KR100667041B1 - Flip flop - Google Patents

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KR100667041B1
KR100667041B1 KR1020060016076A KR20060016076A KR100667041B1 KR 100667041 B1 KR100667041 B1 KR 100667041B1 KR 1020060016076 A KR1020060016076 A KR 1020060016076A KR 20060016076 A KR20060016076 A KR 20060016076A KR 100667041 B1 KR100667041 B1 KR 100667041B1
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KR
South Korea
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transistor
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clock signal
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KR1020060016076A
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Inventor
유종근
오근창
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인천대학교 산학협력단
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    • HELECTRICITY
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
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    • H03K3/037Bistable circuits
    • H03K3/0375Bistable circuits provided with means for increasing reliability; for protection; for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied; for storing the actual state when the supply voltage fails

Abstract

A flip-flop is provided to reduce power consumption by removing an unnecessary charging and discharging effect and a glitch effect of internal nodes. A first transistor includes a first electrode connected with a first power source, a control electrode for receiving an input signal, and a second electrode. A second transistor includes a first electrode connected with the second electrode of the first transistor, a control electrode for receiving a clock signal, and a second electrode connected with a first node. A third transistor includes a first electrode connected with the first node, a control electrode for receiving the input signal, and a second electrode connected with a second power source. A fourth transistor includes a first electrode connected with the first power source, a control electrode for receiving the clock signal, and a second electrode connected with a second node. A fifth transistor includes a first electrode connected with the second node, a control electrode connected with the first node, and a second electrode connected with a third node. A sixth transistor includes a first electrode connected with the third node, a control electrode for receiving the clock signal, and a second electrode connected with the second power source. A seventh transistor includes a first electrode connected with the first power source, a control electrode connected with the second node, and a second electrode connected with an output node. An eighth transistor includes a first electrode connected with the output node, a control electrode for receiving the clock signal, and a second electrode. A ninth transistor includes a first electrode connected with the second electrode of the eighth transistor, a control electrode connected with the second node, and a second electrode connected with the third node.

Description

플립플롭{FLIP FLOP}Flip-flop {FLIP FLOP}

도 1 및 도 4는 각각 종래의 플립플롭을 보인 도면이다.1 and 4 show a conventional flip-flop, respectively.

도 2 및 도 3은 각각 도 1의 플립플롭의 신호 타이밍도이다.2 and 3 are signal timing diagrams of the flip-flop of FIG. 1, respectively.

도 5는 도 4의 플립플롭의 신호 타이밍도이다.5 is a signal timing diagram of the flip-flop of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭을 보인 도면이다.6 is a view showing a flip-flop according to an embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7d는 각각 입력 신호와 클록 신호에 따른 도 6의 플립플롭의 동작을 나타내는 도면이다.7A to 7D are diagrams illustrating an operation of the flip-flop of FIG. 6 according to an input signal and a clock signal, respectively.

도 8은 도 6의 플립플롭의 신호 타이밍도이다.8 is a signal timing diagram of the flip-flop of FIG. 6.

도 9는 도 6의 플립플롭의 신호 타이밍도이다.9 is a signal timing diagram of the flip-flop of FIG. 6.

도 10은 도 1, 도 4에 나타난 종래의 플립플롭과 도 6에 나타난 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭을 비교하여 나타낸 표이다.FIG. 10 is a table comparing the flip-flops according to the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 6 with the conventional flip-flops shown in FIGS. 1 and 4.

본 발명은 플립플롭에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TSPC(True Single Phase Clock) D-플립플롭에 관한 것이다.The present invention relates to flip-flops, and more particularly, to a True Single Phase Clock (TSPC) D-flip flop.

최근, 고속 동작과 저전력 특성을 만족하는 회로가 요구되고, 이러한 회로로 동적 로직 게이트(dynamic logic gate) 또는 클록 신호 입력이 있는 로직 게이트(clocked logic gate)가 사용되고 있다. 이러한 동적 CMOS(Dynamic CMOS) 회로 기술 중에서 TSPC 방식을 이용한 D 플립플롭은 한 종류의 클록 신호만을 사용하여 클록 신호 지연 이외에 클록 신호 스큐(Skew)가 존재하지 않고, 플립플롭 구조가 간단한 특징이 있다.Recently, a circuit that satisfies high-speed operation and low power characteristics is required, and a dynamic logic gate or a clocked logic gate having a clock signal input has been used as such a circuit. In the dynamic CMOS circuit technology, the D flip-flop using the TSPC method has only one type of clock signal, and there is no clock signal skew in addition to the clock signal delay, and the flip-flop structure is simple.

종래의 플립플롭의 구조에 대해 첨부된 도면을 통해 간략히 살펴보면 다음과 같다.The structure of a conventional flip-flop is briefly described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 플립플롭을 보인 도면이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 플립플롭의 각 노드(CLK1, D1, A10, B10, QB10, Q10)에서의 신호 타이밍도이다. 그리고, 도 4는 종래의 다른 플립플롭을 보인 도면이고, 도 5는 도 4의 플립플롭의 각 노드(CLK2, D2, A20, B20, C20, QB20, Q20)에서의 신호 타이밍도이다.1 is a diagram illustrating a conventional flip-flop, and FIGS. 2 and 3 are signal timing diagrams at respective nodes CLK1, D1, A10, B10, QB10, and Q10 of the flip-flop of FIG. 1, respectively. 4 is a view illustrating another conventional flip-flop, and FIG. 5 is a signal timing diagram at each node CLK2, D2, A20, B20, C20, QB20, and Q20 of the flip-flop of FIG. 4.

여기서, 도 1은 종래의 플립플롭의 대표적인 구조를 나타내고, 도 4는 TSPC 래치(latch)구조를 이용하여 글리치를 제거한 종래의 플립플롭의 구조를 나타낸다.1 shows a representative structure of a conventional flip-flop, and FIG. 4 shows a structure of a conventional flip-flop in which glitches are removed using a TSPC latch structure.

먼저, 도 1의 플립플롭의 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 출력 노드(QB10)가 특정 구간(P1)에서 순간 방전되었다가 충전되는 글리치(glitch)현상이 나타난다. 이러한 글리치(glitch)현상의 자세한 발생 원인을 알아보면 다음과 같다.First, in the flip-flop of FIG. 1, as illustrated in FIG. 2, a glitch phenomenon occurs in which the output node QB10 is discharged and charged in a specific period P1. The causes of such glitches are as follows.

입력 신호(D1)가 로우 레벨일 때 클록 신호(CLK1)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하면 노드(B10)가 방전되어 트랜지스터(MP14)가 켜짐으로써, 출력 노드(QB10)가 하이 레벨로 결정된다. 그러나 이때 클록 신호(CLK1)가 하이 레벨로 천이하는 순간 노드(B10)의 전하가 곧바로 트랜지스터(MN12, MN13)로 이루어진 방전 경 로를 통하여 방전되는 데는 얼마간의 시간이 소요된다. 그 결과, 도 2와 같이 순간적으로 노드(B10)와 클록 신호(CLK1)가 하이 레벨인 상태로 중복되는 경우가 발생하고, 이때 트랜지스터(MN14, MN15)가 턴 온되어 출력 노드(QB10)가 순간적으로 방전되었다가 다시 충전되는 글리치 현상이 발생한다. 이러한 글리치 현상은 플립플롭 자체의 불필요한 전력소모를 발생시킬 뿐만 아니라 플립플롭에 연결된 로직 블록의 이상 상태를 유발한다. When the clock signal CLK1 transitions from the low level to the high level when the input signal D1 is at the low level, the node B10 is discharged and the transistor MP14 is turned on, thereby determining the output node QB10 at the high level. . However, at this time, it takes some time for the charge of the node B10 to be discharged through the discharge path composed of the transistors MN12 and MN13 immediately after the clock signal CLK1 transitions to the high level. As a result, as shown in FIG. 2, a case where the node B10 and the clock signal CLK1 overlap in a high level occurs instantaneously. At this time, the transistors MN14 and MN15 are turned on so that the output node QB10 is instantaneously. Glitches occur after being discharged and then recharged. This glitch not only causes unnecessary power consumption of the flip-flop itself, but also causes abnormal state of logic blocks connected to the flip-flop.

또한, 도 3에 보인 바와 같이, 출력 노드(QB10)가 일부 구간(P2, P3)동안 잘못된 값을 갖는 것을 알 수 있다. 이러한 원인은 플립플롭이 클록 신호(CLK1) 경사에 민감하기 때문인데, 그 원인을 자세히 살펴보면 다음과 같다. Also, as shown in FIG. 3, it can be seen that the output node QB10 has an incorrect value during some periods P2 and P3. This is because the flip-flop is sensitive to the clock signal CLK1 slope.

입력 신호(D1)가 로우 레벨인 상태에서 클록 신호(CLK1)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하는 순간 출력 노드(QB10)는 하이 레벨로 결정된다. 이후 클록 신호(CLK1)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이할 때 트랜지스터(MP13)에 의해서 노드(B10)가 하이 레벨로 결정되는 시간은 매우 빠른 반면 클록 신호(CLK1)의 경사가 완만하다면 트랜지스터(MN14)가 어느 정도 켜져 있는 상태가 된다. 따라서, 트랜지스터(MN14, MN15)가 턴 온된 구간이 발생하고, 이때 출력 노드(QB10)는 순간적으로 방전한다. 그리고 이 잘못된 출력 노드(QB10)의 값은 다음 충전까지 계속 그 값을 유지하고 다음 단의 로직 블록에 잘못된 값을 전달하는 문제점이 발생한다.When the clock signal CLK1 transitions from the low level to the high level while the input signal D1 is at the low level, the output node QB10 is determined to be at the high level. Then, when the clock signal CLK1 transitions from the high level to the low level, the time at which the node B10 is determined to be at the high level by the transistor MP13 is very fast while the slope of the clock signal CLK1 is gentle. ) Is turned on to some extent. Therefore, a section in which the transistors MN14 and MN15 are turned on occurs, and the output node QB10 discharges momentarily. And the value of this wrong output node (QB10) will continue to maintain the value until the next charge and the problem of passing the wrong value to the logic block of the next stage.

또한, 도 1의 플립플롭의 구조는 출력 노드(QB10)의 로우 레벨에서 하이 레벨로의 천이 경로와 하이 레벨에서 로우 레벨로의 천이 경로가 구조적으로 다른 것을 알 수 있다. 즉 출력 노드(QB10)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이하는 경우에 는 클록 신호(CLK1)의 상승시점 이전에 노드(B10)가 원하는 레벨을 갖고 있다. 하지만, 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하는 경우 클록 신호(CLK1)가 상승해야만 노드(B10)의 레벨이 결정되고, 그 후 비로소 출력에 영향을 준다. 그러므로, 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하는 경우는 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이하는 경우에 비해 비교적 긴 전파 지연 시간을 가진다. 게다가, 글리치 현상에 의해 출력 노드(QB10)의 충전 동작이 트랜지스터(MP14)가 온 되는 순간 바로 시행되지 못하고 잠시 방전된 후 이뤄지기 때문에 그 지연시간은 더욱 길어진다. 따라서, 출력노드(QB10)의 로우 레벨에서 하이 레벨로의 지연 시간과 하이 레벨에서 로우 레벨로의 지연시간이 비대칭적이고, 이는 플립플롭의 동작속도를 제한한다.In addition, in the flip-flop structure of FIG. 1, it can be seen that the transition path from the low level to the high level and the transition path from the high level to the low level of the output node QB10 are structurally different. In other words, when the output node QB10 transitions from the high level to the low level, the node B10 has a desired level before the rising time of the clock signal CLK1. However, when transitioning from the low level to the high level, the level of the node B10 is determined only when the clock signal CLK1 rises, and then does not affect the output. Therefore, the transition from the low level to the high level has a relatively longer propagation delay time than the transition from the high level to the low level. In addition, the delay time becomes longer because the charging operation of the output node QB10 is not immediately performed at the moment when the transistor MP14 is turned on by the glitch phenomenon but after being discharged for a while. Therefore, the delay time from the low level to the high level and the delay time from the high level to the low level of the output node QB10 are asymmetric, which limits the operation speed of the flip-flop.

한편, 도 4는 TSPC 래치(latch)구조를 이용하여 글리치를 제거한 플립플롭을 도시한 도면으로써, 위에서 언급한 문제들을 해결하기 위해 회로 구조 변경을 통해 오동작하는 노드를 안정화시킨 플립플롭이다.Meanwhile, FIG. 4 illustrates a flip-flop in which glitches are removed by using a TSPC latch structure. In order to solve the above-mentioned problems, the flip-flop stabilizes a malfunctioning node by changing a circuit structure.

이 구조는 방전 억제 방식(discharge suppression scheme)을 사용하여 글리치를 개선하고, 전파지연시간을 대칭적으로 만들어줌으로써 기존의 플립플롭의 대표적인 구조에 비해 좀 더 고속 동작에 적합한 성능을 보인다. 그러나 이 구조는 속도 측면에서 좋은 특성을 보이는 반면, 전력소비 측면에선 좋지 않은 특성을 보인다. This structure improves the glitches by using the discharge suppression scheme and makes the propagation delay time symmetrical, which makes it more suitable for higher speed operation than the typical flip flop. However, the structure shows good characteristics in terms of speed, but poor in terms of power consumption.

도 5에 보인 바와 같이, 클록 신호(CLK2)가 로우 레벨이고 입력 신호(D2)가 하이 레벨일 때 노드(A20, B20)는 하이 레벨로 프리차지 된다. 이때 클록 신호(CLK2)가 하이 레벨로 천이하면 트랜지스터(MN25)가 턴 온이 되어 노드(A20)가 방 전됨에 따라 트랜지스터(MN22)가 턴 오프가 되어 노드(B20)는 하이 레벨 상태를 유지해야 한다. 그러나 노드(A20)가 방전하는 데는 어느 정도의 시간이 요구되고 이 순간에 트랜지스터(MN22), 트랜지스터(MN25)로 이루어진 경로를 통해 노드(B20)가 순간 방전되는 현상이 발생한다. 그리고 클록 신호(CLK2)가 로우 레벨로 천이할 때까지 그 값을 유지한다(P4). As shown in FIG. 5, the nodes A20 and B20 are precharged to a high level when the clock signal CLK2 is at a low level and the input signal D2 is at a high level. At this time, when the clock signal CLK2 transitions to the high level, as the transistor MN25 is turned on and the node A20 is discharged, the transistor MN22 is turned off and the node B20 must maintain the high level. do. However, some time is required for the node A20 to discharge, and at this moment, the node B20 is momentarily discharged through the path formed by the transistors MN22 and MN25. The value is maintained until the clock signal CLK2 transitions to the low level (P4).

또한 입력 신호(D2)가 하이 레벨구간일 때 클록 신호(CLK2)의 레벨 천이에 의해 노드(A20)가 충전되었다가 방전되는 현상이 발생한다(P5). 이는 노드(A20)의 충전이 입력 단자와는 무관하게 이루어지는 구조에서 비롯된 동작으로 기존 구조에선 보여지지 않았던 불필요한 동작이다. 이와 같은 내부 노드의 불필요한 충ㆍ방전들은 소비전력을 증가시키는 원인이 된다.In addition, when the input signal D2 is in the high level section, the node A20 is charged and discharged due to the level transition of the clock signal CLK2 (P5). This is an operation originating from the structure in which the charging of the node A20 is independent of the input terminal, and is an unnecessary operation not seen in the existing structure. Unnecessary charging and discharging of the internal node causes power consumption to increase.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로 내부 노드의 불필요한 충ㆍ방전 현상과 글리치를 제거하여 전력 소모를 최소화한 플립플롭을 제공한다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a flip-flop that minimizes power consumption by removing unnecessary charge / discharge phenomena and glitches of an internal node.

또한, 출력 노드의 로우 레벨에서 하이 레벨로의 지연 시간과 하이 레벨에서 로우 레벨로의 지연 시간을 대칭적으로 유도하여 동작 속도를 고속화한 플립플롭을 제공한다.In addition, it provides a flip-flop that speeds up the operation speed by symmetrically inducing a low to high level delay time and a high to low level delay time of the output node.

상기 기술한 바와 같은 과제를 이루기 위하여 본 발명의 특징에 따르면, 플립플롭은, According to a feature of the present invention to achieve the above-described problem, the flip-flop,

제1 전원에 연결되어 있는 제1 전극, 입력 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 전극을 가지는 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극에 연결되어 있는 제1 전극, 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제2 트랜지스터; 상기 제1 노드에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 입력 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 전원에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제3 트랜지스터; 상기 제1 전원에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 노드와 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제4 트랜지스터; 상기 제2 노드에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 제어 전극 및 제3 노드에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제5 트랜지스터; 상기 제3 노드에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 상기 제2 전원에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제6 트랜지스터; 상기 제1 전원에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 제어 전극 및 출력 노드와 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제7 트랜지스터; 상기 출력 노드와 연결되어 있는 제1 전극, 상기 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 전극을 가지는 제8 트랜지스터; 및 상기 제8 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제2 노드와 연결되어 있는 제어 전극 및 상기 제3 노드와 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제9 트랜지스터를 포함한다.A first transistor having a first electrode connected to a first power source, a control electrode receiving an input signal, and a second electrode; A second transistor having a first electrode connected to the second electrode of the first transistor, a control electrode receiving a clock signal, and a second electrode connected to a first node; A third transistor having a first electrode connected to the first node, a control electrode receiving the input signal, and a second electrode connected to a second power source; A fourth transistor having a first electrode connected to the first power source, a control electrode receiving the clock signal, and a second electrode connected to a second node; A fifth transistor having a first electrode connected to the second node, a control electrode connected to the first node, and a second electrode connected to a third node; A sixth transistor having a first electrode connected to the third node, a control electrode receiving the clock signal, and a second electrode connected to the second power source; A seventh transistor having a first electrode connected to the first power source, a control electrode connected to the second node, and a second electrode connected to an output node; An eighth transistor having a first electrode connected to the output node, a control electrode receiving the clock signal, and a second electrode; And a ninth transistor having a first electrode connected to the second electrode of the eighth transistor, a control electrode connected to the second node, and a second electrode connected to the third node.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 플립플롭은,According to another feature of the invention, the flip-flop,

제1 노드를 가지고 있으며, 입력 신호의 제1 레벨 및 클록 신호의 제2 레벨에 응답하여 제1 노드를 하이 레벨 전압으로 프리차지시키며, 상기 입력 신호의 제 3 레벨에 응답하여 상기 제1 노드의 상기 하이 레벨 전압을 방전시키는 제1 스테이지; 제2 노드 및 제3 노드를 가지고 있으며, 상기 클록 신호의 상기 제2 레벨에 응답하여 상기 제2 노드를 하이 레벨 전압으로 프리차지시키고, 상기 클록 신호의 제4 레벨에 응답하여 상기 제3 노드를 방전하는 제1 방전 경로를 형성하며, 상기 제1 노드의 상기 하이 레벨 전압에 응답하여 상기 제2 노드의 상기 하이 레벨 전압을 상기 제1 방전 경로를 통하여 방전하는 제2 방전 경로를 형성하는 제2 스테이지; 및 출력 노드를 가지고 있으며, 상기 제2 노드의 로우 레벨 전압에 응답하여 상기 출력 노드를 하이 레벨 전압으로 충전시키고, 상기 제1 방전 경로가 형성된 경우에 상기 클록 신호의 상기 제4 레벨 및 상기 제2 노드의 상기 하이 레벨 전압에 응답하여 상기 출력 노드의 충전 전압을 상기 제1 방전 경로를 통하여 방전시키는 제3 방전 경로를 형성하는 제3 스테이지를 포함한다.And having a first node, precharging the first node to a high level voltage in response to a first level of an input signal and a second level of a clock signal, wherein the first node is precharged in response to a third level of the input signal. A first stage for discharging the high level voltage; And a second node and a third node, and precharges the second node to a high level voltage in response to the second level of the clock signal, and drives the third node in response to the fourth level of the clock signal. A second discharge path forming a first discharge path for discharging, and forming a second discharge path for discharging the high level voltage of the second node through the first discharge path in response to the high level voltage of the first node; stage; And an output node, charging the output node to a high level voltage in response to a low level voltage of the second node, and the fourth level and the second level of the clock signal when the first discharge path is formed. And a third stage forming a third discharge path for discharging the charging voltage of the output node through the first discharge path in response to the high level voltage of the node.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 플립플롭은,According to another feature of the invention, the flip-flop,

제1 전원과 제2 전원 사이에 연결되어 있으며, 클록 신호가 제1 레벨에서 제2 레벨로 변경될 때 입력 신호를 반전하여 제1 노드로 출력하는 제1 클록형 CMOS; 상기 제1 전원과 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있으며, 상기 클록 신호의 상기 제1 레벨에 응답하여 턴온되는 제1 트랜지스터; 상기 제2 노드와 상기 제3 노드 사이에 연결되어 있으며, 상기 제1 노드의 전압에 응답하여 동작하는 제2 트랜지스터; 상기 제3 노드와 상기 제2 전원 사이에 연결되어 있으며, 상기 클록 신호의 상기 제2 레벨에 응답하여 턴온되는 제3 트랜지스터; 상기 제1 전원과 상기 제3 노드 사이에 연결되어 있으며, 상기 클록 신호가 상기 제2 레벨에서 상기 제1 레벨로 변 경될 때 상기 제2 노드의 출력 신호를 반전하여 출력하는 제2 클록형 CMOS를 포함한다.A first clock type CMOS connected between the first power supply and the second power supply, the first clock type CMOS inverting the input signal and outputting the inverted signal to the first node when the clock signal changes from the first level to the second level; A first transistor connected between the first power supply and the second node and turned on in response to the first level of the clock signal; A second transistor connected between the second node and the third node and operating in response to a voltage of the first node; A third transistor connected between the third node and the second power supply and turned on in response to the second level of the clock signal; A second clock type CMOS connected between the first power supply and the third node and inverting and outputting an output signal of the second node when the clock signal is changed from the second level to the first level; Include.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

이제 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a flip-flop according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭의 회로도이다.6 is a circuit diagram of a flip-flop according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭은 제1 스테이지(100), 제2 스테이지(200) 및 제3 스테이지(300)를 포함한다. 이때, 제1 및 제3 스테이지(100, 300)는 서로 다른 타입의 클록형 CMOS(clocked CMOS) 구조로 이루어져 있다. 그리고 제1 스테이지(100)는 2개의 P 채널 트랜지스터(MP31, MP32)와 1개의 N 채널 트랜지스터(MN31)를 포함하고, 제2 스테이지(200)는 1개의 P 채널 트랜지스터(MP33)와 2개의 N 채널 트랜지스터(MN32, MN35)를 포함하며, 제3 스테이지 (300)는 1개의 P 채널 트랜지스터(MP34)와 2개의 N 채널 트랜지스터(MN33, MN34)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the flip-flop according to the exemplary embodiment of the present invention includes a first stage 100, a second stage 200, and a third stage 300. In this case, the first and third stages 100 and 300 have different types of clocked CMOS (CMOS) structures. The first stage 100 includes two P-channel transistors MP31 and MP32 and one N-channel transistor MN31, and the second stage 200 includes one P-channel transistor MP33 and two N. The channel transistors MN32 and MN35 are included, and the third stage 300 includes one P-channel transistor MP34 and two N-channel transistors MN33 and MN34.

도 6에서는 이들 트랜지스터(MP31-MP34), 트랜지스터(MN31-MN35)를 소스와 드레인을 두 전극으로 가지고 게이트를 제어 전극으로 가지는 MOS(metal oxide silicon) 트랜지스터로 도시하였다.In FIG. 6, these transistors MP31-MP34 and MN31-MN35 are illustrated as metal oxide silicon (MOS) transistors having a source and a drain as two electrodes and a gate as a control electrode.

구체적으로, 트랜지스터(MP31)의 제1 전극은 하이 레벨 전압을 공급하는 전원(VDD)과 연결되어 있으며, 트랜지스터(MP31)의 제어 전극은 입력 신호(D3)를 수신한다. In detail, the first electrode of the transistor MP31 is connected to a power supply VDD supplying a high level voltage, and the control electrode of the transistor MP31 receives the input signal D3.

트랜지스터(MP32)는 제1 전극이 트랜지스터(MP31)의 제2 전극과 연결되고 제어 전극을 통하여 클록 신호(CLK3)을 수신하고 제2 전극이 제1 노드(A30)에 연결되어 있다. In the transistor MP32, a first electrode is connected to the second electrode of the transistor MP31, receives a clock signal CLK3 through a control electrode, and a second electrode is connected to the first node A30.

트랜지스터(MN31)는 제1 전극이 제1 노드(A30)에 연결되고 제어 전극을 통하여 입력 신호(D3)를 수신하며 제2 전극이 로우 레벨 전압을 공급하는 전원에 연결된다. 도 6에서는 로우 레벨 전압을 공급하는 전원을 접지 전압을 공급하는 접지단으로 도시하였다.The transistor MN31 has a first electrode connected to the first node A30, receives an input signal D3 through a control electrode, and a second electrode connected to a power supply supplying a low level voltage. In FIG. 6, a power supply supplying a low level voltage is illustrated as a ground terminal supplying a ground voltage.

트랜지스터(MP33)는 제1 전극이 하이 레벨 전압을 공급하는 전원과 연결되고 제어 전극을 통하여 클록 신호(CLK3)을 수신하며 제2 전극이 제2 노드(B30)와 연결된다. The transistor MP33 is connected to a power source to which a first electrode supplies a high level voltage, receives a clock signal CLK3 through a control electrode, and a second electrode is connected to a second node B30.

트랜지스터(MN32)는 제1 전극이 제2 노드(B30)에 연결되고 제어 전극이 제1 노드(A30)에 연결되며 제2 전극이 제3 노드(C30)에 연결된다. In the transistor MN32, a first electrode is connected to the second node B30, a control electrode is connected to the first node A30, and a second electrode is connected to the third node C30.

트랜지스터(MN35)는 제1 전극이 제3 노드(C30)에 연결되고 제어 전극을 통하여 클록 신호(CLK3)을 수신하며 제2 전극이 로우 레벨 전압을 공급하는 전원에 연결된다. The transistor MN35 is connected to a power source having a first electrode connected to the third node C30, receiving a clock signal CLK3 through a control electrode, and a second electrode supplying a low level voltage.

트랜지스터(MP34)는 제1 전극이 하이 레벨 전압을 공급하는 전원에 연결되고 제어 전극이 제2 노드(B30)에 연결되며 제2 전극이 출력 노드(QB30)와 연결된다. The transistor MP34 is connected to a power source to which a first electrode supplies a high level voltage, a control electrode is connected to a second node B30, and a second electrode is connected to an output node QB30.

트랜지스터(MN33)는 제1 전극이 출력 노드(QB30)와 연결되고 제어 전극을 통하여 클록 신호(CLK3)를 수신한다. The transistor MN33 has a first electrode connected to the output node QB30 and receives a clock signal CLK3 through the control electrode.

트랜지스터(MN34)는 제1 전극이 트랜지스터(MN33)의 제2 전극과 연결되고 제어 전극이 제2 노드(B30)와 연결되며 제2 전극이 제3 노드(C30)와 연결된다.In the transistor MN34, a first electrode is connected to the second electrode of the transistor MN33, a control electrode is connected to the second node B30, and a second electrode is connected to the third node C30.

이때, 출력 노드(QB30)에 인버터(400)가 연결되어 출력 노드(QB30)의 신호를 반전하여 출력함으로써, 도 6의 플립플롭이 D 플립플롭으로 동작할 수 있다.In this case, the inverter 400 is connected to the output node QB30 to invert and output the signal of the output node QB30 so that the flip-flop of FIG. 6 may operate as a D flip-flop.

다음, 도 7a 내지 도 7d를 통하여 도 6의 플립플롭의 동작을 설명하기로 한다.Next, the operation of the flip-flop of FIG. 6 will be described with reference to FIGS. 7A to 7D.

도 7a 내지 도 7d는 각각 입력 신호(D3)와 클록 신호(CLK3)에 따른 도 6의 플립플롭의 동작을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 7a 및 도 7b는 입력 신호(D3)가 로우 레벨인 경우, 클록 신호(CLK3)가 로우 레벨 또는 하이 레벨(CLK3)인 경우의 플립플롭의 동작을 나타낸다. 그리고, 도 7c 및 도 7d는 입력 신호(D3)가 하이 레벨인 경우, 클록 신호(CLK3)가 로우 레벨 또는 하이 레벨(CLK3)인 경우의 플립플롭의 동작을 나타낸다.7A to 7D are diagrams illustrating the operation of the flip-flop of FIG. 6 according to the input signal D3 and the clock signal CLK3, respectively. 7A and 7B illustrate an operation of flip-flop when the clock signal CLK3 is at the low level or the high level CLK3 when the input signal D3 is at the low level. 7C and 7D show the flip-flop operation when the clock signal CLK3 is at the low level or the high level CLK3 when the input signal D3 is at the high level.

도 7a에 보인 바에 따르면, 먼저 입력 신호(D3)가 로우 레벨이고 클록 신호 (CLK3)가 로우 레벨인 경우, 트랜지스터(MP31, MP32, MP33)는 턴 온되고 트랜지스터(MN31, MN35, MN33)는 턴 오프된다. 그러면 트랜지스터(MP31, MP32)를 통하여 전원(VDD)의 하이 레벨 전압이 제1 노드(A30)에 프리차지되고, 하이 레벨 전압으로 프리차지된 제1 노드(A30)의 전압에 응답하여 트랜지스터(MN32)가 턴 온된다. 그러면 트랜지스터(MP33, MN32)를 통하여 제2 노드(B30) 및 제3 노드(C30)는 전원(VDD)의 하이 레벨 전압으로 프리차지되고, 제2 노드(B30)의 하이 레벨 전압에 응답하여 트랜지스터(MP34)가 턴 오프된다. 트랜지스터(MP34, MN33, MN35)가 턴 오프되므로 출력 노드(QB30)에 충ㆍ방전 경로가 형성되지 않아 출력 노드(QB30)는 이전 값을 유지한다(Hold). As shown in FIG. 7A, first, when the input signal D3 is low level and the clock signal CLK3 is low level, the transistors MP31, MP32, and MP33 are turned on and the transistors MN31, MN35, and MN33 are turned on. Is off. Then, the high level voltage of the power supply VDD is precharged to the first node A30 through the transistors MP31 and MP32, and the transistor MN32 is responsive to the voltage of the first node A30 precharged to the high level voltage. ) Is turned on. Then, the second node B30 and the third node C30 are precharged to the high level voltage of the power supply VDD through the transistors MP33 and MN32, and in response to the high level voltage of the second node B30. (MP34) is turned off. Since the transistors MP34, MN33, and MN35 are turned off, the charge / discharge path is not formed at the output node QB30, so the output node QB30 maintains the previous value (Hold).

다음, 도 7b와 같이 입력 신호(D3)가 로우 레벨을 유지한 상태에서 클록 신호(CLK3)가 하이 레벨로 천이(transition)하는 경우, 트랜지스터(MP32, MP33)는 턴 오프되고 트랜지스터(MN35, MN33)가 턴 온된다. 그러면 턴 온된 트랜지스터(MN35)에 의해 제3 노드(C30)의 전압이 방전되는 방전 경로(①)가 형성되고, 턴 오프된 트랜지스터(MP32, MN31)에 의해 제1 노드(A30)의 전압은 이전 전압(하이 레벨 전압)을 유지한다. 그리고 턴 온된 트랜지스터(MN32)와 제1 방전 경로(①)를 통해 제2 노드(B30)의 프리차지 전압이 방전되는 방전 경로(②)가 형성된다. 이때, 트랜지스터(MP34)는 턴 온되고 트랜지스터(MN34)는 턴 오프되므로 출력 노드(QB30)를 충전시킴으로써 출력 노드(QB30)는 하이 레벨로 결정된다. 인버터(400)의 출력 신호(Q3)는 로우 레벨로 결정된다.Next, as shown in FIG. 7B, when the clock signal CLK3 transitions to the high level while the input signal D3 maintains the low level, the transistors MP32 and MP33 are turned off and the transistors MN35 and MN33 are turned off. ) Is turned on. Then, a discharge path ① is formed in which the voltage of the third node C30 is discharged by the turned-on transistor MN35, and the voltage of the first node A30 is transferred by the turned-off transistors MP32 and MN31. Maintain the voltage (high level voltage). A discharge path ② is formed through which the precharge voltage of the second node B30 is discharged through the turned-on transistor MN32 and the first discharge path ①. At this time, since the transistor MP34 is turned on and the transistor MN34 is turned off, the output node QB30 is determined to be at a high level by charging the output node QB30. The output signal Q3 of the inverter 400 is determined at the low level.

한편, 도 7c에 보인 바에 따르면, 먼저 입력 신호(D3)가 하이 레벨이고 클록 신호(CLK3)가 로우 레벨인 경우, 트랜지스터(MP32, MN31, MP33)은 턴 온되고 트랜지스터(MP31, MN35, MN33)은 턴 오프된다. 그러면, 트랜지스터(MN31)를 통하여 제1 노드(A30)의 전압이 방전된다. 제1 노드(A30)의 로우 레벨 전압에 응답하여 트랜지스터(MN32)가 턴 오프되고, 턴 온된 트랜지스터(MP33)를 통하여 전원(VDD)의 하이 레벨 전압이 제2 노드(B30)에 프리차지 된다. 이때, 제2 노드(B30)의 하이 레벨 전압에 응답하여 트랜지스터(MP34)는 턴 오프된다. 턴 오프된 트랜지스터(MP34, MN33)에 의해 출력 노드(QB30)에 충ㆍ방전 경로가 형성되지 않으므로 출력 노드(QB30)는 이전 값을 유지한다(Hold). Meanwhile, as shown in FIG. 7C, when the input signal D3 is at the high level and the clock signal CLK3 is at the low level, the transistors MP32, MN31, and MP33 are turned on and the transistors MP31, MN35, and MN33 are turned on. Is turned off. Then, the voltage of the first node A30 is discharged through the transistor MN31. The transistor MN32 is turned off in response to the low level voltage of the first node A30, and the high level voltage of the power supply VDD is precharged to the second node B30 through the turned on transistor MP33. At this time, the transistor MP34 is turned off in response to the high level voltage of the second node B30. Since the charge / discharge path is not formed at the output node QB30 by the turned-off transistors MP34 and MN33, the output node QB30 maintains the previous value (Hold).

다음, 도 7d과 같이 입력 신호(D3)가 하이 레벨을 유지한 상태에서 클록 신호(CLK3)가 하이 레벨로 천이하는 경우, 트랜지스터(MN33, MN35)가 턴 온되고 트랜지스터(MP32, MP33)가 턴 오프된다. 그러면 턴 오프된 트랜지스터(MP32)에 의해 제1 노드(A30)의 전압은 이전 전압(로우 레벨 전압)을 유지한다. 그리고 턴 오프된 트랜지스터(MP33, MN32)에 의해 제2 노드(B30)의 전압은 이전 전압(하이 레벨 전압)을 유지한다. 그러면 턴 온된 트랜지스터(MN33, MN34, MN35)에 의해 출력 노드(QB30)의 전압이 방전되는 경로(③)가 형성된다. 이 방전 경로(③)를 통해 출력 노드(QB30)의 전하가 방전됨으로써 출력 노드(QB30)는 로우 레벨로 결정된다. 인버터(400)의 출력 신호(Q30)는 하이 레벨로 결정된다.Next, when the clock signal CLK3 transitions to the high level while the input signal D3 maintains the high level as shown in FIG. 7D, the transistors MN33 and MN35 are turned on and the transistors MP32 and MP33 are turned on. Is off. Then, the voltage of the first node A30 is maintained at the previous voltage (low level voltage) by the turned off transistor MP32. The voltage of the second node B30 is maintained at the previous voltage (high level voltage) by the turned-off transistors MP33 and MN32. Then, a path (3) through which the turned-on transistors MN33, MN34, MN35 discharges the voltage of the output node QB30 is formed. The charge of the output node QB30 is discharged through this discharge path ③, so that the output node QB30 is determined to be at a low level. The output signal Q30 of the inverter 400 is determined to be at a high level.

이상 기술한 바에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭의 각 스테이지는 다음과 같은 기능을 수행한다.As described above, each stage of the flip-flop according to the embodiment of the present invention performs the following functions.

즉, 제1 스테이지(100)는 입력 신호(D3)의 로우 레벨 및 클록 신호(CLK3)의 로우 레벨에 응답하여 제1 노드(A30)를 프리차지하고, 클록 신호(CLK3)의 하이 레벨에 응답하여 제1 노드(A30)를 방전시킨다. 제2 스테이지(200)는 클록 신호(CLK3), 제1 노드(A30)의 하이 레벨 전압 각각에 응답하여 제2 노드(B30)를 충전시키거나 또는 제2 노드(B30) 그리고 제3 노드(C30)를 방전시킨다. 제3 스테이지(300)는 제2 노드(B30)의 로우 레벨 전압에 응답하여 출력 노드(QB30)를 충전시키거나 또는, 클록 신호(CLK3) 및 제2 노드(B30)의 하이 레벨 전압에 응답하여 출력 노드(QB30)를 방전시킨다.That is, the first stage 100 precharges the first node A30 in response to the low level of the input signal D3 and the low level of the clock signal CLK3, and in response to the high level of the clock signal CLK3. The first node A30 is discharged. The second stage 200 charges the second node B30 in response to the clock signal CLK3 and the high level voltage of the first node A30, or the second node B30 and the third node C30. ) Is discharged. The third stage 300 charges the output node QB30 in response to the low level voltage of the second node B30, or in response to the clock signal CLK3 and the high level voltage of the second node B30. The output node QB30 is discharged.

다음, 도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭의 신호 타이밍도로서, 도 8은 2GHz의 주파수와 0.01nsec의 경사를 가지는 클록 신호(CLK3)로 실험한 결과를 나타내고, 도 9는 100MHz의 주파수와 0.8nsec의 경사를 가지는 클록 신호(CLK3)로 실험한 결과를 나타낸다.8 and 9 are signal timing diagrams of a flip-flop according to an embodiment of the present invention, respectively, and FIG. 8 shows a result of experimenting with a clock signal CLK3 having a frequency of 2 GHz and an inclination of 0.01 nsec. 9 shows the results of experiments with a clock signal CLK3 having a frequency of 100 MHz and a slope of 0.8 nsec.

도 8에 따르면, 제2 노드(B30)의 불필요한 방전이 억제된 것을 알 수 있다. 즉 입력 신호(D3)가 하이 레벨일 때 클록 신호(CLK3)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하는 경우, 제2 노드(B30)가 안정적으로 하이 레벨을 유지하고 있음을 알 수 있다(P11). 이는 제1 노드(A30)의 방전이 입력 단자에 제어 전극이 연결된 트랜지스터(MN31)에 의해서만 이루어지기 때문에 제1 노드(A30)가 클록 신호(CLK3)에 상관없이 빠르게 방전될 수 있다. 따라서 트랜지스터(MN35)가 턴 온되는 순간 이전에, 트랜지스터(MN32)를 턴 오프 시킬 수 있기 때문에 제2 노드(B30)의 방전을 억제할 수 있는 것이다.According to FIG. 8, it can be seen that unnecessary discharge of the second node B30 is suppressed. That is, when the clock signal CLK3 transitions from the low level to the high level when the input signal D3 is at the high level, it can be seen that the second node B30 maintains the high level in a stable manner (P11). Since the discharge of the first node A30 is performed only by the transistor MN31 having a control electrode connected to the input terminal, the first node A30 may be quickly discharged regardless of the clock signal CLK3. Therefore, since the transistor MN32 can be turned off before the moment when the transistor MN35 is turned on, the discharge of the second node B30 can be suppressed.

또한, 입력 신호(D3)가 하이 레벨일 때 클록 신호(CLK3)에 의해 제1 노드 (A30)가 불필요하게 충ㆍ방전되는 현상이 억제된 것을 알 수 있다(P12). 이는 제1 노드(A30)를 충전시키는 트랜지스터(MP31, MP32)가 입력 신호(D3) 및 클록 신호(CLK3)에 따르도록 구성한 결과, 입력 신호(D3)에 영향을 받는 트랜지스터(MP31)가 입력 신호(D3)가 하이 레벨일 때 턴 오프 되어 충전 경로가 차단되므로 제1 노드(A30)의 불필요한 충ㆍ방전 현상을 막을 수 있는 것이다.In addition, it can be seen that the phenomenon in which the first node A30 is unnecessarily charged and discharged by the clock signal CLK3 when the input signal D3 is at a high level is suppressed (P12). This is because the transistors MP31 and MP32 that charge the first node A30 are configured to comply with the input signal D3 and the clock signal CLK3. As a result, the transistor MP31 affected by the input signal D3 is input signal. When D3 is at a high level, the charging path is turned off to prevent unnecessary charging and discharging of the first node A30.

또한, 원치 않는 순간에 출력 노드(QB30)의 순간적인 방전 현상으로 인한, 글리치 현상 및 클록 신호(CLK3) 경사가 완만할 경우 발생하는 출력 노드(QB30)의 잘못된 방전 현상이 억제된 것을 알 수 있다(P13). 이는 제3 노드(C30)가 이러한 잘못된 방전을 막아주는 역할을 하기 때문이다. 제3 노드(C30)에 일정한 전하를 프리차지시켜서 출력 노드(QB30)가 불필요하게 방전 될 때마다 이를 막고, 제3 노드(C30)의 전하가 방전된 후에야 출력 노드(QB30)의 전하가 방전될 수 있도록 한다. 따라서, 글리치 현상 및 클록 신호(CLK3) 경사 기울기에 대한 민감도를 완화할 수 있다. In addition, it can be seen that an incorrect discharge phenomenon of the output node QB30, which occurs when the glitch phenomenon and the slope of the clock signal CLK3 are gentle due to the instantaneous discharge phenomenon of the output node QB30 at an undesired instant, is suppressed. (P13). This is because the third node C30 plays a role of preventing such an erroneous discharge. A constant charge is precharged to the third node C30 to prevent the output node QB30 from being discharged unnecessarily, and only after the charge of the third node C30 is discharged, the charge of the output node QB30 is discharged. To help. Therefore, sensitivity to the glitch phenomenon and the slope of the clock signal CLK3 may be alleviated.

클록 신호(CLK3) 경사 기울기에 대한 민감도가 완화된 것은 다음 도 9를 통하여 확인할 수 있다.Sensitivity to the slope of the clock signal CLK3 is relaxed, as shown in FIG. 9.

도 9에 따르면, 0.8nsec의 기울기를 갖는 클록 신호(CLK3) 경사에서도 오동작 없이 동작한다는 것을 보여준다(P14).According to FIG. 9, even when the clock signal CLK3 inclines having a slope of 0.8 nsec are operated without malfunction, it is shown (P14).

다음, 도 10은 도 1, 도 4에 나타난 종래의 플립플롭과 도 6에 나타난 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭을 비교하여 나타낸 표로서, 0.18um CMOS 공정변수를 사용하여 동일한 조건하에서 실험한 결과이며, 각각 트랜지스터 개수, 전파지연시 간, 전력소모를 비교한 결과가 도시되어 있다. Next, FIG. 10 is a table illustrating comparison between the conventional flip-flop shown in FIGS. 1 and 4 and the flip-flop according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 6. Experiments were performed under the same conditions using 0.18 um CMOS process variables. The result is a comparison of the number of transistors, propagation delay time, and power consumption, respectively.

도 10에 따르면, 플립플롭을 구성하는 트랜지스터의 개수는 비슷하지만, 본 발명의 실시예에 따른 플립플롭이 종래의 구조를 가지는 플립플롭에 비해 출력 노드(QB30)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이할 때의 지연시간 및 출력 노드(QB30)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이할 때의 지연시간이 작음을 알 수 있다. 또한, 좀 더 대칭에 근접한 전파지연시간을 갖는 것을 알 수 있으며, 전력 소모 또한 가장 작은 것을 알 수 있다.According to FIG. 10, although the number of transistors constituting the flip-flop is similar, the output node QB30 may transition from the low level to the high level compared to the flip-flop having the conventional structure. It can be seen that the delay time and the delay time when the output node QB30 transitions from the high level to the low level are small. In addition, it can be seen that the propagation delay time is closer to symmetry, and the power consumption is also the smallest.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also within the scope of the present invention.

전술한 구성에 의하여, 내부 노드의 불필요한 충ㆍ방전 현상과 글리치를 제거할 수 있다. 즉 제1 노드의 충전경로 트랜지스터를 입력 신호 레벨에도 의존하도록 구성하고, 방전 경로 트랜지스터를 입력 신호 레벨에만 의존하는 하나의 트랜지스터로 구성하며, 제2 노드 및 출력 노드의 방전 경로 트랜지스터를 공유함으로써 저 전력 소모를 가능하게 할 수 있다. By the above-described configuration, unnecessary charge / discharge phenomena and glitches of the internal nodes can be eliminated. That is, the charge path transistor of the first node is configured to depend on the input signal level, the discharge path transistor is composed of one transistor that depends only on the input signal level, and the low path power is shared by sharing the discharge path transistor of the second node and the output node. It can enable consumption.

또한, 대칭적인 전파 지연시간을 유도하고, 동작 속도가 크게 향상되어 고속의 프리스케일러를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 고속 동작이 필요한 다양한 응용분야에 적용될 수 있다. In addition, the symmetrical propagation delay time and the operation speed is greatly improved to implement a high-speed prescaler, it can be applied to a variety of applications requiring high-speed operation.

Claims (14)

제1 전원에 연결되어 있는 제1 전극, 입력 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 전극을 가지는 제1 트랜지스터;A first transistor having a first electrode connected to a first power source, a control electrode receiving an input signal, and a second electrode; 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극에 연결되어 있는 제1 전극, 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제2 트랜지스터;A second transistor having a first electrode connected to the second electrode of the first transistor, a control electrode receiving a clock signal, and a second electrode connected to a first node; 상기 제1 노드에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 입력 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 전원에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제3 트랜지스터;A third transistor having a first electrode connected to the first node, a control electrode receiving the input signal, and a second electrode connected to a second power source; 상기 제1 전원에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 노드와 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제4 트랜지스터;A fourth transistor having a first electrode connected to the first power source, a control electrode receiving the clock signal, and a second electrode connected to a second node; 상기 제2 노드에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 제어 전극 및 제3 노드에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제5 트랜지스터;A fifth transistor having a first electrode connected to the second node, a control electrode connected to the first node, and a second electrode connected to a third node; 상기 제3 노드에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 상기 제2 전원에 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제6 트랜지스터;A sixth transistor having a first electrode connected to the third node, a control electrode receiving the clock signal, and a second electrode connected to the second power source; 상기 제1 전원에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 제어 전극 및 출력 노드와 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제7 트랜지스터;A seventh transistor having a first electrode connected to the first power source, a control electrode connected to the second node, and a second electrode connected to an output node; 상기 출력 노드와 연결되어 있는 제1 전극, 상기 클록 신호를 수신하는 제어 전극 및 제2 전극을 가지는 제8 트랜지스터; 및An eighth transistor having a first electrode connected to the output node, a control electrode receiving the clock signal, and a second electrode; And 상기 제8 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제2 노드와 연결되어 있는 제어 전극 및 상기 제3 노드와 연결되어 있는 제2 전극을 가지는 제9 트랜지스터A ninth transistor having a first electrode connected to the second electrode of the eighth transistor, a control electrode connected to the second node, and a second electrode connected to the third node 를 포함하는 플립플롭.Flip-flop comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 상기 제4 트랜지스터 및 상기 제7 트랜지스터는 제1 채널 타입이고, The first transistor, the second transistor, the fourth transistor, and the seventh transistor are of a first channel type, 상기 제3 트랜지스터, 상기 제5 트랜지스터, 상기 제6 트랜지스터, 상기 제8 트랜지스터 및 상기 제9 트랜지스터는 제2 채널 타입인 것을 특징으로 하는 플립플롭.And the third transistor, the fifth transistor, the sixth transistor, the eighth transistor, and the ninth transistor are of a second channel type. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제1 채널 타입은 P 채널이고, 상기 제2 채널 타입은 N 채널인 것을 특징으로 하는 플립플롭.And the first channel type is a P channel, and the second channel type is an N channel. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제1 전원은 상기 제2 전원보다 높은 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 플립플롭.And the first power supply supplies a higher voltage than the second power supply. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 출력 노드와 연결되어 있는 인버터를 더 포함하는 플립플롭.And a inverter coupled to the output node. 제1 노드를 가지고 있으며, 입력 신호의 제1 레벨 및 클록 신호의 제2 레벨에 응답하여 제1 노드를 하이 레벨 전압으로 프리차지시키며, 상기 입력 신호의 제3 레벨에 응답하여 상기 제1 노드의 상기 하이 레벨 전압을 방전시키는 제1 스테이지;And having a first node, precharging the first node to a high level voltage in response to a first level of an input signal and a second level of a clock signal, wherein the first node is precharged in response to a third level of the input signal. A first stage for discharging the high level voltage; 제2 노드 및 제3 노드를 가지고 있으며, 상기 클록 신호의 상기 제2 레벨에 응답하여 상기 제2 노드를 하이 레벨 전압으로 프리차지시키고, 상기 클록 신호의 제4 레벨에 응답하여 상기 제3 노드를 방전하는 제1 방전 경로를 형성하며, 상기 제1 노드의 상기 하이 레벨 전압에 응답하여 상기 제2 노드의 상기 하이 레벨 전압을 상기 제1 방전 경로를 통하여 방전하는 제2 방전 경로를 형성하는 제2 스테이지; 및And a second node and a third node, and precharges the second node to a high level voltage in response to the second level of the clock signal, and drives the third node in response to the fourth level of the clock signal. A second discharge path forming a first discharge path for discharging, and forming a second discharge path for discharging the high level voltage of the second node through the first discharge path in response to the high level voltage of the first node; stage; And 출력 노드를 가지고 있으며, 상기 제2 노드의 로우 레벨 전압에 응답하여 상기 출력 노드를 하이 레벨 전압으로 충전시키고, 상기 제1 방전 경로가 형성된 경우에 상기 클록 신호의 상기 제4 레벨 및 상기 제2 노드의 상기 하이 레벨 전압에 응답하여 상기 출력 노드의 충전 전압을 상기 제1 방전 경로를 통하여 방전시키는 제3 방전 경로를 형성하는 제3 스테이지Has an output node, charges the output node to a high level voltage in response to a low level voltage of the second node, and the fourth level and the second node of the clock signal when the first discharge path is formed A third stage forming a third discharge path for discharging the charging voltage of the output node through the first discharge path in response to the high level voltage of? 를 포함하는 플립플롭.Flip-flop comprising a. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 레벨 및 상기 제2 레벨은 로우 레벨이고, 상기 제3 레벨 및 상기 제4 레벨은 하이 레벨인 것을 특징으로 하는 플립플롭.And the first level and the second level are low levels, and the third level and the fourth level are high levels. 제6항 또는 제7항에 있어서, The method according to claim 6 or 7, 상기 제1 스테이지는, The first stage, 상기 하이 레벨 전압을 공급하는 제1 전원과 상기 제1 노드 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 및 제2 트랜지스터, 그리고 상기 입력 신호의 상기 제3 레벨에 응답하여 상기 제1 노드를 방전하는 경로를 형성하는 제3 트랜지스터를 포함하며,A path for discharging the first node in response to the third level of the input signal and the first and second transistors connected in series between the first power supplying the high level voltage and the first node; A third transistor to form, 상기 제1 트랜지스터는 상기 입력 신호의 상기 제1 레벨에 응답하여 턴 온되고 제2 트랜지스터는 상기 제2 레벨에 응답하여 턴 온되는 것을 특징으로 하는 플립플롭.And the first transistor is turned on in response to the first level of the input signal and the second transistor is turned on in response to the second level. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 제2 스테이지는,The second stage, 상기 클록 신호의 상기 제2 레벨에 응답하여 상기 제2 노드를 프리차지시키는 경로를 형성하는 제4 트랜지스터, 상기 제1 노드의 상기 하이 레벨 전압에 응답하여 상기 제2 방전 경로를 형성하는 제5 트랜지스터, 그리고 상기 클록 신호의 상기 제4 레벨에 응답하여 상기 제1 방전 경로를 형성하는 제6 트랜지스터를 포함하는 플립플롭.A fourth transistor that forms a path for precharging the second node in response to the second level of the clock signal, and a fifth transistor that forms the second discharge path in response to the high level voltage of the first node And a sixth transistor forming the first discharge path in response to the fourth level of the clock signal. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 제3 스테이지는, The third stage, 상기 제2 노드의 상기 로우 레벨 전압에 응답하여 상기 출력 노드를 충전하는 경로를 형성하는 제7 트랜지스터, 그리고 상기 클록 신호의 상기 제4 레벨 및 상기 제2 노드의 상기 하이 레벨 전압에 각각 응답하여 상기 제3 방전 경로를 형성하는 제8 및 제9 트랜지스터를 포함하는 플립플롭.A seventh transistor forming a path for charging the output node in response to the low level voltage of the second node, and the fourth level of the clock signal and the high level voltage of the second node, respectively; A flip-flop comprising eighth and ninth transistors forming a third discharge path. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 출력 노드에 연결되어 있는 인버터를 더 포함하는 플립플롭.And a inverter coupled to the output node. 제1 전원과 제2 전원 사이에 연결되어 있으며, 클록 신호가 제1 레벨에서 제2 레벨로 변경될 때 입력 신호를 반전하여 제1 노드로 출력하는 제1 클록형 CMOS;A first clock type CMOS connected between the first power supply and the second power supply, the first clock type CMOS inverting the input signal and outputting the inverted signal to the first node when the clock signal changes from the first level to the second level; 상기 제1 전원과 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있으며, 상기 클록 신호의 상기 제1 레벨에 응답하여 턴 온되는 제1 트랜지스터;A first transistor connected between the first power supply and the second node and turned on in response to the first level of the clock signal; 상기 제2 노드와 상기 제3 노드 사이에 연결되어 있으며, 상기 제1 노드의 전압에 응답하여 동작하는 제2 트랜지스터;A second transistor connected between the second node and the third node and operating in response to a voltage of the first node; 상기 제3 노드와 상기 제2 전원 사이에 연결되어 있으며, 상기 클록 신호의 상기 제2 레벨에 응답하여 턴 온되는 제3 트랜지스터;A third transistor connected between the third node and the second power supply and turned on in response to the second level of the clock signal; 상기 제1 전원과 상기 제3 노드 사이에 연결되어 있으며, 상기 클록 신호가 상기 제2 레벨에서 상기 제1 레벨로 변경될 때 상기 제2 노드의 출력 신호를 반전 하여 출력하는 제2 클록형 CMOSA second clock type CMOS connected between the first power supply and the third node and inverting an output signal of the second node when the clock signal is changed from the second level to the first level; 를 포함하는 플립플롭.Flip-flop comprising a. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 제1 레벨은 상기 제2 레벨보다 낮은 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 플립플롭.And the first level is a voltage level lower than the second level. 제12항 또는 제13항에 있어서,The method according to claim 12 or 13, 상기 출력 노드에 연결되어 있는 인버터를 더 포함하는 플립플롭.And a inverter coupled to the output node.
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