KR101311358B1 - Logic circuit having transistors of the same type and related application circuits - Google Patents
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Abstract
단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로에 있어서, 제1 논리 유닛, 상기 제1 논리 유닛과 동일한 제2 논리 유닛, 상기 제1 논리 유닛의 출력단상의 전압을 변화시키기 위한 승강압 유닛, 상기 제2 논리 유닛의 출력단과 상기 승강압 유닛의 출력단 사이에 연결되는 저항 유닛, 및 전체 진폭 버퍼를 포함한다. 상기 전체 진폭 버퍼의 제1 전원단은 상기 제1 논리 유닛의 전원단에 연결되고, 제2 전원단은 제2 전압원에 연결되며, 입력단은 상기 제1 논리 유닛의 입력단에 연결되며, 제어단은 상기 저항 유닛의 출력단에 연결되어, 전체 논리 진폭 신호를 발생시킨다. 상기 전체 진폭 버퍼에 포함된 트랜지스터는 제1 논리 유닛에 포함된 트랜지스터와 동일한 형태를 가진다.A logic circuit comprising a single transistor, comprising: a first logic unit, a second logic unit identical to the first logic unit, a step-up unit for changing a voltage on an output terminal of the first logic unit, and the second logic unit And a resistance unit connected between the output end of the step-up unit and the output end of the step-up unit, and an overall amplitude buffer. A first power supply terminal of the full amplitude buffer is connected to a power supply terminal of the first logic unit, a second power supply terminal is connected to a second voltage source, an input terminal is connected to an input terminal of the first logic unit, and a control terminal is It is connected to the output of the resistor unit to generate a full logic amplitude signal. The transistor included in the full amplitude buffer has the same shape as the transistor included in the first logic unit.
Description
도 1은 단일형 트랜지스터를 포함하는 종래의 논리 회로를 보여주는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a conventional logic circuit including a single transistor.
도 2는 도 1에 도시된 논리 회로의 등가 회로도이다.FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the logic circuit shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 논리 회로의 파형도이다.FIG. 3 is a waveform diagram of the logic circuit shown in FIG. 1.
도 4는 다른 하나의 종래의 논리 회로를 보여주는 회로도이다.4 is a circuit diagram showing another conventional logic circuit.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 논리 회로의 등가 회로도이다.5 and 6 are equivalent circuit diagrams of the logic circuit shown in FIG.
도 7은 도 4에 도시된 논리 회로의 파형도이다.FIG. 7 is a waveform diagram of the logic circuit shown in FIG. 4.
도 8은 단일형 트랜지스터를 포함하는 종래의 낸드 게이트를 보여주는 회로도이다.8 is a circuit diagram illustrating a conventional NAND gate including a single transistor.
도 9는 도 8에 도시된 낸드 게이트의 파형도이다.FIG. 9 is a waveform diagram of the NAND gate shown in FIG. 8.
도 10는 본 발명에 따른 제1 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로의 회로도이다.Fig. 10 is a circuit diagram of a logic circuit including the single transistor of the first embodiment according to the present invention.
도 11는 도 10에 도시된 논리 회로의 파형도이다.FIG. 11 is a waveform diagram of the logic circuit shown in FIG. 10.
도 12는 본 발명에 따른 제2 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로의 회로도이다.12 is a circuit diagram of a logic circuit including the single transistor of the second embodiment according to the present invention.
도 13는 본 발명에 따른 제3 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로의 회로도이다.13 is a circuit diagram of a logic circuit including the single transistor of the third embodiment according to the present invention.
도 14는 도 13에 도시된 논리 회로의 파형도이다.FIG. 14 is a waveform diagram of the logic circuit shown in FIG. 13.
도 15는 본 발명에 따른 제4 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함한 논리 회로의 회로도이다.Fig. 15 is a circuit diagram of a logic circuit including the single transistor of the fourth embodiment according to the present invention.
도 16는 도 15에 도시된 논리 회로의 파형도이다.FIG. 16 is a waveform diagram of the logic circuit shown in FIG. 15.
도 17은 본 발명에 따른 제5 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로의 회로도이다.17 is a circuit diagram of a logic circuit including the single transistor of the fifth embodiment according to the present invention.
도 18는 다수 레벨의 도 10에 도시된 논리 회로를 포함하는 버퍼 회로도이다.FIG. 18 is a buffer circuit diagram including the logic circuit shown in FIG. 10 at multiple levels.
도 19는 도 10에 도시된 논리 회로를 포함하는 버퍼 회로도이다.FIG. 19 is a buffer circuit diagram including the logic circuit shown in FIG. 10.
본 발명은 논리 회로에 관한 것으로, 특히 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로 및 이를 이용한 회로에 관한 것이다.The present invention relates to logic circuits, and more particularly, to a logic circuit including a single transistor and a circuit using the same.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 도 1은 단일형 트랜지스터를 포함하는 종래의 논리 회로(10)의 회로도이고, 도 2는 논리 회로(10)의 등가 회로를 보여주는 도면이다. 논리 회로(10)는 제1 P형 MOS 트랜지스터(이하 PMOST)(12)와, 제1 PMOST(12)에 직렬 연결된 제2 PMOST(14)와, 제1 PMOST(12) 및 제2 PMOST(14)에 연결된 출력 콘덴서(16)를 포함한다. 논리 회로(10)는 하나의 인버터(inverter)이다.1 and 2, FIG. 1 is a circuit diagram of a
논리 회로(10)의 동작 과정은 다음과 같다. 도 3을 참조하면, 도 3은 논리 회로(10)의 파형도이다. 논리 회로(10)의 입력단(IN)에 인가되는 입력 전압(Vin)이 논리 저전압(logic low)(LOW)인 경우에, 논리 회로(10)의 출력단(OUT)상의 출력 전압(Vout)은 VDD*R2/(R1+R2)와 같게 된다. 여기에서 R1은 제1 PMOST(12)의 동작 저항(operation impedance)이고, R2는 제2 PMOST(14)의 동작 저항이다,등가 면에서, 제1 PMOST(12) 및 제2 PMOST(14)는 공통으로 하나의 분압 회로(voltage divider)를 구성한다. 다른 한 측면에서, 입력 전압(Vin)이 논리 고전압(logic high)(HIGH)인 경우에, 출력 전압(Vout)은 Vth와 같게 된다. 여기에서, Vth는 제2 PMOST(14)의 임계 전압(threshold voltage)이다.The operation process of the
논리 회로(10)가 등가 면에서 하나의 분압 회로를 구성하므로, 입력 전압(Vin)이 논리 저전압(LOW)인 경우에 출력 전압(Vout)으로 하여금 가능한 VDD(이상적인 고수준값)에 도달하도록 하기 위해서는 제1 PMOST(12)의 동작 저항(R1)을 제2 PMOST(14)의 동작 저항(R2)보다 훨씬 작은 값을 취하도록 해야 한다. 즉, 제1 PMOST(12)의 가로 세로비(breadth length ratio)(W/L)1은 제2 PMOST(14)의 가로 세로비(W/L)2보다 훨씬 커야 한다. 이렇게 되면 논리 회로(10)의 크기는 상당히 크게 된다.Since the
또한, 입력 전압(Vin)이 논리 고전압(HIGH)인 경우에, 논리 회로(10)의 출력 전압(Vout)은 Vt와 같게 되는데 이는 영보다 큰 값이다(이상적인 저수준값). 이러 한 출력 전압(Vout)은 논리 회로(10) 이후의 기타 논리 회로를 정확하게 구동시키는데 어려움을 조성하게 된다.In addition, when the input voltage Vin is a logic high voltage HIGH, the output voltage Vout of the
마지막으로, 입력 전압(Vin)이 논리 저전압(LOW)인 경우에, 논리 회로(10)의 제1 PMOST(12) 및 제2 PMOST(14)간에는 연속적으로 직류 전류가 흐르게 된다. 즉, 논리 회로(10)는 입력 전압(Vin)이 논리 저전압(LOW)인 경우에 상당한 전기 에너지를 소모하게 된다.Finally, when the input voltage Vin is a logic low voltage LOW, a direct current flows continuously between the
도 4 내지 도 7을 참조하면, 도 4는 다른 하나의 종래의 논리 회로(20)의 회로도이고, 도 5는 논리 회로(20)의 입력단(IN)상의 입력 전압(Vin)이 논리 저전압(LOW)인 경우에 논리 회로(20)의 등가 회로를 보여주는 도면이다. 도 6은 논리 회로(20)의 입력단(IN)상의 입력 전압(Vin)이 논리 고전압(HIGH)인 경우에 논리 회로(20)의 등가회로를 보여주는 도면이고, 도 7은 논리 회로(20)의 파형도이다. 이 논리 회로(20) 역시 하나의 인버터이다.4 to 7, FIG. 4 is a circuit diagram of another
논리 회로(10)가 입력 전압(Vin)이 논리 고전압(HIGH)인 경우에 상기 이상적인 저수준값을 출력할 수 없는 단점을 해결하기 위해, 논리 회로(20)는 제1 PMOST(12), 제2 PMOST(14) 및 출력 콘덴서(16)를 포함하는 외에, 제3 PMOST(22) 및 커플링 콘덴서(26)를 더 포함한다.In order to solve the disadvantage that the
논리 회로(20)의 입력 전압(Vin)이 논리 저전압(LOW)인 경우에, 논리 회로(10)의 출력 전압(Vout) 역시 VDD*R2/(R1+R2)와 같게 된다. 이 경우, 도 5와 같이 커플링 콘덴서(26)의 제1 단자(24)상의 전압 역시 VDD*R2/(R1+R2)와 같게 되며, 커플링 콘덴서(26)의 제2 단자(28)상의 전압은 Vth와 같게 된다. 다른 한 측면에 서, 입력 전압(Vin)이 논리 저전압(LOW)으로부터 논리 고전압(HIGH)으로 전환할 때, 제1 PMOST(12)은 도통되지 않는다. 이 경우, 제2 PMOST(14)가 여전히 도통 상태에 처하므로, 커플링 콘덴서(26)의 제1 단자(24)상의 전압은 Vth로 감소된다. 그러나, 커플링 콘덴서(26)의 제1 단자(24) 및 제2 단자(28)간의 전위차로 인해 여전히 VDD*R2/(R1+R2)-Vth로 유지된다. 따라서, 커플링 콘덴서(26)의 제2 단자(28)상의 전압(Vx)은 Vth- VDD*R2/(R1+R2)로 갑자기 떨어지게 된다. 이렇게 되면, 도 6 및 도 7에서 보여준 바와 같이 논리 회로(20)는 입력 전압(Vin)이 논리 고전압(HIGH)인 경우에 상기 이상적인 저수준의 출력 전압(Vout)을 출력하게 된다.When the input voltage Vin of the
다만, 상기 이상적인 고수준의 값을 가진 출력 전압(Vout)을 출력하기 위해서는 논리 회로(20)의 제1 PMOST(12)의 가로 세로비(W/L)1 역시 제2 PMOST(14)의 가로 세로비(W/L)2보다 훨씬 커야 한다. 또한, 논리 회로(20)는 여전히 직류 전류 문제가 존재한다.However, in order to output the output voltage Vout having the ideal high level value, the aspect ratio W / L 1 of the
단일형 트랜지스터를 포함하는 종래의 논리 회로에서, 상기 논리 회로(10, 20)와 같은 인버터 외에도 낸드 게이트(NAND) 및 노아 게이트(NOR)에도 상술한 문제점이 존재한다.In a conventional logic circuit including a single transistor, the above-described problems exist in the NAND gate and the NOR gate NOR in addition to the inverters such as the
도 8 및 도 9를 참조하면, 도 8은 단일형 트랜지스터를 포함하는 종래의 낸드 게이트(30)를 보여주는 회로도이고, 도 9는 낸드 게이트(30)의 파형도이다. 낸드 게이트(30)는 제4 PMOST(32), 제4 PMOST(32)에 직렬 연결되는 제5 PMOST(34), 제5 PMOST(34)에 직렬 연결되는 제6 PMOST(36)와, 제5 PMOST(34) 및 제6 PMOST(36) 에 연결되는 출력 콘덴서(38)를 포함한다.8 and 9, FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a
상기와 같이, 낸드 게이트(30)에도 크기가 너무 큰 문제점(그 이유는, 제4 PMOST(32)의 가로 세로비(W/L)4 와 제5 PMOST(34)의 가로 세로비(W/L)5는 모두 제6 PMOST(36)의 가로 세로비(W/L)6보다 훨씬 커야 하기 때문이다)과, 입력 전압(Vin)이 논리 고전압(HIGH)인 경우에 출력 전압(Vout)이 그 이상적인 저수준값보다 큰 문제점(도 9와 같이 입력 전압(Vin)이 논리 고전압(HIGH)인 경우에, 출력 전압(Vout)은 VSS+제5 PMOST(34)의 임계 전압(Vth5)과 같게 된다)과, 여전히 직류 전류가 존재하여 상당한 전기 에너지를 소모하게 되는 문제점이 존재한다.As described above, the
본 발명의 주된 목적은 종래 기술에 존재하는 단점을 해결하기 위해, 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로 및 이를 이용한 관련 회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The main object of the present invention is to provide a logic circuit including a single transistor and related circuits using the same in order to solve the disadvantages existing in the prior art.
본 발명에 따른, 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로는,According to the present invention, a logic circuit comprising a single transistor,
제1 전압원과 연결되는 전원단과 신호를 입력하기 위한 입력단을 갖춘, 제1 논리 유닛과;A first logic unit having a power supply terminal connected to the first voltage source and an input terminal for inputting a signal;
상기 제1 전압원과 연결되는 전원단과 상기 제1 논리 유닛의 입력단과 연결되는 입력 단자를 갖춘, 제2 논리 유닛과;A second logic unit having a power supply terminal connected with the first voltage source and an input terminal connected with an input terminal of the first logic unit;
상기 제1 논리 유닛의 출력 단자에 연결되는 입력단과 제2 전압원에 연결되는 전원단을 갖추고 있으며 상기 제1 논리 유닛의 출력단 전압을 변화시키기 위한, 승강압 유닛(boost element)과;A boost element having an input terminal connected to an output terminal of the first logic unit and a power supply terminal connected to a second voltage source, for changing an output terminal voltage of the first logic unit;
상기 승강압 유닛의 출력단에 연결되는 입력단과, 상기 제2 논리 유닛의 출력단에 연결되는 출력단을 갖춘, 저항 유닛과;A resistance unit having an input connected to an output of the step-up and an output connected to an output of the second logic unit;
상기 제1 논리 유닛의 전원단에 연결되는 제1 전원단과, 상기 제2 전압원에 연결되는 제2 전원단과, 상기 제1 논리 유닛의 입력단에 연결되는 입력단과, 상기 저항 유닛의 출력단에 연결되는 제어단을 갖추고 있으며, 전체 논리 진폭 신호를 발생하기 위한, 전체 진폭 버퍼(full swing buffer)를 포함한다.A first power terminal connected to the power terminal of the first logic unit, a second power terminal connected to the second voltage source, an input terminal connected to the input terminal of the first logic unit, and a control connected to the output terminal of the resistance unit. It has a stage and includes a full swing buffer for generating a full logic amplitude signal.
본 발명에 따른, 단일형 트랜지스터를 포함하는 다른 하나의 논리 회로는,Another logic circuit comprising a single transistor, according to the present invention,
제1 전압원에 연결되는 전원단과 신호를 입력하기 위한 입력단을 갖춘, 제1 논리 유닛과;A first logic unit having a power supply terminal connected to the first voltage source and an input terminal for inputting a signal;
상기 제1 논리 유닛의 출력단에 연결되는 전원단과 상기 제1 논리 유닛의 입력단에 연결되는 입력단을 갖춘, 제2 논리 유닛과;A second logic unit having a power supply terminal connected to an output terminal of the first logic unit and an input terminal connected to an input terminal of the first logic unit;
상기 제1 논리 유닛의 출력단에 연결되는 입력단과 제2 전압원에 연결되는 전원단을 갖추고 있으며, 상기 제1 논리 유닛의 출력단의 전압을 변화시키기 위한, 승강압 유닛과;A boost unit having an input terminal connected to an output terminal of the first logic unit and a power supply terminal connected to a second voltage source, for changing a voltage at an output terminal of the first logic unit;
상기 승강압 유닛의 출력단에 연결되는 입력단과 상기 제2 논리 유닛의 출력단에 연결되는 출력단을 갖춘, 저항 유닛과;A resistor unit having an input connected to an output of the step-up and an output connected to an output of the second logic unit;
상기 제1 논리 유닛의 전원단에 연결되는 제1 전원단, 상기 제2 전압원에 연결되는 제2 전원단, 상기 제1 논리 유닛의 입력단에 연결되는 입력단, 상기 저항 유닛의 출력단에 연결되는 제어단을 갖추고 있으며, 전체 논리 진폭 신호를 발생하 기 위한, 전체 진폭 버퍼를 포함한다.A first power terminal connected to a power terminal of the first logic unit, a second power terminal connected to the second voltage source, an input terminal connected to an input terminal of the first logic unit, and a control terminal connected to an output terminal of the resistance unit It includes a full amplitude buffer for generating the full logic amplitude signal.
본 발명에 따른, 단일형 트랜지스터를 포함하는 버퍼는 제1 인버터 및 제2 인버터를 포함한다. 상기 제1 인버터의 입력단은 신호를 입력하며, 상기 제2 인버터의 입력단은 상기 제1 인버터의 출력단에 연결된다.According to the invention, a buffer comprising a single transistor comprises a first inverter and a second inverter. An input terminal of the first inverter inputs a signal, and an input terminal of the second inverter is connected to an output terminal of the first inverter.
상기 제1 인버터는,The first inverter,
제1 전압원에 연결되는 소스 전극과 신호를 입력하기 위한 그리드 전극을 갖춘, 제1 트랜지스터와;A first transistor having a source electrode connected to the first voltage source and a grid electrode for inputting a signal;
상기 제1 전압원에 연결되는 소스 전극과 상기 제1 트랜지스터의 그리드 전극에 연결되는 그리드 전극을 갖춘, 제2 트랜지스터와;A second transistor having a source electrode connected to said first voltage source and a grid electrode connected to a grid electrode of said first transistor;
상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 입력단과 제2 전압원에 연결되는 전원단을 갖추고 있으며 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극의 전압을 변화시키기 위한, 제1 승강압 유닛과;A first step-up / down unit having an input terminal connected to the drain electrode of the first transistor and a power supply terminal connected to a second voltage source, for changing a voltage of the drain electrode of the first transistor;
상기 제1 승강압 유닛의 출력단에 연결되는 입력단과 상기 제2 트랜지스터에 드레인 전극에 연결되는 출력단을 갖춘, 제1 저항 유닛과;A first resistor unit having an input terminal connected to an output terminal of the first step-down unit and an output terminal connected to a drain electrode of the second transistor;
상기 제1 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제1 전원단, 상기 제2 전압원에 연결되는 제2 전원단, 상기 제1 트랜지스터의 그리드 전극에 연결되는 입력단, 상기 저항 유닛의 출력단에 연결되는 제어단을 갖추고 있으며 전체 논리 진폭 신호를 발생하기 위한, 제1 전체 진폭 버퍼를 포함한다. A first power terminal connected to the source electrode of the first transistor, a second power terminal connected to the second voltage source, an input terminal connected to the grid electrode of the first transistor, and a control terminal connected to the output terminal of the resistor unit. And a first full amplitude buffer for generating a full logic amplitude signal.
상기 제2 인버터는,The second inverter,
상기 제1 전압원에 연결되는 소스 전극과 상기 제1 인버터의 제1 전체 진폭 버퍼의 출력단에 연결되는 그리드 전극을 갖추고 상기 제1 전체 논리 진폭 신호를 수신하기 위한, 제3 트랜지스터와;A third transistor having a source electrode connected to said first voltage source and a grid electrode connected to an output terminal of a first full amplitude buffer of said first inverter for receiving said first full logic amplitude signal;
상기 제3 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 소스 전극과 상기 제3 트랜지스터의 그리드 전극에 연결되는 그리드 전극을 갖춘, 제4 트랜지스터와;A fourth transistor having a source electrode connected to the drain electrode of the third transistor and a grid electrode connected to the grid electrode of the third transistor;
상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 입력단과 제2 전압원에 연결되는 전원단을 갖추고 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극의 전압을 변화시키기 위한, 제2 승강압 유닛과;A second step-up / down unit having an input terminal connected to the drain electrode of the first transistor and a power supply terminal connected to a second voltage source to change the voltage of the drain electrode of the first transistor;
상기 제2 승강압 유닛의 출력단에 연결되는 입력단과 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 출력단을 갖춘, 제2 저항 유닛과;A second resistor unit having an input terminal connected to an output terminal of the second step-down unit and an output terminal connected to a drain electrode of the second transistor;
상기 제1 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제1 전원단, 상기 제2 전압원에 연결되는 제2 전원단, 상기 제1 트랜지스터의 그리드 전극에 연결되는 입력단, 상기 저항 유닛의 출력단에 연결되는 제어단을 갖추고 있으며 제2 전체 논리 진폭 신호를 발생하기 위한, 제2 전체 진폭 버퍼를 포함한다.A first power terminal connected to the source electrode of the first transistor, a second power terminal connected to the second voltage source, an input terminal connected to the grid electrode of the first transistor, and a control terminal connected to the output terminal of the resistor unit. And a second full amplitude buffer for generating a second full logic amplitude signal.
아래 도면과 결부하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings below.
도 10을 참조하면, 도 10은 본 발명에 따른 제1 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로(50)를 보여주는 회로도이다. 논리 회로(50)는 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유닛(boost Element)(56), 저항 유닛(58) 및 전체 진폭 버퍼(full swing buffer)(60)를 포함한다.Referring to FIG. 10, FIG. 10 is a circuit diagram showing a
제1 논리 유닛(52)의 전원단(62)은 제1 전압원(VDD)에 연결되고, 입력단(64)은 신호 즉 제1 입력 신호(IN1)를 입력하는데 이용된다. 제1 논리 유닛(52)에는 동 일 형태의 트랜지스터를 포함한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 제1 실시예에서 제1 논리 유닛(52)은 제1 PMOST(68)를 포함하는데, 그 소스 전극(70)은 제1 전압원(VDD)에 연결되고, 그리드 전극(72)은 제1 입력 신호(IN1)를 입력하는데 이용된다. 제2 논리 유닛(54)은 제1 논리 유닛(52)과 동일한 바, 다시 말하면 제2 논리 유닛(54) 역시 제2 PMOST(76)를 포함한다. 제2 논리 유닛(54)의 전원단(84)은 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66), 즉 제1 PMOST(68)의 드레인 전극(74)에 연결되고, 입력단(86)은 제1 논리 유닛(52)의 입력단(64), 즉 제1 PMOST(68)의 그리드 전극(72)에 연결된다. 이와 유사하게, 제2 PMOST(76)의 소스 전극(78)은 제1 PMOST(68)의 드레인 전극(74)에 연결되고, 그리드 전극(80)은 제1 PMOST(68)의 그리드 전극(72)에 연결된다. 승강압 유닛(56)의 입력단(90)은 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66)에 연결되고, 전원단(92)은 제2 전압원(VSS)에 연결된다. 상기 승강압 유닛(56)은 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66)상의 전압을 변화시키는 작용을 한다. 승강압 유닛(56)에 포함된 트랜지스터의 형태는 제1 논리 유닛(52)에 포함된 트랜지스터의 형태와 동일하다. 구체적으로, 본 발명에 따른 제1 실시예에서, 승강압 유닛(56)은 제5 PMOST(96), 제6 PMOST(98) 및 승강압 콘덴서(100)를 포함한다. 제5 PMOST(96)의 소스 전극(102)은 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66), 즉 제1 PMOST(68)의 드레인 전극(74)에 연결되며, 승강압 콘덴서(100)의 제1 단자(114)는 제5 PMOST(96)의 소스 전극(102)에 연결되고 제2 단자(116)는 제5 PMOST(96)의 그리드 전극(104)에 연결된다. 제6 PMOST(98)의 소스 전극(108)은 승강압 콘덴서(1000의 제2 단자(116)에 연결되고, 그리드 전극(110)은 제2 전압원(VSS)에 연결 되며 드레인 전극(112)은 제6 PMOST(98)의 그리드 전극(110)에 연결된다. 저항 유닛(58)의 입력단(118)은 승강압 유닛(56)의 출력단(94)에 연결되고, 출력단(120)은 제2 논리 유닛(54)의 출력단(88)에 연결된다. 저항 유닛(58)에 포함된 트랜지스터의 형태는 제1 논리 유닛(52)에 포함된 트랜지스터의 형태와 동일하다. 구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에서, 저항 유닛(58)은 제4 PMOST(122)를 포함하는데, 그 소스 전극(124)은 승강압 유닛(56)의 출력단(94), 즉 제5 PMOST(96)의 그리드 전극(104)에 연결되고, 그리드 전극(126)은 제4 PMOST의 소스 전극(124)에 연결되며, 드레인 전극(128)은 제2 논리 유닛(54)의 출력단(88), 즉 제2 PMOST(76)의 드레인 전극(82)에 연결된다. 전체 진폭 버퍼(60)의 제1 전원단(130)은 제1 전압원(VDD)에 연결되며, 등가면에서, 제1 전원단(130)은 제1 논리 유닛(52)의 전원단(62)에 연결되고, 제2 전원단(132)은 제2 전압원(VSS)에 연결된다. 등가면에서, 제2 전원단(132)은 승강압 유닛(56)의 전원단(92)에 연결되고, 입력단(134)은 제1 논리 유닛(52)의 입력단(64)에 연결되며, 제어단(136)은 저항 유닛(58)의 출력단(120)에 연결된다. 전체 진폭 버퍼(60)는 전체 논리 진폭(full logic swing) 신호를 발생하기 위한 것으로, 전체 진폭 버퍼(60)에 포함된 트랜지스터의 형태도 제1 논리 유닛(52)에 포함된 트랜지스터의 형태와 동일하다. 구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에서, 전체 진폭 버퍼(60)는 제7 PMOST(138) 및 제7 PMOST(138)에 직렬 연결된 제3 PMOST(146)를 포함한다. 제3 PMOST(146)의 그리드 전극(150)은 저항 유닛(58)의 출력단(120), 즉 제4 PMOST(122)의 드레인 전극(128)에 연결되고, 드레인 전극(152)은 제2 전압원(VSS)에 연결된다. 등가면에서, 제4 PMOST(146)의 드레인 전 극(152)은 승강압 유닛(56)의 제6 PMOST(98)의 드레인 전극(112)에 연결되고, 제7 PMOST(138)의 소스 전극(140)은 제1 전압원(VDD)에 연결된다. 등가면에서, 제7 PMOST(138)의 소스 전극(140)은 제1 PMOST(68)의 소스 전극(70)에 연결되고, 그리드 전극(142)은 제2 논리 유닛(54)의 입력단(86), 즉 제2 PMOST(76)의 그리드 전극(80)에 연결되며, 드레인 전극(144)은 제3 PMOST(146)의 소스 전극(148)에 연결된다. 제7 PMOST(138)는 제1 논리 유닛(52)(또는 제2 논리 유닛(54))과 동일한 제3 논리 유닛(154)으로 볼 수 있는 바, 그 전원단(156)은 제1 전압원(VDD)에 연결되고, 입력단(158)은 제1 논리 유닛(52)의 입력단(64)에 연결됨으로써 제1 입력 신호(IN1)를 입력하며, 출력단(160)은 제3 PMOST(146)의 소스 전극(148)에 연결된다. 전체 진폭 버퍼(60)가 발생한 전체 논리 진폭 신호는 출력단(160)에 출력된다.The
논리 회로(50)의 동작 과정은 다음과 같다.The operation process of the
도 11을 참조하면, 도 11은 논리 회로(50)의 파형도을 보여준다. 논리 회로(50)의 입력단(64)에 입력된 제1 입력 신호(IN1)가 논리 저전압(LOW)인 경우에, 제1 , 제2 및 제7 PMOST(68, 76 및 138)은 모두 도통되며, 또한 제6, 제5 및 제4 PMOST(98, 96 및 122) 역시 도통되고 있는 이유로, 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66), 제2 논리 유닛(54)의 출력단(88) 및 승강압 콘덴서(100)의 제2 단자(116)상의 제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 및 제3 전압(V3)은 도 11의 제1 부분 1에 표시된 바와 같이 모두 VDD보다 작다. 그러나, 제3 PMOST(146)의 그리드 전극(150)상의 제2 전압(V2)이 논리 고전압(HIGH)에 근접한 이유로 제3 PMOST(146)가 도통되지 않기 때문에, 논리 회로(50)의 출력단(160)상의 출력 전압(OUT)은 VDD와 같게 된다. 다 른 한 측면에서, 제1 입력 신호(IN1)가 논리 저전압(LOW)으로부터 논리 고전압(HIGH)으로 전환된 경우에, 제1 , 제2 및 제7 PMOST(68, 76 및 138)는 모두 도통되지 않는다. 이 경우에, 제6, 제5 및 제4 PMOST(98, 96 및 122)는 여전히 도통되기 때문에, 승강압 콘덴서(100)의 제2 단자(116)상의 제3 전압(V3)은 갑자기 떨어지게 된다. 이렇게 되면, 도 11의 제2 부분 2에서 보여준 바와 같이 제3 PMOST(146)는 충분하게 도통되어 논리 회로(50)의 출력단(160)에서 상기 이상적인 저수준값에 근접하는 출력 전압(OUT)을 출력할 수 있다.Referring to FIG. 11, FIG. 11 shows a waveform diagram of the
간략하게 말하면, 논리 회로(50)에서 제1 논리 유닛(52)의 입력단(64)에 입력된 신호의 전압이 논리 고전압(HIGH)과 같은 경우, 출력단(160)에서 출력된 전체 논리 진폭 신호의 전압은 논리 저전압(LOW)과 같게 되며, 제1 논리 유닛(52)의 입력단(64)에 입력된 신호의 전압이 논리 저전압(LOWH)과 같은 경우, 출력단(160)에서 출력된 전체 논리 진폭 신호의 전압은 논리 고전압(HIGH)과 같게 된다.In short, when the voltage of the signal input to the
본 발명의 제1 실시예에서, 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유닛(56) 및 저항 유닛(58)의 주된 임무는 제3 논리 유닛(154)의 제3 PMOST(146)가 제3 전압(V3)을 충분하게 도통시킬 수 있도록 확보하는 것이나, 도 11의 제2 부분 2에 표시된 바와 같이 논리 회로(50) 이후의 기타 논리 회로를 구동시키는 실제 중책은 제3 논리 유닛(154)이 감당하게 된다. 따라서 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유닛(56) 및 저항 유닛(58)의 크기는 아주 작아도 된다. 이렇게 되면 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유닛(56) 및 저항 유닛(58) 사이에 흐르는 직류 전류는 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유 닛(56) 및 저항 유닛(58) 모두가 작은 크기 및 높은 저항을 갖고 있는 이유로 아주 작게 되며, 논리 회로(50)는 단지 소량의 전기 에너지만을 소모하게 된다.In the first embodiment of the present invention, the main task of the
본 발명의 제1 실시예에서, 논리 회로(50)에 포함된 모든 트랜지스터는 PMOST이나, 본 발명에 따른 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로는 NMOS 트랜지스터를 포함할 수도 있다.In the first embodiment of the present invention, all transistors included in the
도 12를 참조하면, 도 12는 본 발명에 따른 제2 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로(250)를 보여주는 회로도이다. 논리 회로(250)는 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유닛(56), 저항 유닛(258) 및 전체 진폭 버퍼(60)를 포함한다. 상기와 유사하게, 저항 유닛(258)의 입력단(218)은 승강압 유닛(56)의 출력단(94)에 연결되고, 출력단(220)은 제2 논리 유닛(54)의 출력단(88)에 연결된다.Referring to FIG. 12, FIG. 12 is a circuit diagram showing a logic circuit 250 including a single transistor of a second embodiment according to the present invention. The logic circuit 250 includes a
논리 회로(50)에서 제2 논리 유닛(54)의 전원단(84)이 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66)에 연결되는 것과 달리, 논리 회로(250)의 제2 논리 유닛(54)의 전원단(84)은 제1 전압원(VDD)에 연결된다. 제1 입력 전압(IN1)이 논리 저전압(LOW)인 경우에 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66)상의 전압은 VDD와 같게 된다. 이와 같은 이유로, 제2 논리 유닛(54)의 전원단(84) 역시 제1 논리 유닛(52)의 출력단(66)에 연결되지 않고, 제1 전압원(VDD)에 직접 연결된다. 또한, 논리 회로(50)의 저항회로(58)의 제4 PMOST(122)가 단지 저항으로만 이용되므로, 논리 회로(250)의 저항회로(258)는 제4 PMOST(58)를 포함하지 않으며 대신 저항(222)을 포함한다. 저항(222)의 제1 단자(224)도 승강압 유닛(56)의 출력단(94)에 연결되고, 제2 단 자(228)도 제2 논리 유닛(54)의 출력단(88)에 연결된다.In the
도 12에 표시된 논리 회로(250)의 동작 방식은 도 10에 표시된 논리 회로(50)의 동작 방식과 동일하므로 더 설명하지 않겠다. 한편, 논리 회로(250)의 직류 전류를 아주 작게 하려면 저항(222)의 저항값을 아주 크게 하여야 한다는 점을 주의해야 한다.The operation method of the logic circuit 250 shown in FIG. 12 is the same as the operation method of the
도 13을 참조하면, 도 13은 본 발명에 따른 제3 의 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로(350)의 회로도이다. 논리 회로(350)는 제4 논리 유닛(352), 제5 논리 유닛(354), 승강압 유닛(56), 저항 유닛(258) 및 전체 진폭 버퍼(360)를 포함한다. 논리 회로(350)에서 제4 논리 유닛(352), 제5 논리 유닛(354), 승강압 유닛(56), 저항 유닛(258) 및 전체 진폭 버퍼(360)간의 연결 방식은 논리 회로(50)의 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유닛(56), 저항 유닛(58) 및 전체 진폭 버퍼(60) 간의 연결 방식과 유사하므로 더 설명하지 않겠다.Referring to FIG. 13, FIG. 13 is a circuit diagram of a
논리 회로(50)의 제1 논리 유닛(52)이 제1 PMOST(68)만을 포함하는 것과 달리, 논리 회로(350)의 제4 논리 유닛(352)은 제1 PMOST(68)를 포함하는 외에, 제1 PMOST(68)에 직렬 연결된 제11의 PMOST(368)를 더 포함한다. 그 소스 전극(370)은 제1 PMOST(68)의 드레인 전극(74)에 연결되고, 그리드 전극(372)은 제2 입력 신호(IN2)를 입력하며, 드레인 전극(374)은 승강압 유닛(56)의 입력단(90)에 연결된다. 등가면에서 제4 논리 유닛(352)은 낸드 게이트(NAND)이다.Unlike the
논리 회로(350)에서, 제5 논리 유닛(354)과 전체 진폭 버퍼(360)내의 제6 논 리 유닛(454)이 제4 논리 유닛(352)과 동일해야 하므로, 제5 논리 유닛(354)은 제2 PMOST(76)외에 제2 PMOST(76)에 직렬 연결되는 제12 PMOST(376)를 더 포함한다. 그리고, 제6 논리 유닛(454)은 제7 PMOST(138)외에 제7 PMOST(138)에 직렬 연결되는 제17 PMOST(438)를 더 포함한다. 여기에서 제12 PMOST(376) 및 제17 PMOST(438)의 그리드 전극(380, 442)은 모두 제11 PMOST(368)의 그리드 전극(372)에 연결되며 역시 제2 입력 신호(IN2)를 수신하는 작용을 한다.In the
도 14를 참조하면, 도 14는 논리 회로(350)의 파형도을 보여주는 도면이다. 제4 논리 유닛(352), 제5 논리 유닛(354) 및 전체 진폭 버퍼(360)내의 제6 논리 유닛(454)이 등가면에서 하나의 낸드 게이트를 구성하므로, 논리 회로(350)의 출력단(160)은 제1 입력 신호(IN1) 및 제2 입력 신호(IN2)가 모두 논리 저전압(LOW)인 경우에만 논리 고전압(HIGH)을 출력한다.Referring to FIG. 14, FIG. 14 is a diagram illustrating a waveform of the
도 15를 참조하면, 도 15는 본 발명에 따른 제4 실시예의 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로(550)의 회로도이다. 논리 회로(550)는 제7 논리 유닛(552), 제8 논리 유닛(554), 승강압 유닛(56), 저항 유닛(258) 및 전체 진폭 버퍼(560)를 포함한다. 논리 회로(550)에서 제7 논리 유닛(552), 제8 논리 유닛(554), 승강압 유닛(56), 저항 유닛(258) 및 전체 진폭 버퍼(560) 간의 연결 방식은 논리 회로(50)의 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 승강압 유닛(56), 저항 유닛(58) 및 전체 진폭 버퍼(60) 간의 연결 방식과 유사하므로 더 설명하지 않겠다.Referring to FIG. 15, FIG. 15 is a circuit diagram of a
논리 회로(50)의 제1 논리 유닛(52)이 제1 PMOST(68)만을 포함하는 것과 달 리, 논리 회로(550)의 제7 논리 유닛(552)은 제1 PMOST(68)를 포함하는 외에 제1 PMOST(68)에 병렬 연결된 제14 PMOST(568)를 포함한다. 그 소스 전극(570)은 제1 PMOST(68)의 소스 전극(70)에 연결되고, 그리드 전극(572)은 제2 입력 신호(IN2)를 입력하며, 드레인 전극(574)은 승강압 유닛(56)의 입력단(90)에 연결된다. 등가면에서 제7 논리 유닛(552)은 노아 게이트(NOR)이다.Unlike the
논리 회로(550)에서, 제8 논리 유닛(554)과 전체 진폭 버퍼(560) 중 제9 논리 유닛(654)이 반드시 제7 논리 유닛(552)과 같아야 하는 이유로, 제8 논리 유닛(554)은 제2 PMOST(76)를 포함하는 외에, 제2 PMOST(76)에 병렬 연결된 제15 PMOST(576)를 더 포함한다. 그리고, 제6 논리 유닛(654)은 제7 PMOST(138)를 포함하는 외에 제7 PMOST(138)에 병렬 연결된 제16 PMOST(638)를 더 포함한다. 여기에서 제15 PMOST(576) 및 제16 PMOST(638)의 그리드 전극(580, 642)은 모두 제14 PMOST(568)의 그리드 전극(572)에 연결되며 마찬가지로 제2 입력 신호(IN2)를 수신하는 작용을 한다.In the
도 16을 참조하면, 도 16은 논리 회로(550)의 파형도이다. 제7 논리 유닛(552), 제8 논리 유닛(554) 및 전체 진폭 버퍼(560)의 제9 논리 유닛(654)이 등가면에서 노아 게이트를 구성하므로, 논리 회로(550)의 출력단(160)은 제1 입력 신호(IN1) 또는 제2 입력 신호(IN2)가 논리 저전압(LOW)인 경우에 모두 논리 고전압(HIGH)을 출력할 수 있다.Referring to FIG. 16, FIG. 16 is a waveform diagram of the
본 발명에 따른 제1 실시예 내지 제4 실시예에서, 저항 유닛(58)(저항 유닛(258)도 마찬가지임)은 모두 승강압 유닛(56) 외측에 설치되었으나, 본 발명에 따른 논리 회로의 저항 유닛(58)은 승강압 유닛(56)내에 설치할 수도 있다. 도 17을 참조하면, 도 17은 본 발명에 따른 제5 실시예의 논리 회로(750)의 회로도이다. 논리 회로(750)는 제1 논리 유닛(52), 제2 논리 유닛(54), 전체 진폭 버퍼(60)를 포함하는 외에 승강압 유닛(756)을 더 포함한다.In the first to fourth embodiments according to the present invention, all of the resistance unit 58 (also the resistance unit 258) are provided outside the step-down
본 발명에 따른 제5 실시예에서, 승강압 유닛(756)은 제5 PMOST(96), 제6 PMOST(98), 승강압 콘덴서(100) 외에 저항 유닛(58)(또는 저항 유닛(258))을 더 포함하며, 저항 유닛(58)의 입력단(118)은 여전히 제6 PMOST(98)의 소스 전극(108)에 연결된다. 다만, 제5 PMOST(96)의 그리드 전극(104)은 제6 PMOST(98)의 소스 전극(108)에 연결되던 원래의 형식(도 10 참조)으로부터 저항 유닛(58)의 출력단(120)에 연결되는 형식으로 변화되었다. 또한, 승강압 유닛(56)의 출력단(94)은 저항 유닛(58)의 입력단(118)에 연결되던 원래 형식(도 10 참조)으로부터 전체 진폭 버퍼(60)의 제어단(136)에 직접 연결되는 형식으로 변화되었다. 본 발명에 따른 제5 실시예의 논리 회로(750)의 동작 과정은 제1 실시예에 따른 논리 회로(50)의 동작 과정과 유사하므로 더 설명하지 않겠다.In the fifth embodiment according to the present invention, the step-up
본 발명에 따른 논리 회로는 여러가지 실제 회로에 이용할 수 있다. 도 18을 참조하면, 도 18은 N급으로 직렬 연결된 논리 회로(50)를 포함하는 버퍼(850) 회로도이다. 버퍼(850)는 N을 변화시키고 논리 회로(50)의 전체 진폭 버퍼(60) 크기를 변화시키는 방식으로 적절한 위상과 구동 능력을 제공한다. 본 발명의 논리 회로는 래치 회로(latch circuit) 및 시프트 레지스터(Shift Register)에 이용할 수 있는 것은 물론이다.The logic circuit according to the present invention can be used for various actual circuits. Referring to FIG. 18, FIG. 18 is a circuit diagram of a buffer 850 including a
상기 실시예에서, 논리 회로(50, 250, 350, 550, 750)는 모두 전체 진폭 버퍼(60, 360, 560)를 포함하나, 전체 진폭 버퍼(60)는 도 19에 도시된 버퍼(850)와 같이 그 어떤 버퍼의 형식도 가능하다.In this embodiment,
선행기술에 비하여, 본 발명에 따른 단일형 트랜지스터를 포함하는 논리 회로는 제1 논리 유닛, 제2 논리 유닛, 승강압 유닛, 저항 유닛 및 전체 진폭 버퍼를 포함한다. 본 발명에 따른 논리 회로에서 상기 제1 논리 유닛, 제2 논리 유닛, 승강압 유닛 및 상기 저항 유닛의 주된 임무는 상기 전체 진폭 버퍼 내의 제3 논리 유닛의 트랜지스터가 전압을 충분하게 도통할 수 있도록 확보하는 것이나, 실제로 상기 논리 회로 이후의 기타 논리 회로를 구동시키는 중책은 상기 제3 논리 유닛이 감당하게 된다. 따라서, 상기 제1 논리 유닛, 제2 논리 유닛, 승강압 유닛 및 상기 저항 유닛의 크기는 아주 작아도 된다. 이렇게 되면, 상기 제1 논리 유닛, 제2 논리 유닛, 승강압 유닛 및 상기 저항 유닛 사이에 흐르는 직류 전류는 상기 제1 논리 유닛, 제2 논리 유닛, 승강압 유닛 및 상기 저항 유닛 모두가 작은 크기 및 높은 저항을 갖고 있는 이유로 아주 작아지며, 상기 논리 회로는 단지 소량의 전기 에너지만을 소모하게 된다. 또한, 상기 전체 진폭 버퍼의 설치는 상기 논리 회로가 전체 논리 진폭 신호를 출력할 수 있도록 한다.In comparison to the prior art, a logic circuit comprising a single transistor according to the invention comprises a first logic unit, a second logic unit, a step-up unit, a resistance unit and a full amplitude buffer. The main task of the first logic unit, the second logic unit, the step-up unit and the resistance unit in the logic circuit according to the present invention is to ensure that the transistors of the third logic unit in the full amplitude buffer can sufficiently conduct the voltage. In other words, the third logic unit is responsible for driving other logic circuits after the logic circuit. Therefore, the size of the first logic unit, the second logic unit, the step-up unit and the resistance unit may be very small. In this case, the direct current flowing between the first logic unit, the second logic unit, the step-up unit, and the resistance unit is smaller than the first logic unit, the second logic unit, the step-down unit, and the resistor unit. They become very small because of their high resistance, and the logic circuit consumes only a small amount of electrical energy. In addition, the installation of the full amplitude buffer allows the logic circuit to output a full logic amplitude signal.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 발명의 특허 청구 범위에서 진행한 모든 균등 변화는 모두 본 발명의 보호 범위에 해당된다.The above is only a preferred embodiment of the present invention, and all equivalent changes made in the claims of the present invention all fall within the protection scope of the present invention.
Claims (27)
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KR1020060114370A KR101311358B1 (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Logic circuit having transistors of the same type and related application circuits |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020060114370A KR101311358B1 (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Logic circuit having transistors of the same type and related application circuits |
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KR (1) | KR101311358B1 (en) |
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KR20170042743A (en) * | 2014-11-03 | 2017-04-19 | 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | Low-temperature polycrystalline silicon thin-film transistor goa circuit |
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