KR20100028970A - Demultiplexer of semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 소자에 관한 것으로, 특히 로우-스윙(Low-swing) 기술을 적용하여 디코더를 구현한 반도체 메모리 소자의 디멀티플렉서에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
반도체 메모리 소자가 고집적화, 대용량화함에 따라 칩 동작속도의 고속화를 요구하고 있다. 그에 따라, 처리 데이터 양이 많아지고 데이터의 전송속도 빨라지고 있다.As semiconductor memory devices are highly integrated and large in capacity, there is a demand for higher chip operating speeds. As a result, the amount of data to be processed increases and the data transfer speed increases.
최근에는 휴대용 장비들의 사용이 증가함에 따라, 데이터는 고속으로 처리할 수 있으면서도 전력 소모는 크지 않은 기술이 요구되고 있다.Recently, as the use of portable devices increases, a technology that can process data at high speed but consumes little power is required.
한편, 1:8 디멀티플렉서(Demultiplexer)는 직렬로 입력되는 이진 데이터를 병렬 이진 데이터로 변환하여 출력하는 회로로써, 데이터를 처리를 위한 중요한 구성 요소이다.Meanwhile, a 1: 8 demultiplexer is a circuit that converts binary data serially input into parallel binary data and outputs the data, and is an important component for processing data.
1:8 디멀티플렉서는 디코더(decoder)를 구비하며, 1:8 디멀티플렉서에서 고속으로 많은 양의 데이터를 처리할 시에는 그 디코더의 동작이 빈번하게 일어난다.The 1: 8 demultiplexer has a decoder, and when the large amount of data is processed at high speed in the 1: 8 demultiplexer, the decoder frequently operates.
도 1은 일반적인 1:8 디멀티플렉서를 나타낸 회로도로써, 디멀티플렉서로 입력된 직렬 데이터는 8개의 병렬 데이터로써 출력된다. 그를 위해 디멀티플렉서는 8개의 적분기(Integrator)를 구비하며, 모든 적분기들에 구비되는 디코더들은 연쇄(chain) 구조를 갖는다. 즉, n번째 디코더의 출력은 n+1번째 디코더에 입력되며, n+1번째 디코더는 n번째 디코더의 출력을 참조한 기준 전압을 사용하여 디코딩을 수행한다. 여기서, 1≤n≤7은 정수이며, 8번째 디코더의 출력은 1번째 디코더에 입력되는 구조이다.1 is a circuit diagram illustrating a general 1: 8 demultiplexer, and serial data input to the demultiplexer is output as eight parallel data. For this purpose, the demultiplexer has eight integrators, and the decoders included in all the integrators have a chain structure. That is, the output of the nth decoder is input to the n + 1th decoder, and the n + 1th decoder performs decoding using the reference voltage referring to the output of the nth decoder. Here, 1≤n≤7 is an integer, and the output of the eighth decoder is input to the first decoder.
도 2는 일반적인 1:8 디멀티플렉서에서 하나의 적분기를 나타낸 회로도로써, 적분기는 축적기(accumulator)와 비교기(comparator)와 디코더와 플립플롭(Flip Flop)을 구비한다. 축적기는 직렬 데이터가 입력되면 그 직렬 데이터에서 한 비트를 병렬로 출력한다. 즉, 축적기에서 출력된 한 비트가 하이(High)신호를 출력하는 비교기와 로우(Low)신호를 출력하는 비교기에 각각 입력된다.FIG. 2 is a circuit diagram showing one integrator in a typical 1: 8 demultiplexer. The integrator includes an accumulator, a comparator, a decoder, and a flip flop. The accumulator outputs one bit in parallel when serial data is input. That is, one bit output from the accumulator is input to the comparator for outputting the high signal and the comparator for outputting the low signal, respectively.
상기한 두 비교기들은 입력된 데이터를 이진 데이터로 변환하여 출력한다. The two comparators convert the input data into binary data and output the binary data.
디코더는 디멀티플렉서의 n번째 디코더로써, 그 n번째 디코더는 두 비교기들의 출력을 입력으로 하여 디코딩하며 그때 n-1번째 디코더의 출력을 참조한 기준 전압을 사용하여 올바른 병렬 데이터로 디코딩한다.The decoder is the nth decoder of the demultiplexer, which decodes the outputs of the two comparators as inputs and then decodes the correct parallel data using the reference voltage referenced to the outputs of the n-1th decoders.
플립플롭은 D-플립플롭으로써, 그 플립플롭은 n번째 디코더에서 출력된 병렬 데이터를 클럭신호에 동기시켜 출력한다. The flip-flop is a D-flip-flop, and the flip-flop outputs the parallel data output from the nth decoder in synchronization with a clock signal.
도 3은 일반적인 1:8 디멀티플렉서에서 하나의 디코더를 나타낸 회로도로써, 일반적인 CMOS 구조의 OR 게이트, AND 게이트 및 인버터(inverter)를 구비한다.3 is a circuit diagram illustrating one decoder in a general 1: 8 demultiplexer, and includes an OR gate, an AND gate, and an inverter having a general CMOS structure.
상기와 같은 종래의 일반적인 CMOS 구조의 디코더를 사용하는 경우에는 디코더의 스윙 전압이 공급 전압(VDD)과 같게 된다. 즉, 디코더의 공급 전압(VDD)이 디코더의 스윙 전압(Swing voltage)이 된다. 이는 전력 소모의 주요한 요소가 된다.In the case of using the decoder having the conventional general CMOS structure as described above, the swing voltage of the decoder is equal to the supply voltage VDD. In other words, the decoder's supply voltage VDD becomes the swing voltage of the decoder. This is a major factor in power consumption.
그 전력 소모의 정도를 아래 수학식 1에 나타낸다.The degree of power consumption is shown in
상기 수학식 1에서 CL은 디코더 출력단의 노드 캐패시터이고, VDD는 디코더의 공급 전압이고, Vdd는 디코더의 스윙 전압이다.In
그런데, 최근에는 데이터의 전송 양이 많아지고 또한 전송 속도가 빨라지기 때문에, 종래 기술에 따른 디멀티플렉서에서 디코더의 동작이 빈번하게 발생할 것이며, 그에 따라 데이터의 천이도 빈번하게 일어날 것이다. 그에 따라, 디코더의 전력 소모를 줄이기 위한 방법이 요구되고 있는 실정이다.However, in recent years, since the amount of data transmission increases and the speed of transmission increases, the operation of the decoder will frequently occur in the demultiplexer according to the prior art, and thus the data transition will also occur frequently. Accordingly, there is a demand for a method for reducing power consumption of the decoder.
본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 로우-스윙(Low-Swing) 기술은 적용하여 디코더가 공급 전압을 다운시켜 출력하도록 해주는 반도체 메모리 소자의 디멀티플렉서를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a demultiplexer for a semiconductor memory device in which a decoder applies a low-swing technique, and in particular, lowers a supply voltage and outputs the low-swing technology.
본 발명의 또다른 목적은 일반적인 CMOS 구조에서 풀-업(pull-up) 부분에 다단의 트랜지스터를 추가하여 디코더의 스윙 전압을 낮추어 주는 반도체 메모리 소자의 디멀티플렉서를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a demultiplexer of a semiconductor memory device that lowers the swing voltage of a decoder by adding a plurality of transistors to a pull-up part in a general CMOS structure.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 디멀티플렉서의 특징은, 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 출력하는 축적기와, 상기 축적기에서 출력된 상기 병렬 데이터를 이진 데이터로 변환하는 비교기와, 풀-다운 트랜지스터와 풀-업 트랜지스터를 포함하여, 상기 비교기에서 변환된 상기 이진 데이터를 이진 병렬 데이터로 디코딩하는 디코더와, 상기 디코더에서 출력된 상기 이진 병렬 데이터를 클럭신호에 동기시켜 출력하는 플립플롭을 포함하되, 상기 디코더의 풀-다운 트랜지스터는 입력단에 연결되는 다수 NMOS 트랜지스터들을 구비하며, 상기 풀-업 트랜지스터는 전원 공급단에 연결되는 제1 PMOS 트랜지스터와 상기 전원 공급단을 통한 공급 전압을 다운시킨 스윙 전압(swing voltage)을 제1 출력단으로 출력하는 다단의 NMOS 트랜지스터를 구비하는 것이다.The demultiplexer of the semiconductor memory device according to the present invention for achieving the above object is characterized by: an accumulator for converting serial data into parallel data and outputting; a comparator for converting the parallel data output from the accumulator into binary data; A decoder including a pull-down transistor and a pull-up transistor to decode the binary data converted by the comparator into binary parallel data, and a flip to output the binary parallel data output from the decoder in synchronization with a clock signal. A pull-down transistor of the decoder having a plurality of NMOS transistors connected to an input terminal, wherein the pull-up transistor includes a first PMOS transistor connected to a power supply terminal and a supply voltage through the power supply terminal; Multi-level NM that outputs the swing voltage down to the first output An OS transistor is provided.
바람직하게, 상기 제1 PMOS 트랜지스터와 상기 다단의 NMOS 트랜지스터들은 상기 전원 공급단 및 상기 제1 출력단 사이에 병렬 연결되며, 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 게이트가 상기 풀-다운 트랜지스터의 출력단에 연결되어 상기 풀-다운 트랜지스터의 턴온(Turn on) 시에 턴온된다.Preferably, the first PMOS transistor and the multi-stage NMOS transistors are connected in parallel between the power supply terminal and the first output terminal, and a gate of the first PMOS transistor is connected to an output terminal of the pull-down transistor to connect the pull. It is turned on at the turn-on of the -down transistor.
바람직하게, 상기 다단의 NMOS 트랜지스터들은 제1 내지 2 NMOS 트랜지스터들로 구성되며, 상기 다단의 NMOS 트랜지스터들 중 제1 NMOS 트랜지스터의 소스 및 게이트가 병렬로 상기 전원 공급단에 연결되고, 상기 다단의 NMOS 트랜지스터들 중 제2 NMOS 트랜지스터의 게이트는 제1 NMOS 트렌지스터의 드레인에 연결되고, 상기 제2 NMOS 트랜지스터의 소스는 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 상기 제2 NMOS 트랜지스터의 드레인은 상기 제1 출력단에 연결된다.Preferably, the multi-stage NMOS transistors are composed of first to second NMOS transistors, the source and the gate of the first NMOS transistor of the multi-stage NMOS transistors are connected to the power supply in parallel, the multi-stage NMOS The gate of the second NMOS transistor of the transistors is connected to the drain of the first NMOS transistor, the source of the second NMOS transistor is connected to the drain of the first PMOS transistor, the drain of the second NMOS transistor is the first It is connected to the output terminal.
바람직하게, 상기 디코더의 풀-다운 트랜지스터는 입력단에 연결되는 다수 NMOS 트랜지스터들의 입력과 반전된 입력을 갖는 다수 NMOS 트랜지스터들을 더 구비하며, 상기 디코더의 풀-업 트랜지스터는 상기 제1 PMOS 트랜지스터와 병렬로 상기 전원 공급단에 연결되는 제2 PMOS 트랜지스터와 상기 제2 PMOS 트랜지스터의 턴온(Turn on) 시에 상기 전원 공급단을 통한 공급 전압을 다운시킨 스윙 전압(swing voltage)을 제2 출력단으로 출력하는 다단의 NMOS 트랜지스터를 더 구비한다. 여기서, 상기 제2 출력단으로 상기 공급 전압을 다운시킨 스윙 전압을 출력하는 다단의 NMOS 트랜지스터들은 제3 내지 4 NMOS 트랜지스터들로 구성되며, 상기 제3 NMOS 트랜지스터의 소스 및 게이트가 병렬로 상기 전원 공급단에 연결되고, 상기 제4 NMOS 트랜지스터의 게이트는 제3 NMOS 트렌지스터의 드레인에 연결되고, 상기 제4 NMOS 트랜지스터의 소스는 상기 제2 PMOS 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 상기 제4 NMOS 트랜지스터의 드레인은 상기 제2 출력단에 연결된다. 그리고, 상기 제3 NMOS 트랜지스터의 게이트는 상기 제2 NMOS 트린지스터와 공통으로 상기 전원 공급단에 연결된다.Preferably, the pull-down transistor of the decoder further comprises a plurality of NMOS transistors having an inverted input and an input of the plurality of NMOS transistors connected to an input terminal, wherein the pull-up transistor of the decoder is in parallel with the first PMOS transistor. A multi-stage outputting a swing voltage of the supply voltage is lowered to the second output stage when the second PMOS transistor connected to the power supply stage and the second PMOS transistor is turned on (Turn on) An NMOS transistor is further provided. Here, the multi-stage NMOS transistors for outputting a swing voltage having the supply voltage lowered to the second output terminal may include third to four NMOS transistors, and a source and a gate of the third NMOS transistor may be parallel to the power supply terminal. Is coupled to a drain of a third NMOS transistor, a source of the fourth NMOS transistor is connected to a drain of the second PMOS transistor, and a drain of the fourth NMOS transistor is connected to the drain of the fourth NMOS transistor. Is connected to the second output terminal. The gate of the third NMOS transistor is connected to the power supply terminal in common with the second NMOS transistor.
본 발명에 따르면, 로우-스윙(Low-Swing) 기술은 적용하여 디코더의 풀-업(pull-up) 부분에 다단의 트랜지스터를 추가함으로써, 그 디코더의 스윙 전압을 공급 전압보다 낮추어 준다. 그에 따라, 일반적인 CMOS 구조의 디코더를 사용할 때보다 전력 소모를 줄일 수 있다.According to the present invention, the low-swing technique is applied to add a multi-stage transistor to the pull-up portion of the decoder, thereby lowering the decoder's swing voltage below the supply voltage. Accordingly, power consumption can be reduced compared to using a decoder having a general CMOS structure.
또한 본 발명에서 사용되는 디코더를 1:8 디멀티플렉서에 적용함으로써, 그 디멀티플렉서의 고속 데이터 처리는 유지하면서도 전력 소모는 줄여주는 효과가 있다.In addition, by applying the decoder used in the present invention to the 1: 8 demultiplexer, it is possible to reduce power consumption while maintaining high-speed data processing of the demultiplexer.
특히, 상기와 같이 전력 소모를 줄여주기 때문에, 고속 데이터 처리를 요구하면서도 배터리의 전력 소모를 보다 줄여야 하는 휴대용 장비들에 유리하다.In particular, since the power consumption is reduced as described above, it is advantageous for portable equipments that require high data throughput and need to further reduce the power consumption of the battery.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the configuration and operation of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described by at least one embodiment, By the technical spirit of the present invention described above and its core configuration and operation is not limited.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 디멀티플렉서의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a demultiplexer of a semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 반도체 메모리 소자에 사용되는 디멀티플렉서의 전력 소모를 줄이기 위한 디코더를 로우-스윙(low-swing) 기술을 적용하여 구성한다. 특히 이하에서는 설명의 용이성을 위해 1:8 디멀티플렉서를 하나의 예로써 설명하며, 본 발명의 1:8 디멀티플렉서로만 한정하지 않는다.The present invention is configured by applying a low-swing technique to a decoder for reducing power consumption of a demultiplexer used in a semiconductor memory device. In particular, in the following description, for convenience of explanation, the 1: 8 demultiplexer is described as an example and is not limited to the 1: 8 demultiplexer of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 디멀티플렉서에서 하나의 디코더를 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating one decoder in a demultiplexer according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디멀티플렉서는 1:8 디멀티플렉서로써 직렬 데이터를 병렬 이진 데이터로 변환하여 출력하는 회로이다.Referring to FIG. 4, the demultiplexer according to the present invention is a 1: 8 demultiplexer that converts serial data into parallel binary data and outputs the same.
디멀티플렉서는 8개의 적분기를 구비하며, 모든 적분기들은 축적기(accumulator)와 비교기(comparator)와 디코더와 플립플롭(Flip Flop)을 구비한다. 본 발명에서는 축적기(accumulator)와 비교기(comparator)와 플립플롭(Flip Flop)의 동작은 일반적이므로, 도 4에 도시하지 않는다. 그러나 그들의 동작에 대해서는 디코더(100)와 관련하여 설명한다. The demultiplexer has eight integrators, all of which have an accumulator, a comparator, a decoder, and a flip-flop. In the present invention, since the operation of the accumulator, the comparator, and the flip flop is general, they are not shown in FIG. 4. However, their operation will be described with respect to the
본 발명에 따른 디멀티플렉서는 입력된 직렬 데이터를 다수의 병렬 데이터로 변환하여 출력한다. 1:8 디멀티플렉서는 입력된 직렬 데이터를 8개의 병렬 데이터로 변환하여 출력한다. 단, 본 발명에서는 디멀티플렉서가 보다 낮은 전압으로 데이터를 처리한다.The demultiplexer according to the present invention converts the input serial data into a plurality of parallel data and outputs the same. The 1: 8 demultiplexer converts the input serial data into eight parallel data and outputs it. However, in the present invention, the demultiplexer processes data at a lower voltage.
축적기는 디멀티플렉서로 입력되는 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 출력한다. 상세하게, 축적기는 직렬 데이터가 입력되면 그 직렬 데이터에서 한 비트를 병렬로 출력하다. 그를 위해, 축적기의 출력단은 하이(High)신호를 출력하는 비교기와 로우(Low)신호를 출력하는 비교기의 두 입력단들에 연결된다.The accumulator converts serial data input to the demultiplexer into parallel data and outputs the parallel data. Specifically, the accumulator outputs one bit in parallel when serial data is input. For that purpose, the output of the accumulator is connected to two inputs of a comparator for outputting a high signal and a comparator for outputting a low signal.
비교기는 축적기에서 출력된 병렬 데이터를 이진 데이터로 변환하여 출력한다. 비교기는 전술한 바와 같이 하이(High)신호를 출력하는 비교기와 로우(Low)신호를 출력하는 비교기로 구성된다.The comparator converts the parallel data output from the accumulator to binary data and outputs the binary data. As described above, the comparator includes a comparator for outputting a high signal and a comparator for outputting a low signal.
플립플롭(flip flop)은 D 플립플롭으로써, 디코더에서 출력된 이진 병렬 데이터를 클럭신호(CLK)에 동기시켜 출력한다. 즉, 플립플롭은 클럭신호(CLK)의 상승 엣지에서 최종 이진 병렬 데이터를 출력한다.The flip flop is a D flip-flop, which outputs the binary parallel data output from the decoder in synchronization with the clock signal CLK. That is, the flip-flop outputs the final binary parallel data at the rising edge of the clock signal CLK.
클럭의 상승 에지에서 D 플립플롭을 통하여 출력으로서 나가게 된다. On the rising edge of the clock, it goes out as an output through the D flip-flop.
모든 적분기들에 구비되는 디코더들은 연쇄(chain) 구조를 갖는다. 즉, n번째 디코더의 출력은 n+1번째 디코더에 인가되며, n+1번째 디코더는 n번째 디코더의 출력을 참조한 기준 전압을 사용하여 디코딩을 수행한다. 여기서, 1≤n≤7은 정수이며, 8번째 디코더의 출력은 1번째 디코더에 인가되는 구조이다.Decoders included in all integrators have a chain structure. That is, the output of the nth decoder is applied to the n + 1th decoder, and the n + 1th decoder performs decoding using the reference voltage referring to the output of the nth decoder. Here, 1≤n≤7 is an integer, and the output of the eighth decoder is applied to the first decoder.
디코더(100)는 풀-업 트랜지스터(110)와 풀-다운 트랜지스터(120)를 포함한다. 디코더(100)는 비교기에서 변환된 이진 데이터를 이진 병렬 데이터로 디코딩한다. 디코더(100)가 n(n=3)번째 디코더인 경우에, 그 n번째 디코더는 비교기의 출력을 입력으로 하며, 또한 n-1번째 디코더의 출력을 입력으로 한다. 여기서 n번째 디코더는 n-1번째 디코더의 출력을 참조한 기준 전압을 디코딩 시에 사용한다.The
디코더(100)의 풀-다운 트랜지스터(120)는 입력단에 연결되는 다수 NMOS 트 랜지스터들(N5,N6,N7)을 구비하며, 그 다수 트랜지스터들(N5,N6,N7)의 입력(H,L)과 반전된 입력(,)을 갖는 다수 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)을 더 구비한다. 따라서, 다수 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7)와 다수 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)은 교번하여 동작한다.The pull-
상기한 반전된 입력(,)을 위해 본 발명에서는 풀-다운 트랜지스터(120)의 입력단에 인버터를 더 구비할 수 있다. 다수 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7) 중 N6는 접지(GND)되며, 다수 트랜지스터들(N5,N6,N7) 중 N9과 N10은 병렬로 접지(GND)된다.Inverted input ( , In the present invention, an inverter may be further provided at an input terminal of the pull-
다수 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7) 중에서 N5와 N6의 게이트에 비교기의 출력이 인가되며, N7의 게이트에는 이전 디코더의 출력(P)이 인가된다. 또한 다수 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10) 중에서 N8과 N9의 게이트에 반전된 입력이 인가되며, N10의 게이트에는 이전 디코더의 출력(P)의 반전 신호()가 인가된다. 그에 따라, 풀-다운 트랜지스터(120)는 두 개의 출력을 갖는데, 그 두 개의 출력은 크로스커플 연결 구조로 풀-업 트랜지스터(110)에 인가된다.The output of the comparator is applied to the gates of N5 and N6 among the NMOS transistors N5, N6, and N7, and the output P of the previous decoder is applied to the gate of N7. In addition, an inverted input is applied to the gates of N8 and N9 among the plurality of NMOS transistors N8, N9, and N10, and an inverted signal of the output P of the previous decoder is applied to the gate of N10. ) Is applied. Accordingly, pull-
디코더(100)의 풀-업 트랜지스터(110)는 다수 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7)에 크로스커플 연결되어 동작하는 제1 PMOS 트랜지스터(P1)와 다단의 NMOS 트랜지스터(N1,N2)를 구비하며, 또한 다수 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)에 크로스커플 연결되어 동작하는 제2 PMOS 트랜지스터(P2)와 다단의 NMOS 트랜지스터(N3,N4)를 구비한다. 상기 다수 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7)와 다수 NMOS 트랜지스터 들(N8,N9,N10)이 교번하여 동작함에 따라, 제1 PMOS 트랜지스터(P1)와 제2 PMOS 트랜지스터(P2)도 교번하여 턴온(turn on)된다.The pull-up
본 발명의 디코더(100)는 제1 및 2 출력단(OUT, )을 갖는다. 그에 따라, 디코더(100)는 제1 및 2 출력단(OUT, )을 통해 페어(Pair)로 이진 병렬 데이터를 출력한다. 한편, 플립플롭에서는 디코더(100) 제1 출력단()의 출력이 유효한 경우 제2 출력단(OUT)의 출력을 무시하며, 그 반대의 경우는 제1 출력단()의 출력을 무시하여 처리한다.
제1 PMOS 트랜지스터(P1)의 소스는 전원 공급단(VDD)에 연결되며, 다단의 NMOS 트랜지스터(N1,N2)는 전원 공급단(VDD)을 통한 공급 전압을 다운시킨 스윙 전압(swing voltage)을 제1 출력단()으로 출력한다. The source of the first PMOS transistor P1 is connected to the power supply terminal VDD, and the multi-stage NMOS transistors N1 and N2 receive a swing voltage that lowers the supply voltage through the power supply terminal VDD. First output stage ( )
또한, 제2 PMOS 트랜지스터(P2)의 소스는 전원 공급단(VDD)에 연결되며, 다단의 NMOS 트랜지스터(N3,N4)는 전원 공급단(VDD)을 통한 공급 전압을 다운시킨 스윙 전압(swing voltage)을 제2 출력단(OUT)으로 출력한다. 여기서, 제2 PMOS 트랜지스터(P2)는 제1 PMOS 트랜지스터(P1)와 병렬로 전원 공급단(VDD)에 연결된다. 또한, 제1 PMOS 트랜지스터(P1)와 다단의 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7)은 전원 공급단(VDD) 및 제1 출력단() 사이에 병렬 연결되며, 제2 PMOS 트랜지스터(P2)와 다단의 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)은 전원 공급단(VDD) 및 제2 출력단(OUT) 사이에 병렬 연결된다. 그에 따라, 제1 PMOS 트랜지스터(P1)의 게이트가 풀-다운 트 랜지스터(120)의 출력단에 연결되어 풀-다운 트랜지스터(120)의 다수 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7)이 턴온(Turn on)될 시에 턴온되며, 제2 PMOS 트랜지스터(P2)의 게이트가 풀-다운 트랜지스터(120)의 출력단에 연결되어 풀-다운 트랜지스터(120)의 다수 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)이 턴온(Turn on)될 시에 턴온된다.In addition, a source of the second PMOS transistor P2 is connected to the power supply terminal VDD, and the multi-stage NMOS transistors N3 and N4 have a swing voltage obtained by lowering a supply voltage through the power supply terminal VDD. ) Is output to the second output terminal OUT. Here, the second PMOS transistor P2 is connected to the power supply terminal VDD in parallel with the first PMOS transistor P1. In addition, the first PMOS transistor P1 and the multi-stage NMOS transistors N5, N6, and N7 have a power supply terminal VDD and a first output terminal ( ) Are connected in parallel, and the second PMOS transistor P2 and the multi-stage NMOS transistors N8, N9, and N10 are connected in parallel between the power supply terminal VDD and the second output terminal OUT. Accordingly, the gate of the first PMOS transistor P1 is connected to the output terminal of the pull-
상기와 같이 본 발명에서는 전원 공급단(VDD)에 연결된 제1 및 2 PMOS 트랜지스터(P1,P2)와 접지된 다수 트랜지스터들(N5,N6,N7) 또는 다수 트랜지스터들(N8,N9,N10) 사이에 다단의 NMOS 트랜지스터들(N1,N2) 또는 다단의 NMOS 트랜지스터들(N3,N4)을 구비하다. As described above, in the present invention, between the first and second PMOS transistors P1 and P2 connected to the power supply terminal VDD and the grounded plurality of transistors N5, N6, N7, or the plurality of transistors N8, N9, N10. Equipped with multiple stages of NMOS transistors N1 and N2 or multiple stages of NMOS transistors N3 and N4.
도 4에는 다단의 NMOS 트랜지스터들(N1,N2)이 제1 내지 2 NMOS 트랜지스터들(N1,N2)로 구성되는 예를 나타낸 것이며, 제1 NMOS 트랜지스터(N1)의 소스 및 게이트는 병렬로 전원 공급단(VDD)에 연결되고, 제2 NMOS 트랜지스터(N2)의 게이트는 제1 NMOS 트렌지스터(N1)의 드레인에 연결되고, 제2 NMOS 트랜지스터(N2)의 소스는 제1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인에 연결되고, 제2 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인은 제1 출력단()에 연결된다.FIG. 4 shows an example in which the NMOS transistors N1 and N2 of the multi-stage are composed of the first to second NMOS transistors N1 and N2, and a source and a gate of the first NMOS transistor N1 are supplied in parallel. Is connected to the stage VDD, the gate of the second NMOS transistor N2 is connected to the drain of the first NMOS transistor N1, and the source of the second NMOS transistor N2 is the drain of the first PMOS transistor P1. The drain of the second NMOS transistor N2 is connected to the first output terminal ( )
또한, 도 4에는 또다른 다단의 NMOS 트랜지스터들(N3,N4)이 제3 내지 4 NMOS 트랜지스터들(N3,N4)로 구성되는 예를 나타낸 것이며, 제3 NMOS 트랜지스터(N3)의 소스 및 게이트는 병렬로 전원 공급단(VDD)에 연결되고, 제4 NMOS 트랜지스터(N4)의 게이트는 제3 NMOS 트렌지스터(N3)의 드레인에 연결되고, 제4 NMOS 트랜지스터(N4)의 소스는 제2 PMOS 트랜지스터(P2)의 드레인에 연결되고, 제4 NMOS 트랜지 스터(N4)의 드레인은 제2 출력단(OUT)에 연결된다.In addition, FIG. 4 shows an example in which the other multi-stage NMOS transistors N3 and N4 are configured with the third to fourth NMOS transistors N3 and N4. The source and gate of the third NMOS transistor N3 are shown in FIG. It is connected to the power supply terminal (VDD) in parallel, the gate of the fourth NMOS transistor (N4) is connected to the drain of the third NMOS transistor (N3), the source of the fourth NMOS transistor (N4) is the second PMOS transistor ( It is connected to the drain of P2, the drain of the fourth NMOS transistor (N4) is connected to the second output terminal (OUT).
그리고, 상기 제3 NMOS 트랜지스터(N3)의 게이트와 상기 제2 NMOS 트린지스터(N2)는 공통으로 전원 공급단(VDD)에 연결된다.The gate of the third NMOS transistor N3 and the second NMOS transistor N2 are commonly connected to a power supply terminal VDD.
상기한 구성에 따라, 크로스커플 연결된 다수 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7)의 출력에 의해 제1 PMOS 트랜지스터(P1)이 턴온(Turn on)될 시에는, 그 제1 PMOS 트랜지스터(P1)에 연결된 다단의 NMOS 트랜지스터(N1,N2)는 기준 전압에 의해 동작하며 또한 감소된 스윙 전압(vdd)을 출력단에 전달한다. 여기서 기준 전압은 이전 디코더인 n-1번째 디코더의 출력을 참조하여 결정될 수 있다.According to the above configuration, when the first PMOS transistor P1 is turned on by the output of the plurality of cross-coupled NMOS transistors N5, N6, N7, the first PMOS transistor P1 is connected to the first PMOS transistor P1. The connected multi-stage NMOS transistors N1 and N2 operate on a reference voltage and also deliver a reduced swing voltage vvd to the output stage. Here, the reference voltage may be determined by referring to the output of the n−1th decoder, which is the previous decoder.
또한, 크로스커플 연결된 다수 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)의 출력에 의해 제2 PMOS 트랜지스터(P2)이 턴온(Turn on)될 시에는, 그 제2 PMOS 트랜지스터(P2)에 연결된 다단의 NMOS 트랜지스터(N3,N4)는 기준 전압에 의해 동작하며 또한 전원 공급단(VDD)을 통한 공급 전압에서 감소된 스윙 전압(vdd)을 출력단에 전달한다. 여기서 기준 전압은 이전 디코더인 n-1번째 디코더의 출력을 참조하여 결정될 수 있다.In addition, when the second PMOS transistor P2 is turned on by the output of the cross-coupled NMOS transistors N8, N9, N10, the multi-stage NMOS connected to the second PMOS transistor P2. The transistors N3 and N4 operate by the reference voltage and also transfer the swing voltage vvd reduced in the supply voltage through the power supply terminal VDD to the output terminal. Here, the reference voltage may be determined by referring to the output of the n−1th decoder, which is the previous decoder.
상기 언급된 기준 전압은 다단의 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7) 또는 다단의 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)의 개수(n)과 각 NMOS 트랜지스터들(N5~N10)의 문턱 전압(VTHn)에 의해 다음의 수학식 2와 같이 결정된다.The reference voltage mentioned above is the number n of the multi-stage NMOS transistors N5, N6, N7 or the multi-stage NMOS transistors N8, N9, N10 and the threshold voltages of the respective NMOS transistors N5-N10. V THn ) is determined as in
상기에서 VDD는 전원 공급단을 통한 공급 전압이고, n은 다단의 NMOS 트랜지스터들(N5,N6,N7) 또는 다단의 NMOS 트랜지스터들(N8,N9,N10)의 개수이고, VTHn은 각 NMOS 트랜지스터들(N5~N10)의 문턱 전압이다. 도 4에 예시된 디코더의 경우는 NMOS 트랜지스터들이 두 단으로 구성된 경우이므로 n=2이다.In the above, VDD is a supply voltage through the power supply terminal, n is the number of NMOS transistors N5, N6, N7 or NMOS transistors N8, N9, N10 in multiple stages, and V THn is each NMOS transistor. Threshold voltages of the fields N5 to N10. In the case of the decoder illustrated in FIG. 4, since NMOS transistors are configured in two stages, n = 2.
본 발명에서 상기와 같이 구성된 디코더의 감소된 스윙 전압에 의한 전체 소모 전력은 수학식 3 또는 4이다.In the present invention, the total power consumption due to the reduced swing voltage of the decoder configured as described above is represented by
이상의 본 발명에 따르면 디코더(100)에서 출력되는 스윙 전압은 공급 전압 VDD에서 NMOS 트랜지스터의 자체 문턱 전압 VTHn만큼 감소되며, 단을 이루는 NMOS 트랜지스터의 개수에 따라 그 감소 폭이 달라진다.According to the present invention, the swing voltage output from the
지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. While the preferred embodiments of the present invention have been described so far, those skilled in the art may implement the present invention in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.
그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments of the present invention described herein should be considered in a descriptive sense, not in a limiting sense, and the scope of the present invention is shown in the appended claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope are equivalent to the present invention. Should be interpreted as being included in.
도 1은 일반적인 1:8 디멀티플렉서를 나타낸 회로도.1 is a circuit diagram illustrating a typical 1: 8 demultiplexer.
도 2는 일반적인 1:8 디멀티플렉서에서 하나의 적분기를 나타낸 회로도.2 is a circuit diagram showing one integrator in a typical 1: 8 demultiplexer.
도 3은 일반적인 1:8 디멀티플렉서에서 하나의 디코더를 나타낸 회로도.3 is a circuit diagram illustrating one decoder in a typical 1: 8 demultiplexer.
도 4는 본 발명에 따른 디멀티플레서에서 하나의 디코더를 나타낸 회로도.4 is a circuit diagram illustrating one decoder in a demultiplexer according to the present invention.
Claims (6)
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