KR20010063077A - Level shifter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레벨쉬프터에 대한 것으로, 특히 클럭신호를 전달하는 동작과 전압 레벨 쉬프터 동작을 겸하여 클럭 억세스 시간을 개선하기 위한 레벨쉬프터에 관한 것이다.The present invention relates to a level shifter, and more particularly, to a level shifter for improving clock access time by combining a clock signal transfer operation and a voltage level shifter operation.
첨부 도면을 참조하여 종래 레벨쉬프터에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a conventional level shifter will be described.
도 1은 종래에 따른 레벨쉬프터를 나타낸 회로구성도이다.1 is a circuit diagram illustrating a conventional level shifter.
종래 레벨쉬프터는 도 1에 도시한 바와 같이 LE(Latency)와 QCLK신호를 논리합한 후 반전하는 노아게이트(NR)와, 상기 노아게이트(NR)의 신호를 반전하여 출력하는 제 1 인버터(IN1)와, 클럭 래치용 제 1, 제 2 클럭인버터(CIN1,CIN2)와, 상기 제 2 클럭인버터(CIN2)와 래치되고 제 1 클럭인버터(CIN1)의 신호를 반전하는 제 2 인버터(IN2)로 구성된 파이프 라인 래치부와, 서로의 게이트가 드레인에 연결되어 있는 제 1, 제 2 피모스 트랜지스터(PM1,PM2)와, 내부전원에 게이트가 연결되어 있고 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)의 드레인과 제 2 인버터(IN2)의 출력신호단 사이에 연결된 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)와, 제 2 인버터(IN2)신호를 게이트에 입력받고 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)의 드레인과 접지전압단 사이에 연결된 제 2 앤모스 트랜지스터(PM2)와, 상기 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)의 드레인의 신호를 반전하기 위한 제 3 인버터(IN3)를 포함해서 구성된다.In the conventional level shifter, as shown in FIG. 1, the NOA gate NR inverts and then inverts the LE and the QCLK signals, and the first inverter IN1 inverts and outputs the signal of the NOA gate NR. And a first and second clock inverters CIN1 and CIN2 for clock latches, and a second inverter IN2 latched with the second clock inverter CIN2 and inverting a signal of the first clock inverter CIN1. The first and second PMOS transistors PM1 and PM2 having the pipeline latch unit, the gates thereof connected to the drains, and the drains and the first gates of the first PMOS transistors PM1 connected to the internal power supply. The first NMOS transistor NM1 connected between the output signal terminal of the second inverter IN2 and the second inverter IN2 signal are inputted to the gate, and are connected between the drain and the ground voltage terminal of the second PMOS transistor PM2. Connected second NMOS transistor PM2 and the second PMOS transistor It is comprised including the 3rd inverter IN3 for inverting the signal of the drain of PM2.
상기에서 제 1 클럭인버터(CIN1)는 노아게이트(NR)로부터 인에이블 신호를 받고, 제 2 클럭인버터(CIN2)는 제 1 인버터(IN1)로부터 인에이블 신호를 받아서 동작한다.The first clock inverter CIN1 receives the enable signal from the noar gate NR, and the second clock inverter CIN2 receives the enable signal from the first inverter IN1.
상기와 같이 구성된 종래 레벨쉬프터의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional level shifter configured as described above are as follows.
먼저, LE가 "1"인 경우에 종래 레벨쉬프터의 동작에 대하여 설명한다.First, the operation of the conventional level shifter when LE is "1" will be described.
LE가 "1"이므로 노아게이트(NR)은 QCLK의 신호에 상관없이 로우(Low) 신호를 출력한다. 이때 제 1 클럭인버터(CIN1)는 턴온되고, 제 2 클럭인버터(CIN2)는 턴오프된다.Since LE is "1", the NOR gate NR outputs a low signal regardless of the signal of QCLK. At this time, the first clock inverter CIN1 is turned on and the second clock inverter CIN2 is turned off.
이에 따라서 제 1 클러인버터(CIN1)와 제 2 인버터(IN2)를 통해서 제 2 낸드게이트(NA2)의 출력이 제 1 노드(N1)으로 그대로 바이패스(Bypass)된다.Accordingly, the output of the second NAND gate NA2 is bypassed to the first node N1 as it is through the first clock inverter CIN1 and the second inverter IN2.
이와 같이 바이패스된 제 2 낸드게이트(NA2)의 출력이 로우(Low)일 경우에 제 1 노드(N1)에는 로우(Low)가 걸리고, 이에 따라서 제 2 노드(N2)는 로우(Low)가 된다.In this case, when the output of the bypassed second NAND gate NA2 is low, the first node N1 has a low level. Accordingly, the second node N2 has a low level. do.
그리고 제 2 노드(N2)의 로우 신호를 받은 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)는턴온되어서 제 3 노드(N3)는 하이(High)가 되고, 제 3 인버터(IN3)를 통해서 출력단으로 로우(Low)신호가 출력된다.The second PMOS transistor PM2 receiving the low signal of the second node N2 is turned on so that the third node N3 becomes high and low to the output terminal through the third inverter IN3. ) Signal is output.
다음에 바이패스된 제 2 낸드게이트(NA2)의 출력이 하이(High)일 경우에 제 1 노드(N1)에는 하이(High)신호가 걸리고, 제 2 앤모스트랜지스터(NM2)는 턴온된다.Next, when the output of the bypassed second NAND gate NA2 is high, a high signal is applied to the first node N1, and the second NMOS transistor NM2 is turned on.
이에 따라서 제 3 노드(N3)는 로우(Low)신호로 떨어지고, 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)는 턴온된다.Accordingly, the third node N3 falls to a low signal and the first PMOS transistor PM1 is turned on.
그리고 제 2 노드(N2)는 외부 전압 레벨로 상승하게 되고, 이와 같이 상승된 레벨신호에 의해서 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)는 턴오프(turn-off)된다.The second node N2 rises to an external voltage level, and the second PMOS transistor PM2 is turned off by the raised level signal.
이후에 LE가 "0"일 때의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation when LE is "0" will be described.
LE가 "0"이면 노아게이트(NR)는 QCLK의 신호에 의해서 출력이 변화된다.When LE is "0", the output of the noble gate NR is changed by the signal of QCLK.
QCLK가 하이(High)이면 LE가 "1"일 때의 동작과 동일하다.If QCLK is High, the operation is the same as when LE is "1".
다음에 QCLK가 로우(Low)이면 제 1 클럭인버터(CIN1)는 턴오프되고, 제 2 클럭인버터(CIN2)는 턴온되어 QCLK가 하이(High)일 때 입력된 값이 제 2 클럭인버터(CIN2)와 제 2 인버터(IN2)를 통해서 유지된다.Next, when QCLK is low, the first clock inverter CIN1 is turned off, and the second clock inverter CIN2 is turned on so that the input value when the QCLK is high is the second clock inverter CIN2. And through the second inverter IN2.
그리고 이후의 레벨 쉬프팅 동작은 LE가 "1"일때와 동일하다.The subsequent level shifting operation is the same as when LE is "1".
상기와 같은 종래 레벨쉬프터는 다음과 같은 문제가 있다.The conventional level shifter as described above has the following problems.
클럭킹 동작 후에 외부 전압으로 레벨 쉬프팅하는 동작을 수행하기 때문에 클럭 억세스 시간이 저하되어서 고속동작을 행하기가 어렵다.Since the operation of level shifting to an external voltage is performed after the clocking operation, it is difficult to perform the high speed operation because the clock access time is reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 레벨 쉬프터로 인한 신호지연을 방지하고 전압 레벨 쉬프팅 동작과 함께 클럭킹 파이프 라인의 동작을 겸하여 행하므로써 클럭 억세스 시간을 줄이기에 알맞은 레벨쉬프터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, a level shifter suitable for reducing the clock access time by preventing the signal delay due to the level shifter and also performing the operation of the clocking pipeline together with the voltage level shifting operation. The purpose is to provide.
도 1은 종래에 따른 레벨쉬프터를 나타낸 회로구성도1 is a circuit diagram showing a conventional level shifter
도 2는 본 발명 실시예에 따른 레벨쉬프터를 나타낸 회로구성도2 is a circuit diagram illustrating a level shifter according to an embodiment of the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 레벨쉬프터는 제어신호(LE:Latency)를 반전하는 제 1 인버터(IN1)와, 상기 제 1 인버터(IN1)의 신호와 클럭신호(QCLKB)를 논리곱한 후 반전하는 제 1 낸드게이트(NA1)와, 데이터 패스(Path) 신호를 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)에 전달하기 위한 제 2 낸드게이트(NA2)와, 상기 제 1 낸드게이트(NA1)의 출력신호를 받아 동작하는 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)와, 상기 제 2 낸드게이트의 신호에 따라서 데이터 패스(Path)를 결정하는 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)와, 상기 제 1 낸드게이트(NA1)의 신호를 입력받고 상기 2 앤모스 트랜지스터(NM2)의 소오스단과 접지전압단의 사이에 연결된 제 3 앤모스 트랜지스터(NM3)와, 서로의 게이트단이 드레인단에 연결되어 크로스 커플을 이루며 각각의 드레인단이 상기 제 1, 제 2 앤모스 트랜지스터(NM1,NM2)의 드레인단에 각각 연결되어 구성된 제 1, 제 2 피모스 트랜지스터(PM1,PM2)와, 상기 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)의 드레인단의 신호를 입력받고 상기 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)의 드레인단과 접지전압단 사이에 연결되어 있는 제 4 앤모스 트랜지스터(NM4)와, 상기 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)의 드레인단의 신호를 반전하는 제 2 인버터(IN2)와, 상기 제 2 인버터(IN2)와래치(latch)되며 상기 제 4 앤모스 트랜지스터의 게이트에 신호를 전달하는 제 3 인버터(IN3)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the level shifter of the present invention logically multiplies the signal of the first inverter (IN1) and the clock signal (QCLKB) of the first inverter (IN1) by inverting the control signal (LE). The inverted first NAND gate NA1, the second NAND gate NA2 for transferring the data path signal to the second NMOS transistor NM2, and the output signal of the first NAND gate NA1. Of the first NMOS transistor NM1, the second NMOS transistor NM2 that determines a data path according to the signal of the second NAND gate, and the first NAND gate NA1. A third NMOS transistor NM3 connected between a source terminal of the 2 NMOS transistor NM2 and a ground voltage terminal, and a gate end of each of the NMOS transistors NM2 are connected to the drain terminal to form a cross-coupling. The first and second NMOS transistors NM1 and NM The first and second PMOS transistors PM1 and PM2 and the drain terminals of the second PMOS transistor PM2 and the second PMOS transistor PM2 are respectively connected to the drain terminal of the second PMOS transistor PM1. A fourth NMOS transistor NM4 connected between the drain terminal and the ground voltage terminal, a second inverter IN2 for inverting the signal of the drain terminal of the second PMOS transistor PM2, and the second And a third inverter IN3 latched with the inverter IN2 and transmitting a signal to the gate of the fourth NMOS transistor.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 레벨쉬프터에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a level shifter according to an embodiment of the present invention will be described.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 레벨쉬프터를 나타낸 회로구성도이다.2 is a circuit diagram illustrating a level shifter according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명 실시예에 따른 레벨쉬프터는 도 2에 도시한 바와 같이 LE(Latency)의 신호를 반전하는 제 1 인버터(IN1)와, 제 1 인버터(IN1)의 신호와 QCLKB신호를 논리곱한 후 반전하는 제 1 낸드게이트(NA1)와, 데이터 패스를 신호를 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)에 전달하기 위해 논리연산을 행하는 제 2 낸드게이트(NA2)와, 상기 제 1 낸드게이트(NA1)의 출력신호를 받아 동작하는 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)와, 제 1 앤모스 트랜지스터를 통한 데이터 패스의 신호를 받아 동작하는 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)와, 상기 제 1 낸드게이트(NA1)의 신호를 입력받으며 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)와 접지전압단의 사이에 연결된 제 3 앤모스 트랜지스터(NM3)와, 서로의 게이트가 드레인에 연결되어 크로스 커플을 이루며 각각의 드레인이 제 1, 제 2 앤모스 트랜지스터(NM1,NM2)의 드레인에 각각 연결되도록 구성된 제 1, 제 2 피모스 트랜지스터(PM1,PM2)와, 상기 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)의 드레인의 신호를 입력받고 상기 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)의 드레인과 접지전압단 사이에 연결된 제 4 앤모스 트랜지스터(NM4)와, 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)의 드레인단의 신호를 반전하는 제 2 인버터(IN2)와 래치(latch)되어 있는 제 3 인버터(IN3)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the level shifter according to the embodiment of the present invention inverts the first inverter IN1 that inverts the signal of LE (Latency), and inversely multiplies the signal of the first inverter IN1 by the QCLKB signal. A first NAND gate NA1, a second NAND gate NA2 for performing a logical operation to transfer a data path to a second NMOS transistor NM2, and an output signal of the first NAND gate NA1. The first NMOS transistor NM1 operates by receiving a signal, the second NMOS transistor NM2 operates by receiving a signal of a data path through the first NMOS transistor, and the signal of the first NAND gate NA1. A third NMOS transistor NM3 that is input and is connected between the second NMOS transistor NM2 and the ground voltage terminal, and a gate of each other is connected to a drain to form a cross-coupling. To the drain of the MOS transistors NM1 and NM2. Each of the first and second PMOS transistors PM1 and PM2 configured to be connected to each other, the drain signal of the second PMOS transistor PM2 is input, and the drain and ground voltage terminals of the first PMOS transistor PM1 are received. A fourth NMOS transistor NM4 connected therebetween, a second inverter IN2 for inverting a signal at the drain terminal of the second PMOS transistor PM2, and a third inverter IN3 latched. It is.
이때 제 4 앤모스 트랜지스터(NM4)는 제 2 인버터(IN2)의 입력이 플로팅(floating)되는 순간에 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)의 드레인부를 로우(low)로 잡기위한 것이다.In this case, the fourth NMOS transistor NM4 is configured to hold the drain of the first PMOS transistor PM1 low when the input of the second inverter IN2 is floating.
상기와 같이 구성된 본 발명 쉬프트 레지스터의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the shift register of the present invention configured as described above is as follows.
먼저, LE(Latency)가 "1"일 경우의 동작에 대하여 설명한다.First, the operation when LE (Latency) is "1" will be described.
LE가 "1"이므로 제 1 인버터(IN1)는 로우(Low)신호를 출력하고, QCLKB의 신호에 관계없이 제 1 낸드게이트(NA1)는 하이(High)를 출력해서 제 1, 제 3 앤모스 트랜지스터(NM1,NM3)는 항상 턴온(turn-on)되어 있다.Since LE is "1", the first inverter IN1 outputs a low signal, and the first NAND gate NA1 outputs high to output the first and third NMOS regardless of the QCLKB signal. Transistors NM1 and NM3 are always turned on.
그리고 이때 제 2 낸드게이트(NA2)로부터 로우(Low)신호가 출력된다면 제 1 노드(N1)에는 로우(Low)신호가 걸리고, 턴온되어 있는 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)의 드레인단인 제 2 노드(N2)에는 로우(Low)신호가 걸린다.In this case, when a low signal is output from the second NAND gate NA2, a low signal is applied to the first node N1, and a second drain terminal of the first NMOS transistor NM1 turned on. The node N2 receives a low signal.
이에 따라서 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)는 턴온되고 제 3 노드(N3)에는 하이(High)신호가 걸리고, 이에 따라서 제 2 인버터(IN2)는 로우(Low)신호를 출력한다.Accordingly, the second PMOS transistor PM2 is turned on and the high signal is applied to the third node N3. Accordingly, the second inverter IN2 outputs a low signal.
다음에 제 2 앤모스 트랜지스터(NA2)를 통해서 하이(High)신호가 출력되면 제 1 노드(N1)에는 하이(High)신호가 걸리고, 이에 따라서 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)가 턴온되어서 제 3 노드(N3)가 하이(High)신호에서 로우(Low)신호로 변화된다.Next, when a high signal is outputted through the second NMOS transistor NA2, a high signal is applied to the first node N1, and accordingly, the second NMOS transistor NM2 is turned on so that the third NMOS transistor N2 is turned on. The node N3 changes from a high signal to a low signal.
이에 따라서 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)가 턴온되고, 제 2 노드(N2)는 외부에서 인가되는 전압 레벨로 상승시키고, 이후에 래치에 의해서 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)의 게이트에 하이(High)가 전달되어서 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)을 턴오프시킨다.As a result, the first PMOS transistor PM1 is turned on, the second node N2 is raised to a voltage level applied from the outside, and is subsequently high to the gate of the second PMOS transistor PM2 by a latch. ) Is transferred to turn off the second PMOS transistor PM2.
다음에 LE가 "0"일 경우의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation when LE is "0" will be described.
LE가 "0"일 경우에는 QCLKB의 신호에 의해서 제 1 낸드게이트(NA1)의 출력과 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)의 턴온/턴오프가 결정된다.When LE is "0", the output of the first NAND gate NA1 and the turn-on / turn-off of the first NMOS transistor NM1 are determined by the signal of QCLKB.
먼저 QCLKB가 로우(Low)일 때에는 제 1 낸드게이트(NA1)가 하이(High)신호를 출력하고, 이에 따라서 제 1, 제 3 앤모스 트랜지스터(NM1,NM3)가 턴온되고, 이때는 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)의 게이트값에 따라 레벨 쉬프팅(level shifting) 동작이 결정되고, 이후의 동작은 상기에 설명한 제 2 낸드게이트(NA2)가 하이 또는 로우의 출력을 발생할 때와 동일하게 동작한다.First, when QCLKB is low, the first NAND gate NA1 outputs a high signal. Accordingly, the first and third NMOS transistors NM1 and NM3 are turned on. In this case, the second NMOS is turned on. The level shifting operation is determined according to the gate value of the transistor NM2, and the subsequent operation is performed in the same manner as when the second NAND gate NA2 described above generates a high or low output.
그리고 QCLKB가 하이(High)일 때에는 제 1 낸드게이트(NA1)가 로우(Low)신호를 출력하고, 제 1, 제 3 앤모스 트랜지스터(NM1,NM3)는 턴오프된다.When QCLKB is high, the first NAND gate NA1 outputs a low signal, and the first and third NMOS transistors NM1 and NM3 are turned off.
이때는 제 2 인버터(IN2)와 래치되어 있는 제 3 인버터(IN3)의 출력이 하이(High)일 경우에 제 4 앤모스 트랜지스터(NM4)가 턴온되고, 이에 따라서 제 2 노드(N2)가 로우(Low)로 떨어지고 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)가 턴온된다.In this case, when the output of the second inverter IN2 and the third inverter IN3 latched high, the fourth NMOS transistor NM4 is turned on so that the second node N2 is turned low. Low) and the second PMOS transistor PM2 is turned on.
이후에 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)를 통해서 외부 전압 레벨이 제 3 노드(N3)에 걸리고 제 2 인버터(IN2)를 통해서 로우(Low)전압을 출력한다.Thereafter, the external voltage level is applied to the third node N3 through the second PMOS transistor PM2 and the low voltage is output through the second inverter IN2.
상기와 같은 본 발명 레벨쉬프터는 다음과 같은 효과가 있다.The level shifter of the present invention as described above has the following effects.
종래에 비해서 논리단수를 단축하고 클럭킹 동작을 겸하면서 레벨쉬프팅 동작을 구현 하였으므로 클럭 억세스 시간을 고속화 할 수 있다.Compared with the conventional method, the number of logic stages is reduced and the clock shifting operation is performed, and the level shifting operation is implemented, thereby increasing the clock access time.
Claims (1)
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Publications (2)
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KR1019990059943A KR100348306B1 (en) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Level shifter |
Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7804346B2 (en) | 2007-05-25 | 2010-09-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Level converting flip-flop and method of operating the same |
US9312857B2 (en) | 2014-03-13 | 2016-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor circuit |
-
1999
- 1999-12-21 KR KR1019990059943A patent/KR100348306B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7804346B2 (en) | 2007-05-25 | 2010-09-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Level converting flip-flop and method of operating the same |
US9312857B2 (en) | 2014-03-13 | 2016-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor circuit |
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