KR100714281B1 - Sense amplifier circuit and sense amplifier-based flip flop including the same - Google Patents
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Abstract
클럭 신호에 응답하여 동작하는 센스앰프 기반의 플립플롭이 개시된다. 그러한 센스앰프 기반의 플립플롭은, 상기 클럭 신호가 제1 레벨인 경우 입력 신호 쌍에 무관하게 제2 레벨의 신호를 제1 출력단으로 출력하며, 상기 클럭 신호가 제2 레벨인 경우 상기 입력 신호쌍에 대응되는 평가 신호쌍을 상기 제1 출력단으로 출력하는 제1 래치부, 상기 제1 출력단에서 출력되는 상기 평가 신호쌍을 래치한 후, 제2 출력단으로 출력하는 제2 래치부, 그리고 상기 제1 출력단의 신호에 의해 제어되어 상기 제1 출력단의 플로팅을 방지하기 위해 상기 제1 래치부의 전류 패싱 노드 사이에 동작적으로 연결되는 플로팅 방지부를 구비한다. 그리하여, 본 발명은 출력 단자 즉 슬레이브 래치부인 제2 래치부의 입력단이 플로팅 상태로 되는 문제점을 개선하여, 데이터의 손실 문제 및 입력 민감도의 저하 문제를 개선하는 효과를 갖는다.A sense amplifier based flip-flop that operates in response to a clock signal is disclosed. Such a sense amplifier based flip-flop outputs a signal of a second level to a first output terminal regardless of an input signal pair when the clock signal is a first level, and the input signal pair when the clock signal is a second level. A first latch unit for outputting an evaluation signal pair corresponding to the first output terminal, a second latch unit for latching the evaluation signal pair output from the first output terminal, and then outputting the second signal to the second output terminal; And a floating prevention part controlled by a signal of an output terminal and operatively connected between current passing nodes of the first latch unit to prevent floating of the first output terminal. Thus, the present invention has the effect of improving the problem that the output terminal, that is, the input terminal of the second latch portion, which is the slave latch portion, becomes in a floating state, thereby improving the problem of data loss and a decrease in input sensitivity.
센스앰프, 민감도, 플로팅, 플립플롭 Sense Amplifiers, Sensitivity, Floating, Flip-Flops
Description
도 1은 종래의 센스앰프 기반의 플립플롭의 일례를 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing an example of a conventional sense amplifier based flip-flop.
도 2는 도1의 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.FIG. 2 is a timing diagram illustrating an operation of a sense amplifier based flip flop of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1에서의 문제점을 개선하기 위한 종래의 센스앰프 기반의 플립플롭의 일례를 보인 회로도.3 is a circuit diagram showing an example of a conventional sense amplifier based flip-flop for improving the problem in FIG.
도 4는 도 3의 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.FIG. 4 is a timing diagram illustrating an operation of a sense amplifier based flip flop of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센스앰프 기반의 플립플롭을 보인 회로도.5 is a circuit diagram illustrating a flip-flop based on a sense amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.FIG. 6 is a timing diagram illustrating an operation of a sense amplifier based flip flop of FIG. 5.
도 7은 도 5에서의 플로팅 방지부의 일 실시예를 보인 회로도.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a floating prevention unit in FIG. 5. FIG.
도 8은 도 5에서의 플로팅 방지부의 다른 실시예를 보인 회로도.8 is a circuit diagram illustrating another embodiment of the floating prevention unit in FIG. 5.
도 9는 도 5에서의 제2 래치부의 일례를 보인 회로도.FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an example of a second latch unit in FIG. 5. FIG.
도 10은 본 발명의 변형 실시예에 따른 센스앰프 기반의 플립플롭을 보인 회로도.10 is a circuit diagram illustrating a flip-flop based on a sense amplifier according to a modified embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
CLK : 클럭 신호 20 : 제2 래치부, 슬레이브 래치부CLK: Clock signal 20: Second latch portion, slave latch portion
22 : 제1 래치부, 마스터 래치부 100 : 플로팅 방지부22: first latch portion, master latch portion 100: floating prevention portion
S, R : 제2 래치부의 입력단 D : 입력 신호S, R: input terminal of the second latch portion D: input signal
N21 ~ N27, N31 ~ N35 : 노드N21 to N27, N31 to N35: nodes
PM21 ~ PM24, PM100, PM102, PM31 ~ PM36 : 피모스 트랜지스터PM21 to PM24, PM100, PM102, PM31 to PM36: PMOS transistor
NM21 ~ NM29, NM100, NM102, NM31 ~ NM35 : 엔모스 트랜지스터NM21 to NM29, NM100, NM102, NM31 to NM35: NMOS transistors
INV21, INV22 : 인버터 VDD : 전원 전압, 전원 전압 단자INV21, INV22: Inverter VDD: Power supply voltage, Power supply voltage terminal
본 발명은 반도체 집적 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a sense amplifier circuit and a sense amplifier based flip-flop having the same.
휴대폰, PDA(personal digital assistants), 노트북 컴퓨터 등과 같은 이동 기기들의 폭발적인 수요 증가와 VLSI(very large scale integration) 시스템의 대용량화, 고속화 등에 따른 전력 관리 비용의 증가로 인해, 집적 회로의 저전력화가 이슈화되고 있다. 집적 회로의 저전력화를 위한 하나의 예로서, 회로나 로직의 구조를 개선하는 것을 들 수 있다.Due to the explosive demand of mobile devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), notebook computers, etc., and the increase in power management costs due to the high capacity and speed of the very large scale integration (VLSI) system, low power consumption of integrated circuits is becoming an issue. . One example for lowering the power of an integrated circuit is to improve the structure of a circuit or logic.
VLSI 시스템에서의 회로 구조는 크게 두 가지 기능으로 분류해 볼 수 있다. 하나의 기능은 입력 신호에 응답하여 원하는 출력 신호를 송출하는 로직 기능이고, 나머지 하나의 기능은 클럭 신호(clock signal)에 응답하여 입력 신호를 저장하거나 저장된 신호를 출력하는 메모리 기능이다. 후자의 기능을 갖는 블록(block) 내에서 가장 기본적이고 핵심이 되는 부분이 플립플롭(flip flop)이다.The circuit structure of the VLSI system can be classified into two functions. One function is a logic function for transmitting a desired output signal in response to an input signal, and the other function is a memory function for storing an input signal or outputting a stored signal in response to a clock signal. The most basic and essential part of the latter block is the flip flop.
상기 플립플롭의 한가지 예로서, 센스앰프 기반의 플립플롭(sense amp.-based flip flop)이 있다. 대개 상기 센스앰프 기반의 플립플롭은 마스터 래치부(master latch)와 슬레이브 래치부(slave latch)로 나눠 볼 수 있다.One example of the flip-flop is a sense amp.-based flip flop. In general, the sense amplifier-based flip-flop can be divided into a master latch and a slave latch.
상기 마스트 래치부로서는 전류 감지 타입의 센스앰프 회로가 많이 사용되며, 상기 마스터 래치부의 셋업 시간(setup time)은 매우 작다(거의 "0"에 가까움). 그리고, 상기 슬레이브 래치로서는 낸드 타입 SR 래치(NAND type SR latch)가 많이 사용되며, 고속 동작이 가능하면서도 매우 안정적인 동작을 얻을 수 있다.As the mast latch portion, a current sensing type sense amplifier circuit is often used, and the setup time of the master latch portion is very small (nearly " 0 "). In addition, a NAND type SR latch is widely used as the slave latch, and a high speed operation is possible and a very stable operation can be obtained.
상기 마스터 래치부는 동적 구조(dynamic structure)를 채용하고 있어 동적 구조의 장점인 고속 동작을 얻을 수 있고, 상기 슬레이브 래치부는 정적 구조(static structure)를 채용하고 있어 정적 구조의 장점인 안정된 동작을 얻을 수 있다.The master latch part employs a dynamic structure to obtain a high speed operation, which is an advantage of the dynamic structure, and the slave latch part employs a static structure, to obtain a stable operation, which is an advantage of the static structure. have.
도 1은 종래의 센스앰프 기반의 플립플롭의 일례를 보인 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an example of a conventional sense amplifier based flip-flop.
도 1을 참조하면, 상기 센스앰프 기반의 플립플롭은 마스터 래치부(2), 슬레이브 래치부(1)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the sense amplifier based flip-flop includes a
상기 마스터 래치부(2)는 피모스 트랜지스터들(PM1, PM2, PM3, PM4), 엔모스 트랜지스터들(NM1, NM2, NM3, NM4, NM5)을 구비하며, 상기 슬레이브 래치부(1)는 도면상에 상세히 도시하지는 않았으나, 통상적인 낸드 타입의 SR 래치(SR latch)일 수 있다.The
상기 마스터 래치부(2)의 구조를 살펴보면, 먼저 피모스 트랜지스터(PM1)는 전원 전압 단자(VDD)와 출력 노드(N1) 사이에 연결되며, 클럭 신호(CLK)에 응답하여 동작한다. 상기 출력 노드(N1) 및 이하에서 설명되는 출력 노드(N2)는 상기 마스터 래치부(2)의 출력단인 동시에, 상기 슬레이브 래치부(1)의 입력단이기도 하다.Referring to the structure of the
피모스 트랜지스터(PM2)와 엔모스 트랜지스터들(NM1, NM3)은 전원 전압 단자(VDD)와 엔모스 트랜지스터(NM5)의 드레인 단자(N5) 사이에 배치된다. 상기 엔모스 트랜지스터(NM5)는 클럭 신호(CLK)에 응답하여 동작한다.The PMOS transistor PM2 and the NMOS transistors NM1 and NM3 are disposed between the power supply voltage terminal VDD and the drain terminal N5 of the NMOS transistor NM5. The NMOS transistor NM5 operates in response to the clock signal CLK.
상기 피모스 트랜지스터(PM2)와 상기 엔모스 트랜지스터(NM1)의 게이트 단자는 출력 노드(N2)에 공통으로 연결되고, 상기 엔모스 트랜지스터(NM3)의 게이트 단자에는 입력 신호(D)가 인가된다.The PMOS transistor PM2 and the gate terminal of the NMOS transistor NM1 are commonly connected to the output node N2, and an input signal D is applied to the gate terminal of the NMOS transistor NM3.
피모스 트랜지스터(PM4)는 전원 전압 단자(VDD)와 출력 노드(N2) 사이에 배치되며, 클럭 신호(CLK)에 응답하여 동작한다.The PMOS transistor PM4 is disposed between the power supply voltage terminal VDD and the output node N2 and operates in response to the clock signal CLK.
피모스 트랜지스터(PM3)와 엔모스 트랜지스터들(NM2, NM4)은 전원 전압 단자(VDD)와 엔모스 트랜지스터(NM5)의 드레인 단자(N5) 사이에 배치된다.The PMOS transistor PM3 and the NMOS transistors NM2 and NM4 are disposed between the power supply voltage terminal VDD and the drain terminal N5 of the NMOS transistor NM5.
상기 피모스 트랜지스터(PM3)와 상기 엔모스 트랜지스터(NM2)의 게이트 단자는 출력 노드(N1)에 공통으로 연결되고, 상기 엔모스 트랜지스터(NM4)의 게이트 단자에는 입력 신호(/D)가 인가된다.The gate terminal of the PMOS transistor PM3 and the NMOS transistor NM2 is commonly connected to the output node N1, and an input signal / D is applied to the gate terminal of the NMOS transistor NM4. .
상기 마스터 래치부(2)와 이에 연결된 슬레이브 래치(1)를 갖는 종래의 센스앰프 기반의 플립플롭은 센스앰프 D 플립플롭(sense amp. D flip flop)이라고도 불린다. 왜냐하면, 상기 센스앰프 기반의 플립플롭이 입력 신호(D, /D)가 인가되어 클럭 신호(CLK)에 응답하여 딜레이된 출력 신호(Q, /Q)를 출력하는 D 플립플롭으로 동작하기 때문이다.A conventional sense amplifier based flip flop having the
상기 센스앰프 기반의 플립플롭의 회로의 동작을 설명하면 이하와 같다.The operation of the sense amplifier based flip-flop circuit is described below.
클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우에는, 출력 노드(N1, N2)는 데이터 신호(D)에 무관하게 하이 레벨로 된다. 즉, 상기 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우, 상기 출력 노드(N1)는 피모스 트랜지스터(PM1)가 턴온됨으로써 하이 레벨로 되고, 상기 출력 노드(N2)는 피모스 트랜지스터(PM4)의 턴온됨으로써 하이 레벨로 된다.When the clock signal CLK is at the low level, the output nodes N1 and N2 are at the high level regardless of the data signal D. That is, when the clock signal CLK is at the low level, the output node N1 is turned high by turning on the PMOS transistor PM1, and the output node N2 is turned on by the PMOS transistor PM4. This results in a high level.
이 때, 입력 신호들(S, R)이 모두 하이 레벨이기 때문에, 슬레이브 래치부(1)의 출력 신호들(Q, /Q)은 이전 값들을 그대로 유지(hold)한다. 이는 프리챠지(precharge) 상태이다.At this time, since the input signals S and R are all at the high level, the output signals Q and / Q of the
상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨로 되면, 출력 노드들(N1, N2)의 전압은 입력 신호(D)의 논리 상태에 따라 결정된다.When the clock signal CLK goes high, the voltages of the output nodes N1 and N2 are determined according to the logic state of the input signal D.
예컨대, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨이고 상기 입력 신호(D)가 하이 레벨일 때, 출력 노드(N1)는 로우 레벨이 되고 출력 노드(N2)는 하이 레벨이 된다.For example, when the clock signal CLK is at a high level and the input signal D is at a high level, the output node N1 is at a low level and the output node N2 is at a high level.
한편, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨이고 상기 입력 신호(D)가 로우 레벨일 때, 상기 출력 노드(N1)는 하이 레벨이 되고 상기 출력 노드(N2)는 로우 레벨이 된다.On the other hand, when the clock signal CLK is at a high level and the input signal D is at a low level, the output node N1 is at a high level and the output node N2 is at a low level.
즉, 상기 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨일 때 출력 노드들(N1, N2)은 프리챠지되고, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨일 때 상기 출력 노드(N1, N2)의 신호 레벨은 입력 신호(D)에 따라 결정된다. 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨일 때의 구간은 평가 구간(evaluation period)이라 하고, 평가 구간에서 상기 마스터 래치부(2)는 평가 상태(evaluation state)에 있게 된다. 그리고, 이 때의 상기 출력 노드(N1, N2)의 출력 신호는 평가 신호(evaluation signal)라고 한다.That is, output nodes N1 and N2 are precharged when the clock signal CLK is at a low level, and signal levels of the output nodes N1 and N2 are input when the clock signal CLK is at a high level. It depends on the signal D. An interval when the clock signal CLK is at a high level is called an evaluation period, and the
상기 센스앰프 기반의 플립플롭에 있어서, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨을 유지하고 있는 동안, 상기 입력 신호(D)의 레벨이 바뀌는 경우에는 문제가 발생된다.In the sense amplifier based flip-flop, a problem occurs when the level of the input signal D changes while the clock signal CLK maintains a high level.
즉, 이하의 (표1) 및 도 2를 참조하여 그러한 문제를 설명하도록 한다.That is, the problem will be described with reference to Table 1 below and FIG. 2.
(표 1)Table 1
L은 로우 레벨, H는 하이 레벨, X는 돈캐어(don't care), 그리고 F는 플로팅(floating) 상태를 나타낸다.L is low level, H is high level, X is don't care, and F is floating state.
상기 <표1> 은 도 1에서의 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작을 요약 정리한 표이고, 도 2는 상기 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.Table 1 summarizes the operation of the flip-flop of the sense amplifier in FIG. 1, and FIG. 2 is a timing diagram illustrating the operation of the flip-flop of the sense amplifier.
상기 <표1> 및 도 2에서 보여지는 바와 같이, 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨인 상태에서 입력 신호(D)가 바뀌는 경우, 출력 노드(N1)과 노드(N3)는 로우 레벨이기는 하지만 플로팅(floating) 상태의 로우 레벨이다. 즉, 엔모스 트랜지스터(NM3)가 턴오프됨으로 인해 상기 노드(N3)가 플로팅 상태로 되고, 그에 따라 상기 출력 노드(N1)도 플로팅 상태로 된다. 상기 플로팅 상태는 상기 출력 노드(N1) 및 노드(N3)의 신호 레벨이 외부적 요인에 의해 쉽게 바뀔 수 있는 상태임을 의미한다. 이는 도 2에서의 구간 t2에서 상기 출력 노드(N1) 및 노드(N3)의 상태이다. 즉, 구간 t2에서 출력 노드(N1, N2) 및 노드(N3, N4)는 특정 레벨을 갖는 것으로 도시되어 있기는 하지만 이러한 레벨은 외부적 요인에 의해 쉽게 바뀔 수 있는 상태인 것이다. As shown in Table 1 and FIG. 2, when the input signal D is changed while the clock signal CLK is at a high level, the output node N1 and the node N3 are floating although they are at a low level. Low level of the floating state. That is, since the NMOS transistor NM3 is turned off, the node N3 is in a floating state, and thus the output node N1 is also in a floating state. The floating state means that the signal levels of the output nodes N1 and N3 can be easily changed by external factors. This is the state of the output node N1 and node N3 in the period t2 in FIG. 2. That is, although the output nodes N1 and N2 and the nodes N3 and N4 are shown as having a specific level in the interval t2, these levels are easily changed by external factors.
또한, 상기 <표1>에는 상기 입력 신호(D)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 바뀌는 경우만 보였으나, 상기 입력 신호(D)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 바뀌는 경우에도 상기 출력 노드(N1)이 출력 노드(N2)로, 상기 노드(N3)가 노드(N4)로 바뀌는 것을 제외하면 나머지는 동일하다.In addition, although only the case where the input signal D is changed from the high level to the low level is shown in Table 1, the output node N1 is not changed even when the input signal D is changed from the low level to the high level. With the output node N2, the remainder is the same except that node N3 is changed to node N4.
상기와 같이 플로팅 상태는 회로의 동작을 불안정하게 하거나 데이터의 손실을 유발하게 된다.As described above, the floating state may destabilize operation of the circuit or cause data loss.
이와 같은 플로팅 상태를 방지하기 위한 종래의 센스앰프 기반의 플립플롭의 일례가 도 3에 도시되어 있다.An example of a conventional sense amplifier based flip-flop for preventing such a floating state is shown in FIG. 3.
즉, 도 3은 도 1에서의 센스앰프 기반의 플립플롭에서 출력 노드(N1, N2)가 플로팅 상태로 되는 것을 방지하기 위해 엔모스 트랜지스터(NM15)를 추가한 센스앰프 기반의 플립플롭이다. 그리고, 도 4는 도 3의 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.That is, FIG. 3 is a sense amplifier based flip flop in which the NMOS transistor NM15 is added to prevent the output nodes N1 and N2 from floating in the sense amplifier based flip flop in FIG. 1. 4 is a timing diagram illustrating an operation of the sense amplifier based flip flop of FIG. 3.
먼저, 도 3을 참조하면, 마스터 래치부(12)에서의 노드(N13)와 노드(N14) 사이에 엔모스 트랜지스터(NM16)가 추가된 것을 제외하면 도 1의 센스앰프 기반의 플립플롭과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.First, referring to FIG. 3, the same as that of the sense amplifier based flip-flop of FIG. 1 except that the NMOS transistor NM16 is added between the node N13 and the node N14 in the
상기 마스터 래치부(12)에서 노드(N13)와 노드(N14) 사이에 연결된 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)는, 전원 전압(VDD)이 항상 인가되는 게이트 단자, 노드(N13)와 노드(N14)에 연결되는 드레인 및 소스 단자를 구비한다. 즉, 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)는 상기 마스터 래치부(12)를 구성하는 회로 내에서 항상 턴온된 상태를 유지한다.The NMOS transistor NM16 connected between the node N13 and the node N14 in the
여기서, 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)는 엔모스 트랜지스터들(NM11, NM12, NM13, NM14, NM15)에 비해 드라이빙(driving) 능력이 상대적으로 작은 트랜지스터이다. 그러한 이유는 노드(N11, N12)의 플로팅 방지를 위해 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)가 항상 턴온되어 있음으로 인해, 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)가 상기 마스터 래치부(12) 즉 센스앰프의 평가 동작에 영향을 미치게 되는데, 이와 같은 영향을 줄이기 위함이다.Here, the NMOS transistor NM16 is a transistor having a relatively smaller driving capability than the NMOS transistors NM11, NM12, NM13, NM14, and NM15. The reason is that the NMOS transistor NM16 is always turned on to prevent the floating of the nodes N11 and N12, so that the NMOS transistor NM16 evaluates the
이처럼, 도 3에 도시된 센스앰프 기반의 플립플롭은, 엔모스 트랜지스터(NM15)가 추가됨으로써 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨인 상태에서 입력 신호(D)가 바뀌는 경우(즉 입력 신호(D)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 바뀌거나, 상기 입력 신호(D)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 바뀌는 경우)가 발생하더라도 상기 센스앰프 기반의 플립플롭에서의 출력 노드(N11, N12) 또는 노드(N13, N14)이 플로팅되는 것이 방지된다.As described above, in the sense amplifier-based flip-flop illustrated in FIG. 3, when the input signal D is changed while the clock signal CLK is at a high level due to the addition of the NMOS transistor NM15 (that is, the input signal D). Output node N11, N12 or node N13 in the sense amplifier based flip-flop, even when is changed from a high level to a low level or the input signal D is changed from a low level to a high level). N14) is prevented from floating.
도 3 및 도 4를 참조하여 출력 노드(N11, N12) 또는 노드(N13, N14)의 레벨의 변화를 자세히 설명하면 이하와 같다.A change in the level of the output nodes N11 and N12 or the nodes N13 and N14 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 as follows.
먼저, 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우에는 피모스 트랜지스터(PM11, PM14)가 턴온되므로 출력 노드(N11, N12) 및 노드(N13, N14)는 입력 신호(D, /D)에 관계없이 하이 레벨을 유지한다. 그리고, 이 때 엔모스 트랜지스터(NM11, NM12)는 턴온되고 피모스 트랜지스터(PM12, PM13)는 턴오프된다.First, when the clock signal CLK is at the low level, since the PMOS transistors PM11 and PM14 are turned on, the output nodes N11 and N12 and the nodes N13 and N14 are independent of the input signals D and / D. Maintain high level. At this time, the NMOS transistors NM11 and NM12 are turned on and the PMOS transistors PM12 and PM13 are turned off.
상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨로 천이하는 경우, 상기 피모스 트랜지스터(PM11, PM14)는 턴오프되고, 엔모스 트랜지스터(NM15)가 턴온된다. 여기서, 입력 신호(D)가 하이 레벨이라고 가정하면, 출력 노드(N11)는 로우 레벨이 되고, 출력 노드(N12)는 하이 레벨을 그대로 유지한다(A11). 그리고, 엔모스 트랜지스터(NM16)이 항상 턴온되어 있으므로, 노드(N14)는 노드(N13)의 레벨을 따라 하강한다(A15).When the clock signal CLK transitions to a high level, the PMOS transistors PM11 and PM14 are turned off, and the NMOS transistor NM15 is turned on. Here, assuming that the input signal D is at the high level, the output node N11 is at the low level, and the output node N12 maintains the high level as it is (A11). Since the NMOS transistor NM16 is always turned on, the node N14 descends along the level of the node N13 (A15).
즉, 노드(N14), 엔모스 트랜지스터(NM16), 노드(N13), 엔모스 트랜지스터(NM13), 노드(N15) 그리고 엔모스 트랜지스터(NM15)를 따르는 전류 경로(current path)가 생겨, 상기 노드(N14)의 레벨은 소정의 시간 후에 상기 노드(N13)의 레벨과 같아지게 된다(실제로는 엔모스 트랜지스터(NM16)의 문턱 전압(threshold voltage)을 고려하여야 하겠지만, 하이 또는 로우 레벨로만 보자면 동일한 레벨로 볼 수 있다.). That is, a current path along the node N14, the NMOS transistor NM16, the node N13, the NMOS transistor NM13, the node N15, and the NMOS transistor NM15 is generated. The level of N14 becomes equal to the level of the node N13 after a predetermined time (actually, the threshold voltage of the NMOS transistor NM16 should be taken into account, but the same level only in the high or low level) Can be seen as.).
상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨을 유지한 채로 입력 신호의 레벨이 바뀌더라도, 상기 노드(N13, N14)의 레벨은 변하지 않는다. 이는 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)가 항상 턴온되어 있기 때문이다. 그리하여, 도 1에서와 같은 출력 노드(N11, N12)의 플로팅 현상은 방지된다.Even if the level of the input signal changes while the clock signal CLK maintains the high level, the levels of the nodes N13 and N14 do not change. This is because the NMOS transistor NM16 is always turned on. Thus, the floating phenomenon of the output nodes N11 and N12 as in FIG. 1 is prevented.
상기 입력 신호(D)와 입력 신호(/D)가 서로 반대의 논리 레벨을 보이는 경우가 아니라, 상기 입력 신호(D)가 상기 엔모스 트랜지스터(NM13)을 턴온시키는 정도가, 상기 입력 신호(/D)가 상기 엔모스 트랜지스터(NM14)를 턴온시키는 정도보다 더 강한 경우에도 마찬가지이다.Rather than the case where the input signal D and the input signal / D show opposite logic levels, the degree of turning on the NMOS transistor NM13 is such that the input signal D is turned on. The same applies to the case where D) is stronger than the degree of turning on the NMOS transistor NM14.
즉, 상기 엔모스 트랜지스터(NM13)가 더 강하게 턴온되는 경우, 상기 노드들(N13, N11)은 로우 레벨로 되고, 상기 노드들(N12, N14)은 하이 레벨을 유지하게 된다. 이 상태에서, 상기 입력 신호(D)의 레벨이 상기 엔모스 트랜지스터(NM13)를 턴오프시키는 레벨로 되는 경우가 발생하더라도(물론, 상기 입력 신호(/D)에 의해 상기 엔모스 트랜지스터(NM14)는 턴온되어져 있어야 한다.), 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)가 턴온되어져 있으므로, 상기 노드(N13)은 플로팅되지 않는다. 그리하여, 상기 노드(N11)가 플로팅되는 것은 방지된다. That is, when the NMOS transistor NM13 is turned on more strongly, the nodes N13 and N11 are at a low level, and the nodes N12 and N14 are at a high level. In this state, even if the level of the input signal D becomes a level at which the NMOS transistor NM13 is turned off (of course, the NMOS transistor NM14 is caused by the input signal / D). Must be turned on.) Since the NMOS transistor NM16 is turned on, the node N13 is not floated. Thus, the node N11 is prevented from floating.
그러나, 도 4에서 보인 노드 N13, N14의 타이밍도에서의 g1, g2와 같이 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨로 천이된 후 이에 응답하여 변하는 노드 N13과 N14 사이의 전압 차이가 현저히 줄어들게 된다. 그리하여, 출력 노드 N11과 N12 사이의 전압 차이가 줄어들어, 입력 민감도가 저하된다.However, the voltage difference between nodes N13 and N14, which changes in response to the clock signal CLK after the clock signal CLK transitions to a high level, as in g1 and g2 in the timing diagrams of nodes N13 and N14 shown in FIG. 4, is significantly reduced. Thus, the voltage difference between the output nodes N11 and N12 is reduced, thereby lowering the input sensitivity.
상기 입력 민감도는, 일반적으로 센스앰프가 감지 동작을 수행하기 위해서는 두 신호 사이에 소정의 레벨 차이가 필요하게 되는데, 이들 두 신호간의 작은 레벨 차이를 감지하여 증폭하는 센스앰프의 능력을 일컫는다.The input sensitivity generally requires a predetermined level difference between two signals in order for the sense amplifier to perform a sensing operation. The input sensitivity refers to a sense amplifier's ability to sense and amplify a small level difference between the two signals.
즉, 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)가 센스앰프 기반의 플립플롭에 채용됨으로 인해, 상기 엔모스 트랜지스터(NM16)가 평가(evaluation)시 노드(N13) 및 노드(N14) 사이의 전압 차이를 줄이는 역할을 하기 때문에, 센스앰프의 입력 민감도(input sensitivity)가 현저히 저하되는 문제점이 있다. 이는 상기 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작 불량을 유발할 수도 있다.That is, since the NMOS transistor NM16 is employed in a sense amplifier based flip-flop, the NMOS transistor NM16 reduces the voltage difference between the node N13 and the node N14 during evaluation. As a result, the input sensitivity of the sense amplifier is significantly lowered. This may cause a malfunction of the sense amplifier based flip-flop.
따라서, 출력 노드 즉 마스터 래치부의 출력단이 플로팅되지 않고 입력 민감도도 저하되지 않는 센스앰프 기반의 플립플롭이 절실히 요구된다. Accordingly, there is an urgent need for a flip-flop based on a sense amplifier in which the output node, that is, the output terminal of the master latch unit does not float and the input sensitivity does not decrease.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같이 출력 단자 즉 슬레이브 래치부의 입력 단이 플로팅 상태로 되는 문제점을 개선하기 위한 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a sense amplifier circuit and a sense amplifier based flip-flop having the same for improving the problem that the output terminal, that is, the input terminal of the slave latch unit, becomes floating as described above.
본 발명의 다른 목적은 안정된 동작을 보이고, 데이터의 손실을 적게 하는 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a sense amplifier circuit having a stable operation and reducing data loss and a sense amplifier based flip-flop having the same.
본 발명의 또 다른 목적은 센스앰프의 입력 민감도가 저하되는 문제를 개선하기 위한 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a sense amplifier circuit and a sense amplifier based flip-flop having the same to improve the problem that the input sensitivity of the sense amplifier is reduced.
상기의 목적들을 달성하기 위해 본 발명의 일 양상에 따라 클럭 신호에 응답하여 동작하는 센스앰프 기반의 플립플롭은, 상기 클럭 신호가 제1 레벨인 경우 입력 신호 쌍에 무관하게 제2 레벨의 신호를 제1 출력단으로 출력하며, 상기 클럭 신호가 제2 레벨인 경우 상기 입력 신호쌍에 대응되는 평가 신호쌍을 상기 제1 출력단으로 출력하는 제1 래치부; 상기 제1 출력단에서 출력되는 상기 평가 신호쌍을 래치한 후, 제2 출력단으로 출력하는 제2 래치부; 및 상기 제1 출력단의 신호에 의해 제어되어 상기 제1 출력단의 플로팅을 방지하기 위해 상기 제1 래치부의 전류 패싱 노드 사이에 동작적으로 연결되는 플로팅 방지부를 구비함을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, a sense amplifier based flip-flop operating in response to a clock signal according to an aspect of the present invention may provide a second level signal regardless of an input signal pair when the clock signal is a first level. A first latch unit configured to output to a first output terminal and to output an evaluation signal pair corresponding to the input signal pair to the first output terminal when the clock signal has a second level; A second latch unit configured to latch the evaluation signal pair output from the first output terminal and then output the second signal to the second output terminal; And a floating prevention unit controlled by a signal of the first output terminal and operatively connected between current passing nodes of the first latch unit to prevent floating of the first output terminal.
여기서, 상기 제1 레벨은 로우 레벨이며, 상기 제2 레벨은 하이 레벨일 수 있다.Here, the first level may be a low level, and the second level may be a high level.
또한, 상기 제1 래치부는, 상기 클럭 신호가 로우 레벨인 경우 하이 레벨로 되며, 상기 클럭 신호가 하이 레벨인 경우 제1 평가 신호를 갖는 제1 노드; 및 상기 클럭 신호가 로우 레벨인 경우 하이 레벨로 되며, 상기 클럭 신호가 하이 레벨인 경우 제2 평가 신호를 갖는 제2 노드를 구비하고, 상기 제1 노드 및 제2 노드는 상기 제1 출력단이고 상기 제1 평가 신호 및 상기 제2 평가 신호는 상기 평가 신호쌍일 수 있다.The first latch unit may include a first node configured to be at a high level when the clock signal is at a low level, and have a first evaluation signal when the clock signal is at a high level; And a second node having a high level when the clock signal is a low level and having a second evaluation signal when the clock signal is a high level, wherein the first node and the second node are the first output terminal and the The first evaluation signal and the second evaluation signal may be the evaluation signal pairs.
또한, 상기 플로팅 방지부는 상기 제1 노드의 출력 신호 및 상기 제2 노드의 출력 신호가 모두 하이 레벨인 경우에 턴오프되고, 상기 제1 노드의 출력 신호 및 상기 제2 노드의 출력 신호 중 어느 하나가 로우 레벨인 경우에는 턴온될 수 있다.The floating prevention unit may be turned off when the output signal of the first node and the output signal of the second node are both at a high level, and any one of an output signal of the first node and an output signal of the second node is turned off. If is at the low level it can be turned on.
또한, 상기 플로팅 방지부는, 하나의 엔모스 트랜지스터의 게이트 단자에는 상기 제1 노드의 출력 신호의 반전 신호가 인가되고 다른 하나의 엔모스 트랜지스터의 게이트 단자에는 상기 제2 노드의 출력 신호의 반전 신호가 인가되며 그들의 소스 및 드레인 단자가 공통으로 연결된 두 개의 엔모스 트랜지스터를 구비할 수 있다.The floating prevention unit may be configured to apply an inverted signal of an output signal of the first node to a gate terminal of one NMOS transistor and an inverted signal of an output signal of the second node to a gate terminal of another NMOS transistor. It may be provided with two NMOS transistors which are applied and whose source and drain terminals are commonly connected.
또한, 상기 플로팅 방지부는, 하나의 피모스 트랜지스터의 게이트 단자에는 상기 제1 노드의 출력 신호가 인가되고 다른 하나의 피모스 트랜지스터의 게이트 단자에는 상기 제2 노드의 출력 신호가 인가되며 그들의 소스 및 드레인 단자가 공통으로 연결된 두 개의 피모스 트랜지스터를 구비할 수 있다.In addition, the floating prevention unit, the output signal of the first node is applied to the gate terminal of one PMOS transistor and the output signal of the second node is applied to the gate terminal of the other PMOS transistor and their source and drain The terminals may include two PMOS transistors connected in common.
또한, 상기 플로팅 방지부는 상기 제1 노드의 출력 신호의 반전 신호 및 상기 제2 노드의 출력 신호에 의해 제어되는 전송 게이트일 수 있다.The floating prevention unit may be a transmission gate controlled by an inverted signal of the output signal of the first node and an output signal of the second node.
또한, 상기 제1 래치부는, 전원 전압 단자와 상기 제1 노드 사이에 배치되고 상기 클럭 신호에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 제1 피모스 트랜지스터; 상기 전원 전압 단자와 상기 제1 노드 사이에 배치되고 상기 제2 노드에 게이트 단자가 연결된 제2 피모스 트랜지스터; 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 배치되고 상기 제2 노드에 게이트 단자가 연결된 제1 엔모스 트랜지스터; 상기 전원 전압 단자와 상기 제2 노드 사이에 배치되고 상기 제1 노드에 게이트 단자가 연결된 제3 피모스 트랜지스터; 상기 전원 전압 단자와 상기 제2 노드 사이에 배치되고 상기 클럭 신호에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 제4 피모스 트랜지스터; 상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 배치되고 상기 제1 노드에 게이트 단자가 연결된 제2 엔모스 트랜지스터; 상기 제3 노드와 제5 노드 사이에 배치되고 상기 입력 신호쌍 중 하나인 제1 입력 신호에 의해 제어되는 제3 엔모스 트랜지스터; 상기 제4 노드와 상기 제5 노드 사이에 배치되고 상기 입력 신호쌍 중 다른 하나인 제2 입력 신호에 의해 제어되는 제4 엔모스 트랜지스터; 및 상기 제5 노드와 접지단 사이에 배치되고 상기 클럭 신호에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 제5 엔모스 트랜지스터를 구비할 수 있다.The first latch unit may include a first PMOS transistor disposed between a power supply voltage terminal and the first node and turned on or off in response to the clock signal; A second PMOS transistor disposed between the power supply voltage terminal and the first node and having a gate terminal connected to the second node; A first NMOS transistor disposed between the first node and a third node and having a gate terminal connected to the second node; A third PMOS transistor disposed between the power supply voltage terminal and the second node and having a gate terminal connected to the first node; A fourth PMOS transistor disposed between the power supply voltage terminal and the second node and turned on or off in response to the clock signal; A second NMOS transistor disposed between the second node and a fourth node and having a gate terminal connected to the first node; A third NMOS transistor disposed between the third node and the fifth node and controlled by a first input signal that is one of the input signal pairs; A fourth NMOS transistor disposed between the fourth node and the fifth node and controlled by a second input signal that is another one of the input signal pairs; And a fifth NMOS transistor disposed between the fifth node and a ground terminal and turned on or off in response to the clock signal.
또한, 상기 제3 노드 및 제4 노드는 상기 제1 래치부의 전류 패싱 노드일 수 있다.The third node and the fourth node may be current passing nodes of the first latch unit.
또한, 상기 플로팅 방지부는 상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 동작적으로 연결될 수 있다.In addition, the floating prevention unit may be operatively connected between the third node and the fourth node.
상기의 목적들을 달성하기 위해 본 발명의 일 양상에 따라 클럭 신호에 응답하여 동작하고 입력 신호쌍을 감지 및 증폭하여 그에 대응되는 출력 신호쌍을 생성하는 센스앰프 회로는, 하나는 전원 전압 단자와 제1 노드 사이에 배치되고 다른 하나는 상기 전원 전압 단자와 제2 노드 사이에 배치되어, 클럭 신호가 제1 레벨인 경우 상기 제1 노드의 전압 및 상기 제2 노드의 전압이 제2 레벨이 되도록 하는 한 쌍의 프리챠지 인에이블 스위치부; 상기 제1 노드를 출력단으로 하고 상기 제2 노드를 입력단으로 하는 제1 인버터와, 상기 제1 노드를 입력단으로 하고 상기 제2 노드를 출력단으로 하는 제2 인버터를 구비하는 래치부; 상기 제1 노드의 출력 신호 및 상기 제2 노드의 출력 신호에 의해 제어되고 상기 래치부의 전류 패싱 노드 사이에 동작적으로 연결되어 상기 제1 노드 또는 상기 제2 노드의 플로팅을 방지하기 위한 플로팅 방지부; 및 상기 래치부의 전류 패싱 노드와 접지단 사이에 배치되어 상기 입력 신호쌍을 각각 수신하는 입력 신호 인가부를 구비함을 특징으로 한 다.In order to achieve the above objects, a sense amplifier circuit operates in response to a clock signal and senses and amplifies an input signal pair and generates an output signal pair corresponding thereto according to an aspect of the present invention. Disposed between one node and the other between the power supply voltage terminal and a second node such that the voltage at the first node and the voltage at the second node are at the second level when the clock signal is at the first level. A pair of precharge enable switch units; A latch unit including a first inverter having the first node as an output terminal and the second node as an input terminal, and a second inverter having the first node as an input terminal and the second node as an output terminal; A floating prevention unit controlled by an output signal of the first node and an output signal of the second node and operatively connected between the current passing nodes of the latch unit to prevent floating of the first node or the second node ; And an input signal applying unit disposed between the current passing node of the latch unit and the ground terminal to receive the input signal pairs, respectively.
여기서, 상기 전류 패싱 노드는, 상기 제1 인버터를 구성하는 제1 엔모스 트랜지스터의 일단인 제3 노드와, 상기 제2 인버터를 구성하는 제2 엔모스 트랜지스터의 일단인 제4 노드일 수 있다. The current passing node may be a third node that is one end of a first NMOS transistor constituting the first inverter and a fourth node that is one end of a second NMOS transistor constituting the second inverter.
또한, 상기 플로팅 방지부는 상기 제1 노드의 출력 신호 및 상기 제2 노드의 출력 신호가 모두 하이 레벨인 경우에 턴오프되고, 상기 제1 노드의 출력 신호 및 상기 제2 노드의 출력 신호 중 어느 하나가 로우 레벨인 경우에는 턴온될 수 있다.The floating prevention unit may be turned off when the output signal of the first node and the output signal of the second node are both at a high level, and any one of an output signal of the first node and an output signal of the second node is turned off. If is at the low level it can be turned on.
또한, 상기 입력 신호 인가부와 상기 접지단 사이에는 상기 클럭 신호에 의해 제어되어 턴온 또는 턴오프되는 접지용 스위치부를 구비할 수 있다.In addition, a ground switch may be provided between the input signal applying unit and the ground terminal to be turned on or off by the clock signal.
또한, 상기 입력 신호 인가부는, 상기 제3 노드와 상기 접지용 스위치부 사이에 배치되어 상기 입력 신호쌍 중 하나인 제1 입력 신호를 수신하는 제1 입력 트랜지스터; 및 상기 제4 노드와 상기 접지용 스위치부 사이에 배치되어 상기 입력 신호쌍 중 하나인 제2 입력 신호를 수신하는 제2 입력 트랜지스터를 구비할 수 있다.The input signal applying unit may include: a first input transistor disposed between the third node and the ground switch unit to receive a first input signal which is one of the input signal pairs; And a second input transistor disposed between the fourth node and the ground switch unit to receive a second input signal which is one of the input signal pairs.
또한, 상기 센스앰프 회로는 상기 클럭 신호가 로우 레벨인 경우 상기 제3 노드 및 제4 노드의 전압이 안정해지도록 하기 위한 전압 변동 방지부를 더 구비할 수 있다.The sense amplifier circuit may further include a voltage fluctuation preventing unit for stabilizing voltages of the third node and the fourth node when the clock signal is at a low level.
또한, 상기 전압 변동 방지부는, 게이트 단자에 상기 클럭 신호가 인가되고 소스 단자에는 전원 전압이 인가되며 드레인 단자는 상기 제3 노드에 연결된 제5 피모스 트랜지스터; 및 게이트 단자에 상기 클럭 신호가 인가되고 소스 단자에는 전원 전압이 인가되며 드레인 단자는 상기 제4 노드에 연결된 제6 피모스 트랜지스터를 구비할 수 있다.The voltage fluctuation preventing part may include: a fifth PMOS transistor having a clock signal applied to a gate terminal, a power supply voltage applied to a source terminal, and a drain terminal connected to the third node; The clock signal may be applied to a gate terminal, a power supply voltage may be applied to a source terminal, and the drain terminal may include a sixth PMOS transistor connected to the fourth node.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 첨부된 도면 및 이하의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도로 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하다. 따라서, 이하의 설명들이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings and the following description are by way of example only and are intended to assist those of ordinary skill in the art to understand the present invention. Accordingly, the following descriptions should not be used to limit the scope of the invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센스앰프 기반의 플립플롭을 보인 회로도이고, 도 6은 도 5의 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a flip-flop based on a sense amplifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a timing diagram illustrating an operation of the flip-flop based on the sense amplifier of FIG. 5.
먼저, 도 5를 참조하면, 클럭 신호(CLK)에 응답하여 동작하는 센스앰프 기반의 플립플롭은 제1 래치부(22), 제2 래치부(20), 그리고 출력 노드의 플로팅 방지를 위한 플로팅 방지부(100)를 구비한다.First, referring to FIG. 5, a sense amplifier based flip-flop that operates in response to a clock signal CLK may be floated to prevent floating of the
상기 제1 래치부(22)는 전원 전압 단자(VDD)와 제1 노드(N21) 사이에 배치되고 클럭 신호(CLK)에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 제1 피모스 트랜지스터(PM21), 상기 전원 전압 단자(VDD)와 상기 제1 노드(N21) 사이에 배치되고 제2 노드(N22)에 게이트 단자가 연결된 제2 피모스 트랜지스터(PM22), 그리고 상기 제1 노드(N21)와 제3 노드(N23) 사이에 배치되고 상기 제2 노드(N22)에 게이트 단자가 연결된 제1 엔모스 트랜지스터(NM21)를 구비한다. The
또한, 상기 제1 래치부(22)는 상기 전원 전압 단자(VDD)와 상기 제2 노드(N22) 사이에 배치되고 상기 제1 노드(N11)에 게이트 단자가 연결된 제3 피모스 트랜지스터(PM23), 상기 전원 전압 단자(VDD)와 상기 제2 노드(N22) 사이에 배치되고 상기 클럭 신호(CLK)에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 제4 피모스 트랜지스터(PM24), 그리고 상기 제2 노드(N22)와 제4 노드(N24) 사이에 배치되고 상기 제1 노드(N21)에 게이트 단자가 연결된 제2 엔모스 트랜지스터(NM22)를 구비한다. In addition, the
또한, 상기 제1 래치부(22)는 상기 제3 노드(N23)와 제5 노드(NM25) 사이에 배치되고 입력 신호(D)에 응답하여 제어되는 제3 엔모스 트랜지스터(NM23) 및 상기 제4 노드(N24)와 상기 제5 노드(NM25) 사이에 연결되고 상기 입력 신호(D)의 반전 신호(/D)에 응답하여 제어되는 제4 엔모스 트랜지스터(NM24)를 구비한다. In addition, the
또한, 상기 제1 래치부(22)는 상기 제5 노드(N25)와 접지단 사이에 배치되고 상기 클럭 신호(CLK)에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 제5 엔모스 트랜지스터(NM25)를 구비한다. In addition, the
여기서, 상기 제1 노드(N21) 및 상기 제2 노드(N22)는 제1 출력단(S, R)이 된다. 상기 제1 출력단(S, R)은 상기 제1 래치부(22)의 출력단임과 동시에 제2 래치부(20)의 입력단이다. 그리하여, 상기 제1 래치부(22)는 상기 클럭 신호(CLK)가 제1 레벨인 경우 입력 신호쌍(D, /D)의 레벨에 무관하게 제2 레벨의 신호를 제1 출력단(S, R)으로 출력하며, 상기 클럭 신호(CLK)가 제2 레벨인 경우 상기 입력 신호에 대응되는 평가 신호쌍을 상기 제1 출력단(S, R)으로 출력한다. Here, the first node N21 and the second node N22 become first output terminals S and R. The first output terminals S and R are output terminals of the
상기 제1 레벨은 로우 레벨이고, 상기 제2 레벨은 하이 레벨일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 제1 레벨은 로우 레벨이고, 상기 제2 레벨은 하이 레벨인 경우를 예를 들어 설명하도록 한다.The first level may be a low level and the second level may be a high level. Hereinafter, for convenience of description, the case where the first level is a low level and the second level is a high level will be described by way of example.
상기 제2 래치부(20)는 상기 제1 출력단(S, R)에서 출력되는 상기 평가 신호쌍을 래치(latch)한 후, 제2 출력단(Q, /Q)으로 출력한다. 상기 제2 래치부(20)는 SR 래치를 구비할 수 있다. 상기 SR 래치는 RS 플립플롭으로도 불리는 것으로서, 그의 일례는 도 9에 도시되어 있으므로, 이후에 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.The
상기 플로팅 방지부(100)는 상기 제1 래치부(22)의 전류 패싱 노드 사이에 동작적으로 연결된다. 상기 전류 패싱 노드는 상기 제1 래치부(22)에서의 제3 노드(N23)와 제4 노드(N24)이다. 상기 플로팅 방지부(100)는 상기 제1 노드(N21)의 출력 신호 및 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호가 모두 하이 레벨인 경우에 턴오프되고, 상기 제1 노드(N21)의 출력 신호 및 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호 중 어느 하나가 로우 레벨인 경우에는 턴온된다. 그리하여, 상기 제3 노드(N23) 또는 상기 제4 노드(N24)가 플로팅되는 것을 방지함으로써, 상기 제1 출력단(S, R)인 상기 제1 노드(N21) 또는 상기 제2 노드(N22)가 플로팅되는 것을 방지한다. 상기 플로팅 방지부(100)의 상세한 예들은 도 7 및 도 8에 도시되어 있으므로, 이후에 도 6 및 도 7을 참조하여 상기 플로팅 방지부(100)을 보다 상세히 설명하도록 한다. The floating
도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 제1 래치부(22), 상기 제2 래치부(20) 및 상기 플로팅 방지부(100)를 구비한 센스앰프 기반의 플립플롭의 상세한 동작을 설명하면 이하와 같다. 5 and 6, a detailed operation of a sense amplifier based flip-flop including the
먼저, 상기 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우(구간 t11), 제1 피모스 트랜지스터(PM21) 및 제4 피모스 트랜지스터(PM24)가 턴온되어 제1 노드(N21) 및 제2 노드(N22)는 하이 레벨이 된다. 그리고, 제2 피모스 트랜지스터(PM22) 및 제3 피모스 트랜지스터(PM23)는 턴오프되고, 제1 엔모스 트랜지스터(NM21) 및 제2 엔모스 트랜지스터(NM22)는 턴온된다. 제5 엔모스 트랜지스터(NM25)는 턴오프 상태이므로 제3 노드(N23) 및 제4 노드(N24)는 하이 레벨을 유지한다. 그리고, 상기 제1 노드(N21) 및 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호(S, R)가 모두 하이 레벨이므로, 플로팅 방지부(100)는 턴오프된 상태이다. 이 때, 상기 센스앰프 기반의 플립플롭의 상태는 프리챠지(precharge) 상태로 볼 수 있다.First, when the clock signal CLK is at a low level (section t11), the first PMOS transistor PM21 and the fourth PMOS transistor PM24 are turned on so that the first node N21 and the second node N22 are turned on. ) Becomes the high level. The second PMOS transistor PM22 and the third PMOS transistor PM23 are turned off, and the first NMOS transistor NM21 and the second NMOS transistor NM22 are turned on. Since the fifth NMOS transistor NM25 is turned off, the third node N23 and the fourth node N24 maintain a high level. In addition, since the output signals S and R of the first node N21 and the second node N22 are both at a high level, the floating
상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨로 천이하는 경우(구간 t12), 상기 클럭 신호(CLK)에 응답하여(A101 참조) 상기 제1 노드(N21)는 상기 입력 신호(D)에 대응되는 레벨을 가지며, 상기 제2 노드(N22)는 상기 제1 노드(N21)의 레벨과는 반대되는 레벨을 갖는다. 여기서, 상기 입력 신호(D)에 대응되는 레벨이라 함은 상기 입력 신호(D)의 레벨과 동일한 레벨임을 의미하는 것이 아니라, 상기 입력 신호(D)의 레벨에 따른 평가 신호를 의미한다. When the clock signal CLK transitions to a high level (section t12), in response to the clock signal CLK (see A101), the first node N21 sets a level corresponding to the input signal D. The second node N22 has a level opposite to that of the first node N21. Here, the level corresponding to the input signal D does not mean that the level is the same as the level of the input signal D, but rather the evaluation signal according to the level of the input signal D.
예를 들어, 상기 입력 신호(D)가 하이 레벨인 경우, 제3 엔모스 트랜지스터(NM23)는 턴온되고, 제4 엔모스 트랜지스터(NM24)는 턴오프된다. 그리하여, 상기 제1 노드(N21)는 로우 레벨로 되고, 상기 제2 노드(N22)는 하이 레벨로 된다. 이와는 반대로, 상기 입력 신호(D)가 로우 레벨인 경우, 상기 제3 엔모스 트랜지스터(NM23)는 턴오프되고 제4 엔모스 트랜지스터(NM24)는 턴온되므로, 상기 제1 노 드(N21)는 하이 레벨로 되고, 상기 제2 노드(N22)는 로우 레벨로 된다.For example, when the input signal D is at a high level, the third NMOS transistor NM23 is turned on and the fourth NMOS transistor NM24 is turned off. Thus, the first node N21 goes low and the second node N22 goes high. On the contrary, when the input signal D is at the low level, the third NMOS transistor NM23 is turned off and the fourth NMOS transistor NM24 is turned on, so that the first node N21 is high. Level, the second node N22 is at a low level.
한편, 상기 입력 신호쌍(D, /D)이, 하이 레벨과 로우 레벨로 구별할 수 있는 논리 레벨이 아니라 상기 제3 엔모스 트랜지스터(NM23)과 상기 제4 엔모스 트랜지스터(NM24)의 턴온되는 정도를 다르게 하는 레벨을 갖는 경우일 수도 있다. 예를 들어, 상기 입력 신호(D)가 상기 입력 신호(/D)보다 높은 레벨을 갖는 경우에는 상기 제3 엔모스 트랜지스터(NM23)가 상기 제4 엔모스 트랜지스터(NM24)보다 더 강하게 턴온되어, 결국에는 상기 제1 노드(N21)는 로우 레벨로 되고, 상기 제2 노드(N22)는 하이 레벨로 된다.Meanwhile, the input signal pairs D and / D are turned on of the third NMOS transistor NM23 and the fourth NMOS transistor NM24 instead of a logic level that can be distinguished between a high level and a low level. It may also be the case of having different levels. For example, when the input signal D has a higher level than the input signal / D, the third NMOS transistor NM23 is turned on more strongly than the fourth NMOS transistor NM24, Eventually, the first node N21 goes low and the second node N22 goes high.
상기 입력 신호쌍(D, /D)을 서로 상보적인 레벨을 갖는 신호로 보는 경우와 그렇지 않은 경우 상기 설명에서와 같이 약간의 차이가 있기는 하지만, 상기 제1 노드(N21) 및 상기 제2 노드(N22)의 최종 레벨은 양자 모두 같은 결과를 가지므로 이하에서는 상기 입력 신호쌍(D, /D)을 서로 상보적인 레벨이라고 간주하고 설명하도록 한다.Although the input signal pairs D and / D are viewed as signals having complementary levels with each other, otherwise, the first node N21 and the second node have a slight difference as described above. Since the final level of N22 has the same result, the input signal pairs D and / D are considered to be complementary to each other and will be described below.
다음으로 구간 t12에서, 상기 클럭 신호(CLK)에 응답하여 제3 노드(N23) 및 제4 노드(N24)는 g101, g102와 같은 파형을 보인다. 예를 들어, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨로 천이하고 입력 신호(D)가 하이 레벨인 경우, 제3 노드(N23)는 차츰 로우 레벨로 떨어진다(g101). 그리고, 플로팅 방지부(100)가 턴온되어지고, 제4 노드(N24)도 차츰 로우 레벨로 떨어진다(g102). 즉, 상기 플로팅 방지부(100)가 턴온됨으로 인해, 제4 노드(N24), 제3 노드(N23), 제5 노드(N25) 및 접지단으로의 경로가 생기게 된다. 이 상태에서 비록 입력 신호(D)가 로우 레벨로 바 뀌더라도, 도 1에서 보인 종래의 센스앰프 기반의 플립플롭과 같이 노드(N3)의 플로팅 현상으로 인한 노드(N1)의 플로팅 현상은 발생되지 않는다. Next, in the period t12, the third node N23 and the fourth node N24 show waveforms such as g101 and g102 in response to the clock signal CLK. For example, when the clock signal CLK transitions to a high level and the input signal D is at a high level, the third node N23 gradually drops to a low level (g101). Then, the floating
또한, 본 발명에서의 플로팅 방지부(100)는 도 4에서의 N13, N14의 타이밍도에서 보여지는 바와 같이 입력 민감도도 저하되는 문제점도 개선할 수 있다. 도 4에서의 g1, g2와 도 6에서의 g101, g102를 보면, 그 차이점이 두드러지게 나타난다. 즉, 노드(N23, N24)간의 신호 레벨 차이가 센스앰프 즉 제1 래치부(22)의 입력 민감도와 밀접한 관련이 있으므로, 도 4에서 g1, g2는 거의 신호 레벨 차이가 없으므로, 입력 민감도를 저하시켜 센스앰프의 동작 불량을 일으키게 된다. 그러나, 본 발명은 도 6에서의 g101, g102와 같은 동작 특성을 보이므로, 입력 민감도는 저하되지 않는다.In addition, the floating
마지막으로, 다시 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨로 천이되면(구간 t13), 제5 엔모스 트랜지스터(NM25)는 턴오프되고, 제1 피모스 트랜지스터(PM21) 및 제4 피모스 트랜지스터(PM24)가 턴온되어 제1 노드(N21) 및 제2 노드(N22)는 하이 레벨로 된다.Finally, when the clock signal CLK transitions to the low level again (section t13), the fifth NMOS transistor NM25 is turned off, and the first PMOS transistor PM21 and the fourth PMOS transistor PM24 are turned off. Is turned on so that the first node N21 and the second node N22 are at a high level.
도 7은 도 5에서의 플로팅 방지부(100)의 일 실시예를 보인 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the floating
도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 플로팅 방지부(100)는 두 개의 엔모스 트랜지스터(NM100, NM102)를 구비한다.5 and 7, the floating
하나의 엔모스 트랜지스터(NM100)의 게이트 단자에는 제1 노드(N21)의 출력 신호의 반전 신호(/S)가 인가되고, 다른 하나의 엔모스 트랜지스터(NM102)의 게이트 단자에는 제2 노드의 출력 신호의 반전 신호(/R)가 인가된다. 그리고, 두 개의 엔모스 트랜지스터(NM100, NM102)의 소스(source) 및 드레인(drain) 단자는 공통으로 연결되어 제3 노드(N23) 및 제4 노드(N24) 사이에 배치된다. The inversion signal / S of the output signal of the first node N21 is applied to the gate terminal of one NMOS transistor NM100, and the output of the second node is applied to the gate terminal of the other NMOS transistor NM102. The inverted signal / R of the signal is applied. The source and drain terminals of the two NMOS transistors NM100 and NM102 are connected in common and are disposed between the third node N23 and the fourth node N24.
만약, 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨이라면, 즉 제1 노드(N21)의 출력 신호(S)와 제2 노드(N22)의 출력 신호(R)가 하이 레벨이라면, 상기 엔모스 트랜지스터(NM100, NM102)는 턴오프된다. 따라서, 제3 노드(N23) 및 제4 노드(N24)가 분리된다.If the clock signal CLK is at a low level, that is, when the output signal S of the first node N21 and the output signal R of the second node N22 are high level, the NMOS transistor NM100, NM102 is turned off. Thus, the third node N23 and the fourth node N24 are separated.
만약, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨로 천이하면, 상기 엔모스 트랜지스터(NM100, NM102) 중 어느 하나는 턴온되어, 제3 노드(N23) 및 제4 노드(N24)가 연결된다. 따라서, 이 상태에서 입력 신호(D)의 레벨이 바뀌는 경우, 제3 노드(N23) 또는 제4 노드(N24)가 플로팅되는 것이 방지되고, 결국 제1 래치부(22)의 출력단이면서 제2 래치부(20)의 입력단인 제1 노드(N21) 또는 제2 노드(N22)가 플로팅되는 것이 방지된다.If the clock signal CLK transitions to a high level, one of the NMOS transistors NM100 and NM102 is turned on to connect the third node N23 and the fourth node N24. Therefore, when the level of the input signal D is changed in this state, the third node N23 or the fourth node N24 is prevented from floating, and eventually, the second latch is an output terminal of the
또한, 도 3에서 보인 종래의 센스앰프 기반의 플립플롭과 같이 노드(도 3의 N13, N14) 사이에 항상 턴온되어져 있는 엔모스 트랜지스터(도 3의 NM16)가 연결되는 경우와는 달리, 본 발명은 제1 래치부(22)의 출력단인 제1 노드(N21) 및 제2 노드(N22)의 출력 신호가 하이 레벨인 경우에는 턴오프되도록 함으로써, 입력 민감도를 개선할 수 있다. 그리하여, 센스앰프 기반의 플립플롭의 동작 불량으로 인한 데이터 손실 문제를 줄일 수 있다. In addition, unlike the case where the NMOS transistor (NM16 in FIG. 3), which is always turned on, is connected between nodes (N13 and N14 in FIG. 3), such as a conventional sense amplifier based flip flop shown in FIG. The input sensitivity may be improved by turning off the output signals of the first node N21 and the second node N22, which are output terminals of the
도 8은 도 5에서의 플로팅 방지부의 다른 실시예를 보인 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating another embodiment of the floating prevention unit in FIG. 5.
도 8에서 상기 플로팅 방지부(100)는 두 개의 피모스 트랜지스터(PM100, PM102)를 구비하고 있다.In FIG. 8, the floating
하나의 피모스 트랜지스터(PM100)의 게이트 단자에는 상기 제1 노드(N21)의 출력 신호(S)가 인가되고 다른 하나의 피모스 트랜지스터(PM102)의 게이트 단자에는 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호(R)가 인가된다. 그리고, 두 개의 피모스 트랜지스터(PM100, PM102)의 소스 및 드레인 단자가 공통으로 연결되어 제3 노드(N23) 및 제4 노드(N24)에 연결된다.The output signal S of the first node N21 is applied to the gate terminal of one PMOS transistor PM100, and the output of the second node N22 is applied to the gate terminal of the other PMOS transistor PM102. Signal R is applied. In addition, the source and drain terminals of the two PMOS transistors PM100 and PM102 are connected in common and are connected to the third node N23 and the fourth node N24.
도 8에 도시된 플로팅 방지부(100)는, 도 7에 도시된 플로팅 방지부(100)와 비교할 경우, 제어 신호가 S, R 과 /S, /R로서 반전된 관계에 있고, 트랜지스터가 피모스 트랜지스터(PM100, PM102)와 엔모스 트랜지스터(NM100, NM102)로서 서로 다른 점을 제외하면, 동작은 서로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.In the floating
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 플로팅 방지부(100)는 상기 제1 노드(N21)의 출력 신호의 반전 신호 및 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호에 의해 제어되는 전송 게이트일 수 있다. 즉, 상기 전송 게이트는 통상의 씨모스(CMOS)형 전송 게이트로서, 하나의 엔모스 트랜지스터와 하나의 피모스 트랜지스터로 형성될 수 있다.Although not shown, the floating
도 7 및 도 8에서 예시된 바와 같이, 상기 플로팅 방지부(100)는 제1 노드(N21) 및 제2 노드(N22)의 출력 신호에 의해 제어되고 제3 노드(N23)와 제4 노드(N24) 사이에 동작적으로 연결됨으로써, 제1 래치부(22)의 출력단이 플로팅되는 것을 방지하고, 입력 민감도를 개선한다.As illustrated in FIGS. 7 and 8, the floating
도 9는 도 5에서의 제2 래치부(20)의 일례를 보인 회로도이다.FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an example of the
도 9를 참조하면, 제2 래치부(20)를 구성하는 SR 래치는 두 개의 인버 터(INV21, INV22)로 구성된 래치(120), 그리고 제1 래치부(도 5의 22)의 출력단에서 출력되는 신호(S, R) 및 그들의 반전 신호(/S, /R)에 의해 제어되어 동작하는 엔모스 트랜지스터(NM28, NM29, NM26, NM27)를 구비한다.Referring to FIG. 9, the SR latch constituting the
만약, 제1 래치부(도 5의 22)의 출력 신호(S, R)의 논리 셋(set)이 하이/로우 또는 로우/하이 레벨이 되면, 상기 제2 래치부(20)는 상기 제1 래치부의 출력 신호(S, R)에 대응되는 출력 신호를 출력단(Q, /Q)으로 출력한다. 그리고, 상기 출력 신호(S, R)의 논리 셋이 로우/로우 레벨인 경우는 정의되지 않는다. 그리고, 상기 출력 신호(S, R)의 논리 셋이 하이/하이 레벨인 경우에는 도 5의 센스앰프 기반의 플립플롭은 프리챠지 상태에 있게 된다.If the logic set of the output signals S and R of the
도 10은 본 발명의 변형 실시예에 따른 센스앰프 기반의 플립플롭을 보인 회로도이다.10 is a circuit diagram illustrating a flip-flop based on a sense amplifier according to a modified embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 상기 센스앰프 기반의 플립플롭은 제1 래치부(32), 제2 래치부(30) 및 플로팅 방지부(100)를 구비한다. 상기 제2 래치부(30) 및 상기 플로팅 방지부(100)는 도 5에서 도시된 것과 구성 및 동작이 동일하고, 상기 제1 래치부(32)도 전압 변동 방지부(PM35, PM36)을 제외하고는 도 5에 도시된 것과 구성 및 동작이 동일하므로 상기 전압 변동 방지부(PM35, PM36) 이외의 나머지 부분에 대한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 10, the sense amplifier based flip-flop includes a
상기 센스앰프 기반의 플립플롭은 도 5에 도시된 센스앰프 기반의 플립플롭에 상기 전압 변동 방지부(PM35, PM36)가 더 구비된 형태이다. 즉, 상기 전압 변동 방지부(PM35, PM36)는, 상기 센스앰프 기반의 플립플롭을 구성하는 마스터 래치부 즉 제1 래치부(32)의 제3 노드(N33) 및 제4 노드(N34) 각각에 연결되어 상기 제3 노드(N33) 및 제4 노드(N34)의 전압 변동, 특히 전압 강하를 방지하는 역할을 한다.The sense amplifier based flip flop may further include the voltage variation preventing units PM35 and PM36 in the sense amplifier based flip flop illustrated in FIG. 5. That is, the voltage variation preventing units PM35 and PM36 each include a master latch unit ie, a third node N33 and a fourth node N34 of the
상기 전압 변동 방지부는 클럭 신호(CLK)에 의해 제어되는 제5 피모스 트랜지스터(PM35) 및 제6 피모스 트랜지스터(PM36)를 구비한다.The voltage variation preventing unit includes a fifth PMOS transistor PM35 and a sixth PMOS transistor PM36 controlled by the clock signal CLK.
클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우, 엔모스 트랜지스터(NM31, NM32)로 인해 상기 제3 노드(N33) 및 제4 노드(N34)의 전압이 문턱 전압만큼 낮아지는 현상을 방지하기 위해, 상기 제5 피모스 트랜지스터(PM35) 및 제6 피모스 트랜지스터(PM36)가 턴온된다.When the clock signal CLK is at the low level, in order to prevent the voltages of the third node N33 and the fourth node N34 from being lowered by a threshold voltage due to the NMOS transistors NM31 and NM32, The fifth PMOS transistor PM35 and the sixth PMOS transistor PM36 are turned on.
상기 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨로 천이하는 경우, 상기 제5 피모스 트랜지스터(PM35) 및 제6 피모스 트랜지스터(PM36)는 모두 턴오프된다. 따라서, 이 경우에는 상기 제5 피모스 트랜지스터(PM35) 및 제6 피모스 트랜지스터(PM36)는 상기 제3 노드(N33) 및 상기 제4 노드(N34) 신호 레벨에 영향을 미치지 않게 된다.When the clock signal CLK transitions to the low level, both the fifth PMOS transistor PM35 and the sixth PMOS transistor PM36 are turned off. Therefore, in this case, the fifth PMOS transistor PM35 and the sixth PMOS transistor PM36 do not affect the signal levels of the third node N33 and the fourth node N34.
본 발명에 따른 센스앰프 기반의 플립플롭은 상술한 바와 같이 설명되어지고, 이하에서는 상기 센스앰프 기반의 플립플롭을 구성하는 센스앰프 회로에 관하여 설명한다.The sense amplifier based flip flop according to the present invention has been described as described above, hereinafter, a sense amplifier circuit constituting the sense amplifier based flip flop will be described.
도 5를 참조하면, 상기 센스앰프 기반의 플립플롭을 구성하는 제1 래치부(22)는 전류 감지형 센스앰프로 볼 수 있다. 상기 설명들에서는 상기 제1 래치부(22)와 플로팅 방지부(100)를 별개의 구성요소로서 설명하였으나, 이하에서는 상기 제1 래치부(22)와 상기 플로팅 방지부(100)를 하나의 센스앰프 회로로 보고 설 명하였다.Referring to FIG. 5, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 입력 신호를 감지 및 증폭하여 그에 대응되는 출력 신호를 생성하는 센스앰프 회로는 한 쌍의 프리챠지 인에이블 스위치부(PM21, PM24), 래치부(PM22, PM23, NM21, NM22), 플로팅 방지부(100), 입력 신호 인가부(NM23, NM24) 및 접지용 스위치부(NM25)를 구비한다.Accordingly, the sense amplifier circuit for detecting and amplifying an input signal and generating an output signal corresponding thereto according to an embodiment of the present invention includes a pair of precharge enable switch units PM21 and PM24 and latch units PM22 and PM23. And NM21 and NM22, floating
상기 프리챠지 인에이블 스위치부(PM21, PM24)는 두 개의 피모스 트랜지스터(PM21, PM24)를 구비한다. 하나의 피모스 트랜지스터(PM21)는 전원 전압 단자(VDD)와 제1 노드(N21) 사이에 연결되고 다른 하나는 상기 전원 전압 단자(VDD)와 제2 노드(N22) 사이에 연결되어, 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우에 상기 제1 노드(N21) 및 상기 제2 노드(N22)의 전압이 하이 레벨이 되도록 한다. The precharge enable switch units PM21 and PM24 include two PMOS transistors PM21 and PM24. One PMOS transistor PM21 is connected between the power supply voltage terminal VDD and the first node N21 and the other is connected between the power supply voltage terminal VDD and the second node N22 and a clock signal. When the CLK is at the low level, the voltages of the first node N21 and the second node N22 are at a high level.
상기 래치부(PM22, PM23, NM21, NM22)는 두 개의 인버터로 구성된다. 피모스 트랜지스터(PM22) 및 엔모스 트랜지스터(NM21)를 구비하는 제1 인버터는 상기 제1 노드(N21)를 출력단으로 하고 상기 제2 노드(N22)를 입력단으로 한다. 그리고, 피모스 트랜지스터(PM23) 및 엔모스 트랜지스터(NM22)를 구비하는 제2 인버터는 상기 제1 노드(N21)를 입력단으로 하고 상기 제2 노드(N22)를 출력단으로 한다. The latch units PM22, PM23, NM21, and NM22 are composed of two inverters. A first inverter including a PMOS transistor PM22 and an NMOS transistor NM21 has the first node N21 as an output terminal and the second node N22 as an input terminal. The second inverter including the PMOS transistor PM23 and the NMOS transistor NM22 has the first node N21 as an input terminal and the second node N22 as an output terminal.
상기 플로팅 방지부(100)는 상기 제1 노드(N21)의 출력 신호 및 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호에 의해 제어되어 온 또는 오프됨으로써, 상기 제1 인버터를 구성하는 엔모스 트랜지스터(NM21)의 일단인 제3 노드(N23)와 상기 제2 인버터를 구성하는 엔모스 트랜지스터(NM22)의 일단인 제4 노드(N24) 사이를 동작적으로 연결한다. 즉, 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우, 상기 플로팅 방지부(100)는 턴오 프되고, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨인 경우, 상기 플로팅 방지부(100)는 턴온된다. 상기 플로팅 방지부(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 엔모스 트랜지스터(NM100)의 게이트 단자에는 상기 제1 노드(N21)의 출력 신호의 반전 신호(/S)가 인가되고 다른 하나의 엔모스 트랜지스터(NM102)의 게이트 단자에는 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호의 반전 신호(/R)가 인가되며 그들의 소스 및 드레인 단자가 공통으로 연결된 두 개의 엔모스 트랜지스터를 구비할 수 있다. 또한, 상기 플로팅 방지부(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 피모스 트랜지스터(PM100)의 게이트 단자에는 상기 제1 노드(N21)의 출력 신호(S)가 인가되고 다른 하나의 피모스 트랜지스터(PM102)의 게이트 단자에는 상기 제2 노드(N22)의 출력 신호(R)가 인가되며 그들의 소스 및 드레인 단자가 공통으로 연결된 두 개의 피모스 트랜지스터를 구비할 수 있다.The floating
상기 입력 신호 인가부(NM23, NM24)는 상기 제3 노드(N23)와 제5 노드(N25) 사이에 연결되어 제1 입력 신호(D)를 수신하는 입력 트랜지스터(NM23)와, 상기 제4 노드(N24)와 상기 제5 노드(N25) 사이에 연결되어 제2 입력 신호(/D)를 수신하는 입력 트랜지스터(NM24)를 구비한다.The input signal applying units NM23 and NM24 are connected between the third node N23 and the fifth node N25 to receive a first input signal D, and an input transistor NM23 and the fourth node. An input transistor NM24 connected between an N24 and the fifth node N25 to receive a second input signal / D.
예를 들어, 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨이고, 상기 제1 입력 신호(D)의 레벨이 상기 제2 입력 신호(/D)의 레벨보다 더 높은 경우에는 상기 입력 트랜지스터(NM23)는 상기 입력 트랜지스터(NM24)보다 더 강하게 턴온된다. 그로 인해, 상기 제3 노드(N23) 및 제1 노드(N21)는 로우 레벨로 되고, 상기 제2 노드(N22)는 하이 레벨로 남아 있게 된다. 이 때, 상기 플로팅 방지부(100)는 턴온 상태이다.For example, when the clock signal CLK is at a high level and the level of the first input signal D is higher than the level of the second input signal / D, the input transistor NM23 may be configured to be at the high level. It is turned on more strongly than the input transistor NM24. Therefore, the third node N23 and the first node N21 become low level, and the second node N22 remains high level. At this time, the floating
그 후, 상기 제1 입력 신호(D)의 레벨이 로우 레벨로 바뀌어 상기 입력 트랜지스터(NM23)가 턴오프되는 경우가 발생하더라도(물론, 이 경우에는 상기 제2 입력 신호(/D)는 상기 입력 트랜지스터(NM24)를 턴온 시킬 정도의 레벨임), 상기 플로팅 방지부(100)가 턴온되어 있음으로 인해 상기 제3 노드(N23)는 플로팅되지 않는다. 따라서, 상기 제1 노드(N21)도 플로팅되지 않는다. Thereafter, even when the level of the first input signal D is changed to the low level so that the input transistor NM23 is turned off (of course, in this case, the second input signal / D is the input signal). The third node N23 is not floated due to the level of the transistor NM24 being turned on and the floating
상기 접지용 스위치부(NM25)는 상기 제5 노드(N25)와 접지 단자 사이에 연결되어 상기 클럭 신호(CLK)에 의해 제어되어 턴온 또는 턴오프된다. 즉, 상기 접지용 스위치부(NM25)는 상기 클럭 신호(CLK)가 하이 레벨인 경우에는 턴온되고 상기 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우에는 턴오프된다.The ground switch unit NM25 is connected between the fifth node N25 and the ground terminal and controlled by the clock signal CLK to be turned on or off. That is, the ground switch unit NM25 is turned on when the clock signal CLK is at a high level, and is turned off when the clock signal CLK is at a low level.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 센스앰프 회로는 상기 클럭 신호(CLK)가 로우 레벨인 경우, 노드(N33, N34)의 전압이 안정해지도록 하기 위한 전압 변동 방지부(PM35, PM36)를 더 구비할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 10, when the clock signal CLK is at the low level, the sense amplifier circuit may include voltage variation preventing units PM35 and PM36 for stabilizing voltages of the nodes N33 and N34. It may be further provided.
그 밖의 상기 센스앰프 회로의 동작은, 앞서 도 5 내지 도 10을 참조하여 설명된 제1 래치부(22, 32) 및 플로팅 방지부(100) 부분에서 충분히 설명되어졌으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the operation of the other sense amplifier circuit has been sufficiently described in the
본 발명에 따른 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭은 반도체 메모리 장치에서의 입출력(I/O) 센스앰프, 데이터 라이트 경로(data write path)에서의 센스앰프 등에 채용되어질 수 있을 뿐만 아니라, 특히 고속이면서 안정된 동작을 요하는 시스템에 널리 채용되어질 수 있다. The sense amplifier circuit and the flip-flop based flip flop having the sense amplifier according to the present invention may not only be employed in an input / output (I / O) sense amplifier in a semiconductor memory device, a sense amplifier in a data write path, etc. In particular, it can be widely adopted in a system requiring high speed and stable operation.
본 발명에 따른 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭은 상 기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 자명한 사실이라 할 것이다.The sense amplifier circuit and the flip-flop based sense amplifier having the same according to the present invention are not limited to the above embodiments and may be variously designed and applied without departing from the basic principles of the present invention. It will be obvious to those skilled in the art.
상술한 바와 같이, 본 발명은 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭을 제공함으로써, 출력 단자 즉 슬레이브 래치부의 입력단이 플로팅 상태로 되는 문제점을 개선하는 효과를 갖는다.As described above, the present invention has the effect of improving the problem that the output terminal, that is, the input terminal of the slave latch unit is in a floating state by providing a sense amplifier circuit and a sense amplifier based flip flop having the same.
또한, 본 발명은 센스앰프 회로 및 그를 갖는 센스앰프 기반의 플립플롭을 제공함으로써, 데이터의 손실 문제 및 입력 민감도의 저하 문제를 개선하는 효과를 갖는다.In addition, the present invention provides a sense amplifier circuit and a sense amplifier based flip-flop having the same, thereby improving the problem of data loss and degradation of input sensitivity.
Claims (20)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN111769807A (en) * | 2020-06-11 | 2020-10-13 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Sensitive amplifying type D trigger |
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KR20000031701A (en) * | 1998-11-09 | 2000-06-05 | 김영환 | Sense amplifier circuit |
KR20020030985A (en) * | 2000-10-20 | 2002-04-26 | 박종섭 | Sense amplifier circuit |
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2006
- 2006-04-28 KR KR1020060038633A patent/KR100714281B1/en not_active IP Right Cessation
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