KR20040044690A - Complementary pass transistor flip-flop circuit using mtcmos technology having initialization function - Google Patents

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KR20040044690A KR1020020072823A KR20020072823A KR20040044690A KR 20040044690 A KR20040044690 A KR 20040044690A KR 1020020072823 A KR1020020072823 A KR 1020020072823A KR 20020072823 A KR20020072823 A KR 20020072823A KR 20040044690 A KR20040044690 A KR 20040044690A
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Abstract

PURPOSE: A CP flip flop circuit by using MTCMOS technology provided with an initial function is provided to allow the circuit to be initialized by generating a logical control signal and a switch control signal. CONSTITUTION: A CP flip flop circuit by using MTCMOS technology provided with an initial function includes a clock delay block(10), a switch block(20), a latch block(30), a buffer block(40), a switching transistor(MN14) and an initial circuit(60). The initial circuit(60) generates a logical control signal and a switch control signal. The CP flip flop circuit allows all of the logic circuits except the latch block(30) to be floated at the sleep mode. And, the CP flip flop circuit allows all of the circuits including the latch block(30) to be floated at the active mode.

Description

초기화 기능을 갖는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로{COMPLEMENTARY PASS TRANSISTOR FLIP-FLOP CIRCUIT USING MTCMOS TECHNOLOGY HAVING INITIALIZATION FUNCTION}CPL flip-flop circuit using MTCMOS technology with initialization function TECHNICAL TECHNOLOGY HAVING INITIALIZATION FUNCTION}

본 발명은 MTCMOS 기술을 이용한 CP(Complementary Pass transistor) 플립플롭 회로에 관한 것으로, 특히 초기화 기능을 갖는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a CP (Flementary Pass Transistor) flip-flop circuit using MTCMOS technology, and more particularly to a CP flip-flop circuit using MTCMOS technology having an initialization function.

MTCMOS(Multi-Threshold Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기술은 전원전압(또는 접지전압)과 논리회로 사이에 Vth(threshold voltage, 문턱전압)가 비교적 높은 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터를 직렬로 연결하여, 활성모드(active mode; power on)에서는 MOS 트랜지스터를 온시켜 전원전압(또는 접지전압)을 Vth가 비교적 낮은 논리회로에 공급함으로써 논리회로의 동작속도를 향상시키고, 슬립모드(sleep mode; power off)에서는 MOS 트랜지스터를 오프 시켜 논리회로에 전원전압(또는 접지전압)을 차단함으로써 논리회로의 누설전류(leakage current, sub-threshold current)를 줄이는 기술이다. MTCMOS 기술은, 특히 활성모드에 있는 시간보다 슬립모드에 있는 시간이 훨씬 긴 휴대기기용 LSI(Large Scale Integration) 칩의 소비전력을 줄이는 데 매우 유용하다. 그러나, MTCMOS 기술은 파워 오프 시, 즉 슬립모드에서 논리회로의 래치(latch)나 플립플롭에 저장되어 있는 데이터가 손실되는 문제가 있었다. MTCMOS 기술을 이용한 플립플롭 회로에서 데이터가 손실되는 문제를 해결한 여러 가지 회로가 발표되었는데, 그 중에서도 CP(Complementary Pass transistor) 플립플롭은 반도체 칩 상의 면적, 동작속도, 소비전력 측면에서 우수하다. 도 1은 종래의 CP 플립플롭 회로를 나타내는 도면으로서, 본 출원의 출원인에 의해 출원된 미국 등록특허 2002/0047737호에 개시되어 있다. 도 1에서 NOR 회로(16)와 래치 회로(30) 부분만 HT(High Threshold) MOS 트랜지스터로 구성되고 나머지 부분은 LT(Low Threshold) MOS 트랜지스터로 구성되어있다. 도 1의 CP 플립플롭 회로는 클럭지연부(10), 스위치부(20), 래치부(30), 버퍼부(40), 및 제 1 인버터(50)를 구비한다. 클럭신호(CLK)가 로우(low) 상태이면, 스위치부(20)에서 입력데이터(D)를 수신하는 NMOS 트랜지스터들(NM10 및 NM11)은 오프 상태에 있으므로 입력데이터(D)를 수신하지 못하지만, 클럭지연부(10)의 출력신호인 반전된 클럭신호(CLKB)는 하이(high) 상태이므로 NMOS 트랜지스터들(NM12 및 NM13)은 온 상태에 있다. 클럭신호(CLK)가 하이 상태로 천이하면, NMOS 트랜지스터들(NM10 및 NM11)은 온 되어 입력데이터(D)를 수신할 수 있게 된다. 반면에 NMOS 트랜지스터들(NM12 및 NM13)은 클럭신호(CLK)가 하이 상태로 천이한 후 일정한 지연시간 지나서 오프 된다. 따라서, 클럭신호(CLK)가 입력데이터(D)를 수신하지 못하는 로우 상태에서 하이 상태로 천이하면, 클럭지연부(10)의 지연시간만큼 스위치부(20)의 모든 NMOS 트랜지스터들(NM10 내지 NM13)이 온 상태에 있게 되고 입력데이터(D)가 래치부(30)의 상태를 결정하고 동시에 버퍼부(40)의 출력신호를 결정한다. 클럭지연부(10)의 출력신호는 클럭신호(CLK)가 하이 상태로 천이한 후 일정한 지연시간이 경과하면 NMOS 트랜지스터들(NM12 및 NM13)을 오프 시키므로 입력데이터(D)가 더 이상 래치부(30)나 버퍼부(40)에 영향을 미치지 못한다. 이 때, 버퍼부(40)의 출력신호는 래치부(30)에 저장된 논리 값에 의해 결정된다. 클럭신호(CLK)가 로우 상태로 천이하면, 입력데이터(D)를 더 이상 수신할 수 없으므로 버퍼부(40)의 출력 상태는 변함이 없게 된다.Multi-Threshold Complementary Metal Oxide Semiconductor (MTCMOS) technology enables active mode by connecting a metal oxide semiconductor (MOS) transistor with a relatively high threshold voltage (Vth) between the power supply voltage (or ground voltage) and the logic circuit. In the active mode (power on), the MOS transistor is turned on to supply a power supply voltage (or ground voltage) to a logic circuit having a relatively low Vth, thereby improving the operation speed of the logic circuit, and in the sleep mode (power off), the MOS transistor is turned on. It is a technology to reduce the leakage current (leakage current, sub-threshold current) of the logic circuit by turning off the transistor to cut off the supply voltage (or ground voltage) to the logic circuit. MTCMOS technology is particularly useful for reducing the power consumption of large scale integration (LSI) chips for portable devices, which are much longer than in sleep mode. However, the MTCMOS technology has a problem in that data stored in a latch or flip-flop of a logic circuit is lost at power off, that is, in a sleep mode. Several circuits have been published that solve the problem of data loss in flip-flop circuits using MTCMOS technology. Among them, complementary pass transistor (CP) flip-flops are excellent in area, operation speed, and power consumption on semiconductor chips. 1 is a diagram illustrating a conventional CP flip-flop circuit, which is disclosed in US Patent 2002/0047737 filed by the applicant of the present application. In FIG. 1, only the NOR circuit 16 and the latch circuit 30 are constituted by a high threshold (MOS) MOS transistor, and the remaining portions are constituted by a low threshold (MOS) MOS transistor. The CP flip-flop circuit of FIG. 1 includes a clock delay unit 10, a switch unit 20, a latch unit 30, a buffer unit 40, and a first inverter 50. When the clock signal CLK is in a low state, the NMOS transistors NM10 and NM11 that receive the input data D in the switch unit 20 are in an off state and thus do not receive the input data D. Since the inverted clock signal CLKB, which is the output signal of the clock delay unit 10, is high, the NMOS transistors NM12 and NM13 are in an on state. When the clock signal CLK transitions to the high state, the NMOS transistors NM10 and NM11 are turned on to receive the input data D. FIG. On the other hand, the NMOS transistors NM12 and NM13 are turned off after a certain delay time after the clock signal CLK transitions to a high state. Therefore, when the clock signal CLK transitions from the low state in which the input data D is not received to the high state, all the NMOS transistors NM10 to NM13 of the switch unit 20 are delayed by the delay time of the clock delay unit 10. ) Is in the on state and the input data D determines the state of the latch portion 30 and at the same time determines the output signal of the buffer portion 40. The output signal of the clock delay unit 10 turns off the NMOS transistors NM12 and NM13 when a predetermined delay time elapses after the clock signal CLK transitions to a high state, so the input data D is no longer latched ( 30) or the buffer unit 40 is not affected. At this time, the output signal of the buffer unit 40 is determined by the logic value stored in the latch unit 30. When the clock signal CLK transitions to the low state, since the input data D can no longer be received, the output state of the buffer unit 40 does not change.

도 1에 도시된 종래의 CP 플립플롭 회로는 활성모드에서는 논리회로가 고속으로 동작하고 슬립모드에서는 누설전류를 최소로 하기 위하여 MTCMOS 기술을 사용하여 설계한다. MTCMOS 기술을 이용한 플립플롭에서는 가상접지(virtual ground) 또는 가상 전원전압(virtual power supply)을 두고, 이 가상접지와 접지 사이 또는 가상 전원전압과 전원전압 사이에 HT(High Threshold) MOS 트랜지스터를 둔다. 또한, 래치부(30)를 구성하는 인버터들(32, 34)은 누설전류를 줄이기 위해 HT MOS 트랜지스터를 사용하고 슬립모드에서도 데이터를 저장할 수 있도록 가상접지(또는 가상 전원전압)에 연결되지 않고 직접 접지(또는 전원전압)에 연결된다. 또한, 클럭지연부(10) 내에 있는 NOR 회로(16)는 슬립모드에서도 동작해야 하므로 가상 접지(또는 가상 전원전압)에 연결되지 않고 직접 접지(또는 전원전압)에 연결된다.The conventional CP flip-flop circuit shown in FIG. 1 is designed using MTCMOS technology to operate the logic circuit at high speed in the active mode and to minimize the leakage current in the sleep mode. In flip-flops using MTCMOS technology, a virtual ground or virtual power supply is placed, and a high threshold MOS transistor is placed between the virtual ground and ground or between the virtual power supply voltage and the power supply voltage. In addition, the inverters 32 and 34 constituting the latch unit 30 use an HT MOS transistor to reduce leakage current and directly connect to the virtual ground (or virtual power supply voltage) so that data can be stored even in the sleep mode. It is connected to ground (or power supply voltage). In addition, since the NOR circuit 16 in the clock delay unit 10 must operate in the sleep mode, the NOR circuit 16 is directly connected to the ground (or the power supply voltage) instead of the virtual ground (or the virtual power supply voltage).

그런데, 도 1에 도시된 MTCMOS를 이용한 CP 플립플롭 회로가 정상적으로 동작하기 위해서는 슬립모드에서 활성모드로 될 때 논리 제어신호(SCB)와 스위치 제어신호(SC)(미도시)를 초기화 해 주는 기능이 필요하다.However, in order for the CP flip-flop circuit using the MTCMOS shown in FIG. 1 to operate normally, a function of initializing the logic control signal SCB and the switch control signal SC (not shown) when the sleep mode is activated is provided. need.

본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 파워 온 리셋(Power-On-Reset; POR) 신호를 D 플립플롭(D-type Flip-Flop)의 리셋단자에 인가하고, D 플립플롭의 두 출력(Q, QB)을 논리 제어신호(SCB)와 스위치 제어신호(SC)로 사용하였다.CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology according to the present invention is a reset terminal of the D-type flip-flop (Power-On-Reset (POR)) signal in order to solve the problems described above The two outputs Q and QB of the D flip-flop were used as the logic control signal SCB and the switch control signal SC.

본 발명의 목적은 초기화 기능을 갖는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a CP flip-flop circuit using MTCMOS technology having an initialization function.

도 1은 종래의 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a CP flip-flop circuit using a conventional MTCMOS technology.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초기화 기능을 갖는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology having an initialization function according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 1의 CP 플립플롭 회로에서 사용되는 POR(Power On Reset) 신호와 전원전압과의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a power on reset (POR) signal and a power supply voltage used in the CP flip-flop circuit of FIG. 1.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 클럭지연부 20 : 스위치부10: clock delay unit 20: switch unit

30 : 래치부 40 : 버퍼부30 latch portion 40 buffer portion

60 : 초기화부60: initialization unit

본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로는 클럭지연부, 스위치부, 래치부, 버퍼부, 및 스위칭 트랜지스터를 구비하는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로에 있어서, 논리 제어신호와 스위치 제어신호를 발생시키는 초기화 회로를 더 구비하여 슬립모드에서는 상기 래치부를 제외한 모든 논리회로를 플로팅시키고, 활성모드에서는 상기 래치부를 포함하여 상기 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로의 모든 논리회로를 동작시킨다.The CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology according to the present invention is a CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology including a clock delay unit, a switch unit, a latch unit, a buffer unit, and a switching transistor. The controller further includes an initialization circuit for generating a circuit to float all logic circuits except for the latch unit in the sleep mode, and to operate all logic circuits of the CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology including the latch unit in the active mode.

본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로는 입력 데이터를 반전시키는 제 1 인버터, 클럭신호를 반전시키는 제 2 인버터와 상기 제 2 인버터의 출력신호를 반전시키는 제 3 인버터와 상기 제 3 인버터의 출력신호와 논리 제어신호를 수신하고 비논리합을 행하는 NOR 회로를 갖는 클럭지연부, 상기 입력 데이터와 상기 제 1 인버터의 출력신호를 수신하고 상기 클럭신호와 상기 클럭지연부의 출력신호의 제어하에 스위칭 동작을 하여 상기 입력 데이터와 상기 제 1 인버터의 출력신호를 출력하는 스위치부, 상기 스위치부의 제 1 출력단자에 연결된 제 1 래치 단자와 상기 스위치부의 제 2 출력단자에 연결된 제 2 래치 단자를 갖고 상기 스위치부의 출력신호를 래치하는 래치부, 상기 스위치부의 상기 제 1 출력단자에 연결된 입력단자를 가지고 상기 입력데이터와 반대의 위상을 갖는 반전출력데이터를 발생시키는 제 4 인버터와 상기 스위치부의 상기 제 2 출력단자에 연결된 입력단자를 가지고 상기 입력데이터와 동일한 위상을 갖는 출력데이터를 발생시키는 제 5 인버터를 갖는 버퍼부, 파워 온 리셋 신호를 수신하고 상기 논리 제어신호와 스위치 제어신호를 발생시키는 초기화부, 및 가상접지와 접지 사이에 연결되고 상기 스위치 제어신호에 의해 스위칭 동작을 하는 스위칭 트랜지스터를 구비한다.The CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology according to the present invention includes a first inverter for inverting input data, a second inverter for inverting a clock signal, a third inverter for inverting an output signal of the second inverter, and the third inverter. A clock delay unit having an NOR circuit for receiving an output signal and a logic control signal and performing a non-logical sum, a switching operation under the control of the input signal and an output signal of the first inverter and receiving the clock signal and an output signal of the clock delay unit A switch unit for outputting the input data and the output signal of the first inverter, a first latch terminal connected to the first output terminal of the switch unit, and a second latch terminal connected to the second output terminal of the switch unit; A latch unit for latching a negative output signal and an input terminal connected to the first output terminal of the switch unit And a fourth inverter for generating inverted output data having a phase opposite to the input data and a fifth inverter for generating output data having the same phase as the input data with an input terminal connected to the second output terminal of the switch unit. And a buffer unit configured to receive a power-on reset signal and to generate the logic control signal and the switch control signal, and a switching transistor connected between the virtual ground and the ground to perform a switching operation by the switch control signal.

상기 초기화부는 파워 온 리셋 신호를 수신하는 리셋단자를 가지고 출력단자로 상기 논리 제어신호를 발생시키고 반전출력단자로 스위치 제어신호를 발생시키는 D 플립플롭을 구비하고, 전원전압이 정상적인 값에 도달할 때 상기 논리 제어신호가 로우 상태로 되고 상기 스위치 제어신호가 하이 상태로 된다.The initialization unit includes a D flip-flop having a reset terminal for receiving a power-on reset signal and generating the logic control signal as an output terminal and a switch control signal as an inverted output terminal, when the power supply voltage reaches a normal value. The logic control signal goes low and the switch control signal goes high.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로에 대해 설명한다.Hereinafter, a CP flip-flop circuit using MTCMOS technology according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초기화 기능을 갖는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로를 나타내는 도면으로서, 도 1에 도시된 종래의 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로에 초기화 회로(60)가 부가되었다. 또한, 도 2에는 도 1에는 도시되어 있지 않은 가상접지(VGND), 및 가상접지와 접지를 연결하거나 차단하는 HT MOS 트랜지스터(MN14)가 도시되어 있고 각 논리소자들이 트랜지스터 레벨로 도시되어 있다. 도 1의 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로는 클럭지연부(10), 스위치부(20), 래치부(30), 버퍼부(40), 제 1 인버터(50), 초기화부(60), 및 스위칭 트랜지스터(MN14)를 구비한다.FIG. 2 is a diagram illustrating a CP flip-flop circuit using an MTCMOS technology having an initialization function according to an embodiment of the present invention. In the CP flip-flop circuit using the conventional MTCMOS technology shown in FIG. Added. Also shown in FIG. 2 is a virtual ground (VGND) not shown in FIG. 1, and an HT MOS transistor (MN14) that connects or blocks the virtual ground and ground, and each logic device is shown at the transistor level. The CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology of FIG. 1 includes a clock delay unit 10, a switch unit 20, a latch unit 30, a buffer unit 40, a first inverter 50, an initialization unit 60, And a switching transistor MN14.

제 1 인버터(50)는 입력 데이터(D)를 반전시킨다.The first inverter 50 inverts the input data D.

클럭지연부(10)는 PMOS 트랜지스터(MP2)와 NMOS 트랜지스터(MN2)로 구성되고 클럭신호(CLK)를 반전시키는 제 2 인버터(12), PMOS 트랜지스터(MP3)와 NMOS 트랜지스터(MN3)로 구성되고 제 2 인버터(12)의 출력신호를 반전시키는 제 3 인버터(14), 및 서로 직렬 연결된 PMOS 트랜지스터들(MP4 및 MP5)과 서로 병렬 연결된 NMOS 트랜지스터(MN4, MN5)로 구성되고 제 3 인버터(14)의 출력신호와 논리제어신호(SCB)를 수신하고 비논리합을 행하는 NOR 회로(16)를 구비한다.The clock delay unit 10 includes a PMOS transistor MP2 and an NMOS transistor MN2, and includes a second inverter 12 for inverting the clock signal CLK, a PMOS transistor MP3, and an NMOS transistor MN3. The third inverter 14 which inverts the output signal of the second inverter 12 and the NMOS transistors MN4 and MN5 connected in parallel with the PMOS transistors MP4 and MP5 connected in series with each other and the third inverter 14 And an NOR circuit 16 for receiving an output signal and a logic control signal SCB and performing a non-logical sum.

스위치부(20)는 클럭신호(CLK)의 제어하에 스위칭하는 NMOS 트랜지스터들(MN10 및 MN11), 및 클럭지연부(10)의 출력신호의 제어하에 스위칭하는 NMOS 트랜지스터들(MN12 및 MN13)을 구비한다.The switch unit 20 includes NMOS transistors MN10 and MN11 for switching under the control of the clock signal CLK, and NMOS transistors MN12 and MN13 for switching under the control of the output signal of the clock delay unit 10. do.

래치부(30)는 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN12)의 소스단자에 연결된 입력단자와 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN13)의 소스단자에 연결된 출력단자를 갖는 제 4 인버터(32), 및 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN13)의 소스단자에 연결된 입력단자와 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN12)의 소스단자에 연결된 출력단자를 갖는 제 5 인버터(34)를 구비한다.The latch unit 30 has a fourth inverter 32 having an input terminal connected to the source terminal of the NMOS transistor MN12 of the switch unit 20 and an output terminal connected to the source terminal of the NMOS transistor MN13 of the switch unit 20. And a fifth inverter 34 having an input terminal connected to the source terminal of the NMOS transistor MN13 of the switch unit 20 and an output terminal connected to the source terminal of the NMOS transistor MN12 of the switch unit 20. do.

버퍼부(40)는 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN12)의 소스단자에 연결된 입력단자를 가지고 입력데이터(D)와 반대의 위상을 갖는 반전출력데이터(FOUTB)를 발생시키는 제 6 인버터(42), 및 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN13)의 소스단자에 연결된 입력단자를 가지고 입력데이터(D)와 동일한 위상을 갖는 출력데이터(FOUT)를 발생시키는 제 7 인버터(44)를 구비한다.The buffer unit 40 has an input terminal connected to the source terminal of the NMOS transistor MN12 of the switch unit 20 to generate the inverted output data FOUTB having a phase opposite to that of the input data D. 42) and a seventh inverter 44 having an input terminal connected to the source terminal of the NMOS transistor MN13 of the switch section 20 and generating output data FOUT having the same phase as the input data D. do.

초기화부(60)는 파워 온 리셋(Power-On-Reset) 신호(POR)를 수신하는 리셋단자(CLR)를 가지고 논리 제어신호(SCB)와 스위치 제어신호(SC)를 발생시키는 D 플립플롭을 구비한다.The initialization unit 60 has a D flip-flop having a reset terminal CLR for receiving a power-on-reset signal POR and generating a logic control signal SCB and a switch control signal SC. Equipped.

도 3은 도 1의 CP 플립플롭 회로에서 사용되는 POR(Power-On-Reset) 신호와 전원전압과의 관계를 나타내는 도면이다. POR 신호는 반도체 칩 내에 존재하는 POR 신호 발생회로(미도시)에서 발생되며, 이 신호는 전원전압이 정상적인 값(VDD)에도달하는 순간 하이(high) 상태로 되는 신호이다.3 is a diagram illustrating a relationship between a power-on-reset (POR) signal and a power supply voltage used in the CP flip-flop circuit of FIG. 1. The POR signal is generated in a POR signal generating circuit (not shown) existing in the semiconductor chip, and is a signal that becomes high when the power supply voltage reaches a normal value VDD.

이하, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로의 동작에 대해 설명한다. CP 플립플롭 회로의 일반적인 동작은 도 1에 도시된 종래의 CP 플립플롭 회로의 동작과 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.Hereinafter, an operation of a CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Since the general operation of the CP flip-flop circuit is the same as that of the conventional CP flip-flop circuit shown in FIG. 1, the description thereof is omitted here.

도 2에 도시된 본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로는 슬립모드에서 논리회로를 구성하는 소자들에서 발생할 수 있는 누설전류를 줄이기 위해서 가상접지(VGND)를 두고 가상접지(VGND)와 접지(GND) 사이에 스위칭 트랜지스터(MN14)를 구비한다. 활성모드에서는 스위칭 트랜지스터(MN14)를 온 시켜서 논리회로를 구성하는 소자들을 동작시키고, 슬립모드에서는 스위칭 트랜지스터(MN14)를 오프 시켜서 논리회로를 구성하는 소자들을 플로팅(floating) 시킨다.The CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology according to the present invention shown in FIG. 2 has a virtual ground (VGND) and a virtual ground (VGND) in order to reduce the leakage current that may occur in the elements constituting the logic circuit in the sleep mode. The switching transistor MN14 is provided between the ground GND. In the active mode, the switching transistor MN14 is turned on to operate the elements constituting the logic circuit. In the sleep mode, the switching transistor MN14 is turned off to float the elements constituting the logic circuit.

전원전압이 정상적인 값(VDD)에 도달하기 전에는 POR 신호는 로우(low)상태이고, 전원전압이 정상적인 값(VDD)에 도달하면 POR 신호는 하이(high)상태로 된다.Before the power supply voltage reaches the normal value VDD, the POR signal is low. When the power supply voltage reaches the normal value VDD, the POR signal becomes high.

로우(low)상태인 POR 신호가 D 플립플롭(62)의 리셋단자(CLR)에 인가되면 D 플립플롭(62)의 출력단자(Q)를 통해 하이(high) 상태인 논리 제어신호(SCB)가 발생되고, D 플립플롭(62)의 반전출력단자(QB)를 통해 로우(low) 상태인 스위치 제어신호(SC)가 발생된다. 이 상태는 슬립모드이다. 스위치 제어신호(SC)가 로우 상태이므로 스위칭 트랜지스터(MN14)가 오프 되고 가상접지(VGND)는 접지(GND)와 연결이 끊어지게 되어 논리회로를 구성하는 소자들이 플로팅(floating) 상태가 된다. 논리제어신호(SCB)가 하이 상태이므로 NOR 회로(16)의 출력신호인 반전클럭신호(CLKB)는 로우 상태가 되어 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN12)와 NMOS 트랜지스터(MN13)가 오프 되어 누설 경로가 없어지므로 래치부(30)에 저장되어 있던 데이터는 계속 이전 상태를 유지한다.When the POR signal in the low state is applied to the reset terminal CLR of the D flip-flop 62, the logic control signal SCB in the high state through the output terminal Q of the D flip-flop 62. Is generated and a switch control signal SC in a low state is generated through the inverted output terminal QB of the D flip-flop 62. This state is a sleep mode. Since the switch control signal SC is in a low state, the switching transistor MN14 is turned off, and the virtual ground VGND is disconnected from the ground GND, so that the elements constituting the logic circuit are in a floating state. Since the logic control signal SCB is in a high state, the inverted clock signal CLKB, which is an output signal of the NOR circuit 16, is turned low so that the NMOS transistor MN12 and the NMOS transistor MN13 of the switch unit 20 are turned off. Since the leakage path disappears, the data stored in the latch unit 30 continues to be in the previous state.

하이 상태인 POR 신호가 D 플립플롭(62)의 리셋단자(CLR)에 인가되면 D 플립플롭(62)의 출력단자(Q)를 통해 로우 상태인 논리 제어신호(SCB)가 발생되고, D 플립플롭(62)의 반전출력단자(QB)를 통해 하이 상태인 스위치 제어신호(SC)가 발생된다. 이 상태는 활성모드이다. 스위치 제어신호(SC)가 하이 상태이므로 스위칭 트랜지스터(MN14)가 온 되고 가상접지(VGND)는 접지(GND)와 연결되어 논리회로를 구성하는 소자들이 동작한다. 논리 제어신호(SCB)가 로우 상태이므로 NOR 회로(16)의 출력신호인 반전클럭신호(CLKB)는 하이 상태가 되어 스위치부(20)의 NMOS 트랜지스터(MN12)와 NMOS 트랜지스터(MN13)가 온 되어 입력 데이터(D)가 버퍼부(40)로 전달된다.When the high POR signal is applied to the reset terminal CLR of the D flip-flop 62, the logic control signal SCB in the low state is generated through the output terminal Q of the D flip-flop 62, and the D flip. The switch control signal SC in a high state is generated through the inverting output terminal QB of the flop 62. This state is the active mode. Since the switch control signal SC is in a high state, the switching transistor MN14 is turned on, and the virtual ground VGND is connected to the ground GND to operate elements constituting a logic circuit. Since the logic control signal SCB is in a low state, the inverted clock signal CLKB, which is an output signal of the NOR circuit 16, becomes high, so that the NMOS transistor MN12 and the NMOS transistor MN13 of the switch unit 20 are turned on. The input data D is transferred to the buffer unit 40.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로는 초기화 회로를 구비함으로써 논리 제어신호와 스위치 제어신호를 발생시켜 회로의 초기화가 가능해졌다. 따라서, 본 발명에 따른 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로는 안정적으로 동작하고 누설전류가 감소하며 고속으로 동작할 수 있다.As described above, the CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology according to the present invention includes an initialization circuit to generate a logic control signal and a switch control signal, thereby enabling the circuit to be initialized. Accordingly, the CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology according to the present invention can operate stably, reduce leakage current, and operate at high speed.

Claims (4)

클럭지연부, 스위치부, 래치부, 버퍼부, 및 스위칭 트랜지스터를 구비하는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로에 있어서,In a CP flip-flop circuit using MTCMOS technology comprising a clock delay unit, a switch unit, a latch unit, a buffer unit, and a switching transistor, 논리 제어신호와 스위치 제어신호를 발생시키는 초기화 회로를 더 구비하여 슬립모드에서는 상기 래치부를 제외한 모든 논리회로를 플로팅시키고, 활성모드에서는 상기 래치부를 포함하여 상기 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로의 모든 논리회로를 동작시키는 것을 특징으로 하는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로.An initialization circuit for generating a logic control signal and a switch control signal is further provided. In the sleep mode, all logic circuits except for the latch unit are floated. In the active mode, all the logic of the CP flip-flop circuit including the latch unit is included. CP flip-flop circuit using MTCMOS technology, characterized in that the circuit operation. 입력 데이터를 반전시키는 제 1 인버터;A first inverter for inverting input data; 클럭신호를 반전시키는 제 2 인버터와 상기 제 2 인버터의 출력신호를 반전시키는 제 3 인버터와 상기 제 3 인버터의 출력신호와 논리 제어신호를 수신하고 비논리합을 행하는 NOR 회로를 갖는 클럭지연부;A clock delay unit having a second inverter for inverting a clock signal, a third inverter for inverting an output signal of the second inverter, and an NOR circuit for receiving an output logic and a logic control signal of the third inverter and performing a non-logical sum; 상기 입력 데이터와 상기 제 1 인버터의 출력신호를 수신하고 상기 클럭신호와 상기 클럭지연부의 출력신호의 제어하에 스위칭 동작을 하여 상기 입력 데이터와 상기 제 1 인버터의 출력신호를 출력하는 스위치부;A switch unit which receives the input data and the output signal of the first inverter and performs a switching operation under the control of the clock signal and the output signal of the clock delay unit to output the input data and the output signal of the first inverter; 상기 스위치부의 제 1 출력단자에 연결된 제 1 래치 단자와 상기 스위치부의 제 2 출력단자에 연결된 제 2 래치 단자를 갖고 상기 스위치부의 출력신호를 래치하는 래치부;A latch unit having a first latch terminal connected to a first output terminal of the switch unit and a second latch terminal connected to a second output terminal of the switch unit to latch an output signal of the switch unit; 상기 스위치부의 상기 제 1 출력단자에 연결된 입력단자를 가지고 상기 입력데이터와 반대의 위상을 갖는 반전출력데이터를 발생시키는 제 4 인버터와 상기 스위치부의 상기 제 2 출력단자에 연결된 입력단자를 가지고 상기 입력데이터와 동일한 위상을 갖는 출력데이터를 발생시키는 제 5 인버터를 갖는 버퍼부;The fourth inverter having an input terminal connected to the first output terminal of the switch unit and generating inverted output data having a phase opposite to the input data, and the input data having an input terminal connected to the second output terminal of the switch unit; A buffer unit having a fifth inverter for generating output data having a phase equal to that of the buffer; 파워 온 리셋 신호를 수신하고 상기 논리 제어신호와 스위치 제어신호를 발생시키는 초기화부; 및An initialization unit for receiving a power-on reset signal and generating the logic control signal and the switch control signal; And 가상접지와 접지 사이에 연결되고 상기 스위치 제어신호에 의해 스위칭 동작을 하는 스위칭 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로.CP flip-flop circuit using the MTCMOS technology characterized in that it comprises a switching transistor connected between the virtual ground and ground and the switching operation by the switch control signal. 제 2 항에 있어서, 상기 초기화부는The method of claim 2, wherein the initialization unit 파워 온 리셋 신호를 수신하는 리셋단자를 가지고 출력단자로 상기 논리 제어신호를 발생시키고 반전출력단자로 스위치 제어신호를 발생시키는 D 플립플롭을 구비하는 것을 특징으로 하는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로.CP flip-flop circuit using a MTCMOS technology characterized in that it comprises a D flip-flop having a reset terminal for receiving a power-on reset signal to generate the logic control signal as an output terminal and a switch control signal to an inverted output terminal. 제 2 항에 있어서, 상기 초기화부는The method of claim 2, wherein the initialization unit 전원전압이 정상적인 값에 도달할 때 상기 논리 제어신호가 로우 상태로 되고 상기 스위치 제어신호가 하이 상태로 되는 것을 특징으로 하는 MTCMOS 기술을 이용한 CP 플립플롭 회로.And the logic control signal goes low when the power supply voltage reaches a normal value, and the switch control signal goes high.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100699832B1 (en) * 2005-01-05 2007-03-27 삼성전자주식회사 Multi-Threshold complementary metal-oxide semiconductor control circuit
CN107764279A (en) * 2016-08-23 2018-03-06 新唐科技股份有限公司 counting device and step counting device
CN112187232A (en) * 2020-09-07 2021-01-05 上海威固信息技术股份有限公司 Power-on detection circuit and power-on detection method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100699832B1 (en) * 2005-01-05 2007-03-27 삼성전자주식회사 Multi-Threshold complementary metal-oxide semiconductor control circuit
CN107764279A (en) * 2016-08-23 2018-03-06 新唐科技股份有限公司 counting device and step counting device
CN112187232A (en) * 2020-09-07 2021-01-05 上海威固信息技术股份有限公司 Power-on detection circuit and power-on detection method
CN112187232B (en) * 2020-09-07 2024-01-26 上海威固信息技术股份有限公司 Power-on detection circuit and power-on detection method

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