KR20020076622A - Circuit for Clocked Level Shifter - Google Patents

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KR20020076622A
KR20020076622A KR1020010016609A KR20010016609A KR20020076622A KR 20020076622 A KR20020076622 A KR 20020076622A KR 1020010016609 A KR1020010016609 A KR 1020010016609A KR 20010016609 A KR20010016609 A KR 20010016609A KR 20020076622 A KR20020076622 A KR 20020076622A
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clock
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KR1020010016609A
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김광인
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주식회사 하이닉스반도체
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    • H03K3/356104Bistable circuits using complementary field-effect transistors
    • H03K3/356113Bistable circuits using complementary field-effect transistors using additional transistors in the input circuit

Abstract

PURPOSE: A clocked level shifter is provided to reduce an access time and output normally data according to a command by applying a clock signal of a clock level shifter to a level shifter portion, directly. CONSTITUTION: A clock signal portion(400) is formed with a NOR gate and the first inverter(NV1). The NOR gate receives a clock signal(clk) and a latch disable signal(dis_latch) and performs a logical operation for the clock signal(clk) and the latch disable signal(dis_latch). The first inverter(NV1) inverts an output of the NOR gate(NOR) and outputs a latch bar signal(/latch). A data signal portion(500) is formed with a NAND gate(NAND). The NAND gate(NAND) performs a logical operation for a data signal and an enable signal and outputs a data bar signal(/data). A level shifter(600) is formed with the first NMOS transistor(NM1), the second NMOS transistor, the third NMOS transistor, the fourth NMOS transistor(NM4), the first PMOS transistor(PM1), and the second PMOS transistor(PM2). A latch portion(700) is formed with the second inverter(NV2) and the third inverter(NV3).

Description

클럭드 레벨 쉬프터{Circuit for Clocked Level Shifter}Circuit for Clocked Level Shifter

본 발명은 클럭드 레벨 쉬프터(Clocked Level Shifter)에 관한 것으로 특히, 클럭 레벨 쉬프터의 클럭 신호를 레벨 쉬프터부로 직접 인가하여, 억세스 시간(tAC)의 고속화를 꾀하고, 명령에 따른 데이터 출력이 클럭에 동기되어 정상 동작하도록 한 클럭드 레벨 쉬프터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clocked level shifter. In particular, the clock signal of the clock level shifter is directly applied to the level shifter to speed up the access time tAC, and the data output according to the command is output to the clock. The present invention relates to a clocked level shifter that is synchronized and operates normally.

레벨 쉬프터란, 드라이버부나 워드라인 등에 있어, 입력 전압 신호보다 큰전압 출력이 필요할 때 사용되는 회로이다. 즉, 하이 레벨 신호와 로우 레벨 신호와의 전위차가 작은 소정의 전압 신호에 응답하여 전원 전압 또는 기판 전압을 출력단으로 끌어내는 회로를 말한다.The level shifter is a circuit used when a voltage output larger than an input voltage signal is required in a driver section or word line. That is, a circuit for drawing a power supply voltage or a substrate voltage to an output terminal in response to a predetermined voltage signal having a small potential difference between a high level signal and a low level signal.

일반적으로 클럭드 레벨 쉬프터(clocked level shifter)란 SDRAM( Synchronous Dynamic Random Access Memory)에서 사용하는 레벨 쉬프터로 클럭에 동기되었을 때 전원 전압 또는 기판 전압으로 쉬프팅된 전압을 출력하는 레벨 쉬프터를 말한다.In general, a clocked level shifter is a level shifter used in synchronous dynamic random access memory (SDRAM) and refers to a level shifter that outputs a voltage shifted to a power supply voltage or a substrate voltage when synchronized with a clock.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 클럭드 레벨 쉬프터에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional clocked level shifter will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

종래의 클럭드 레벨 쉬프터는 제어부(100)와, 레벨 쉬프터부(200), 반전부(300)로 구성된다.The conventional clocked level shifter includes a controller 100, a level shifter 200, and an inverter 300.

상기 제어부(100)는, 클럭 신호(clk)와 외부에서 인가되는 래치 디스에이블 신호(dis_latch)를 논리 연산하는 노아 게이트(NOR)와, 상기 노아 게이트(NOR)의 출력을 반전시키는 제 1 인버터(NV1)와, 외부에서 인가되는 데이터 신호(data) 및 인에이블 신호(enable)를 논리 연산하는 낸드 게이트(NAND)와, 상기 노아 게이트(NOR)의 출력을 피모스 트랜지스터에 상기 제 1 인버터(NV1)의 출력을 앤모스 트랜지스터에 인가하여 상기 낸드 게이트(NAND)의 출력을 반전하는 제 1 클럭 인버터(CNV1)와, 상기 제 1 클럭 인버터(CNV1)의 출력을 반전시키는 제 2 인버터(NV2)와, 상기 제 1 인버터(NV1)의 출력을 피모스 트랜지스터에 상기 노아 게이트(NOR)의 출력을 앤모스 트랜지스터에 인가하여 상기 제 2 인버터(NV2)의 출력을 반전시켜 다시 상기 제 1 클럭 인버터(CNV1)와 제 2 인버터(NV2)의 연결 노드로 인가하는 제 2 클럭 인버터(CNV2)로 구성된다.The controller 100 may include a NOR gate NOR for performing a logic operation on a clock signal clk and a latch disable signal dis_latch applied externally, and a first inverter for inverting an output of the NOR gate NOR. NV1), a NAND gate NAND for performing a logic operation on an externally applied data signal and an enable signal, and an output of the NOR gate NOR to a PMOS transistor to the first inverter NV1. ) Is applied to the NMOS transistor to invert the output of the NAND gate (NAND), the first clock inverter (CNV1), and the second inverter (NV2) to invert the output of the first clock inverter (CNV1); The output of the first inverter NV1 is applied to the PMOS transistor and the output of the NOR gate NOR is applied to the NMOS transistor, thereby inverting the output of the second inverter NV2 and again the first clock inverter CNV1. ) And the second furnace (NV2) connection furnace The second clock inverter CNV2 is applied to the drawing.

상기 제어부(100)의 노아 게이트(NOR) 및 제 1 인버터(NV1)의 출력에 따라 선택적으로 제 1 클럭 인버터(CNV1) 또는 제 2 클럭 인버터(CNV2)가 구동된다. 즉, 노아 게이트(NOR)의 출력이 하이 레벨(즉, 제 1 인버터의 출력은 로우 레벨)이면, 상기 제 2 클럭 인버터(CNV2)에 응답함으로써, 노아 게이트(NOR)의 출력이 로우 레벨(제 1 인버터의 출력은 하이 레벨)이면, 상기 제 1 클럭 인버터(CNV1)에 응답함으로써 제어부(100)의 결과가 나오게 된다.The first clock inverter CNV1 or the second clock inverter CNV2 are selectively driven according to the output of the NOR gate NOR and the first inverter NV1 of the controller 100. That is, when the output of the NOR gate NOR is at a high level (that is, the output of the first inverter is at a low level), the output of the NOR gate NOR is at a low level by responding to the second clock inverter CNV2. If the output of the first inverter is a high level), the result of the controller 100 is output by responding to the first clock inverter CNV1.

상기 제어부(100)는 제 1, 제 2 클럭 인버터(CNV1, CNV2)의 선택에 따라 데이터 신호 및 인에이블 신호(data, enable)를 연산하여 제어부(100)의 출력 신호를 결정한다.The controller 100 determines the output signal of the controller 100 by calculating a data signal and an enable signal (data, enable) according to selection of the first and second clock inverters CNV1 and CNV2.

즉, 상기 노아 게이트(NOR)의 출력이 로우 레벨이면, 제 1 클럭 인버터(CNV1)가 구동되고, 따라서, 낸드 게이트(NAND)의 출력은 두 개의 인버터를 거치게 되므로, 제어부(100)의 출력 신호는 그대로 낸드 게이트(NAND)의 출력이 인가된다.That is, when the output of the NOR gate NOR is at a low level, the first clock inverter CNV1 is driven, and therefore, the output of the NAND gate NAND passes through two inverters, so that the output signal of the controller 100 is generated. The output of the NAND gate is applied as it is.

또한, 상기 노아 게이트(NOR)의 출력이 하이 레벨이면, 제 2 클럭 인버터(CNV2)가 구동되고, 상기 제 1 클럭 인버터(CNV1)는 턴오프 상태이기 때문에 낸드 게이트(NAND)의 결과는 제어부(100) 출력에 영향을 줄 수 없다.In addition, when the output of the NOR gate NOR is at a high level, the second clock inverter CNV2 is driven, and since the first clock inverter CNV1 is turned off, the result of the NAND gate NAND is controlled by the controller ( 100) Can not affect the output.

이 때 제 2 클럭 인버터(CNV2)와 제 2 인버터(NV2)는 서로 인버터가 순환하여 연결된 형태를 취하여 래치 역할을 한다. 따라서, 클럭드 레벨 쉬프터의출력(out)은 전 출력(out0)이 그대로 유지된다.At this time, the second clock inverter CNV2 and the second inverter NV2 have a form in which the inverters are circulated and connected to each other to serve as a latch. Therefore, the output (out) of the clocked level shifter is kept at the previous output (out0).

즉, 상기 제어부(100)는 상기 클럭 신호(clk)와 래치 디스에이블 신호(dis_latch)를 논리 연산한 노아 게이트(NOR)의 결과에 따라, 래치 여부를 결정하고, 래치 상태가 아닐 때는 데이터 신호 및 인에이블 신호(data, enable)를 연산한 낸드 게이트(NAND)의 결과에 따라 변경된 제어부(100)의 출력을 레벨 쉬프터부(200)에 인가한다.That is, the controller 100 determines whether to latch according to a result of the NOR gate NOR that logically computes the clock signal clk and the latch disable signal dis_latch. The output of the controller 100 changed according to the result of the NAND gate NAND having the enable signals data and enable is applied to the level shifter 200.

상기 레벨 쉬프터부(200)는 전원 전압(Vdd)과 상기 제어부의 출력단(N1) 사이에 직렬로 연결된 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)와, 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)와, 전원 전압(Vdd)과 접지 전압(Vss) 사이에 직렬로 연결된 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)와, 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)로 구성되며, 상기 제1, 제 2 피모스 트랜지스터(PM1, PM2)는 각각 서로의 드레인에 게이트가 연결되는 크로스 커플드(cross coupled) 구조를 취하고 있다.The level shifter 200 includes a first PMOS transistor PM1, a first NMOS transistor NM1, and a power supply voltage Vdd connected in series between a power supply voltage Vdd and an output terminal N1 of the controller. ) And a second PMOS transistor PM2 and a second NMOS transistor NM2 connected in series between the ground voltage Vss and the first and second PMOS transistors PM1 and PM2, respectively. It has a cross coupled structure in which gates are connected to drains of each other.

또한, 상기 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)는 전원 전압(Vdd)에 의해 제어되며, 상기 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)는 상기 제어부의 출력단(N1)에 연결되어 제어된다.In addition, the first NMOS transistor NM1 is controlled by a power supply voltage Vdd, and the second NMOS transistor NM2 is connected to and controlled by an output terminal N1 of the controller.

상기 제어부(100)의 출력단(N1)의 결과는 앞에서 기술한 바와 같이, 래치 상태일 때는 전 상태를 그대로 유지하고, 그렇지 않을 때는 상기 데이터 신호(data), 인에이블 신호(enable)를 논리 연산한 낸드 게이트(NAND)의 결과에 제어된다.As described above, the result of the output terminal N1 of the control unit 100 maintains the previous state when it is in the latched state, and otherwise logically computes the data signal and the enable signal. It is controlled by the result of the NAND gate.

즉, 노드 N1이 로우 레벨(낸드 게이트의 결과가 로우 레벨)일 때, 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)는 항시 턴온 상태이므로, 상기 제 1 피모스 및 제 2 피모스 트랜지스터(PM1, PM2)의 연결 노드 N2의 상태는 로우 레벨이 된다. 따라서, 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)는 턴온 상태가 되며, 상기 제 2 피모스 및 제 2 앤모스 트랜지스터(PM2, NM2)의 연결 노드 N3은 하이 레벨이 된다. 이 때, 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)는 턴 오프 상태가 되며, 상기 레벨 쉬프터부(200)의 출력은 노드 N3의 결과로 하이 레벨이 된다.That is, when the node N1 is at the low level (the result of the NAND gate is low level), since the first NMOS transistor NM1 is always turned on, the first and second PMOS transistors PM1 and PM2 are connected to each other. The state of the connection node N2 goes low. Accordingly, the second PMOS transistor PM2 is turned on, and the connection node N3 of the second PMOS transistor and the second NMOS transistors PM2 and NM2 is at a high level. At this time, the first PMOS transistor PM1 is turned off, and the output of the level shifter 200 becomes a high level as a result of the node N3.

이와는 반대로 노드 N1이 하이 레벨이면, 상기 제 1, 제 2 앤모스 트랜지스터(NM1, NM2)는 턴 온 상태가 되고, 따라서, 노드 N3의 상태는 로우 레벨, 노드 N2의 상태는 하이 레벨이 된다. 즉, 상기 레벨 쉬프터부(200)의 출력은 로우 레벨로 유지된다.On the contrary, when node N1 is at a high level, the first and second NMOS transistors NM1 and NM2 are turned on. Thus, the state of node N3 is at a low level, and the state of node N2 is at a high level. That is, the output of the level shifter 200 is maintained at a low level.

상기 반전부(300)는 상기 레벨 쉬프터(200)의 출력(노드 N3의 상태)을 반전하는 제 3 인버터(NV3) 하나로 구성된다. 이와 같이 제 3 인버터(NV3)을 통해 출력한 값이 레벨 쉬프팅 신호(out)이다.The inverting unit 300 includes one third inverter NV3 that inverts the output (state of node N3) of the level shifter 200. In this way, the value output through the third inverter NV3 is the level shifting signal out.

전체 클럭드 레벨 쉬프터의 동작은 상기 제어부(100)의 출력에 따라 제어되는 데, 상기 제어부(100)의 결과가 하이 레벨일 때는 상기 레벨 쉬프터(200)를 통해 로우 레벨이 출력되며, 이를 반전하는 제 3 인버터(NV3)를 통해 하이 레벨이 출력된다.The operation of the entire clocked level shifter is controlled according to the output of the controller 100. When the result of the controller 100 is a high level, a low level is output through the level shifter 200, and the inverted level is outputted. The high level is output through the third inverter NV3.

반면에 상기 제어부(100)의 출력이 로우 레벨일 때는 상기 레벨 쉬프터(200) 및 반전부(300)를 통해 로우 레벨이 출력된다.On the other hand, when the output of the controller 100 is at a low level, the low level is output through the level shifter 200 and the inverter 300.

결국, 종래의 클럭드 레벨 쉬프터는 인에이블 신호가 하이 레벨 신호라는 가정하에, 래치 디스에이블 신호(dis_latch)가 하이 상태일 때는 클럭 신호(clk)에관계없이 데이터 신호(data)의 레벨 쉬프팅 전압(out)을 출력하고, 래치 디스에이블 신호(dis_latch)가 로우 상태일 때는 클럭 신호(clk)에 동기하여 데이터 신호(data)의 레벨 쉬프팅 전압(out)을 출력한다.As a result, the conventional clocked level shifter assumes that the enable signal is a high level signal, and when the latch disable signal dis_latch is high, the level shifting voltage of the data signal data regardless of the clock signal clk ( out), and when the latch disable signal dis_latch is in a low state, the level shifting voltage out of the data signal data is output in synchronization with the clock signal clk.

그러나, 상기와 같은 종래의 클럭드 레벨 쉬프터(Clocked Level Shifter)는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional clocked level shifter as described above has the following problems.

첫째, 종래의 클럭드 레벨 쉬프터의 제어부는 클럭 및 래치 디스에이블 신호 인가를 통해 래치 상태인지 아닌지를 판단하여 선택적으로 데이터 신호 인가를 하고 있다. 이 과정 중 상기 래치 여부의 판단이 끝난 후 데이터 신호 인가를 하게 되면, 지연 시간이 발생하게 되는 데, 이후의 레벨 쉬프팅 동작은 클럭에 동기되어 일어나지 못하게 된다.First, the controller of the conventional clocked level shifter selectively applies a data signal by determining whether the latch is in a latch state by applying a clock and a latch disable signal. When the data signal is applied after the determination of the latch is completed during this process, a delay time is generated, and subsequent level shifting operations do not occur in synchronization with the clock.

둘째, 종래의 클럭드 레벨 쉬프터의 레벨 쉬프터부는 입력단의 트랜지스터가 항상 턴온상태이기 때문에 제어부로부터 인가되는 신호가 플로팅 상태라면, 출력단 또한 안정적인 신호를 내보낼 수 없다.Second, since the level shifter part of the conventional clocked level shifter is always turned on, if the signal applied from the controller is in a floating state, the output end also cannot output a stable signal.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 클럭 레벨 쉬프터의 클럭 신호를 레벨 쉬프터부로 직접 인가하여 , 억세스 시간(tAC)의 고속화를 꾀하고, 명령에 따른 데이터 출력이 클럭에 동기되어 정상 동작하도록 한 클럭드 레벨 쉬프터를 제공하는 데, 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the clock signal of the clock level shifter is directly applied to the level shifter to speed up the access time tAC, and the data output according to the command is synchronized with the clock to be normal. It is an object to provide a clocked level shifter to operate.

도 1은 종래의 클럭드 레벨 쉬프터를 나타낸 회로도1 is a circuit diagram showing a conventional clocked level shifter

도 2는 본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터를 나타낸 회로도2 is a circuit diagram illustrating a clocked level shifter of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 설명Description of the main parts of the drawing

clk : 클럭 신호 dis_latch : 래치 디스에이블 신호clk: Clock signal dis_latch: Latch disable signal

data : 데이터 신호 enable : 인에이블 신호data: Data signal enable: Enable signal

/latch : 래치 바 신호 /data : 데이터 바 신호/ latch: latch bar signal / data: data bar signal

out : 클럭 레벨 쉬프팅 신호out: Clock level shifting signal

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터는 클럭 신호와 외부에서 인가되는 래치 디스에이블 신호에 응답하여 래치 바 신호를 출력하는 클럭 신호부와, 외부에서 인가되는 데이터 신호와 인에이블 신호에 응답하여 데이터 바 신호를 출력하는 데이터 신호부와, 상기 래치 바 신호에 직접 제어되어 상기 데이터 바 신호의 레벨 쉬프팅 신호를 출력하는 레벨 쉬프터부와, 상기 레벨 쉬프팅 신호를 반전하여 클럭 레벨 쉬프팅 신호를 출력하고 상기 클럭 레벨 쉬프팅 신호를 다시 레벨 쉬프터부의 출력단으로 인가하여 래치 기능을 수행하는 반전부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Clocked level shifter of the present invention for achieving the above object is a clock signal portion for outputting the latch bar signal in response to the clock signal and the latch disable signal applied from the outside, and the data signal and enable applied from the outside A data signal portion outputting a data bar signal in response to the signal, a level shifter portion directly controlled by the latch bar signal to output a level shifting signal of the data bar signal, and a clock level shifting signal by inverting the level shifting signal. And an inverting unit for outputting the signal and applying the clock level shifting signal to the output terminal of the level shifter unit to perform a latch function.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the clocked level shifter of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a clocked level shifter of the present invention.

도 2와 같이, 본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터는 클럭 신호부(400), 데이터 신호부(500), 레벨 쉬프터부(600), 래치부(700)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the clocked level shifter of the present invention includes a clock signal unit 400, a data signal unit 500, a level shifter unit 600, and a latch unit 700.

상기 클럭 신호부(400)는, 각각 외부에서 인가되는 클럭 신호(clk)와 래치 디스에이블 신호(dis_latch)를 입력으로 하여 부논리합하는 노아 게이트(NOR)와 상기 노아 게이트(NOR)의 출력을 반전하여 래치 바 신호(/latch)를 출력하는 제 1 인버터(NV1)로 구성된다.The clock signal unit 400 inverts the output of the NOR gate NOR and the NOR gate NOR, which are negatively input by inputting a clock signal clk and a latch disable signal dis_latch, respectively, applied from the outside. The first inverter NV1 outputs the latch bar signal / latch.

상기 데이터 신호부(500)는, 외부에서 인가되는 데이터 신호(data)와, 인에이블 신호(enable)를 부논리곱하여 데이터 바 신호(/data)를 출력하는 낸드 게이트(NAND)로 구성된다.The data signal unit 500 includes a data signal data applied from the outside and a NAND gate NAND for outputting a data bar signal / data by performing a negative logic on an enable signal.

상기 레벨 쉬프터부(600)는, 상기 래치 바 신호(/latch)를 게이트에인가(N1)하고, 소오스에 접지 전압(Vss)을 인가한 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)와, 상기 데이터 바 신호(/data)를 게이트에 인가(N2)하고, 상기 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)의 드레인(N3) 출력을 소오스에 연결한 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)와, 상기 래치 바 신호(/latch)를 게이트에 인가(N1)하고, 상기 데이터 바 신호(/data)를 소오스에 인가(N2)한 제 3 앤모스 트랜지스터(NM3)와, 상기 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)의 드레인(N4( 출력을 게이트에 인가하고, 접지 전압(Vss)을 소오스에 인가하고, 제 3 앤모스 트랜지스터(NM3)의 드레인(N5)과 자신의 드레인을 연결시킨 제 4 앤모스 트랜지스터(NM4)와, 상기 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)의 드레인(N5) 출력을 게이트에 인가하고, 전원 전압(Vdd)을 소오스에 인가하고, 제 3, 제 4 앤모스 트랜지스터(NM3, NM4)의 드레인(N5)과 자신의 드레인이 연결된 제 1 피모스 트랜지스터(PM1)와, 상기 제 1 피모스 트랜지스터(PM2)와 크로스 커플드되어 상기 제 3, 4 앤모스 트랜지스터(NM3, NM4)의 드레인(N5) 출력을 게이트에 인가하고, 전원 전압(Vdd)을 소오스에 인가하고, 상기 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)의 드레인(N4)과 연결되어 레벨 쉬프팅 전압을 드레인에 출력하는 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)를 포함하여 구성된다.The level shifter unit 600 includes a first NMOS transistor NM1 applying the latch bar signal / latch to a gate (N1), and applying a ground voltage Vss to a source, and the data bar signal. a second NMOS transistor NM2 having (/ data) applied to a gate (N2) and having a drain N3 output of the first NMOS transistor NM1 connected to a source, and the latch bar signal / latch Is applied to the gate (N1), the data bar signal (/ data) is applied to the source (N2) of the third NMOS transistor (NM3) and the drain (N4 (of the second NMOS transistor (NM2)) A fourth NMOS transistor NM4 having an output applied to the gate, a ground voltage Vss applied to the source, and connected to a drain N5 of the third NMOS transistor NM3 and its own drain; The output of the drain N5 of the 2 NMOS transistor NM2 is applied to the gate, and the power supply voltage Vdd is applied to the source. The first PMOS transistor PM1 connected to the drain N5 of the fourth NMOS transistors NM3 and NM4 and the drain thereof and the first PMOS transistor PM2 are cross-coupled with each other to form the third and fourth transistors. The output of the drain N5 of the NMOS transistors NM3 and NM4 is applied to the gate, the power supply voltage Vdd is applied to the source, and is connected to the drain N4 of the second NMOS transistor NM2 to level shift. The second PMOS transistor PM2 outputs a voltage to the drain.

상기 래치부(700)는, 상기 레벨 쉬프터부(600)의 출력인 레벨 쉬프팅 전압을 인가받아 이를 반전하여 클럭 레벨 쉬프팅 전압(out)을 출력하는 제 2 인버터(NV2)와, 상기 제 2 인버터(NV2)에 연결되어 레벨 쉬프터부(600)의 출력단(N4)으로 다시 인가됨으로써, 상기 클럭 레벨 쉬프팅 전압(out)을 다음 클럭 인가시까지 유지시키는 제 3 인버터(NV3)를 포함하여 구성된다.The latch unit 700 receives a level shifting voltage that is an output of the level shifter 600, inverts the level shifting voltage, and outputs a clock level shifting voltage out to the latch inverter 700. And a third inverter NV3 connected to NV2 to be applied to the output terminal N4 of the level shifter 600 again to maintain the clock level shifting voltage out until the next clock application.

종래의 제어부는 본 발명의 클럭 신호부(400)와 데이터 신호부(500)로 나뉘어 동작한다.The conventional control unit is divided into a clock signal unit 400 and a data signal unit 500 of the present invention.

이와 같이, 상기 클럭 신호부(400) 및 데이터 신호부(500)의 출력에 따라, 상기 레벨 쉬프터부(600)의 출력이 제어되도록 하였다. 이러한 레벨 쉬프터부(600)는 일종의 인버팅 버퍼형 전압 레벨 쉬프터(Inverting buffer volatage level shifter)이다.As described above, the output of the level shifter 600 is controlled according to the output of the clock signal 400 and the data signal 500. The level shifter 600 is a kind of inverting buffer type voltage level shifter.

여기서 상기 클럭 신호(clk)를 인가한 것은, 클럭 신호(clk)에 동기하여 레벨 쉬프팅된 전압을 출력하기 위해서이다.The clock signal clk is applied to output the voltage shifted in synchronization with the clock signal clk.

상기 래치 디스에이블 신호(dis_latch)는 일종의 제어 신호로서, 하이 레벨일 때는 본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터는 래치 상태를 이루지 않고, 인에이블된 데이터 신호(data)에 따라 클럭 레벨 쉬프팅 전압(out)을 출력하고, 로우 레벨일 때는 클럭 신호(clk)에 동기하여 출력 상태를 결정한다.The latch disable signal dis_latch is a kind of control signal. When the latch disable signal dis_latch is a high level, the clocked level shifter of the present invention does not achieve a latch state, and accordingly to the clock level shifting voltage out according to the enabled data signal data. At the low level, the output state is determined in synchronization with the clock signal clk.

데이터 신호(data)는 리드 명령(Command Read)시 외부로부터 읽어낼 데이터를 의미한다.The data signal data refers to data to be read from the outside at the time of a read command.

이 때의 인에이블 신호(enable)는 상기 데이터 신호(data)가 상기 레벨 쉬프터부(600)로 인가되도록 하는 신호이다. 즉, 사이 인에이블 신호(enable)가 하이 레벨이면 상기 데이터 신호(data)가 상기 레벨 쉬프터부(600)로 인가된다.The enable signal at this time is a signal that allows the data signal data to be applied to the level shifter 600. That is, when the enable signal is at a high level, the data signal data is applied to the level shifter 600.

본 발명의 동작을 상기 클럭 신호부(400)의 출력(/latch) 변화에 따라 레벨 쉬프터부(600) 이후의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.The operation of the present invention after the level shifter 600 according to the output (/ latch) change of the clock signal unit 400 will be described in detail as follows.

첫째로, 상기 클럭 신호부(400)의 출력인 래치 바 신호(/latch)가 로우 레벨일 때는, 상기 클럭 신호부(400)의 출력(/latch)을 인가받는 제 1, 제 3 앤모스 트랜지스터(NM1, NM3)는 턴온프되어, 즉, 노드 N4와 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)의 연결 상태 및 노드 N5와 제 3 앤모스 트랜지스터(NM3)의 연결 상태가 끊긴다. 따라서, 제 2, 제 3 인버터(NV2, NV3)가 래치 상태를 이루며, 전 신호를 유지한다.First, when the latch bar signal / latch which is the output of the clock signal unit 400 is at the low level, the first and third NMOS transistors receiving the output (/ latch) of the clock signal unit 400 are applied. NM1 and NM3 are turned on, that is, the connection state of the node N4 and the second NMOS transistor NM2 and the connection state of the node N5 and the third NMOS transistor NM3 are disconnected. Accordingly, the second and third inverters NV2 and NV3 are in a latched state and maintain all signals.

둘째로, 상기 래치 바 신호(/latch)가 하이 레벨일 때는, 이를 인가받는 상기 제 3 앤모스 트랜지스터(NM3)가 턴온되어, 노드 N2의 신호(/data)가 그대로 드레인 단(N5)으로 인가된다. 또한, 상기 제 1 앤모스 트랜지스터(NM1)도 턴온되어 로우 레벨 신호가 상기 노드 N3으로 인가된다.Second, when the latch bar signal / latch is at a high level, the third NMOS transistor NM3 receiving the latch bar signal / latch is turned on so that the signal / data of the node N2 is applied to the drain terminal N5 as it is. do. In addition, the first NMOS transistor NM1 is also turned on to apply a low level signal to the node N3.

이 때, 상기 데이터 신호부(500)의 출력인 데이터 바 신호(/data)가 하이 레벨일 때는 노드 N2에 하이 레벨이 인가되고, 노드 N5도 하이 레벨 상태로 된다. 따라서, 상기 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)는 턴오프된다. 또한, 제 2 앤모스 트랜지스터(NM2)도 하이 레벨 신호를 인가받아 노드 N3의 출력인 로우 레벨 신호를, 드레인단 노드 N4로 인가한다. 따라서, 상기 레벨 쉬프터부(600)의 출력은 로우 레벨 상태가 된다.At this time, when the data bar signal / data, which is the output of the data signal unit 500, is at a high level, a high level is applied to the node N2, and the node N5 is also at a high level. Thus, the second PMOS transistor PM2 is turned off. The second NMOS transistor NM2 also receives a high level signal and applies a low level signal, which is an output of the node N3, to the drain terminal node N4. Thus, the output of the level shifter 600 is in a low level state.

반면, 상기 데이터 바 신호(/data)가 로우 레벨일 때는 노드 N2에는 로우 레벨이 인가되고, 노드 N5도 또한 로우 레벨 상태가 된다. 따라서, 상기 제 2 피모스 트랜지스터(PM2)는 턴온 상태가 되고, 이로써, 노드 N4에는 고전압 신호 Vdd가 인가된다.On the other hand, when the data bar signal / data is at the low level, a low level is applied to the node N2, and the node N5 is also at a low level. Accordingly, the second PMOS transistor PM2 is turned on, whereby the high voltage signal Vdd is applied to the node N4.

즉, 상기 레벨 쉬프터부(600)는 상기 래치 바 신호(/latch)에 의해 제어되어 데이터 신호부(500)의 출력인 데이터 바 신호(/data)에 반전된 레벨의 신호를 출력하게 된다.That is, the level shifter 600 is controlled by the latch bar signal / latch to output a signal of the inverted level to the data bar signal / data which is the output of the data signal unit 500.

상기 래치부(700)에서는 우선, 상기 노드 N4의 출력(레벨 쉬프팅 신호)을 반전하여 본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터의 전체 출력인 클럭 레베 쉬프팅 신호(out)로서 출력한다. 이어, 이를 다시 반전하여 노드 N4로 인가함으로써, 이후의 클럭 신호 인가시까지 출력을 유지하도록 한다. 즉, 다음 클럭 신호 인가시까지 래치 상태를 이루게 한다.The latch unit 700 first inverts the output (level shifting signal) of the node N4 and outputs it as a clock level shifting signal out which is the entire output of the clocked level shifter of the present invention. Then, it is inverted again and applied to the node N4, thereby maintaining the output until the next clock signal is applied. That is, the latch state is achieved until the next clock signal is applied.

본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터는 래치 디스에이블 신호(dis_latch)가 하이 상태일 때 클럭 신호(clk)에 관계없이 인가된 데이터 신호(data)의 클럭 레벨 쉬프팅 전압(out)을 출력하고, 래치 디스에이블 신호(dis_latch)가 로우 상태일 때는 클럭 신호(clk)에 동기하여 데이터 신호(data)의 클럭 레벨 쉬프팅 전압(out)을 출력한다.The clocked level shifter of the present invention outputs the clock level shifting voltage out of the applied data signal data regardless of the clock signal clk when the latch disable signal dis_latch is high, and disables the latch. When the signal dis_latch is in a low state, the clock level shifting voltage out of the data signal data is output in synchronization with the clock signal clk.

회로 전체로 보면, 상기 클럭 신호부(400)를 통해 래치 바 신호(/latch)가 하이 레벨일 경우 데이터 신호부(500)를 통해 나온 데이터 바 신호(/data)가 그대로 레벨 쉬프터(600)로 인가되어 반전부(700)를 거쳐 상기 데이터 바 신호(/data)와 같은 레벨의 신호가 전체 클럭 레벨 쉬프터의 출력(out)으로 나오게 되는 것이다.In the overall circuit, when the latch bar signal / latch is at a high level through the clock signal unit 400, the data bar signal / data from the data signal unit 500 is directly transferred to the level shifter 600. A signal having the same level as the data bar signal / data is applied to the output of the entire clock level shifter through the inversion unit 700.

상기 클럭 레벨 쉬프터의 전체 출력(out)은 클럭 레벨 쉬프터의 입력 신호인 데이터(data) 신호의 측면에서 볼 때 레벨 반전된 출력이다(이 때, 상기 인에이블 신호는 하이 레벨이라 가정).The total output out of the clock level shifter is a level inverted output in terms of the data signal that is the input signal of the clock level shifter (assuming that the enable signal is high level).

본 발명의 클럭드 레벨 쉬프터는 클럭 고속화에 따른 tAC(Output DataAccess Time From Clk) 개선을 위한 방안으로써, 종래의 제어부 내의 소자의 개수를 줄이고, 명령에 따른 데이터 출력이 클럭에 동기되도록, 클럭 신호부가 직접 상기 레벨 쉬프터로 인가되도록 구성하였다.The clocked level shifter of the present invention is a method for improving output data access time from tlk (tAC) according to clock speed, and reduces the number of elements in the conventional control unit and the clock signal unit so that the data output according to the command is synchronized with the clock. It was configured to be applied directly to the level shifter.

상기와 같은 클럭드 레벨 쉬프터는 다음과 같은 효과가 있다.The clocked level shifter as described above has the following effects.

첫째, 종래의 클럭드 레벨 쉬프터에 비해 논리 소자 수를 줄여 전압 출력에 있어 지연 현상을 방지할 수 있다. 즉, 억세스 타임(tAC : Output Data Access Time From Clk)을 줄일 수 있다.First, compared to the conventional clocked level shifter, the number of logic elements can be reduced to prevent delay in voltage output. That is, the access time (tAC: Output Data Access Time From Clk) can be reduced.

둘째, 제어부를 클럭 신호부와 데이터 신호부로 이원화하여 상기 클럭 신호부가 레벨 쉬프터부를 직접적으로 제어하도록 한다. 이는 직접적으로 상기 레벨 쉬프터부로 클럭 신호를 인가하여 레벨 쉬프팅된 신호를 출력함으로써 클럭 신호에 완전 동기한 클럭 레벨 쉬프팅 신호를 출력할 수 있다. 이와 같이 클럭 신호에 동기할 때 전압 공급이 이루어지면, 불필요한 전력 소모를 막을 수 있다.Second, the control unit is dualized into a clock signal unit and a data signal unit so that the clock signal unit directly controls the level shifter unit. This can directly output a clock level shifting signal that is completely synchronized with the clock signal by directly applying a clock signal to the level shifter and outputting a level shifted signal. In this way, when the voltage is supplied in synchronization with the clock signal, unnecessary power consumption can be prevented.

셋째, 종래에 제어부에서만 래치 기능을 수행하던 것을 상기 레벨 쉬프터부와, 반전부에 이전시켜 래치 기능을 보다 안정적이고 간단히 구현될 수 있다.Third, the latch function can be implemented more stably and simply by transferring the latch function to the level shifter and the inverter.

넷째, 상기 레벨 쉬프터부에 입력단에 소오스가 접지 전압에 연결된 트랜지스터를 연결하여, 종래의 노드가 플로팅 상태였던 데 비해 안정적인 값을 출력할 수 있다.Fourth, by connecting a transistor having a source connected to a ground voltage to an input terminal of the level shifter, a stable value can be output compared to a conventional node in a floating state.

다섯째, 레벨 쉬프터부의 출력은 상기 반전부를 통해 반전되어 클럭 레벨 쉬프팅 출력으로 나오게 되는 데, 이 때 상기 반전부에 인버터를 부가하여 래치 기능을 추가하여 데이터가 일정시간 안정된 값으로 출력될 수 있다.Fifth, the output of the level shifter is inverted through the inverter to come out as a clock level shifting output. In this case, an inverter may be added to the inverter to add a latch function to output data with a stable value for a predetermined time.

Claims (6)

클럭 신호와 외부에서 인가되는 래치 디스에이블 신호에 응답하여 래치 바 신호를 출력하는 클럭 신호부;A clock signal unit configured to output a latch bar signal in response to the clock signal and a latch disable signal applied from the outside; 외부에서 인가되는 데이터 신호와 인에이블 신호에 응답하여 데이터 바 신호를 출력하는 데이터 신호부;A data signal unit configured to output a data bar signal in response to an externally applied data signal and an enable signal; 상기 래치 바 신호에 직접 제어되어 상기 데이터 바 신호의 레벨 쉬프팅 신호를 출력하는 레벨 쉬프터부;A level shifter unit which is directly controlled by the latch bar signal and outputs a level shifting signal of the data bar signal; 상기 레벨 쉬프팅 신호를 반전하여 클럭 레벨 쉬프팅 신호를 출력하고 상기 클럭 레벨 쉬프팅 신호를 다시 레벨 쉬프터부의 출력단으로 인가하여 래치 기능을 수행하는 반전부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 클럭드 레벨 쉬프터부.And an inverting unit for inverting the level shifting signal to output a clock level shifting signal and applying the clock level shifting signal to an output terminal of the level shifter unit to perform a latch function. 제 1 항에 있어서, 상기 클럭 신호부는,The method of claim 1, wherein the clock signal unit, 각각 클럭 신호와 외부에서 인가되는 래치 디스에이블 신호를 입력으로 하여 부논리합하는 노아 게이트와 상기 노아 게이트의 출력을 반전하여 래치 바 신호를 출력하는 제 1 인버터로 구성됨을 특징으로 하는 클럭드 레벨 쉬프터.And a first inverter configured to output a latch bar signal by inverting an output of the NOR gate by inputting a clock signal and a latch disable signal applied externally, and inverting an output of the NOR gate. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 신호부는,The method of claim 1, wherein the data signal unit, 외부에서 인가되는 데이터 신호 및 인에이블 신호를 부논리곱하여 데이터 바 신호를 출력하는 낸드 게이트로 구성됨을 특징으로 하는 클럭드 레벨 쉬프터.And a NAND gate configured to output a data bar signal by negatively multiplying an externally applied data signal and an enable signal. 제 1항에 있어서, 상기 레벨 쉬프터부는,The method of claim 1, wherein the level shifter unit, 상기 래치 바 신호가 하이 레벨일 때 구동되며, 로우 레벨 신호일 때는 래치 동작을 하는 것을 특징으로 하는 클럭드 레벨 쉬프터.And the latch bar signal is driven when the latch bar signal is at a high level, and performs a latch operation when the latch bar signal is at a high level. 제 1항에 있어서, 상기 레벨 쉬프터부는,The method of claim 1, wherein the level shifter unit, 상기 래치 바 신호를 게이트에 인가하고, 소오스에 접지 전압을 인가한 제 1 앤모스 트랜지스터와,A first NMOS transistor applying the latch bar signal to a gate and applying a ground voltage to a source; 상기 데이터 바 신호를 게이트에 인가하고, 상기 제 1 앤모스 트랜지스터의 드레인 출력을 소오스에 연결한 제 2 앤모스 트랜지스터와,A second NMOS transistor configured to apply the data bar signal to a gate and connect a drain output of the first NMOS transistor to a source; 상기 래치 바 신호를 게이트에 인가하고, 상기 데이터 바 신호를 소오스에 인가한 제 3 앤모스 트랜지스터와,A third NMOS transistor applying the latch bar signal to a gate and applying the data bar signal to a source; 상기 제 2 앤모스 트랜지스터의 드레인 출력을 게이트에 인가하고, 접지 전압을 소오스에 인가하고, 제 3 앤모스 트랜지스터의 드레인과 자신의 드레인을 연결시킨 제 4 앤모스 트랜지스터와,A fourth NMOS transistor which applies a drain output of the second NMOS transistor to a gate, applies a ground voltage to a source, and connects the drain of the third NMOS transistor to its drain; 상기 제 2 앤모스 트랜지스터의 드레인 출력을 게이트에 인가하고, 전원 전압을 소오스에 인가하고, 제 3, 제 4 앤모스 트랜지스터의 드레인과 자신의 드레인이 연결된 제 1 피모스 트랜지스터와,A first PMOS transistor applying a drain output of the second NMOS transistor to a gate, a power supply voltage to a source, and a drain of the third and fourth NMOS transistors connected to a drain thereof; 상기 제 2 피모스 트랜지스터와 크로스 커플드되어 상기 제 3, 4 앤모스 트랜지스터의 드레인 출력을 게이트에 인가하고, 전원 전압을 소오스에 인가하고, 상기 제 2 앤모스 트랜지스터의 드레인과 연결되어 쉬프팅된 전압을 드레인에 출력하는 제 2 피모스 트랜지스터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 클럭드 레벨 쉬프터.A voltage cross-coupled with the second PMOS transistor to apply a drain output of the third and fourth NMOS transistors to a gate, apply a power supply voltage to a source, and shift the voltage connected to the drain of the second NMOS transistor And a second PMOS transistor for outputting the drain to the drain. 제 1항에 있어서, 상기 래치부는,The method of claim 1, wherein the latch unit, 상기 레벨 쉬프팅 신호를 인가받아 이를 반전하여 클럭 레벨 쉬프팅 신호를 출력하는 제 2 인버터와, 상기 클럭 레벨 쉬프팅 신호를 반전하여 다시 상기 레벨 쉬프팅 신호의 출력단 사이에 인가하여, 상기 레벨 쉬프팅 신호를 다음 클럭 신호 인가시까지 유지시키는 제 3 인버터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 클럭드 레벨 쉬프터.A second inverter receiving the level shifting signal and inverting the level shifting signal to output a clock level shifting signal; and inverting the clock level shifting signal and applying the level shifting signal to an output terminal of the level shifting signal again, and applying the level shifting signal to a next clock signal. And a third inverter for holding until applied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105743489A (en) * 2016-03-28 2016-07-06 苏州瑞铬优电子科技有限公司 Level switching circuit without static power consumption

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