KR100706837B1 - Flip-flop circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명의 플립플롭 회로는 클럭과 기 생성된 출력 신호에 대응하여 펄스 신호를 발생시키는 펄스 생성부, 상기 펄스 신호와 상기 클럭 및 입력 신호의 입력에 대응하여 프리차지 단자의 전위 레벨을 제어하는 제어부, 상기 프리차지 단자의 전위를 래치시키는 래치부 및 상기 프리차지 단자 및 상기 래치부의 출력 신호가 갖는 전위 레벨에 따라 상기 출력 신호의 논리값을 제어하여 출력하는 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The flip-flop circuit of the present invention includes a pulse generator for generating a pulse signal in response to a clock and a pre-generated output signal, and a controller for controlling the potential level of the precharge terminal in response to the input of the pulse signal and the clock and the input signal. And a latch unit for latching the potential of the precharge terminal and a signal output unit for controlling and outputting a logic value of the output signal according to a potential level of the output signal of the precharge terminal and the latch unit.
플립플롭, 펄스 신호, 프리차지 단자 Flip-Flop, Pulse Signal, Precharge Terminals
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 플립플롭 회로의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a flip-flop circuit according to the prior art,
도 2는 도 1에 도시한 플립플롭 회로의 상세 구성도,2 is a detailed configuration diagram of the flip-flop circuit shown in FIG.
도 3은 본 발명에 따른 플립플롭 회로의 구성을 나타낸 블록도,3 is a block diagram showing the configuration of a flip-flop circuit according to the present invention;
도 4는 도 3에 도시한 플립플롭 회로의 상세 구성도,4 is a detailed configuration diagram of the flip-flop circuit shown in FIG.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 플립플롭 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.5A and 5B are timing diagrams for describing an operation of a flip-flop circuit according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 신호 입력부 20/60 : 신호 출력부10:
30 : 펄스 생성부 40 : 제어부30: pulse generator 40: controller
50 : 래치부50: latch portion
본 발명은 플립플롭 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력 소모를 감소시키는 플립플롭 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a flip-flop circuit, and more particularly, to a flip-flop circuit for reducing power consumption.
일반적으로 플립플롭 회로는 2개의 안정 상태가 있을 때 한 쪽의 안정 상태 를 정하는 입력이 인가되면 이후 다른 쪽의 안정 상태를 정하는 입력이 인가되기까지 그 상태를 유지하는 회로이다. 이와 같은 플립플롭 회로는 주로 반도체 집적 회로 내에서 사용되며, 클럭이 입력되는 반도체 집적 회로에서는 클럭에 동기시켜 신호의 입출력 동작을 수행하는 동기식 플립플롭 회로가 사용된다.In general, a flip-flop circuit is a circuit that maintains a state when two stable states are applied to one stable state input until a stable input of the other is applied thereafter. Such a flip-flop circuit is mainly used in a semiconductor integrated circuit. In a semiconductor integrated circuit to which a clock is input, a synchronous flip-flop circuit that performs input / output operations of a signal in synchronization with a clock is used.
이하, 종래의 기술에 따른 플립플롭 회로를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a flip-flop circuit according to the related art will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 종래의 기술에 따른 플립플롭 회로의 개략적인 구성도로서, 일반적으로 센스 앰프 타입이라 불리는 동기식 S-R 플립플롭 회로를 나타낸 것이다. 이하에서는 프리차지(Precharge) 단자인 셋트(Set) 단자와 리셋(Reset) 단자를 각각 S 단자와 R 단자로 표현하기로 하며, S 단자의 반대 위상을 갖는 단자를 /S 단자로, R 단자의 반대 위상을 갖는 단자를 /R 단자로 표현하기로 한다.1 is a schematic configuration diagram of a flip-flop circuit according to the related art, which shows a synchronous S-R flip-flop circuit, commonly referred to as a sense amplifier type. Hereinafter, the Set terminal and the Reset terminal, which are precharge terminals, will be referred to as the S terminal and the R terminal, respectively. The terminal having the opposite phase of the S terminal will be referred to as the / S terminal, Terminals having the opposite phase will be expressed as / R terminals.
도시한 바와 같이, 상기 플립플롭 회로는 클럭(clk)과 입력 신호 쌍(A, /A)의 입력에 대응하여 S 단자와 R 단자의 전위 레벨을 제어하는 신호 입력부(10) 및 상기 S 단자와 상기 R 단자가 갖는 전위 레벨에 대응하여 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 전위 레벨을 제어하여 출력하는 신호 출력부(20)로 구성된다.As shown, the flip-flop circuit includes a
이와 같이 구성된 플립플롭 회로에서, 상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨(Low Level)이면 상기 신호 입력부(10)는 상기 입력 신호 쌍(A, /A)이 갖는 논리값에 관계 없이 상기 S 단자와 상기 R 단자의 전위를 로우 레벨로 제어한다. 이후 상기 신호 출력부(20)는 이전에 갖고 있던 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값을 유지한다.In the flip-flop circuit configured as described above, if the potential of the clock clk is at a low level, the
그러나 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨(High Level)로 상승하게 되면, 상기 S 단자와 상기 R 단자의 전위 레벨은 상기 입력 신호 쌍(A, /A)이 갖는 논리값에 의해 결정된다. 즉 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (1, 0)이면 상기 S 단자의 전위는 하이 레벨, 상기 R 단자의 전위는 로우 레벨이 된다. 이에 따라 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (1, 0)이 되고 이는 상기 클럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다. 마찬가지로 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (0, 1)이면 상기 S 단자의 전위는 로우 레벨, 상기 R 단자의 전위는 하이 레벨이 된다. 이에 따라 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (0, 1)이 되고 이는 상기 클럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다.However, when the potential of the clock clk rises to a high level, the potential levels of the S terminal and the R terminal are determined by logic values of the input signal pairs A and / A. That is, when the logic value of the input signal pairs A and / A is (1, 0), the potential of the S terminal is at a high level, and the potential of the R terminal is at a low level. Accordingly, the logic value of the output signal pair Q, / Q becomes (1, 0), which is maintained until the next rising edge time of the clock clk. Similarly, when the logic value of the input signal pairs A and / A is (0, 1), the potential of the S terminal is at a low level, and the potential of the R terminal is at a high level. Accordingly, the logic value of the output signal pair Q, / Q becomes (0, 1), which is maintained until the next rising edge time of the clock clk.
상기 플립플롭 회로에 대한 보다 상세한 설명은 이하의 첨부된 도면을 참조하여 실시하기로 한다.A more detailed description of the flip-flop circuit will be made with reference to the accompanying drawings.
도 2는 도 1에 도시한 플립플롭 회로의 상세 구성도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the flip-flop circuit shown in FIG. 1.
도시한 것처럼, 상기 신호 입력부(10)는 게이트 단에 상기 클럭(clk)이 입력되고 소스 단에 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 /S 단자와 연결되는 제 1 트랜지스터(TR1), 게이트 단에 상기 클럭(clk)이 입력되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 /R 단자와 연결되는 제 2 트랜지스터(TR2), 게이트 단에 상기 클럭(clk)이 입력되고 드레인 단이 제 1 노드(N1)와 연결되며 소스 단이 접지되는 제 3 트랜지스터(TR3), 게이트 단이 상기 /R 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 /S 단자와 연결되는 제 4 트랜지스터(TR4), 게이트 단이 상기 /S 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 /R 단자와 연결되는 제 5 트랜지스터(TR5), 게이트 단이 상기 /R 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 /S 단자와 연결되며 소스 단이 제 2 노드(N2)와 연결되는 제 6 트랜지스터(TR6), 게이트 단이 상기 /S 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 /R 단자와 연결되며 소스 단이 제 3 노드(N3)와 연결되는 제 7 트랜지스터(TR7), 게이트 단에 입력 신호 A가 입력되고 드레인 단이 상기 제 2 노드(N2)와 연결되며 소스 단이 상기 제 1 노드(N1)와 연결되는 제 8 트랜지스터(TR8), 게이트 단에 입력 신호 /A가 입력되고 드레인 단이 상기 제 3 노드(N3)와 연결되며 소스 단이 상기 제 1 노드(N1)와 연결되는 제 9 트랜지스터(TR9), 게이트 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 입력되고 드레인 단과 소스 단이 각각 상기 제 2 노드(N2)와 상기 제 3 노드(N3)에 연결되는 제 10 트랜지스터(TR10), 상기 /S 단자로부터 전달되는 신호를 반전시켜 상기 S 단자에 전달하는 제 1 인버터(IV1) 및 상기 /R 단자로부터 전달되는 신호를 반전시켜 상기 R 단자에 전달하는 제 2 인버터(IV2)로 구성된다.As shown in the drawing, the
그리고 상기 신호 출력부(20)는 게이트 단이 상기 R 단자와 연결되고 드레인 단이 출력 단자 Q와 연결되며 소스 단이 접지되는 제 11 트랜지스터(TR11), 게이트 단이 상기 S 단자와 연결되고 드레인 단이 출력 단자 /Q와 연결되며 소스 단이 접지되는 제 12 트랜지스터(TR12), 게이트 단이 상기 /S 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 Q 단자와 연결되는 제 13 트랜지스터(TR13), 게이트 단이 상기 /Q 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전 압(Vdrv)이 인가되는 제 14 트랜지스터(TR14), 게이트 단이 상기 R 단자와 연결되고 소스 단이 상기 제 14 트랜지스터(TR14)의 드레인 단과 연결되며 소스 단이 상기 Q 단자와 연결되는 제 15 트랜지스터(TR15), 게이트 단이 상기 /S 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 Q 단자와 연결되는 제 16 트랜지스터(TR16), 게이트 단이 상기 /Q 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 제 16 트랜지스터(TR16)의 소스 단과 연결되며 소스 단이 접지되는 제 17 트랜지스터(TR17), 게이트 단이 상기 /R 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 /Q 단자와 연결되는 제 18 트랜지스터(TR18), 게이트 단이 상기 Q 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되는 제 19 트랜지스터(TR19), 게이트 단이 상기 S 단자와 연결되고 소스 단이 상기 제 19 트랜지스터(TR19)의 드레인 단과 연결되며 드레인 단이 상기 /Q 단자와 연결되는 제 20 트랜지스터(TR20), 게이트 단이 상기 /R 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 /Q 단자와 연결되는 제 21 트랜지스터(TR21) 및 게이트 단이 상기 Q 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 제 21 트랜지스터(TR21)의 소스 단과 연결되며 소스 단이 접지되는 제 22 트랜지스터(TR22)로 구성된다.The
이 때 상기 구동 전압(Vdrv)은 상기 플립플롭 회로의 전원 전압으로서, 바람직하게는 반도체 집적 회로에서 사용되는 외부 공급전원(VDD)으로 구현 가능하나 이에 한정되지는 않는다.In this case, the driving voltage Vdrv is a power supply voltage of the flip-flop circuit, and may be preferably implemented as an external supply power supply VDD used in a semiconductor integrated circuit, but is not limited thereto.
이와 같이 구성된 상기 플립플롭 회로에 입력되는 상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨이면 상기 신호 입력부(10)의 상기 제 1 트랜지스터(TR1)와 상기 제 2 트 랜지스터(TR2)는 턴 온(Turn On) 되고, 상기 제 3 트랜지스터(TR3)는 턴 오프(Turn Off) 된다. 따라서 상기 /S 단자와 상기 /R 단자의 전위 레벨은 하이 레벨이 되며 이에 따라 상기 S 단자와 상기 R 단자의 전위는 로우 레벨이 된다. 상기 S, R 단자의 전위가 로우 레벨이고 상기 /S, /R 단자의 전위가 하이 레벨이므로 상기 신호 출력부(20)의 상기 제 15, 제 16, 제 20 및 제 21 트랜지스터(TR15, TR16, TR20, TR21)는 턴 온 되고, 상기 제 11, 제 12, 제 13 및 제 18 트랜지스터(TR11, TR12, TR13, TR18)는 턴 오프 된다.When the potential of the clock clk input to the flip-flop circuit configured as described above is at a low level, the first transistor TR1 and the second transistor TR2 of the
이 때 이전에 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)이 가지고 있던 논리값이 (0, 1)이었다면, 상기 제 17 및 제 19 트랜지스터(TR17, TR19)는 턴 온 되고 상기 제 14 및 제 22 트랜지스터(TR14, TR22)는 턴 오프 된다. 따라서 이 경우의 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (0, 1)이 되며, 이 때의 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 변화하지 않은 것으로 볼 수 있다.At this time, if the logic value previously held by the output signal pairs Q and / Q was (0, 1), the seventeenth and nineteenth transistors TR17 and TR19 are turned on and the fourteenth and twenty-second transistors are turned on. (TR14, TR22) are turned off. Therefore, in this case, the logic value of the output signal pairs Q and / Q is (0, 1), and the logic value of the output signal pairs Q and / Q at this time is not changed. .
상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)이 가지고 있던 논리값이 (1, 0)이었다면, 상기 제 14 및 제 22 트랜지스터(TR14, TR22)는 턴 온 되고 제 17 및 제 19 트랜지스터(TR17, TR19)는 턴 오프 된다. 따라서 이 때의 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (1, 0)이 되며, 마찬가지로 이 때의 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 변화하지 않은 것으로 볼 수 있다.If the logic value of the output signal pairs Q and / Q was (1, 0), the fourteenth and twenty-second transistors TR14 and TR22 are turned on and the seventeenth and nineteenth transistors TR17 and TR19 are turned on. Is turned off. Therefore, the logic value of the output signal pairs Q and / Q at this time becomes (1, 0), and the logic value of the output signal pairs Q and / Q at this time does not change. have.
그러나 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨이 되면 상기 S, R, /S 및 /R 단자의 전위 레벨은 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 영향을 받는다. 우선 상기 신호 입력부(10)의 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(TR1, TR2)는 턴 오프 되고 상기 제 3 트 랜지스터(TR3)는 턴 온 되어 상기 제 1 노드(N1)의 전위는 로우 레벨이 된다. 이 때 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (0, 1)이면 상기 제 8 트랜지스터(TR8)는 턴 오프 되고 상기 제 9 트랜지스터(TR9)는 턴 온 된다. 상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨이었을 때 상기 /S 단자와 상기 /R 단자의 전위가 하이 레벨이었으므로 상기 제 6 및 제 7 트랜지스터(TR6, TR7)는 이미 턴 온 되어 있는 상태이다. 따라서 상기 /R 단자의 전위는 로우 레벨로 천이되며 상기 /S 단자의 전위는 변하지 않는다. 이후 상기 제 4 트랜지스터(TR4)는 턴 온 되고 상기 제 6 트랜지스터(TR6)는 턴 오프 되어 상기 /S 단자의 하이 레벨, 상기 /R 단자의 로우 레벨 상태는 유지된다. 그리고 이에 따라 상기 S 단자는 로우 레벨, 상기 R 단자는 하이 레벨인 상태가 조성된다.However, when the potential of the clock clk becomes a high level, the potential levels of the S, R, / S, and / R terminals are affected by the input signal pairs A and / A. First, the first and second transistors TR1 and TR2 of the
상기 S 및 /R 단자가 로우 레벨, 상기 R 및 /S 단자가 하이 레벨인 상태가 조성됨에 따라 상기 신호 출력부(20)의 상기 제 11, 제 16, 제 18 및 제 20 트랜지스터(TR11, TR16, TR18, TR20)는 턴 온 되고, 상기 제 12, 제 13, 제 15 및 제 21 트랜지스터(TR12, TR13, TR15, TR21)는 턴 오프 된다. 이에 따라 상기 /Q 단자의 전위는 하이 레벨이 되고, 이후 상기 제 17 트랜지스터(TR17)는 턴 온 되어 상기 Q 단자의 전위는 로우 레벨이 된다. 즉 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (0, 1)이 되고 이는 상기 클럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다.The 11th, 16th, 18th, and 20th transistors TR11 and TR16 of the
상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (1, 0)일 때에는 상기 S 및 /R 단자의 전위가 하이 레벨, 상기 R 및 /S 단자가 로우 레벨인 상태가 만들어진다. 이에 따라 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (1, 0)이 되며 이는 마찬가지로 상기 클 럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다.When the logic value of the input signal pairs A, / A is (1, 0), a state is created in which the potentials of the S and / R terminals are at a high level, and the R and / S terminals are at a low level. Accordingly, the logic value of the output signal pair Q, / Q becomes (1, 0), which is likewise maintained until the next rising edge time of the clock clk.
여기에서 상기 신호 입력부(10)의 상기 제 10 트랜지스터(TR10)는 상기 /S 단자 또는 상기 /R 단자의 레벨 천이시 플로팅(Floating) 상태가 되는 것을 방지하기 위해 구비된다. 상기 제 10 트랜지스터(TR10)의 게이트 전압으로 상기 구동 전압(Vdrv)이 사용되나, 상기 제 10 트랜지스터(TR10)는 다른 트랜지스터들에 비해 상대적으로 큰 저항값을 갖는 사이즈로 구현되므로 상기 제 10 트랜지스터(TR10)의 도통 전류에 의한 오동작은 발생하지 않는다.Herein, the tenth transistor TR10 of the
이와 같이 구성된 플립플롭 회로에서는, 상기 클럭(clk)이 하이 레벨의 전위를 갖게 되면 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값에 따라 상기 /S 단자와 상기 /R 단자의 전위 레벨이 제어된다. 즉 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (0, 1)이면 상기 /S 단자의 전위는 하이 레벨이 되고 상기 /R 단자의 전위는 로우 레벨이 된다. 이 때 상기 /R 단자는 상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨일 때 하이 레벨의 전위를 갖고 있었으므로, 상기 /R 단자에서는 로우 레벨로의 레벨 천이 현상이 발생하게 된다. 이 때 상기 /R 단자에서 상기 제 7 트랜지스터(TR7), 상기 제 9 트랜지스터(TR9) 및 상기 제 3 트랜지스터(TR3)를 경유하는 전류 경로가 생기게 되고 이를 통한 전류의 흐름이 발생하게 된다. 마찬가지로 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (1, 0)이면 상기 /S 단자에서 상기 제 6 트랜지스터(TR6), 상기 제 8 트랜지스터(TR8) 및 상기 제 3 트랜지스터(TR3)를 경유하는 전류 경로가 생기게 되고 이를 통한 전류의 흐름이 발생하게 된다.In the flip-flop circuit configured as described above, when the clock clk has a high level potential, the potential levels of the / S terminal and the / R terminal are controlled according to the logic values of the input signal pairs A and / A. do. That is, when the logic value of the input signal pairs A and / A is (0, 1), the potential of the / S terminal is at a high level, and the potential of the / R terminal is at a low level. At this time, since the / R terminal had a high level potential when the potential of the clock clk was at a low level, a level transition phenomenon to a low level occurs at the / R terminal. At this time, a current path is generated through the seventh transistor TR7, the ninth transistor TR9, and the third transistor TR3 at the / R terminal, and the current flows through the / R terminal. Similarly, when the logic value of the input signal pairs A and / A is (1, 0), the sixth transistor TR6, the eighth transistor TR8 and the third transistor TR3 are connected to the / S terminal. There is a current path through it, and current flows through it.
그런데 이와 같은 전류의 흐름은 상기 클럭(clk)의 라이징 에지 타임마다 발 생하게 된다. 따라서 이는 이와 같은 플립플롭 회로가 구현되는 장치에 있어서 무시할 수 없는 전력 소모 요인이 된다. 이와 같은 전력 소모는 상기 클럭(clk)의 주파수가 높아질수록 더욱 커지게 되며, 반도체 집적 회로가 점점 고주파의 클럭을 사용하는 현재의 추세로 볼 때 이는 플립플롭 회로의 사용 효율을 저하시키는 원인이 된다. 또한 전력 소모 극소화를 추구하는 이동통신 단말용 반도체 집적 회로에 있어서는 이와 같은 구성을 갖는 플립플롭 회로가 복수 개 구비되면 반도체 집적 회로 전체 효율을 떨어뜨리는 요인이 되기도 한다. 그러나 종래에는 소정의 전력 소모를 감수하면서 이와 같은 플립플롭 회로를 사용하였으며, 이에 따라 발생하는 전력 소모는 반도체 집적 회로를 구현함에 있어서 기술적 한계로 작용하였다.However, such a current flow occurs every rising edge time of the clock clk. Therefore, this becomes a power consumption factor that cannot be ignored in a device in which such a flip-flop circuit is implemented. This power consumption becomes larger as the frequency of the clock clk increases, and as the current trend of semiconductor integrated circuits increasingly using high frequency clocks causes this to reduce the efficiency of flip-flop circuit use. . In addition, in the semiconductor integrated circuit for a mobile communication terminal seeking to minimize the power consumption, when a plurality of flip-flop circuits having such a configuration is provided, the overall efficiency of the semiconductor integrated circuit may be reduced. However, in the related art, such a flip-flop circuit is used while taking a predetermined power consumption, and the power consumption generated as a result is a technical limitation in implementing a semiconductor integrated circuit.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 타 구성 요소에 비해 상대적으로 작은 사이즈의 트랜지스터들을 이용하여 펄스 신호를 발생시키고 그에 따라 프리차지 단자의 레벨 천이를 제어함으로써 전력 소모를 감소시키는 플립플롭 회로를 제공하는 데에 그 기술적 과제가 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a flip that generates a pulse signal using transistors of a relatively small size compared to other components and thus reduces power consumption by controlling the level shift of the precharge terminal. There is a technical problem in providing a flop circuit.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 플립플롭 회로는, 클럭과 기 생성된 출력 신호에 대응하여 펄스 신호를 발생시키는 펄스 생성부; 상기 펄스 신호와 상기 클럭 및 입력 신호의 입력에 대응하여 프리차지 단자의 전위 레벨을 제어하는 제어부; 상기 프리차지 단자의 전위를 래치시키는 래치부; 및 상기 프리차지 단자 및 상기 래치부의 출력 신호가 갖는 전위 레벨에 따라 상기 출력 신호의 논리값을 제어하여 출력하는 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The flip-flop circuit of the present invention for achieving the above technical problem, the pulse generator for generating a pulse signal corresponding to the clock and the pre-generated output signal; A control unit controlling a potential level of a precharge terminal in response to the input of the pulse signal and the clock and input signals; A latch unit for latching a potential of the precharge terminal; And a signal output unit configured to control and output a logic value of the output signal according to a potential level of the output signal of the precharge terminal and the latch unit.
또한 본 발명의 플립플롭 회로는, 클럭의 전위가 하이 레벨일 때 기 생성된 출력 신호 쌍에 대응하여 제 1 펄스 신호 또는 제 2 펄스 신호를 선택적으로 발생시키는 펄스 생성부; 상기 제 1 펄스 신호 또는 상기 제 2 펄스 신호의 발생 여부, 상기 클럭의 전위 및 입력 신호 쌍에 대응하여 제 1 및 제 2 프리차지 단자의 전위 레벨을 제어하는 제어부; 상기 제 1 및 제 2 프리차지 단자의 전위를 래치시켜 제 3 및 제 4 프리차지 단자의 전위 레벨을 제어하는 래치부; 및 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 프리차지 단자의 전위 레벨에 따라 상기 출력 신호 쌍의 논리값을 제어하여 출력하는 신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flip-flop circuit of the present invention includes a pulse generator for selectively generating a first pulse signal or a second pulse signal corresponding to a pre-generated output signal pair when the potential of the clock is a high level; A control unit controlling potential levels of the first and second precharge terminals in response to whether the first pulse signal or the second pulse signal is generated, a potential of the clock, and an input signal pair; A latch unit configured to control potential levels of third and fourth precharge terminals by latching potentials of the first and second precharge terminals; And a signal output unit configured to control and output a logic value of the pair of output signals according to the potential levels of the first, second, third, and fourth precharge terminals.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 플립플롭 회로의 구성을 나타낸 블록도이다. 이하에서도 프리차지 단자인 셋트 단자와 리셋 단자를 각각 S 단자와 R 단자로 표현하기로 하며, S 단자의 반대 위상을 갖는 단자를 /S 단자로, R 단자의 반대 위상을 갖는 단자를 /R 단자로 표현하기로 한다.3 is a block diagram showing the configuration of a flip-flop circuit according to the present invention. Hereinafter, the set terminal and the reset terminal, which are precharge terminals, will be referred to as the S terminal and the R terminal, respectively.The terminal having the opposite phase of the S terminal is referred to as the / S terminal, and the terminal having the opposite phase of the R terminal is referred to as the / R terminal. It is expressed as.
도시한 바와 같이, 본 발명의 플립플롭 회로는 클럭(clk)의 입력과 기 저장된 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값에 대응하여 제 1 펄스 신호(pls1) 또는 제 2 펄스 신호(pls2)를 선택적으로 발생시키는 펄스 생성부(30), 상기 제 1 펄스 신호(pls1) 또는 상기 제 2 펄스 신호(pls2)의 발생 여부, 상기 클럭(clk)의 전위 및 입력 신호 쌍(A, /A)의 입력에 대응하여 /S 단자와 /R 단자의 전위 레벨을 제어하는 제어부(40), 상기 /S 단자와 /R 단자의 전위 레벨을 래치시켜 /S 단자와 /R 단자의 전위 레벨을 제어하는 래치부(50) 및 상기 S, R, /S 및 /R 단자가 갖는 전위 레벨에 따라 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값을 제어하여 출력하는 출력 신호 생성부(60)로 구성된다.As shown, the flip-flop circuit of the present invention corresponds to the first pulse signal pls1 or the second pulse signal pls2 in response to the logic value of the input of the clock clk and the prestored output signal pairs Q and / Q. ) Generates a
이와 같이 구성된 상기 플립플롭 회로에서, 상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨이면 상기 펄스 생성부(30)에서 상기 제 1 및 제 2 펄스 신호(pls1, pls2)는 발생하지 않게 되며, 그에 따라 상기 입력 신호 쌍(A, /A)은 상기 /S 단자 및 상기 /R 단자의 전위 레벨에 영향을 미치지 못하게 되어 상기 /S 단자 및 상기 /R 단자는 하이 레벨로 프리차지 된다. 이후 상기 래치부(50)의 래치 동작에 의해 상기 S 단자와 상기 R 단자의 전위 레벨은 로우 레벨로 프리차지 된다. 상기 하이 레벨의 /S 및 /R 단자의 전위와 상기 로우 레벨의 S 및 R 단자의 전위에 의해 상기 신호 출력부(60)는 기 저장되어 있는 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 변하지 않는다.In the flip-flop circuit configured as described above, when the potential of the clock clk is at a low level, the
그러나 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨이면 상기 펄스 생성부(30)에서는 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값에 따라 상기 제 1 펄스 신호(pls1) 또는 상기 제 2 펄스 신호(pls2)가 선택적으로 발생된다. 이후 상기 제어부(40)는 상기 제 1 펄스 신호(pls1) 또는 상기 제 2 펄스 신호(pls2)가 선택적으로 인에이블 되는 것에 대응하여 입력 신호 A 또는 /A가 선택적으로 상기 /R 단자 또는 상기 /S 단자에 전달된다. 상기 래치부(50)는 상기 /R 및 /S 단자의 전위 레벨로부터 상기 R 및 S 단자의 전위 레벨을 제어한다. 이후 상기 신호 출력부(60)는 상기 S, R, /S 및 /R 단자가 갖는 전위 레벨에 따라 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값을 제어하여 출력한다.However, when the potential of the clock clk is at a high level, the
상기 플립플롭 회로에서 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨일 때 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (1, 0)이면 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (1, 0)이 되고 이는 상기 클럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다. 마찬가지로 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (0, 1)이면 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값은 (0, 1)이 되고 이는 상기 클럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다. 이와 같은 동작은 종래 기술에 따른 플립플롭 회로와 다르지 않다.In the flip-flop circuit, when the potential of the clock clk is at a high level, if the logic value of the input signal pairs A and / A is (1, 0), the logic value of the output signal pairs Q and / Q. Becomes (1, 0) which is maintained until the next rising edge time of the clock clk. Similarly, if the logic value of the input signal pair (A, / A) is (0, 1), the logic value of the output signal pair (Q, / Q) is (0, 1), which is next to the clock (clk). Maintained until rising edge time. This operation is not different from the flip-flop circuit according to the prior art.
상기 플립플롭 회로에 대한 보다 상세한 설명은 이하의 첨부된 도면을 참조하여 실시하기로 한다.A more detailed description of the flip-flop circuit will be made with reference to the accompanying drawings.
도 4는 도 3에 도시한 플립플롭 회로의 상세 구성도이다.4 is a detailed block diagram of the flip-flop circuit shown in FIG.
도시한 것처럼, 상기 펄스 생성부(30)는 양 게이트 단이 각각 상기 클럭(clk)의 입력단과 제 4 노드(N4)와 연결되고 공통 소스 단에 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 공통 드레인 단이 제 5 노드(N5)와 연결되는 제 1 패스게이트(PG1), 양 게이트 단이 각각 상기 클럭(clk)의 입력단과 상기 제 4 노드(N4)와 연결되고 공통 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 공통 드레인 단이 제 6 노드(N6)와 연결되는 제 2 패스게이트(PG2), 상기 제 5 노드(N5)에 인가된 신호를 반전시켜 제 7 노드(N7)에 전달하는 제 3 인버터(IV3), 상기 제 6 노드(N6)에 인가된 신호를 반전시켜 제 8 노드(N8)에 전달하는 제 4 인버터(IV4), 게이트 단에 출력 신호 /Q가 입 력되고 드레인 단이 상기 제 5 노드(N5)와 연결되며 소스 단이 제 9 노드(N9)와 연결되는 제 23 트랜지스터(TR23), 게이트 단에 출력 신호 Q가 입력되고 드레인 단이 상기 제 6 노드(N6)와 연결되며 소스 단이 상기 제 9 노드(N9)와 연결되는 제 24 트랜지스터(TR24), 게이트 단에 상기 클럭(clk)이 입력되고 드레인 단이 상기 제 9 노드(N9)와 연결되는 제 25 트랜지스터(TR25), 게이트 단에 상기 클럭(clk)이 입력되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 제 4 노드(N4)와 연결되는 제 26 트랜지스터(TR26), 게이트 단이 상기 제 4 노드(N4)와 연결되고 드레인 단이 상기 제 25 트랜지스터(TR25)의 소스 단과 연결되며 소스 단이 접지되는 제 27 트랜지스터(TR27), 게이트 단이 상기 제 7 노드(N7)와 연결되고 드레인 단이 상기 제 4 노드(N4)와 연결되며 소스 단이 접지되는 제 28 트랜지스터(TR28) 및 게이트 단이 상기 제 8 노드(N8)와 연결되고 드레인 단이 상기 제 4 노드(N4)와 연결되며 소스 단이 접지되는 제 29 트랜지스터(TR29)로 구성된다.As illustrated, the
이 때 상기 제 7 노드(N7)에 형성되는 펄스 신호가 상기 제 1 펄스 신호(pls1)이고, 상기 제 8 노드(N8)에 형성되는 펄스 신호가 상기 제 2 펄스 신호(pls2)이다. 그리고 상기 구동 전압(Vdrv)은 상기 플립플롭 회로의 전원 전압으로서, 바람직하게는 반도체 집적 회로에서 사용되는 외부 공급전원(VDD)으로 구현 가능하나 이에 한정되지는 않는다. 그리고 상기 제 1 및 제 2 패스게이트(PG1, PG2)는 트랜지스터의 조합으로 구성한 것이다.At this time, the pulse signal formed at the seventh node N7 is the first pulse signal pls1, and the pulse signal formed at the eighth node N8 is the second pulse signal pls2. The driving voltage Vdrv is a power supply voltage of the flip-flop circuit, and may be implemented as an external supply power supply VDD used in a semiconductor integrated circuit, but is not limited thereto. The first and second pass gates PG1 and PG2 are formed of a combination of transistors.
한편 상기 제어부(40)는 게이트 단에 상기 클럭(clk)이 입력되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 /S 단자와 연결되는 제 30 트 랜지스터(TR30), 게이트 단에 상기 클럭(clk)이 입력되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 상기 /R 단자와 연결되는 제 31 트랜지스터(TR31), 게이트 단이 상기 펄스 생성부(30)의 제 7 노드(N7)와 연결되고 드레인 단이 상기 /S 단자와 연결되며 소스 단에 상기 입력 신호 /A가 인가되는 제 32 트랜지스터(TR32) 및 게이트 단이 상기 펄스 생성부(30)의 제 8 노드(N8)와 연결되고 드레인 단이 상기 /R 단자와 연결되며 소스 단에 상기 입력 신호 A가 인가되는 제 33 트랜지스터(TR33)로 구성된다.On the other hand, the
그리고 상기 래치부(50)는 상기 /S 단자에 인가된 신호를 반전시켜 상기 S 단자에 전달하는 제 5 인버터(IV5), 상기 제 5 인버터(IV5)와 래치 구조를 형성하는 제 6 인버터(IV6), 상기 /R 단자에 인가된 신호를 반전시켜 상기 R 단자에 전달하는 제 7 인버터(IV7) 및 상기 제 7 인버터(IV7)와 래치 구조를 형성하는 제 8 인버터(IV8)로 구성된다.In addition, the
마지막으로 상기 신호 출력부(60)는 게이트 단이 상기 /S 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 Q 단자와 연결되는 제 34 트랜지스터(TR34), 게이트 단이 상기 /R 단자와 연결되고 소스 단에 상기 구동 전압(Vdrv)이 인가되며 드레인 단이 /Q 단자와 연결되는 제 35 트랜지스터(TR35), 게이트 단이 상기 R 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 Q 단자와 연결되며 소스 단이 접지되는 제 36 트랜지스터(TR36), 게이트 단이 상기 S 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 /Q 단자와 연결되며 소스 단이 접지되는 제 37 트랜지스터(TR37), 게이트 단이 상기 Q 단자와 연결되고 소스 단이 상기 /S 단자와 연결되며 드레인 단이 상 기 /Q 단자와 연결되는 제 38 트랜지스터(TR38), 게이트 단이 상기 /Q 단자와 연결되고 소스 단이 상기 /R 단자와 연결되며 드레인 단이 상기 Q 단자와 연결되는 제 39 트랜지스터(TR39), 게이트 단이 상기 Q 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 R 단자와 연결되며 소스 단이 상기 /Q 단자와 연결되는 제 40 트랜지스터(TR40) 및 게이트 단이 상기 /Q 단자와 연결되고 드레인 단이 상기 S 단자와 연결되며 소스 단이 상기 Q 단자와 연결되는 제 41 트랜지스터(TR41)로 구성된다.Finally, the
이와 같이 구성된 상기 플립플롭 회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the flip-flop circuit configured as described above are as follows.
상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨이면, 상기 펄스 생성부(30)의 상기 제 1 및 제 2 패스게이트(PG1, PG2)는 일부 턴 온 되어 상기 제 5 및 제 6 노드(N5, N6)에 하이 레벨의 전위를 전달한다. 이후 상기 제 5 및 제 6 노드(N5, N6)에 인가된 하이 레벨의 전위는 상기 제 3 및 제 4 인버터(IV3, IV4)에 의해 반전되고 이에 따라 상기 제 7 및 제 8 노드(N7, N8)의 전위는 로우 레벨이 된다. 상기 제 7 및 제 8 노드(N7, N8)에 각각 형성되는 펄스 신호가 상기 제 1 및 제 2 펄스 신호(pls1, pls2)이므로 이처럼 상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨인 경우에는 상기 제 1 및 제 2 펄스 신호(pls1, pls2)는 발생하지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 상기 제 7 및 제 8 노드(N7, N8)에 로우 레벨의 전위가 형성되어 있으므로 상기 제 28 및 제 29 트랜지스터(TR28, TR29)는 턴 오프 된다. 이 때 상기 제 26 트랜지스터(TR26)가 턴 온 되므로 상기 제 4 노드(N4)의 전위는 하이 레벨이 되고, 상기 제 27 트랜지스터(TR27)는 턴 온 된다.When the potential of the clock clk is at a low level, the first and second passgates PG1 and PG2 of the
상기 제 1 및 제 2 펄스 신호(pls1, pls2)가 발생하지 않으므로 상기 제어부(40)의 제 32 및 제 33 트랜지스터(TR32, TR33)는 턴 오프 된다. 이에 따라 상기 입력 신호 쌍(A, /A)은 상기 /S 단자와 상기 /R 단자에 전달되지 않는다. 이 때 상기 제 30 및 제 31 트랜지스터(TR30, TR31)는 턴 온 되므로 상기 /S 단자와 상기 /R 단자는 모두 하이 레벨로 프리차지 된다.Since the first and second pulse signals pls1 and pls2 are not generated, the 32nd and 33rd transistors TR32 and TR33 of the
이후 상기 래치부(50)의 제 5 및 제 6 인버터(IV5, IV6)에 의해 상기 S 단자와 상기 R 단자는 로우 레벨의 전위를 갖게 된다. 상기 제 5 ~ 제 8 인버터(IV5 ~ IV8)에 의한 래치 구조는 상기 S, R, /S 및 /R 단자의 전위 레벨을 유지시킨다.Thereafter, the S terminal and the R terminal have a low level potential by the fifth and sixth inverters IV5 and IV6 of the
상기 S 단자와 상기 R 단자의 전위는 로우 레벨이고 상기 /S 단자와 상기 /R 단자의 전위는 하이 레벨이므로, 상기 신호 출력부(60)의 제 35 ~ 제 38 트랜지스터(TR35 ~ TR38)는 모두 턴 오프 된다. 이 때 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값이 (1, 0)이라 하면, 상기 제 39 및 제 40 트랜지스터(TR39, TR40)는 턴 온 되고 상기 제 37 및 제 38 트랜지스터(TR37, TR38)는 턴 오프 된다. 상기 R 단자의 전위 레벨은 로우 레벨이고 상기 /R 단자의 전위 레벨은 하이 레벨이므로 상기 Q 단자와 상기 /Q 단자에 기 형성된 전위 레벨은 변하지 않는다.Since the potentials of the S terminal and the R terminal are at a low level, and the potentials of the / S terminal and the / R terminal are at a high level, all of the thirty-fifth to thirty-eighth transistors TR35 to TR38 of the
그러나 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨로 상승하면, 상기 펄스 생성부(30)에서 일부 턴 온 되어 있던 제 1 및 제 2 패스게이트(PG1, PG2)의 전류 경로는 차단된다. 그리고 상기 제 25 트랜지스터(TR25)는 턴 온 되고 상기 제 26 트랜지스터(TR26)는 턴 오프 된다. 만일 기 생성되어 있던 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값이 (0, 1)이었다면 상기 제 23 트랜지스터(TR23)는 턴 온 되어 있고, 상기 제 24 트랜지스터(TR24)는 턴 오프 되어 있을 것이다. 상기 제 27 트랜지스터(TR27)는 기 턴 온 되어 있으므로 상기 제 5 노드(N5)의 전위는 로우 레벨이 된다. 이에 따라 상기 제 7 노드(N7)의 전위는 하이 레벨이 된다. 이 때 상기 제 8 노드(N8)의 전위는 로우 레벨을 유지하고 있다. 상기 제 7 노드(N7)의 하이 레벨 전위에 의해 상기 제 28 트랜지스터(TR28)는 턴 온 되고 상기 제 4 노드(N4)의 전위 레벨은 로우 레벨이 되며 상기 제 27 트랜지스터(TR27)는 턴 오프 된다. 이후 상기 제 4 노드(N4)의 전위가 로우 레벨이 됨에 따라 상기 제 1 패스게이트(PG1)는 일부 턴 온 되고 상기 제 5 노드(N5)에는 상기 구동 전압(Vdrv)의 전위가 전달된다. 이 때 상기 제 27 트랜지스터(TR27)는 턴 오프 되므로 상기 제 5 노드(N5)는 다시 하이 레벨의 전위를 갖게 된다. 따라서 상기 제 7 노드(N7)의 전위는 다시 로우 레벨이 된다. 즉 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨일 때 기 생성되어 있던 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값이 (0, 1)이라면 상기 제 7 노드(N7)에는 상기 클럭(clk)의 반주기보다 짧은 인에이블 구간을 갖는 펄스 신호가 생성된다. 이렇게 생성되는 펄스 신호가 상기 제 1 펄스 신호(pls1)이다.However, when the potential of the clock clk rises to a high level, current paths of the first and second passgates PG1 and PG2 that are partially turned on by the
상술한 펄스 발생부(30)의 동작을 살펴보면 상기 출력 신호 (Q, /Q)의 논리값에 따라 상기 제 5 노드(N5)로부터 상기 제 23 트랜지스터(TR23), 상기 제 25 트랜지스터(TR25) 및 상기 제 27 트랜지스터(TR27)를 경유하는 전류 경로 또는 상기 제 6 노드(N6)로부터 상기 제 24 트랜지스터(TR24), 상기 제 25 트랜지스터(TR25) 및 상기 제 27 트랜지스터(TR27)를 경유하는 전류 경로가 조성된다. 그리고 상기 제 4 노드(N4)로부터 상기 제 28 트랜지스터(TR28) 또는 상기 제 29 트랜지스 터(TR29)를 통과하는 전류의 흐름도 발생하게 된다. 이러한 전류의 흐름을 감소시키기 위해 상기 펄스 발생부(30)에 구비되는 트랜지스터들의 사이즈를 조절하여 그 폭(Width)을 작게 한다. 이에 따라 각 트랜지스터들의 응답 속도는 느려지게 된다. 상기 펄스 발생부(30)는 입력 신호의 입출력 동작을 수행하지 않고 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨인 동안 상기 클럭(clk)의 반주기보다 짧은 인에이블 구간을 갖는 펄스 신호를 생성하는 동작을 수행하므로, 상기 펄스 발생부(30)의 각 트랜지스터들은 응답 속도가 빠를 필요가 없다. 이러한 구성에 의해 상기 펄스 발생부(30)에 조성되는 전류 경로에 흐르게 되는 전류의 양은 종래 기술의 플립플롭 회로에 비해 감소시킬 수 있게 되는 것이다.Referring to the operation of the
한편, 상기 제 1 펄스 신호(pls1)가 인에이블 되면 상기 제어부(40)의 제 32 트랜지스터(TR32)는 턴 온 된다. 이 때 상기 제 33 트랜지스터(TR33)는 턴 오프 상태가 유지된다. 이 경우 기 생성되어 있던 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값이 (0, 1)이다. 따라서 상기 S 단자의 전위는 로우 레벨이고, 상기 /S 단자의 전위는 하이 레벨이다. 이 때 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)과 같은 논리값의 입력 신호 쌍(A, /A)이 입력된다면 상기 입력 신호 /A의 전위와 상기 /S 단자의 전위는 같은 레벨이므로 동작상의 별다른 변화 없이 기 생성된 논리값의 출력 신호 쌍(Q, /Q)을 유지하는 동작만을 수행한다.Meanwhile, when the first pulse signal pls1 is enabled, the thirty-second transistor TR32 of the
그러나 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)과 다른 논리값의 입력 신호 쌍(A, /A)이 입력된다면, 상기 입력 신호 쌍 (A, /A)의 논리값은 (1, 0)이므로 상기 /S 단자의 전위는 로우 레벨로 천이된다. 이는 다시 상기 래치부(50)의 상기 S 단자의 레벨 천이를 유발하여 상기 S 단자의 전위를 하이 레벨로 형성시킨다.However, if the input signal pair (A, / A) of the logic value different from the output signal pair (Q, / Q) is input, the logical value of the input signal pair (A, / A) is (1, 0) The potential at the / S terminal transitions to a low level. This in turn causes the level transition of the S terminal of the
이렇게 되면 상기 S, /R 단자의 전위는 하이 레벨이고 상기 /S, R 단자의 전위는 로우 레벨이다. 따라서 상기 신호 출력부(60)의 제 34 및 제 37 트랜지스터(TR34, TR37)는 턴 온 되고, 상기 제 35 및 제 36 트랜지스터(TR35, TR36)는 턴 오프 된다. 이 때는 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)이 가지고 있던 전위에 의해 상기 제 38 및 제 41 트랜지스터(TR38, TR41)는 턴 온 되어 있고 상기 제 39 및 제 40 트랜지스터(TR39, TR40)는 턴 오프 되어 있는 상태이다. 따라서 상기 S 단자의 하이 레벨 전위가 상기 Q 단자에 전달되고, 상기 /S 단자의 로우 레벨 전위가 상기 /Q 단자에 전달되어 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값을 (1, 0)으로 천이시킨다.In this case, the potentials of the S and / R terminals are at a high level and the potentials of the / S and R terminals are at a low level. Therefore, the 34 th and 37 th transistors TR34 and TR37 of the
반대로, 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨일 때 기 생성되어 있던 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값이 (1, 0)이라면 상기 제 2 펄스 신호(pls2)가 발생하게 된다. 마찬가지로 이 때 입력되는 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (1, 0)이면 프리차지 단자인 S, R, /S 및 /R 단자의 레벨 천이가 발생하지 않으므로 별다른 동작상의 변화는 발생하지 않으나, 상기 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (0, 1)이면 상기 R 단자와 상기 /R 단자의 레벨이 천이되므로 상기 신호 출력부(60)에서 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값이 바뀌게 된다.In contrast, when the potential of the clock clk is at a high level, the second pulse signal pls2 is generated when the logic value of the previously generated output signal pairs Q and / Q is (1, 0). Similarly, if the logic value of the input signal pair (A, / A) input at this time is (1, 0), the level transition of the S, R, / S and / R terminals, which are precharge terminals, does not occur. Is not generated, but if the logic value of the input signal pairs (A, / A) is (0, 1), the level of the R terminal and the / R terminal is shifted, so that the output signal pair in the
즉, 본 발명의 플립플롭 회로는 펄스 신호를 생성하여 프리차지 단자의 레벨 천이 회수를 감소시키고, 종래에 상기 프리차지 단자의 레벨 천이시 발생하던 전력 소모를 감소시킨다. 그리고 이 때 상기 펄스 신호를 생성하기 위해 구비되는 트랜지스터들의 사이즈를 조절함으로써 전력 소모를 줄일 수 있게 되는 것이다.That is, the flip-flop circuit of the present invention generates a pulse signal to reduce the number of level transitions of the precharge terminal and to reduce the power consumption that has occurred in the level transition of the precharge terminal. In this case, power consumption may be reduced by adjusting the sizes of transistors provided to generate the pulse signal.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 플립플롭 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도로서, 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 논리값이 (0, 1)일 때 입력 신호 쌍(A, /A)의 논리값이 (1, 0)인 경우와 (0, 1)인 경우의 상기 플립플롭의 동작을 각각 설명하기 위한 것이다.5A and 5B are timing diagrams for explaining an operation of a flip-flop circuit according to the present invention. When the logic value of the output signal pairs Q and / Q is (0, 1), the input signal pairs A and / The operation of the flip-flop in the case where the logic value of A) is (1, 0) and (0, 1) is explained respectively.
도 5a를 보면 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨인 구간에 상기 제 1 펄스 신호(pls1)가 발생하는 것을 볼 수 있다. 이 때 상기 제 2 펄스 신호(pls2)는 발생하지 않는다. 상기 제 1 펄스 신호(pls1)가 발생함에 따라 상기 /S 단자의 전위는 상기 입력 신호 /A의 로우 레벨 전위에 의해 로우 레벨로 천이하고, 상기 클럭(clk)의 전위가 로우 레벨로 천이할 때까지 이 레벨이 유지된다. 상기 /S 단자의 전위 레벨에 따라 상기 /Q 단자의 전위는 로우 레벨로, 상기 Q 단자의 전위는 하이 레벨로 천이한다. 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 전위 레벨은 래치 동작에 의해 상기 클럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다.5A, it can be seen that the first pulse signal pls1 is generated in a section where the potential of the clock clk is at a high level. At this time, the second pulse signal pls2 is not generated. When the potential of the / S terminal transitions to a low level by the low level potential of the input signal / A as the first pulse signal pls1 occurs, and when the potential of the clock clk transitions to a low level This level is maintained until. According to the potential level of the / S terminal, the potential of the / Q terminal transitions to a low level, and the potential of the Q terminal transitions to a high level. The potential level of the output signal pairs Q, / Q is maintained until the next rising edge time of the clock clk by a latch operation.
도 5b에서도 마찬가지로 상기 클럭(clk)의 전위가 하이 레벨인 구간에 상기 제 1 펄스 신호(pls1)만 발생하는 것이 확인된다. 상기 제 1 펄스 신호(pls1)가 발생하였으나 상기 입력 신호 /A의 하이 레벨 전위에 의해 상기 /S 단자의 레벨 천이는 발생하지 않는다. 상기 /S 단자의 전위 레벨에 따라 상기 /Q 단자의 전위는 하이 레벨을 유지하고, 상기 Q 단자의 전위는 로우 레벨을 유지한다. 이와 같은 레벨을 갖는 상기 출력 신호 쌍(Q, /Q)의 전위는 래치 동작에 의해 상기 클럭(clk)의 다음 라이징 에지 타임까지 유지된다.Similarly in FIG. 5B, it is confirmed that only the first pulse signal pls1 is generated in a section in which the potential of the clock clk is at a high level. Although the first pulse signal pls1 is generated, the level shift of the / S terminal does not occur due to the high level potential of the input signal / A. According to the potential level of the / S terminal, the potential of the / Q terminal maintains a high level, and the potential of the Q terminal maintains a low level. The potential of the output signal pairs Q and / Q having such a level is maintained until the next rising edge time of the clock clk by a latch operation.
상술한 바와 같이, 본 발명의 플립플롭 회로는 클럭의 전위와 기 저장된 출 력 신호 쌍의 논리값에 따라 펄스 신호를 발생시키고, 발생된 펄스 신호의 인에이블 여부와 입력 신호 쌍에 따라 프리차지 단자의 레벨을 제어하여 출력 신호를 생성하는 동작을 수행한다. 이 때 상기 펄스 신호를 생성하기 위한 회로부는 클럭의 반주기 내에 펄스 신호를 생성하기만 하면 되므로 응답 속도에 민감하지 않다. 따라서 상기 펄스 신호를 생성하기 위한 회로부 내에 구비되는 트랜지스터들의 사이즈를 상대적으로 작게 함으로써 손실되는 전류의 양을 감소시킬 수 있게 된다. 또한 프리차지 단자에서는 입력 신호와 출력 신호의 전위가 다를 때에만 레벨 천이가 일어나므로 전류 손실이 감소된다. 이처럼 플립플롭 회로로서의 기능은 종래와 같이 수행하면서도 전력 소모를 감소시키는 플립플롭 회로가 구현 가능하여진다. 따라서 이와 같은 플립플롭 회로가 반도체 집적 회로에 구비되면 고주파 클럭의 사용에도 전력 소모가 크지 않게 되며, 반도체 집적 회로의 활용에 있어 기술적 효율을 향상시키게 된다.As described above, the flip-flop circuit of the present invention generates a pulse signal according to the potential of the clock and the logic value of the pre-stored output signal pair, and the precharge terminal according to whether the generated pulse signal is enabled and the input signal pair. Control the level of the output signal to perform the operation. At this time, since the circuit unit for generating the pulse signal only needs to generate the pulse signal within a half period of the clock, it is not sensitive to the response speed. Therefore, the amount of current lost can be reduced by relatively reducing the size of the transistors provided in the circuit unit for generating the pulse signal. In the precharge terminal, the level shift occurs only when the potentials of the input signal and the output signal are different, thereby reducing the current loss. As described above, the flip-flop circuit that performs the function as the flip-flop circuit and reduces the power consumption can be realized. Therefore, when the flip-flop circuit is provided in the semiconductor integrated circuit, power consumption is not large even when the high frequency clock is used, and the technical efficiency is improved in the utilization of the semiconductor integrated circuit.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
이상에서 설명한 본 발명의 플립플롭 회로는, 타 구성 요소에 비해 상대적으로 작은 사이즈의 트랜지스터들을 이용하여 펄스 신호를 발생시키고 그에 따라 프리차지 단자의 레벨 천이를 제어함으로써 전력 소모를 감소시키는 효과가 있다.The flip-flop circuit of the present invention described above has the effect of reducing power consumption by generating a pulse signal using transistors of a relatively smaller size than other components and controlling the level shift of the precharge terminal accordingly.
아울러, 입력 신호와 출력 신호의 전위가 다를 때에만 프리차지 단자의 레벨 천이를 일으킴으로써 프리차지 단자에서의 전력 소모를 감소시키는 효과가 있다.In addition, since the level shift of the precharge terminal occurs only when the potential of the input signal and the output signal is different, there is an effect of reducing the power consumption of the precharge terminal.
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