KR19980082684A - Fast switching circuit using differential split level inverter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력신호에 따라 공급전압과 접지전압 레벨 사이의 소정 전압을 출력하는 제1 기준전압발생수단; 상기 제1 기준전압발생수단과 동일한 구성을 가지되, 상기 입력신호의 반전된 신호에 따라 공급전압과 접지전압 사이의 소정 전압을 출력하는 제2 기준전압발생수단; 및 상기 제1기준전압발생수단과 제2기준전압발생수단의 각 출력에 따라 상기 입력신호의 정출력 및 부출력을 각각 출력하는 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터를 구비하여, 상기 제1 및 제2 기준전압발생수단이 상기 입력신호의 스윙폭을 제한하여 상기 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터가 고속 스위칭 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 회로에 관한 것이다.The present invention provides a display device comprising: first reference voltage generating means for outputting a predetermined voltage between a supply voltage and a ground voltage level according to an input signal; Second reference voltage generating means having the same configuration as the first reference voltage generating means and outputting a predetermined voltage between a supply voltage and a ground voltage according to an inverted signal of the input signal; And a differential split level inverter for outputting a positive output and a negative output of the input signal according to each output of the first reference voltage generating means and the second reference voltage generating means, wherein the first and second reference voltages are generated. Means for limiting the swing width of the input signal so that the differential split level inverter has a fast switching time.
Description
본 발명은 반도체 장치의 고속 스위칭 회로(High Speed Switching Circuit)에 관한 것으로, 특히, 입력단의 스윙(Swing) 폭을 제한하여 스위칭 속도를 개선하는 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터(Differential Split Level Inverter)를 이용한 고속 스위칭 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high speed switching circuit of a semiconductor device, and more particularly, to high speed switching using a differential split level inverter that limits the swing width of an input stage to improve switching speed. It is about a circuit.
잘 알려진 바와같이, 종래의 스위칭 회로는 여러 단의 씨모스 인버터(CMOS Inverter)를 거치게 하여, 입력 신호가 정출력신호와 부출력신호로 출력되게 하는 회로를 사용하였다. 여기서, 씨모스 인버터는 PMOS트랜지스터(PMOS Transistor)의 일측이 전원 전압(Vdd)에, 게이트(Gate) 측이 NMOS트랜지스터(NMOS Transistor)의 게이트와 함께 입력 측에, 타측이 NMOS트랜지스터의 일측과 함께 출력 측에 연결되고, 상기 NMOS트랜지스터의 타측이 그라운드(GND)에 연결되어 있는 통상의 인버터 회로이다. 상기 PMOS트랜지스터는 출력 전압 레벨을 풀-업(Pull-up)하고, 상기 NMOS트랜지스터는 출력 전압 레벨을 풀-다운(Pull-down)하는 역할을 한다.As is well known, the conventional switching circuit uses a circuit which passes through several stages of CMOS inverters, so that an input signal is output as a positive output signal and a negative output signal. Here, in the CMOS inverter, one side of the PMOS transistor is connected to the power supply voltage Vdd, the gate side is connected to the input side together with the gate of the NMOS transistor, and the other side is connected to one side of the NMOS transistor. It is a conventional inverter circuit connected to the output side and the other side of the NMOS transistor is connected to the ground (GND). The PMOS transistor pulls up the output voltage level, and the NMOS transistor pulls down the output voltage level.
도 1 은 통상적인 씨모스 인버터 스위칭 회로도이다. 도면을 참조하면, 종래의 씨모스 인버터 스위칭 회로는 씨모스 인버터(111, 112, 113, 126, 127)의 체인으로 구성되어, 입력 노드 11의 입력이 홀수개(3개)의 인버터(111,112,113)를 통해 출력 노드 14b로 부출력을 출력하고 짝수개(2개)의 인버터(126,127)을 통해 출력 노드 14로 정출력이 출력된다.1 is a typical CMOS inverter switching circuit diagram. Referring to the drawings, the conventional CMOS inverter switching circuit is composed of a chain of CMOS inverters (111, 112, 113, 126, 127), the input of the input node 11 has an odd number of (three) inverters (111, 112, 113) The sub output is outputted to the output node 14b through the output terminal, and the positive output is outputted to the output node 14 through the even number of inverters 126 and 127.
이때, 입력 노드 11에 신호가 입력되어 출력 노드 14b와 출력 노드 14가 각각 다음 단의 회로를 드라이브하기 위하여 스위칭 동작을 할 때, 각각의 출력단에 연결된 인버터(113, 127)의 출력 신호 지연은 일반적인 씨모스 인버터의 지연 시간에 따른다. 따라서, 이러한 씨모스 인버터의 체인으로 구성된 스위칭 회로는 인버터가 추가될수록 회로의 지연시간이 커지는 단점이 있다.At this time, when a signal is inputted to the input node 11 so that the output node 14b and the output node 14 each switch to drive the circuit of the next stage, the output signal delay of the inverters 113 and 127 connected to the respective output terminals is general. It depends on the delay time of CMOS inverter. Therefore, a switching circuit composed of a chain of CMOS inverters has a disadvantage in that the delay time of the circuit increases as the inverter is added.
본 발명은 입력단의 스윙 폭을 제한하여 스위칭 속도를 개선하는 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터를 이용한 고속 스위칭 회로을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a high speed switching circuit using a differential split level inverter that limits the swing width of an input stage to improve switching speed.
도 1 은 종래의 씨모스 인버터 스위칭 회로도,1 is a conventional CMOS inverter switching circuit diagram,
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터를 이용한 고속 스위칭 회로도,2 is a high speed switching circuit diagram using a differential split level inverter according to an embodiment of the present invention;
도 3A 내지 도3D는 도 1과 도3의 시뮬레이션 결과를 나타내는 타이밍도.3A to 3D are timing diagrams showing simulation results of FIGS. 1 and 3;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
223, 225, 233, 235, 246, 248: NMOS트랜지스터223, 225, 233, 235, 246, 248: NMOS transistors
247, 249: PMOS트랜지스터247 and 249: PMOS transistors
220, 230: 제1 및 제2 기준전압발생부220, 230: first and second reference voltage generator
240: 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터부240: differential split level inverter
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력신호에 따라 공급전압과 접지전압 레벨 사이의 소정 전압을 출력하는 제1 기준전압발생수단; 상기 제1 기준전압발생수단과 동일한 구성을 가지되, 상기 입력신호의 반전된 신호에 따라 공급전압과 접지전압 사이의 소정 전압을 출력하는 제2 기준전압발생수단; 및 상기 제1기준전압발생수단과 제2기준전압발생수단의 각 출력에 따라 상기 입력신호의 정출력 및 부출력을 각각 출력하는 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터를 구비하여, 상기 제1 및 제2 기준전압발생수단이 상기 입력신호의 스윙폭을 제한하여 상기 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터가 고속 스위칭 시간을 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the first reference voltage generating means for outputting a predetermined voltage between the supply voltage and the ground voltage level in accordance with the input signal; Second reference voltage generating means having the same configuration as the first reference voltage generating means and outputting a predetermined voltage between a supply voltage and a ground voltage according to an inverted signal of the input signal; And a differential split level inverter for outputting a positive output and a negative output of the input signal according to each output of the first reference voltage generating means and the second reference voltage generating means, wherein the first and second reference voltages are generated. Means for limiting the swing width of the input signal so that the differential split level inverter has a fast switching time.
이하, 첨부한 도면 도 2 이하를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터를 이용한 고속 스위칭 회로도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고속 스위칭 회로는 입력노드(21)로부터 입력되는 입력신호에 따라 공급전압(Vdd)과 접지전압 사이의 소정 전압을 출력하는 제1 기준전압발생부(230)와, 제1 기준전압발생부(230)과 동일한 구성을 가지되, 인버터(211)에 의해 상기 입력신호의 반전된 신호에 따라 공급전압과 접지전압 사이의 소정 전압을 출력하는 제2 기준전압발생부(220)와, 제1기준전압발생수단과 제2기준전압발생수단의 각 출력에 따라 상기 입력신호의 정출력 및 부출력을 각각 출력하는 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터부(240)를 구비한다.2 is a high speed switching circuit diagram using a differential split level inverter according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, the high-speed switching circuit according to an embodiment of the present invention, the first reference voltage generator for outputting a predetermined voltage between the supply voltage (Vdd) and the ground voltage according to the input signal input from the input node 21 230 and a second configuration having the same configuration as that of the first reference voltage generator 230, and outputting a predetermined voltage between the supply voltage and the ground voltage according to the inverted signal of the input signal by the inverter 211. A reference voltage generator 220 and a differential split level inverter 240 for outputting a positive output and a negative output of the input signal according to each output of the first reference voltage generator and the second reference voltage generator; do.
구체적으로, 제1 및 제2 기준전압 발생부(220, 230)는 공급전원단(Vdd)이 게이트에 입력신호를 인가받는 PMOS트랜지스터(222, 232)와 소오스와 게이트가 서로 접속되어 다이오드 접속된 NMOS트랜지스터(223, 233)를 통해 출력단(노드23, 노드 23b)에 연결되고, 상기 출력단(노드23, 노드23b)이 상기 입력신호를 게이트로 인가받는 NMOS모스트랜지스터(224, 234)와 NMOS트랜지스터(224, 234)와 병렬로 다이오드 접속된 NMOS트랜지스터(225, 235)를 통해 접지전원단(GND)에 연결되어, 상기 입력신호의 레벨에 따라 출력단(노드23, 노드 23b)으로 공급전압/2 또는 공급전압/2과 접지전압 사이의 소정 전압 중 어느하나를 선택적으로 출력한다. 그리고, 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터부(240)은 제1 기준전압발생부(220)의 출력단(노드 23b)과 최종적인 부출력단(노드 24b) 간에 접속되며, 외부로부터 게이트로 공급전압/2 + Vth(문턱전압값)을 더한 값인 제3 기준전압을 인가받는 NMOS트랜지스터(248)와, 제2 기준전압발생부(230)의 출력단(노드 23)과 정출력단(노드 24)간에 접속되며, 외부로부터 게이트로 상기 제3 기준전압을 인가받는 NMOS트랜지스터(246)과, 상기 정출력단(노드 24)과 공급전원단 간에 접속되며 게이트로 상기 제1 기준전압발생부(230)의 출력을 인가받는 PMOS트랜지스터(247)과, 상기 부출력단(노드 24b)과 공급전원단 간에 접속되며 게이트로 상기 제2 기준전압발생부(220)의 출력을 인가받는 PMOS트랜지스터(24b)를 구비한다.In detail, the first and second reference voltage generators 220 and 230 may be diode-connected with the PMOS transistors 222 and 232 to which an input signal is applied to the gate, and the source and gate are connected to each other. NMOS transistors 224 and 234 and NMOS transistors connected to an output terminal (node 23 and node 23b) through NMOS transistors 223 and 233 and to which the output terminal (node 23 and node 23b) is applied as a gate. Connected to ground power supply terminal GND through NMOS transistors 225 and 235 diode-connected in parallel with 224 and 234, and supply voltage / 2 to an output terminal (node 23, node 23b) according to the level of the input signal. Or selectively outputs any one of a predetermined voltage between the supply voltage / 2 and the ground voltage. The differential split level inverter 240 is connected between the output terminal (node 23b) and the final negative output terminal (node 24b) of the first reference voltage generator 220, and supplies the supply voltage / 2 + Vth (gate) from the outside to the gate. It is connected between the NMOS transistor 248 to which the third reference voltage, which is the threshold voltage value), and the output terminal (node 23) and the constant output terminal (node 24) of the second reference voltage generator 230 are connected. The NMOS transistor 246 receives the third reference voltage, the PMOS transistor 246 connected between the constant output terminal (node 24) and the supply power supply terminal and receives the output of the first reference voltage generator 230 as a gate. 247 and a PMOS transistor 24b connected between the sub-output terminal (node 24b) and the supply power supply terminal and receiving the output of the second reference voltage generator 220 as a gate.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 살펴본다.It looks at the operation of the present invention having the configuration as described above.
입력 노드 21이 하이(High)이면 노드 22b는 로우(Low)가 된다. 노드 22b 신호가 로우이면 NMOS트랜지스터(224)는 턴-오프(Turn-off), PMOS트랜지스터(222)는 턴-온(Turn-on)되고, 노드 27이 NMOS트랜지스터(223)의 문턱전압보다 높기 때문에 NMOS트랜지스터(223)도 턴-온 된다.If input node 21 is high, node 22b is low. If the node 22b signal is low, the NMOS transistor 224 is turned off, the PMOS transistor 222 is turned on, and the node 27 is higher than the threshold voltage of the NMOS transistor 223. Therefore, the NMOS transistor 223 is also turned on.
이때, 노드 23에 인가되는 전압은 전원 전압에서 PMOS트랜지스터(222)와 NMOS트랜지스터(223)를 거치므로 전원 전압 레벨에서 NMOS트랜지스터(223)의 문턱전압을 뺀 값을 갖지만, NMOS트랜지스터(225)의 게이트와 드레인이 노드 23에 연결되어 있으므로, NMOS트랜지스터(225)도 턴-온 되어 노드 23의 값은 전원 전압과 그라운드의 중간 값을 갖게 된다.At this time, since the voltage applied to the node 23 passes through the PMOS transistor 222 and the NMOS transistor 223 from the power supply voltage, it has a value obtained by subtracting the threshold voltage of the NMOS transistor 223 from the power supply voltage level, but of the NMOS transistor 225. Since the gate and the drain are connected to the node 23, the NMOS transistor 225 is also turned on so that the value of the node 23 has an intermediate value between the power supply voltage and the ground.
마찬가지로 입력 노드 21이 하이이므로 PMOS트랜지스터(232)와 NMOS트랜지스터(233)는 턴-오프 된다. 그라운드에 연결되어 있는 NMOS트랜지스터(234)는 턴-온 되어 노드 23b는 로우 값을 갖지만, 노드 23이 전원 전압의 절반 값을 갖기 때문에 전원 전압에서 PMOS트랜지스터(249)와 NMOS트랜지스터(248)에 이르는 경로의 리키지 전류(Leakage Current)에 의해 노드 23b는 그라운드 값보다 약간 큰 값을 갖는다.Similarly, since the input node 21 is high, the PMOS transistor 232 and the NMOS transistor 233 are turned off. The NMOS transistor 234 connected to the ground is turned on so that the node 23b has a low value, but since the node 23 has a half value of the supply voltage, the NMOS transistor 234 is connected to the PMOS transistor 249 and the NMOS transistor 248 at the supply voltage. Node 23b has a value slightly larger than the ground value due to the leakage current of the path.
레퍼런스 전압의 전압 레벨을 전원 전압의 절반 값과 NMOS트랜지스터의 문턱전압(Vtn)을 더한 값으로 일정하게 하면, NMOS트랜지스터(246)와 NMOS트랜지스터(248)는 게이트에 문턱전압보다 높은 전압이 인가되므로 항상 턴-온 되어 있다.If the voltage level of the reference voltage is equal to the sum of the power supply voltage and the threshold voltage (Vtn) of the NMOS transistor, the NMOS transistor 246 and the NMOS transistor 248 are applied with a voltage higher than the threshold voltage to the gate. It is always turned on.
도면에서 입력 노드 21 신호가 로우일 때는 상기 하이일 때와 반대의 경우를 따르게 된다. 이와 같이 노드 23과 노드 23b의 스윙 폭은 그라운드보다 0.5V 정도 높은 전압과 약 전원 전압의 절반 값 사이의 값으로 제한된다.In the figure, when the input node 21 signal is low, the opposite case to that of the high case follows. As such, the swing widths of nodes 23 and 23b are limited to values between about 0.5V higher than ground and about half the supply voltage.
입력 노드 21 신호가 스위칭 되면, 노드 23과 노드 23b의 제한된 스윙 폭에 의한 스위칭이 디퍼렌셜 스플릿-레벨 인버터(240)에 입력으로 인가된다. 이때, 씨모스 인버터(도 1)의 풀 스윙을 입력으로 받는 경우보다 스위칭 속도가 빨라진다.When the input node 21 signal is switched, switching by the limited swing width of node 23 and node 23b is applied as input to differential split-level inverter 240. At this time, the switching speed is faster than when the full swing of the CMOS inverter (Fig. 1) is received as an input.
상기 PMOS트랜지스터(222), NMOS트랜지스터(223, 224, 225)가 입력 신호를 중간 레벨로 낮추는 중간 레벨 인버터의 역할을 하고, NMOS트랜지스터(246, 248)와 PMOS트랜지스터(247, 249)가 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터의 역할을 한다.The PMOS transistors 222 and NMOS transistors 223, 224, and 225 serve as intermediate level inverters that lower the input signal to an intermediate level, and the NMOS transistors 246 and 248 and the PMOS transistors 247 and 249 are differential splits. It acts as a level inverter.
도 3A 내지 도3D 는 종래의 씨모스 인버터 스위칭 회로와, 본 발명에 따른 디퍼렌셜 스플릿 레벨 인버터를 이용한 고속 스위칭 회로의 동작을 비교한 타이밍도이다. 도면을 참조하면, 도 3a에서 입력 노드 21의 신호와 레퍼런스 전압, 노드 22b(도 2)와 노드 12b(도 1)의 신호를 비교하였다. 상기 노드 22b 신호와 노드 12b 신호는 같은 결과를 가진다.3A to 3D are timing diagrams comparing the operation of a conventional CMOS inverter switching circuit with a high speed switching circuit using a differential split level inverter according to the present invention. Referring to FIG. 3A, the signal of the input node 21 and the reference voltage, the signals of the node 22b (FIG. 2) and the node 12b (FIG. 1) are compared. The node 22b signal and the node 12b signal have the same result.
도 3b 는 노드 13, 노드 13b(도 1)에 풀 스윙 전압, 노드 23, 노드 23b(도 2)에 반으로 제한된 스윙 전압이 인가된 경우이다.3B illustrates a case in which a full swing voltage is applied to the node 13 and the node 13b (FIG. 1) and a swing voltage limited in half to the node 23 and the node 23b (FIG. 2).
도 3c 와 3d 는 각각 풀 스윙 전압이 인가된 출력 노드 14와, 반으로 제한된 스윙 전압이 인가된 출력 노드 24에서의 출력 신호에 관한 비교 타이밍도이다. 도면을 참조하면, 노드 24에서의 출력 전압의 속도가 더 빠른 것을 알 수 있다.3C and 3D are comparison timing diagrams for the output signals at the output node 14 to which the full swing voltage is applied and at the output node 24 to which the swing voltage is limited in half. Referring to the figure, it can be seen that the speed of the output voltage at node 24 is faster.
본 발명이 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
상술한 바와 같은 본 발명은 입력단의 스윙 폭을 제한하여 스위칭 속도를 개선함으로써, 고속 동작이 가능한 스위칭 회로를 제공한다.The present invention as described above improves the switching speed by limiting the swing width of the input stage, thereby providing a switching circuit capable of high-speed operation.
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019970017735A KR19980082684A (en) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | Fast switching circuit using differential split level inverter |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019970017735A KR19980082684A (en) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | Fast switching circuit using differential split level inverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR19980082684A true KR19980082684A (en) | 1998-12-05 |
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Family Applications (1)
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KR1019970017735A KR19980082684A (en) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | Fast switching circuit using differential split level inverter |
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1997
- 1997-05-08 KR KR1019970017735A patent/KR19980082684A/en not_active Application Discontinuation
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