータが入力され、前記第2回路は、前
記複数の多入力論理回路の対応する出力に各々別に入力
が接続された複数の第2NチャネルMOSFETを有す
るもので、前記複数の第2NチャネルMOSFETは、
単独または他の第2NチャネルMOSFETと直列接続
されて前記負荷と前記電源ローレベル端子間に接続され
ることを特徴とする請求項1に記載のプリチャージ回
路。4. The logic circuit includes a plurality of multi-input logic circuits, wherein different data are input to respective inputs of the plurality of multi-input logic circuits, and the second circuit includes a plurality of the multi-input logic circuits. A plurality of second N-channel MOSFETs each having an input connected to a corresponding output of the logic circuit, wherein the plurality of second N-channel MOSFETs are:
2. The precharge circuit according to claim 1, wherein the precharge circuit is connected between the load and the low-level terminal of the power supply alone or in series with another second N-channel MOSFET. 3.
給された第1NチャネルMOSFETと前記第1Nチャ
ネルMOSFETに直列接続された入力端に前記クロッ
ク信号が供給されるPチャネルMOSFETとからなる
ものであることを特徴とする請求項1乃至4に記載のプ
リチャージ回路。5. The first circuit includes: a first N-channel MOSFET supplied with a power supply voltage at an input terminal; and a P-channel MOSFET supplied with the clock signal at an input terminal connected in series to the first N-channel MOSFET. The precharge circuit according to claim 1, wherein:
力端に供給される前記第2NチャネルMOSFETから
なり、前記論理回路は、各入力にそれぞれ異なるデータ
信号が入力され、前記第2NチャネルMOSFETに直
列接続された多入力NMOS論理回路からなっているこ
とを特徴とする請求項5に記載のプリチャージ回路。6. The second circuit comprises the second N-channel MOSFET to which the clock signal is supplied to an input terminal, and the logic circuit receives a different data signal at each input, and the second N-channel MOSFET 6. The precharge circuit according to claim 5, comprising a multi-input NMOS logic circuit connected in series to the NMOS transistor.
源ハイレベル端子の電圧に等しくするレベル変換回路を
通して供給されることを特徴とする請求項1乃至6に記
載のプリチャージ回路。7. The precharge circuit according to claim 1, wherein said data is supplied through a level conversion circuit which makes its high level equal to the voltage of said power supply high level terminal.
Sドライブ回路が接続され、前記NMOSドライブ回路
は、前記次段の負荷をプリチャージする第3Nチャネル
MOSFETと前記次段の負荷をディスチャージする第
4NチャネルMOSFETとを含み、前記負荷のプリチ
ャージ期間に前記第3NチャネルMOSFETを介して
前記次段の負荷をプリチャージし、前記負荷のディスチ
ャージ期間に前記第4NチャネルMOSFETを介して
前記次段の負荷をディスチャージすることを特徴とする
請求項1乃至7に記載のプリチャージ回路。8. An NMO for driving a next stage load to the load
An S drive circuit is connected, and the NMOS drive circuit includes a third N-channel MOSFET for precharging the next-stage load and a fourth N-channel MOSFET for discharging the next-stage load. 8. The load of the next stage is precharged via the third N-channel MOSFET, and the load of the next stage is discharged via the fourth N-channel MOSFET during a discharge period of the load. 3. The precharge circuit according to 1.
路を内部に含む複数の論理ブロックを大規模集積回路チ
ップ内に配置し、前記各論理ブロック内の信号インター
フェースはハイレベルが電源ハイレベルに等しいCMO
Sレベルのデータ信号を用い、前記論理ブロック間の信
号インターフェースはハイレベルが前記電源ハイレベル
を第1NチャネルMOSFETを通してプリチャージし
たデータ信号を用いていることを特徴とする半導体集積
回路装置。9. A plurality of logic blocks including the precharge circuit according to claim 1 are arranged in a large-scale integrated circuit chip, and a signal interface in each of the logic blocks has a high level of a power supply high level. CMO equal to
A semiconductor integrated circuit device using an S-level data signal, wherein the signal interface between the logic blocks uses a data signal in which a high level is the power supply high level precharged through a first N-channel MOSFET.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10160801A JPH11355127A (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Precharging circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10160801A JPH11355127A (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Precharging circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11355127A true JPH11355127A (en) | 1999-12-24 |
Family
ID=15722747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10160801A Pending JPH11355127A (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Precharging circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11355127A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7397278B2 (en) | 2005-01-31 | 2008-07-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Level shifting circuit and display element driving circuit using same |
JP2009164733A (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Univ Of Tokyo | Integrated circuit device |
-
1998
- 1998-06-09 JP JP10160801A patent/JPH11355127A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7397278B2 (en) | 2005-01-31 | 2008-07-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Level shifting circuit and display element driving circuit using same |
JP2009164733A (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Univ Of Tokyo | Integrated circuit device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7176741B2 (en) | Level shift circuit | |
US8598934B2 (en) | Level shifter circuit and display driver circuit | |
US4569032A (en) | Dynamic CMOS logic circuits for implementing multiple AND-functions | |
KR100197188B1 (en) | Voltage level converting circuit | |
US6265899B1 (en) | Single rail domino logic for four-phase clocking scheme | |
US10270363B2 (en) | CMOS inverter circuit that suppresses leakage currents | |
WO2005107073A1 (en) | Break before make predriver and level-shifter | |
US6617902B2 (en) | Semiconductor memory and holding device | |
US5134316A (en) | Precharged buffer with reduced output voltage swing | |
JP3151329B2 (en) | Data output circuit | |
JPH11355127A (en) | Precharging circuit | |
JP3251268B2 (en) | Level shift circuit | |
US20050127952A1 (en) | Non-inverting domino register | |
TWI401885B (en) | Bootstrap drive circuit | |
WO1983004149A1 (en) | Cmos integrated circuit | |
KR100299050B1 (en) | Complementary gate-source clock driver and flip-flop driven thereby | |
US7224187B2 (en) | CMOS buffer circuits and integrated circuits using the same | |
JP2776818B2 (en) | Output circuit | |
JP2765330B2 (en) | Output circuit | |
JP2618884B2 (en) | Semiconductor output circuit | |
KR100964791B1 (en) | Voltage level shifter | |
JPS62142417A (en) | Logic circuit | |
JPH02170618A (en) | Semiconductor integrated circuit having multi-bit constant current output circuit | |
US6407584B1 (en) | Charge booster for CMOS dynamic circuits | |
JPH05191256A (en) | Semiconductor device |