KR20100050882A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로서, 특히, CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로를 구비하는 반도체 장치에 관한 것이며, 더 자세히는, 반도체 장치의 동작주파수에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 전류소모량을 변동할 수 있는 반도체 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor design techniques, and more particularly, to a semiconductor device having a circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region, and more particularly, in a CML region according to an operating frequency of the semiconductor device. A semiconductor device capable of varying the amount of current consumed in a circuit used to generate or transmit a swinging signal.
일반적으로, 반도체 장치에서 클록(Clock) 등과 같이 고주파수를 갖는 신호의 입/출력(I/O) 인터페이스에는 CML(current mode logic) 영역에서 스윙하는 신호가 사용된다.In general, a signal swinging in a current mode logic (CML) region is used for an input / output (I / O) interface of a signal having a high frequency such as a clock in a semiconductor device.
여기서, CML 영역이란 예정된 직류(DC) 전위레벨에 의해 정의되는 예정된 범위의 전위레벨 영역 또는 예정된 기준에 의해 결정된 평균적인 전위레벨에 의해 정의되는 예정된 범위의 전위레벨 영역을 의미하며, CML 영역에서 스윙하는 신호는 CML 영역 내에서 기준이 되는 전위레벨을 기준으로 CML 영역의 최고 전위레벨(Vmax)과 CML 영역의 최저 전위레벨(Vmin) 사이를 예정된 주파수로 토글링 하는 신호를 의미한다.Here, the CML region means a potential range of a predetermined range defined by a predetermined direct current (DC) potential level or a potential range of a predetermined range defined by an average potential level determined by a predetermined criterion, and swings in a CML region. The signal refers to a signal that toggles between the highest potential level Vmax of the CML region and the lowest potential level Vmin of the CML region at a predetermined frequency based on the potential level that is a reference in the CML region.
예를 들어, CML 영역에서 스윙하는 신호를 입/출력하기 위한 예정된 장치의 전원전압(VDD) 레벨이 1.5(V)이고, 접지전압(VSS) 레벨이 0(V)이라고 하여도, CML 영역은 1.5(V)에서 1.0(V)로 정의될 수 있고, 이러한 CML 영역의 기준 전위레벨은 1.25(V)이며, CML 영역에서 스윙하는 신호는 1.25(V)를 기준으로 0.5(V)의 스윙 폭(swing range)을 갖는 상태에서 예정된 주파수로 토글링하는 신호가 된다.For example, even if the power supply voltage (VDD) level of the predetermined device for inputting / outputting a signal swinging in the CML area is 1.5 (V) and the ground voltage (VSS) level is 0 (V), It can be defined as 1.5 (V) to 1.0 (V), the reference potential level of the CML region is 1.25 (V), the signal swinging in the CML region is a swing width of 0.5 (V) relative to 1.25 (V) It is a signal toggling at a predetermined frequency with a swing range.
상기에서 예를 든 바와 같이 CML 영역은 CML 영역에서 스윙하는 신호를 입/출력하기 위한 예정된 장치의 전원전압(VDD) 레벨과 접지전압(VSS) 레벨의 차이에 의한 전위레벨 영역에 비해 그 영역의 크기가 상대적으로 작도록 설계되며, 이렇게 설계하는 이유는 CML 영역에서 스윙하는 신호가 주로 고주파수를 갖는 클록신호(Clock)이기 때문이다.As mentioned above, the CML region is a region of the region compared to the potential level region due to the difference between the power supply voltage (VDD) level and the ground voltage (VSS) level of a predetermined device for inputting / outputting a swinging signal in the CML region. The size is designed to be relatively small, and the reason for this design is that the signal swinging in the CML region is a clock signal having a high frequency.
즉, CML 영역은 기가 헤르트(Giga Hertz) 또는 수십 기가 헤르츠(Giga Hertz) 이상의 매우 빠른 고주파수를 갖는 클록신호(Clock)의 경우에도 안정적으로 전송되도록 하기 위해 정의된 영역이다.That is, the CML region is a region defined for stably transmitting even in the case of a clock signal (Clock) having a very high frequency of Giga Hertz or several tens of Giga Hertz.
참고로, CML 영역에서 스윙하는 신호는 전술한 바와 같이 고주파수에서 작은 스윙 폭으로 토글링하는 것이 일반적이기 때문에 전송 시 발생하는 노이즈(noise)에 의해 그 위상이 뒤틀리거나 전위레벨이 변동해버리는 문제가 발생할 확률이 높은 편이다. 따라서, CML 영역에서 스윙하는 신호를 전송할 때에는 서로 상반되는 위상을 갖는 두 개의 신호로 나뉘어서 동시에 전송하는 방식(differential)이 사용된다.For reference, since a signal swinging in the CML region is generally toggled to a small swing width at a high frequency, a phase distortion or a potential level fluctuates due to noise generated during transmission. It is more likely to occur. Therefore, when transmitting a swinging signal in the CML domain, a differential signal is divided into two signals having phases opposite to each other.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML area included in a semiconductor device according to the related art.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 반도체 장치에서 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위한 회로(100)는, 게이트를 통해 인가되는 정 입력신호(INPUT_SIG)에 응답하여 드레인-소오스 접속된 부 출력노드(OUT_NDb)와 공통노드(COMN) 사이에 흐르는 전류(I1)의 양을 조절하기 위한 제1NMOS 트랜지스터(N1)와, 게이트를 통해 입력받은 부 입력신호(INPUT_SIGb)에 응답하여 드레인-소오스 접속된 정 출력노드(OUT_ND)와 공통노드(COMN) 사이에 흐르는 전류(I2)의 양을 조절하기 위한 제2NMOS 트랜지스터(N2)와, 게이트를 통해 입력받은 CML 바이어스 전압(CML_BIAS)에 응답하여 드레인-소오스 접속된 공통노드(COMN)와 접지전압(VSS)단 사이에 흐르는 전류(I3)의 양을 조절함으로써 공통노드(COMN)에서 흘러나가는 싱킹(sinking) 전류(I3)의 양을 조절하기 위한 제3NMOS 트랜지스터(N3), 및 전원전압(VDD)단과 정 출력노드(OUT_ND) 및 전원전압(VDD)단과 부 출력노드(OUT_ND) 사이에 접속되어 정 출력노드(OUT_ND) 및 부 출력노드(OUT_ND)로 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭을 조절하기 위한 서로 동일한 예정된 저항 값을 갖는 제1 및 제2 저항(R1, R2)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a
전술한 구성을 바탕으로 종래기술에 따른 반도체 장치에서 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위한 회로(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.An operation of the
먼저, 입력되는 정 입력신호(INPUT_SIG)와 부 입력신호(INPUT_SIGb)는 서로 상반되는 위상을 갖는다. 또한, CML 바이어스 전압(CML_BIAS)은 항상 일정하게 로직'하이'(High)에 해당하는 전위레벨을 갖는다. 따라서, 제3NMOS 트랜지스터(N3)는 항상 턴 온(turn on)되어 항상 일정한 양의 전류를 공통노드(COMN)에서 접지전압(VSS)단으로 빼내준다.First, the input positive input signal INPUT_SIG and the negative input signal INPUT_SIGb have phases opposite to each other. In addition, the CML bias voltage CML_BIAS always has a potential level corresponding to logic 'high'. Therefore, the third NMOS transistor N3 is always turned on to always draw a certain amount of current from the common node COMN to the ground voltage VSS terminal.
이 상태에서, 정 입력신호(INPUT_SIG)의 전위레벨이 상승하여 제1NMOS 트랜지스터(N1)를 턴 온(turn on) 시키면, 부 입력신호(INPUT_SIGb)의 전위레벨은 하강하여 제2NMOS 트랜지스터(N2)를 턴 오프(turn off) 시키고, 그에 따라 부 출력노드(OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)로는 예정된 양의 전류(I1)가 지속적으로 흐르지만, 정 출력노드(OUT_ND)에서 공통노드(COMN)로는 전류(I2)가 흐르지 않는다.In this state, when the potential level of the positive input signal INPUT_SIG rises and the first NMOS transistor N1 is turned on, the potential level of the sub-input signal INPUT_SIGb decreases to lower the second NMOS transistor N2. Turned off, and accordingly, a predetermined amount of current I1 continuously flows from the negative output node OUT_NDb to the common node COMN, but the current flows from the positive output node OUT_ND to the common node COMN. (I2) does not flow.
즉, 부 출력노드(OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)로 흐르는 전류(I1)의 양과 공통노드(COMN)에서 접지전압(VSS)단으로 흐르는 전류(I3)의 양이 동일해지는 상태가 된다.That is, the amount of current I1 flowing from the negative output node OUT_NDb to the common node COMN is equal to the amount of current I3 flowing from the common node COMN to the ground voltage VSS terminal.
이로 인해, 부 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 부 신호(CML_SIGb)의 전위레벨은 낮아지게 되고, 정 출력노드(OUT_ND)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 정 신호(CML_SIG)의 전위레벨은 높아지게 된다.As a result, the potential level of the negative signal CML_SIGb swinging in the CML region output through the negative output node OUT_NDb is lowered, and the positive signal CML_SIG swinging in the CML region output through the positive output node OUT_ND. ), The potential level increases.
반대로, 정 입력신호(INPUT_SIG)의 전위레벨이 하강하여 제1NMOS 트랜지스터(N1)를 턴 오프(turn off) 시키면, 부 입력신호(INPUT_SIGb)의 전위레벨은 상승하여 제2NMOS 트랜지스터(N2)를 턴 온(turn on) 시키고, 그에 따라 부 출력노드(OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)로는 전류(I1)가 흐르지 않지만, 정 출력노드(OUT_ND)에서 공통노드(COMN)로는 예정된 양의 전류(I2)가 지속적으로 흐른다.On the contrary, when the potential level of the positive input signal INPUT_SIG is lowered to turn off the first NMOS transistor N1, the potential level of the negative input signal INPUT_SIGb is raised to turn on the second NMOS transistor N2. The current I1 does not flow from the negative output node OUT_NDb to the common node COMN, but a predetermined amount of current I2 flows from the positive output node OUT_ND to the common node COMN. It flows continuously.
즉, 정 출력노드(OUT_ND)에서 공통노드(COMN)로 흐르는 전류(I2)의 양과 공통노드(COMN)에서 접지전압(VSS)단으로 흐르는 전류(I3)의 양이 동일해지는 상태가 된다.That is, the amount of current I2 flowing from the positive output node OUT_ND to the common node COMN is equal to the amount of current I3 flowing from the common node COMN to the ground voltage VSS terminal.
이로 인해, 부 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 부 신호(CML_SIGb)의 전위레벨은 높아지게 되고, 정 출력노드(OUT_ND)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 정 신호(CML_SIG)의 전위레벨은 낮아지게 된다.As a result, the potential level of the negative signal CML_SIGb swinging in the CML region output through the negative output node OUT_NDb becomes high, and the positive signal CML_SIG swinging in the CML region output through the positive output node OUT_ND. The potential level of is lowered.
이때, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨이 낮아지는 정도는 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 이는, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨이 낮아지는 상태를 결정하는 정도가 전원전압(VDD)단에서 정 출력노드(OUT_NDb) 또는 부 출력노드(OUT_ND)를 통과하여 접지전압(VSS)단으로 지속적으로 흐르는 전류(I1 or I2)가 제1저항(R1)과 제1NMOS 트랜지스터(N1) 및 제3NMOS 트랜지스터(N3) 또는 제2저항(R2)과 제2NMOS 트랜지스터(N2) 및 제3NMOS 트랜지스터(N3)를 통과하면서 변화하는 전위량에 따라 달라질 수 있기 때문이다.In this case, the degree of decrease in the potential level of the signals CML_SIG and CML_SIGb swinging in the CML region may vary depending on the magnitudes of the first resistor R1 and the second resistor R2, which is a signal swinging in the CML region. The degree to which the potential level of (CML_SIG, CML_SIGb) is lowered is continuously passed from the power supply voltage (VDD) terminal through the positive output node (OUT_NDb) or the negative output node (OUT_ND) to the ground voltage (VSS) terminal. Current I1 or I2 passes through the first resistor R1 and the first NMOS transistor N1 and the third NMOS transistor N3 or the second resistor R2 and the second NMOS transistor N2 and the third NMOS transistor N3. This is because it may vary depending on the amount of potential changes.
구체적으로, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb) 및 CML 바이어스 전압(CML_BIAS)에 의해 제1NMOS 트랜지스터(N1) 및 제3NMOS 트랜지스터(N3)가 이어서 턴 온(turn on)된 상태라고 하거나 제2NMOS 트랜지스터(N2) 및 제3NMOS 트랜지스터(N3)가 이어서 턴 온(turn on)된 상태라고 하여도 턴 온(turn on)된 상태로 인해 아주 작은 저항성분을 가지는 상태가 될 수 있다.Specifically, the first NMOS transistor N1 and the third NMOS transistor N3 are subsequently turned on by the input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb and the CML bias voltage CML_BIAS, or the second NMOS transistor N2 is turned on. Even if the third NMOS transistor N3 is subsequently turned on, the third NMOS transistor N3 may be in a state having a very small resistance component due to the turned on state.
따라서, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨은 제1 저항(R1)과 제1NMOS 트랜지스터(N1) 및 제3NMOS 트랜지스터(N3) 사이를 전류(I1)가 통과하면서 형성되는 전압분배법칙 또는 제2저항(R2)과 제2NMOS 트랜지스터(N2) 및 제3NMOS 트랜지스터(N3) 사이를 전류(I2)가 통과하면서 형성되는 전압분배법칙에 따라 결정된다.Therefore, the potential level of the signals CML_SIG and CML_SIGb swinging in the CML region is a voltage distribution formed by passing the current I1 between the first resistor R1, the first NMOS transistor N1, and the third NMOS transistor N3. In accordance with the law or the voltage distribution law formed while the current I2 passes between the second resistor R2, the second NMOS transistor N2, and the third NMOS transistor N3.
이때, 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 크기는 동일한 상태이므로, 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 크기가 커지면 커질수록 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨은 접지전압(VSS)의 레벨에 상대적으로 가까워지게 되고, 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 크기가 작으면 작을수록 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨은 접지전압(VSS)의 레벨에서 상대적으로 멀어지게 된다.At this time, since the magnitudes of the first resistor R1 and the second resistor R2 are the same, the larger the magnitude of the first resistor R1 and the second resistor R2 is, the larger the signal CML_SIG, The potential level of the CML_SIGb becomes relatively close to the level of the ground voltage VSS, and the smaller the size of the first resistor R1 and the second resistor R2 is, the smaller the signal swings in the CML region (CML_SIG, CML_SIGb). ) Is relatively far from the level of the ground voltage (VSS).
즉, 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 크기가 커지면 커질수록 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙 폭이 상대적으로 커지게 되고, 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 작아지면 작아질수록 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙 폭이 상대적으로 작아지게 된다.That is, as the sizes of the first resistor R1 and the second resistor R2 become larger, the swing widths of the signals CML_SIG and CML_SIGb swinging in the CML region become relatively large, and the first resistor R1 and the first resistor R1 and the second resistor R2 become larger. The smaller the two resistances R2, the smaller the swing width of the signals CML_SIG and CML_SIGb swinging in the CML region.
반면, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨이 높아지는 정도는 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)으로 전류가 지속적으로 흐르지 않는 상태에서 결정되므로 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨이 높아질 때에는 항상 전원전압(VDD)의 레벨과 거의 동일한 레벨이 된다.On the other hand, the degree of increase in the potential level of the signals CML_SIG and CML_SIGb swinging in the CML region is determined in a state in which current does not continuously flow to the first resistor R1 and the second resistor R2, and thus the signal swinging in the CML region When the potential levels of (CML_SIG, CML_SIGb) are high, they are almost at the same level as that of the power supply voltage VDD.
도 2는 도 1에 도시된 종래기술에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로가 동작주파수의 변화에 따라 소모하는 전류의 양을 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the amount of current consumed by a circuit used to generate or transmit a swinging signal in a CML region included in the semiconductor device according to the related art shown in FIG.
도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 반도체 장치에서 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)는 동작주파수의 변화에 상관없이 항상 일정한 양의 전류를 소모하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, a
구체적으로, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)가 동작주파수의 변화에 상관없이 항상 일정한 양의 전류가 소모되는 원리를 살펴보면 다음과 같다.In detail, the
먼저, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)는 서로 상반되는 위상을 갖는 정 입력신호(INPUT_SIG)와 부 입력신호(INPUT_SIGb)로 나누어지기 때문에 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)에 대응하여 동작하는 제1NMOS 트랜지스터(N1)와 제2NMOS 트랜지스터(N2)는 항상 어느 하나가 턴 온(turn on)된 상태일 때 또 다른 어느 하나가 턴 오프(turn off)된 상태가 되도록 제어된다. 즉, 제1NMOS 트랜지스터(N1)와 제2NMOS 트랜지스터(N2)가 서로 상반되는 동작을 하도록 제어된다.First, since the input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb are divided into the positive input signal INPUT_SIG and the negative input signal INPUT_SIGb having phases opposite to each other, the first NMOS transistor N1 operating in response to the input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb. ) And the second NMOS transistor N2 are always controlled so that another one is turned off when one is turned on. That is, the first NMOS transistor N1 and the second NMOS transistor N2 are controlled to perform operations that are opposite to each other.
이때, 제1NMOS 트랜지스터(N1)와 제2NMOS 트랜지스터(N2)의 사이즈는 동일하므로 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 전위레벨이 변동하든 변동하지 않든 상관없이 또한 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨에 변동하든 변동하지 않든 상관없이 전원전압(VDD)단에서 공통노드(COMN)로 공급되는 전류(I1 or I2)의 전체 양은 변동하지 않게 된다.At this time, since the sizes of the first NMOS transistor N1 and the second NMOS transistor N2 are the same, the signals CML_SIG and CML_SIGb that swing in the CML region regardless of whether or not the potential levels of the input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb are fluctuated. The total amount of the current I1 or I2 supplied from the power supply voltage VDD stage to the common node COMN does not change regardless of the potential level.
또한, CML 바이어스 전압(CML_BIAS)는 항상 일정한 전위레벨을 유지하는 상 태의 신호이므로 반도체 장치에 전원이 공급되어 있는 상태에서는 항상 제3NMOS 트랜지스터(N3)가 턴 온(turn on) 상태를 유지하도록 해주며, 그에 따라 제3NMOS 트랜지스터(N3)에서는 항상 일정한 양의 전류(I3)를 공통노드(COMN)에서 접지전압(VSS)단으로 빼줄 수 있게 된다.In addition, since the CML bias voltage CML_BIAS is a signal that always maintains a constant potential level, the third NMOS transistor N3 is always turned on in a state where power is supplied to the semiconductor device. Accordingly, in the third NMOS transistor N3, a constant amount of current I3 can always be subtracted from the common node COMN to the ground voltage VSS terminal.
이렇게, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 전위레벨이 변동하든 변동하지 않든 항상 일정한 양의 전류(I1 or I2)가 공통노드(COMN)에 공급되고, 공통노드(COMN)에서서 접지전압(VSS)단으로 빠져나가 전류(I3) 또한 그 값이 항상 일정하므로, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 전위레벨이 변동하는 것에 따라 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨은 변동하겠지만, 그로 인해 소모되는 전체 전류의 양은 변동하지 않게 된다.Thus, whether the potential level of the input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb fluctuates or does not fluctuate, a constant amount of current I1 or I2 is always supplied to the common node COMN, and the ground voltage VSS at the common node COMN. Since the current I3 exiting from the stage is always constant, the potential level of the signals CML_SIG and CML_SIGb swinging in the output CML region will fluctuate as the potential levels of the input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb change. Therefore, the total amount of current consumed is not changed.
예를 들어, 정 입력신호(INPUT_SIG)의 논리레벨이 로직'로우'(Low)에서 로직'하이'(High)로 또는 로직'하이'(High)에서 로직'로우'(Low)로 천이하는 순간이든 정 입력신호(INPUT_SIG)의 논리레벨이 로직'로우'(Low) 또는 로직'하이'(High)를 유지하고 있는 상태이든 상관없이 항상 일정량의 전류가 소모되게 된다.For example, the moment the logic level of the positive input signal INPUT_SIG transitions from logic 'low' to logic 'high' or from logic 'high' to logic 'low' Regardless of whether the logic level of the positive input signal INPUT_SIG is maintained at logic 'low' or logic 'high', a certain amount of current is always consumed.
따라서, 도면에서 도시된 바와 같이 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)에서는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 전위레벨이 고속으로 변동하는 상태인 고주파수 상태이든 저속으로 변하는 상태인 저주파수 상태이든 상관없이 항상 일정한 양의 전류가 소모되게 된다.Accordingly, in the
그런데, 전술한 바와 같이 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb) 를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)가 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 전위레벨이 고속으로 변동하는 상태인 고주파수 상태이든 저속으로 변하는 상태인 저주파수 상태이든 상관없이 항상 일정한 양의 전류를 소모한다는 것은, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)가 고주파수로 동작해야할 때는 매우 큰 장점으로 작용될 수 있지만, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)가 저주파수로 동작해야할 때는 매우 큰 단점으로 작용될 수 있는 사항이다.However, as described above, the
즉, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)가 저주파수로 동작하여 상대적으로 매우 적은 전류를 소모해도 상관없는 상태에서 상대적으로 큰 양의 전류가 소모되므로, 결국, CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로(100)가 저주파수로 동작할 때에는 필요이상으로 많은 전류를 소모하는 문제가 있다.That is, the
본 발명은 전술한 종래기술에 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 반도체 장치의 동작주파수에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 전류소모량을 변동할 수 있는 반도체 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems in the prior art, and has a semiconductor device capable of varying the current consumption of a circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region according to the operating frequency of the semiconductor device. The purpose is to provide.
상기의 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 입력신호의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부; 및 상기 입력신호를 CML 영역에서 스윙하도록 버퍼링하되, 상기 주파수 검출부의 출력신호에 따라 상기 CML 영역의 스윙폭 및 바이어싱(biasing) 전류의 크기가 변동하는 CML 버퍼링부을 구비하는 반도체 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a frequency detector for detecting the frequency of the input signal; And a CML buffering unit configured to buffer the input signal so as to swing in the CML region, wherein a swing width and a biasing current of the CML region vary according to an output signal of the frequency detector.
또한, 상기의 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 입력신호의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부; 상기 입력신호가 CML 영역에서 스윙하도록 버퍼링하여 CML 출력노드에 인가하기 위한 버퍼링부; 상기 주파수 검출부의 출력신호에 응답하여 CML 출력노드의 로드 저항값을 변동하기 위한 로딩부; 및 상기 주파수 검출부의 출력신호에 응답하여 상기 CML 출력노드에 제공하는 싱킹(sinking)전류의 크기를 변동하기 위한 싱킹부를 구비하는 반도체 장치를 제공한다.In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object to be solved, the frequency detection unit for detecting the frequency of the input signal; A buffering unit for buffering the input signal to swing in the CML region and applying the buffer to the CML output node; A loading unit for varying a load resistance value of a CML output node in response to an output signal of the frequency detector; And a sinking unit for varying a magnitude of a sinking current provided to the CML output node in response to an output signal of the frequency detector.
전술한 본 발명은 반도체 장치의 동작주파수를 검출하고, 검출결과에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 출력노드에 접속된 로드 저항값을 변동함으로써 생성되는 CML 영역에서 스윙하는 신호의 스윙폭을 변동함과 동시에 출력노드로 공급되는 싱킹(sinking) 전류의 크기를 변동함으로써, 반도체 장치의 동작주파수에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 전류소모량을 변동하는 효과가 있다.In the above-described present invention, a CML region generated by detecting an operating frequency of a semiconductor device and varying a load resistance value connected to an output node of a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML region according to a detection result is provided. By changing the swing width of the swinging signal and the magnitude of the sinking current supplied to the output node, the circuit used to generate or transmit the swinging signal in the CML region according to the operating frequency of the semiconductor device. There is an effect of varying the current consumption.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be configured in various different forms, only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art the scope of the present invention It is provided to inform you completely.
[제1실시예][First Embodiment]
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML area included in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위한 사용되는 회로는, 입력신 호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부(300), 및 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)를 CML 영역에서 스윙하도록 버퍼링하되, 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 CML 영역의 스윙폭 및 바이어싱(biasing) 전류의 크기가 변동하는 CML 버퍼링부(320)를 구비한다.Referring to FIG. 3, a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML region included in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention may detect a frequency of an input signal INPUT_SIG and INPUT_SIGb. Buffering the
여기서, CML 버퍼링부(320)는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 전위레벨에 대응하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨을 변동하기 위한 신호입력부(322)와, 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb) 사이에 접속된 저항의 크기를 변동하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭을 변동하기 위한 스윙폭 변동부(324), 및 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)의 싱킹(sinking) 구동력을 변동하기 위한 전류량 변동부(326)를 구비한다.Here, the
또한, CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 신호입력부(322)는, 정 입력노드(IN_ND)를 통해 인가되는 정 입력신호(INPUT_SIG)의 전위레벨에 대응하여 부 CML 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 신호(CML_SIGb)의 전위레벨을 변동하기 위한 제1신호입력부(3222), 및 부 입력노드(IN_NDb)를 통해 인가되는 부 입력신호(INPUT_SIGb)의 전위레벨에 대응하여 정 CML 출력노드(OUT_ND)를 통해 출력되는 신호(CML_SIG)의 전위레벨을 변동하기 위한 제2신호입력부(3224)를 구비한다.In addition, the
이때, 제1신호입력부(3222)는, 게이트와 접속된 정 입력노드(IN_ND)를 통해 인가되는 정 입력신호(INPUT_SIG)의 전위레벨에 응답하여 드레인 접속된 부 CML 출력노드(OUT_NDb)에서 소스 접속된 공통노드(COMN)로 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 부 CML 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 신호(CML_SIGb)의 전위레벨을 변동하는 NMOS 트랜지스터(N1)를 구비한다.At this time, the first signal input unit 3322 is connected to the source of the drain CML output node OUT_NDb connected in drain in response to the potential level of the positive input signal INPUT_SIG applied through the positive input node IN_ND connected to the gate. And an NMOS transistor N1 for varying the potential level of the signal CML_SIGb output through the sub CML output node OUT_NDb by adjusting the magnitude of the current flowing to the common node COMN.
또한, 제2신호입력부(3224)는, 게이트와 접속된 부 입력노드(IN_NDb)를 통해 인가되는 부 입력신호(INPUT_SIGb)의 전위레벨에 응답하여 드레인 접속된 정 CML 출력노드(OUT_ND)에서 소스 접속된 공통노드(COMN)로 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 정 CML 출력노드(OUT_ND)를 통해 출력되는 신호(CML_SIG)의 전위레벨을 변동하는 NMOS 트랜지스터(N2)를 구비한다.In addition, the second
그리고, CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 스윙폭 변동부(324)는, 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)사이에 병렬로 접속되며, 각각 예정된 저항값을 갖는 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B), 및 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 전원전압(VDD)단과 각각의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B)가 접속되는 것을 선택적으로 온/오프 제어하기 위한 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C)를 구비한다.The swing
이때, 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B) 및 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C)는 서로 대칭되는 구성(R0A, R1A, R2A / R0B, R1B, R2B 및 3242A, 3242B, 3242C / 3244A, 3244B, 3244C)으로 나뉘어져서 각각 전원전압(VDD)단과 부 CML 출력노드(OUT_NDb) 사이 그리고 전원전압(VDD)단과 정 CML 출력노드(OUT_ND) 사이에 구비된다. 즉, 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B)와 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C) 중 다수의 제1저항소자(R0A, R1A, R2A)와 다수의 제1스위칭부(3242A, 3242B, 3242C)는 전원전압(VDD)단과 부 CML 출력노드(OUT_NDb) 사이에 구비되어 부 CML 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 신호(CML_SIGb)의 스윙폭을 변동하게 되고, 다수의 제2저항소자(R0B, R1B, R2B)와 다수의 제2스위칭부(3244A, 3244B, 3244C)는 전원전압(VDD)단과 정 CML 출력노드(OUT_ND) 사이에 구비되어 정 CML 출력노드(OUT_ND)를 통해 출력되는 신호(CML_SIG)의 스윙폭을 변동하게 된다.In this case, the plurality of resistors R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, and R2B and the plurality of switching
또한, 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C)는, 다수의 게이트로 각각 인가되는 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 응답하여 다수의 드레인에 각각 접속된 전원전압(VDD)단과 다수의 소스에 각각 접속된 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B)가 연결되는 것을 제어하기 위한 다수의 NMOS 트랜지스터(N3, N4, N5, N6, N7, N8)를 구비한다.In addition, the plurality of switching
참고로, 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C) 중 일부 스위칭부(3242A, 3244A)는 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)가 아닌 CML 인에이블 신호(EN_CML)에 응답하여 그 동작이 온/오프 제어되는데, 이때, CML 인에이블 신호(EN_CML)는 CML 버퍼링부(320)가 동작할 때 무조건 로직'하이'(High)로 활성화되는 신호로서 모드 레지스터 셋(Mode Register Set : MRS)에 정의되어 있는 신호이다.For reference, some of the plurality of switching
그리고, CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 전류량 변동부(326)는, 예정된 전위레벨을 갖는 바이어스 전압(VBIAS)에 응답하여 각각 예정된 크기의 싱 킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)를 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 제공하기 위한 다수의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C), 및 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 각각의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C)를 선택적으로 온/오프 제어하기 위한 다수의 동작제어부(3264A, 3264B, 3264C)를 구비한다.The current
이때, 다수의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C)는, 공통노드(COMN)를 접지전압(VSS)으로 구동함으로써 신호입력부(322)를 통해 예정된 타이밍에 공통노드(COMN)와 접속되는 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)를 공급해준다. 그리고, 다수의 동작제어부(3264A, 3264B, 3264C)는, 다수의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C)가 공통노드(COMN)와 선택적으로 접속될 수 있도록 함으로써 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)를 거쳐 접지전압(VSS)단으로 흐르는 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)의 크기를 조절해준다.At this time, the plurality of sinking
또한, 다수의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C)는, 다수의 게이트로 각각 인가되는 바이어스 전압(VBIAS)에 각각 응답하여 다수의 드레인에 각각 접속된 다수의 중간노드(MCOMNA, MCOMNB, MCOMNC)와 다수의 소스에 각각 접속된 접지전압(VSS) 사이에 흐르는 각각의 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)의 크기를 조절하기 위한 다수의 NMOS 트랜지스터(N10, N12, 14)를 구비한다.In addition, the plurality of sinking
또한, 다수의 동작제어부(3264A, 3264B, 3264C)는, 다수의 게이트로 각각 인가되는 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 각각 응답하여 다수의 드레인에 각각 접속된 공통노드(COMN)와 다수의 소스에 각각 접속된 다수의 중간노드(MCOMNA, MCOMNB, MCOMNC)가 연결되는 것을 선택적으로 제어하기 위한 다수의 NMOS 트랜지스터(N9, N11, 13)를 구비한다.In addition, the plurality of
참고로, 다수의 동작제어부(3264A, 3264B, 3264C) 중 일부 동작제어부(3264A)는 주파수 검출부(300)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)가 아닌 CML 인에이블 신호(EN_CML)에 응답하여 그 동작이 온/오프 제어되는데, 이때, CML 인에이블 신호(EN_CML)는 CML 버퍼링부(320)가 동작할 때 무조건 로직'하이'(High)로 활성화되는 신호로서 모드 레지스터 셋(MRS)에 정의되어 있는 신호이다.For reference, some of the
그리고, 주파수 검출부(300)는, 예정된 활성화구간을 갖는 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)를 생성하기 위한 펄스생성부(302)와, 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)의 활성화구간에서 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 토글링 횟수를 카운팅하기 위한 카운팅부(304), 및 카운팅부(304)의 출력신호(A0, A1, A2, A3, A4, A5)에 응답하여 주파수 검출신호(EN_HIGH, EN_LOW)의 논리레벨을 결정하기 위한 논리레벨 결정부(306)를 구비한다.The
또한, 주파수 검출부(300)의 구성요소 중 펄스생성부(302)는, 모드 레지스터 셋(MRS)에 정의된 검출 인에이블 신호(DETECTION_EN)가 활성화되는 것에 응답하여 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)를 활성화시키고 예정된 시간이 흐른 후에 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)를 비활성화시킨다.In addition, among the components of the
그리고, 주파수 검출부(300)의 구성요소 중 카운팅부(304)는, 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)의 활성화구간에서 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)가 토글링할 때마다 예정된 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)를 '1'씩 증가시켜 출력하고, 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)의 비활성화구간에서 응답하여 예정된 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)를 초기화상태로 유지하여 출력한다.In addition, the
또한, 주파수 검출부(300)의 구성요소 중 논리레벨 결정부(306)는, 카운팅부(304)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)의 상위 N 비트(N은 자연수, 여기서는 N이 2라고 가정하므로 A0, A1 임) 값이 모두 '0'일 경우, 주파수 검출신호(EN_HIGH, EN_LOW) 중 고주파수 검출신호(EN_HIGH)를 비활성화시켜 출력하고, 카운팅부(304)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)의 상위 N + M 비트(N, M은 자연수, 여기서는 N, M이 2라고 가정하므로 A0, A1, A2, A3 임) 값이 모두 '0'일 경우, 주파수 검출신호(EN_HIGH, EN_LOW) 중 저주파수 검출신호(EN_LOW)를 비활성화시켜 출력한다.In addition, among the components of the
이때, 논리레벨 결정부(306)는, 카운팅부(304)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)의 상위 N 비트(N은 자연수, 여기서는 N이 2라고 가정하므로 A0, A1 임) 값을 각각 입력받아 부정논리합하여 출력하기 위한 제1노아게이트(NOR1)와, 제1노아게이트(NOR1)의 출력신호를 입력받아 그 위상을 반전하여 고주파수 감지신호(HIGH_FREQ)로서 출력하기 위한 제1인버터(INV1)와, 제1인버터(INV1)에서 출력되는 고주파수 감지신호(HIGH_FREQ)를 입력받아 그 위상을 반전하여 고주파수 검출신호의 반전신호(EN_HIGHb)로서 출력하고 그 위상을 다시 반전하여 고주파수 검출신호(EN_HIGH)로서 출력하기 위한 제2인버터(INV2) 및 제3인버터(INV3)와, 카운팅부(304)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5) 중 상위 N 비트(N은 자연수, 여기서는 N이 2라고 가정하므로 A0, A1 임) 제외한 그 다음 M 비트(M은 자연수, 여기서는 M이 2라고 가정하므로 A2, A3 임) 값을 각각 입력받아 논리합하여 출력하기 위한 제1노아게이트(NOR1) 및 제4인버터(INV4)와, 제1노아게이트(NOR1)의 출력신호와 제4인버터(INV4)의 출력신호를 입력받아 논리곱하여 저주파수 감지신호(LOW_FREQ)로서 출력하기 위한 제1낸드게이트(NAND1) 및 제5인버터(INV5)와, 제1인버터(INV1)에서 출력되는 고주파수 감지신호(HIGH_FREQ)와 제5인버터(IN5)에서 출력되는 저주파수 감지신호(LOW_FREQ)를 입력받아 부정논리합하여 저주파수 검출신호의 반전신호(EN_LOWb)로서 출력하고 그 위상을 다시 반전하여 저주파수 검출신호(EN_LOW)로서 출력하기 위한 제3노아게이트(NOR3) 및 제6인버터(INV6)를 구비한다.At this time, the logic
전술한 구성을 바탕으로 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.An operation of a circuit used to generate or transmit a swinging signal in a CML area included in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described below.
먼저, 주파수 검출부(300)는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 예정된 제1주파수보다 높은 주파수를 가질 경우 고주파수 검출신호(EN_HIGH) 및 저주파수 검출신호(EN_LOW)를 모두 로직'하이'(High)로 활성화시켜 출력한다. 또한, 주파수 검출부(300)는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 예정된 제1주파수보다는 낮고 예정된 제2주파수 - 예정된 제1주파수보다 낮은 주파수임 - 보다 는 높은 주파수를 가질 경우 고주파수 검출신호(EN_HIGH)를 로직'로우'(Low)로 비활성화시켜 출력하고, 저주파수 검출신호(EN_LOW)를 로직'하이'(High)로 활성화시켜 출력한다. 또한, 주파수 검출부(300)는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 예정된 제2주파수보다 낮은 주파수를 가질 경우 고주파수 검출신호(EN_HIGH) 및 저주파수 검출신호(EN_LOW)를 모두 로직'로우'(Low)로 비활성화시켜 출력한다.First, when the frequency of the input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb has a higher frequency than the predetermined first frequency, the
즉, 주파수 검출부(300)는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수에 따라 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)의 논리레벨을 적절히 조절함으로써 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수단위를 검출한다. 이때, 본 발명의 제1실시예에서는 주파수 검출부(300)에서 고주파수 검출신호(EN_HIGH)와 저주파수 검출신호(EN_LOW)만 출력되는 것으로 설명하였지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 실제로는 더 많은 검출신호를 출력하여 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수단위를 더 세밀하게 검출할 수도 있다.That is, the
또한, 주파수 검출부(300)의 구성요소 중 카운팅부(304)는, 펄스생성부(302)에서 출력되는 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)의 예정된 활성화구간에서 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)가 몇 번 토글링하는지를 카운팅하는 방법을 통해 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수를 검출한다. 즉, 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)는 항상 예정된 길이로 고정된 활성화구간을 가지므로, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 토글링 횟수를 카운팅한 값이 예정된 값보다 큰 경우 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)가 고주파수이고 카운팅된 값이 예정된 값보다 작 은 경우 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)가 저주파수인 것으로 판단하는 것이 가능하다.In addition, the
그리고, CML 버퍼링부(320)는, 주파수 검출부(300)에서 출력되는 고주파수 검출신호(EN_HIGH) 및 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 모두 로직'하이'(High)인 경우 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 제1주파수보다 큰 값을 갖는 매우 큰 주파수임을 뜻하므로, CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 예정된 제1스윙폭을 갖도록 동작하여 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭을 매우 작게 하고, 바이어싱(biasing) 전류가 예정된 제1크기를 갖도록 동작하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 싱킹(sinking)되는 전류의 크기가 매우 커지도록 해야 한다.When the high frequency detection signal EN_HIGH and the low frequency detection signal EN_LOW output from the
구체적으로, 주파수 검출부(300)에서 로직'하이'(High) 상태의 고주파수 검출신호(EN_HIGH)와 로직'하이'(High) 상태의 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 스윙폭 변동부(324)로 입력되면, 스윙폭 변동부(324)에 구비된 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C)는 모두 활성화되어 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B)와 전원전압(VDD)단을 직접적으로 연결하게 되고, 이때, 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B)는 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)사이에 병렬로 접속되어 있는 상태이기 때문에 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)사이의 저항 크기는 최소크기가 되며, 그로 인해 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 최소크기가 되게 된다.Specifically, the high frequency detection signal EN_HIGH in the logic 'high' state and the low frequency detection signal EN_LOW in the logic 'high' state in the
또한, 주파수 검출부(300)에서 로직'하이'(High) 상태의 고주파수 검출신호(EN_HIGH)와 로직'하이'(High) 상태의 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 전류량 변동부(326)로 입력되면, 전류량 변동부(326)에 구비된 다수의 동작제어부(3264A, 3264B, 3264C)는 모두 활성화되어 다수의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C)가 각각 예정된 크기의 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)를 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 공급하게 되고, 그로 인해 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)를 거쳐 접지전압(VSS)단으로 흐르는 싱킹(sinking) 전류의 크기는 최대크기(I_SINKA + I_SINKB + I_SINKC)가 되게 된다.In addition, the high frequency detection signal EN_HIGH in the logic 'high' state and the low frequency detection signal EN_LOW in the logic 'high' state are included in the
그리고, CML 버퍼링부(320)는, 주파수 검출부(300)에서 출력되는 고주파수 검출신호(EN_HIGH)가 로직'로우'(Low)이고 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 로직'하이'(High)인 경우 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 제1주파수보다는 작지만 제2주파수 - 제1주파수보다 작음 - 보다는 큰 값을 갖는 중간크기의 주파수임을 뜻하므로, CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 예정된 제2스윙폭 - 제1스윙폭보다 큼 - 을 갖도록 동작하여 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 중간크기가 되도록 하고, 바이어싱(biasing) 전류가 예정된 제2크기 - 제1크기보다 작음 - 를 갖도록 동작하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 싱킹(sinking)되는 전류의 크기가 중간크기가 되도록 해야 한다.The
구체적으로, 주파수 검출부(300)에서 로직'로우'(Low) 상태의 고주파수 검출신호(EN_HIGH)와 로직'하이'(High) 상태의 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 스윙폭 변동부(324)로 입력되면, 스윙폭 변동부(324)에 구비된 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C) 중 일부(3242A, 3242B, 3244A, 3244B)는 활성화되고 나머지 일부(3242C, 3244C)는 비활성화되어 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B) 중 일부의 저항소자(R0A, R1A, R0B, R1B)만을 전원전압(VDD)단에 직접적으로 연결하게 되고, 이때, 일부의 저항소자(R0A, R1A, R0B, R1B)는 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)사이에 병렬로 접속되어 있는 상태이기 때문에 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)사이의 저항 크기는 중간크기가 되며, 그로 인해 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 중간크기가 되게 된다.Specifically, in the
또한, 주파수 검출부(300)에서 로직'로우'(Low) 상태의 고주파수 검출신호(EN_HIGH)와 로직'하이'(High) 상태의 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 전류량 변동부(326)로 입력되면, 전류량 변동부(326)에 구비된 다수의 동작제어부(3264A, 3264B, 3264C) 중 일부(3264A, 3264B)는 활성화되고 나머지 일부(3264C)는 비활성화되어 다수의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C) 중 일부(3262A, 3262B)만 각각 예정된 크기의 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB)를 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 공급하게 되고, 그로 인해 CML 출력 노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)를 거쳐 접지전압(VSS)단으로 흐르는 싱킹(sinking) 전류의 크기는 중간크기(I_SINKA + I_SINKB)가 되게 된다.In addition, the high frequency detection signal EN_HIGH in the logic 'low' state and the low frequency detection signal EN_LOW in the logic 'high' state are included in the
그리고, CML 버퍼링부(320)는, 주파수 검출부(300)에서 출력되는 고주파수 검출신호(EN_HIGH) 및 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 모두 로직'로우'(Low)인 경우 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 제2주파수 - 제1주파수보다 작음 - 보다 작은 값을 갖는 매우 작은 주파수임을 뜻하므로, CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 예정된 제3스윙폭 - 제2스윙폭보다 큼 - 을 갖도록 동작하여 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭을 매우 크게 하고, 바이어싱(biasing) 전류가 예정된 제2크기 - 제1크기보다 작음 - 를 갖도록 동작하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 싱킹(sinking)되는 전류의 크기를 매우 작도록 해야 한다.When the high frequency detection signal EN_HIGH and the low frequency detection signal EN_LOW output from the
구체적으로, 주파수 검출부(300)에서 로직'로우'(Low) 상태의 고주파수 검출신호(EN_HIGH)와 로직'로우'(Low) 상태의 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 스윙폭 변동부(324)로 입력되면, 스윙폭 변동부(324)에 구비된 다수의 스위칭부(3242A, 3242B, 3242C, 3244A, 3244B, 3244C) 중 일부(3242A, 3244A)는 활성화되고 나머지 일부(3242B, 3242C, 3244B, 3244C)는 비활성화되어 다수의 저항소자(R0A, R1A, R2A, R0B, R1B, R2B) 중 일부의 저항소자(R0A, R0B)만을 전원전압(VDD)단에 직접적으로 연결하게 되고, 이때, 일부의 저항소자(R0A, R0B)만 남아있는 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)사이의 저항 크기는 최 소크기가 되며, 그로 인해 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 최소크기가 되게 된다.Specifically, the high frequency detection signal EN_HIGH in the logic 'low' state and the low frequency detection signal EN_LOW in the logic 'low' state in the
또한, 주파수 검출부(300)에서 로직'로우'(Low) 상태의 고주파수 검출신호(EN_HIGH)와 로직'로우'(Low) 상태의 저주파수 검출신호(EN_LOW)가 CML 버퍼링부(320)의 구성요소 중 전류량 변동부(326)로 입력되면, 전류량 변동부(326)에 구비된 다수의 동작제어부(3264A, 3264B, 3264C) 중 일부(3264A)는 활성화되고 나머지 일부(3264B, 3264C)는 비활성화되어 다수의 싱킹 드라이버(3262A, 3262B, 3262C) 중 일부(3262A)만 예정된 크기의 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA)를 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 공급하게 되고, 그로 인해 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)를 거쳐 접지전압(VSS)단으로 흐르는 싱킹(sinking) 전류의 크기는 최소크기(I_SINKA)가 되게 된다.In addition, the high frequency detection signal EN_HIGH in the logic 'low' state and the low frequency detection signal EN_LOW in the logic 'low' state are included in the
참고로, CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭 크기와 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)로 공급되는 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)의 크기는 반비례의 관계를 가져야 CML 버퍼링부(320)가 정상적으로 동작할 수 있다.For reference, the swing width of the signals CML_SIG and CML_SIGb swinging in the CML area output through the CML output nodes OUT_ND and OUT_NDb, and the sinking current I_SINKA and SINK supplied to the CML output nodes OUT_ND and OUT_NDb. The size of I_SINKB, I_SINKC) must be inversely proportional to allow the
예를 들어, 주파수 검출부(300)에서 검출한 (INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 제1주파수보다 큰 값을 갖는 매우 큰 고주파수여서 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭 크기가 매우 작아져야 하는 상태임에도 불구하고 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)로 공급되는 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)의 크기가 작 은 값을 갖는다면, CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)는 예정된 전위레벨범위를 스윙하지 못하고 그보다 못한 전위레벨범위를 스윙하게 되고 그나마 정상적인 스윙파형이 나오지 못하고 불안정하게 흔들리는 스윙파형이 나올 수 있다.For example, a signal swinging in the CML region output through the CML output nodes OUT_ND and OUT_NDb because the frequencies of the INPUT_SIG and INPUT_SIGb detected by the
그리고, 주파수 검출부(300)에서 검출한 (INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수가 제2주파수보다 작은 값을 갖는 매우 작은 저주파수여서 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭 크기가 매우 커져도 상관없는 상태임에도 불구하고 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)로 공급되는 싱킹(sinking) 전류(I_SINKA, I_SINKB, I_SINKC)의 크기가 큰 값을 갖는다면, CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)는 정상적인 스윙파형이 나올 수 있겠지만, 종래기술에서 문제점으로 지적했던바와 같이 사용되지 않아도 되는 전류를 낭비하는 것이다.The signal CML_SIG swings in the CML region output through the CML output nodes OUT_ND and OUT_NDb because the frequencies of the INPUT_SIG and INPUT_SIGb detected by the
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제1실시예를 적용하면, 반도체 장치의 동작주파수를 검출한 결과에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 출력노드에 접속된 로드 저항값을 변동함으로써 생성되는 CML 영역에서 스윙하는 신호의 스윙폭을 변동할 수 있다.As described above, according to the first embodiment of the present invention, a load resistor connected to an output node of a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML region according to a result of detecting an operating frequency of a semiconductor device. By varying the value, the swing width of the signal swinging in the generated CML region can be varied.
또한, 반도체 장치의 동작주파수를 검출한 결과에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 출력노드로 공급되는 싱킹(sinking) 전류의 크기를 변동할 수 있다.In addition, the magnitude of a sinking current supplied to an output node of a circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region may vary according to a result of detecting an operating frequency of the semiconductor device.
이러한 두 가지 동작을 동시에 수행함으로써 반도체 장치의 동작주파수에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로에서 사용되는 전류의 크기를 변동할 수 있다.By simultaneously performing these two operations, the magnitude of the current used in the circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region can be varied according to the operating frequency of the semiconductor device.
[제2실시예][Second Embodiment]
도 4은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML area included in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
도 4을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위한 사용되는 회로는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부(400)와, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)를 CML 영역에서 스윙하도록 버퍼링하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 인가하기 위한 버퍼링부(420)와, 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 응답하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)의 로드 저항값을 변동하기 위한 로딩부(440), 및 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 응답하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 제공하는 싱킹(sinking)전류의 크기를 변동하기 위한 싱킹부(460)를 구비한다.Referring to FIG. 4, a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML area included in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention may be configured to detect frequencies of input signals INPUT_SIG and INPUT_SIGb. A
여기서, 버퍼링부(420)는, 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 전위레벨에 대응하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 전위레벨을 변동하기 위한 신호입력부(422)와, 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb) 사이에 접속되어 CML 출력노 드(OUT_ND, OUT_NDb)에 예정된 크기의 고정된 로드 저항값(R0)을 제공하기 위한 고정로딩부(424), 및 예정된 전위레벨을 갖는 바이어스 전압(VBIAS)에 응답하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 예정된 크기의 고정된 싱킹(sinking)전류(I_SINKS)를 제공하기 위한 싱킹전류 제공부(426)를 구비한다.Here, the
또한, 버퍼링부(420)의 구성요소 중 신호입력부(422)는, 정 입력노드(IN_ND)를 통해 인가되는 정 입력신호(INPUT_SIG)의 전위레벨에 대응하여 부 CML 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 신호(CML_SIGb)의 전위레벨을 변동하기 위한 제1신호입력부(4222), 및 부 입력노드(IN_NDb)를 통해 인가되는 부 입력신호(INPUT_SIGb)의 전위레벨에 대응하여 정 CML 출력노드(OUT_ND)를 통해 출력되는 신호(CML_SIG)의 전위레벨을 변동하기 위한 제2신호입력부(4224)를 구비한다.In addition, the
이때, 제1신호입력부(4222)는, 게이트와 접속된 정 입력노드(IN_ND)를 통해 인가되는 정 입력신호(INPUT_SIG)의 전위레벨에 응답하여 드레인 접속된 부 CML 출력노드(OUT_NDb)에서 소스 접속된 공통노드(COMN)로 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 부 CML 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 신호(CML_SIGb)의 전위레벨을 변동하는 NMOS 트랜지스터(N1)를 구비한다.At this time, the first
또한, 제2신호입력부(4224)는, 게이트와 접속된 부 입력노드(IN_NDb)를 통해 인가되는 부 입력신호(INPUT_SIGb)의 전위레벨에 응답하여 드레인 접속된 정 CML 출력노드(OUT_ND)에서 소스 접속된 공통노드(COMN)로 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 정 CML 출력노드(OUT_ND)를 통해 출력되는 신호(CML_SIG)의 전위레벨을 변동하는 NMOS 트랜지스터(N2)를 구비한다.In addition, the second
주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb) 사이에 접속된 저항의 크기를 변동하여 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭을 변동하기 위한 스윙폭 변동부(424), 및 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)의 싱킹(sinking) 구동력을 변동하기 위한 전류량 변동부(426)를 구비한다.According to the output signals EN_HIGH and EN_LOW of the
그리고, 버퍼링부(420)의 구성요소 중 고정로딩부(424)는, 전원전압(VDD)단과 정 CML 출력노드(OUT_ND) 사이에 접속되어 있는 예정된 저항값(R0)을 갖는 제1고정저항소자(R0A), 및 전원전압(VDD)단과 부 CML 출력노드(OUT_NDb) 사이에 접속되어 있는 예정된 저항값(R0)을 갖는 제2고정저항소자(R0B)를 구비한다.The fixed
또한, 버퍼링부(420)의 구성요소 중 싱킹전류 제공부(426)는, 게이트로 인가되는 예정된 전위레벨을 갖는 바이어스 전압(VBIAS)에 응답하여 드레인 접속된 공통노드(COMN)와 소스 접속된 접지전압(VSS)단 사이에 흐르는 싱킹(sinking) 전류(I_SINKS)의 크기를 조절하기 위한 NMOS 트랜지스터(N3)를 구비한다.In addition, the sinking current providing
그리고, 로딩부(440)는, 전원전압(VDD)단과 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)사이에서 버퍼링부(420)의 구성요소중 고정로딩부(424)에 병렬로 접속되며, 각각 예정된 저항값을 갖는 다수의 저항소자(R1A, R2A, R1B, R2B), 및 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 전원전압(VDD)단과 각각의 저항소자(R1A, R2A, R1B, R2B)가 접속되는 것을 선택적으로 온/오프 제어하기 위한 다수의 스위칭부(4402B, 4402C, 4404B, 4404C)를 구비한다.In addition, the
이때, 다수의 저항소자(R1A, R2A, R1B, R2B) 및 다수의 스위칭부(4402B, 4402C, 4404B, 4404C)는 서로 대칭되는 구성(R1A, R2A / R1B, R2B 및 4402B, 4402C / 4404B, 4404C)으로 나뉘어져서 각각 전원전압(VDD)단과 부 CML 출력노드(OUT_NDb) 사이 그리고 전원전압(VDD)단과 정 CML 출력노드(OUT_ND) 사이에 구비된다. 즉, 다수의 저항소자(R1A, R2A, R1B, R2B)와 다수의 스위칭부(4402B, 4402C, 4404B, 4404C) 중 다수의 제1저항소자(R1A, R2A)와 다수의 제1스위칭부(4402B, 4402C)는 전원전압(VDD)단과 부 CML 출력노드(OUT_NDb) 사이에 구비되어 부 CML 출력노드(OUT_NDb)의 로딩 저항값을 변동함으로써 부 CML 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 신호(CML_SIGb)의 스윙폭을 변동하게 되고, 다수의 제2저항소자(R1B, R2B)와 다수의 제2스위칭부(4404B, 4404C)는 전원전압(VDD)단과 정 CML 출력노드(OUT_ND) 사이에 구비되어 정 CML 출력노드(OUT_ND)의 로딩 저항값을 변동함으로써 부 CML 출력노드(OUT_NDb)를 통해 출력되는 신호(CML_SIG)의 스윙폭을 변동하게 된다.In this case, the plurality of resistance elements R1A, R2A, R1B, and R2B and the plurality of switching
또한, 다수의 스위칭부(4402B, 4402C, 4404B, 4404C)는, 다수의 게이트로 각각 인가되는 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 응답하여 다수의 드레인에 각각 접속된 전원전압(VDD)단과 다수의 소스에 각각 접속된 다수의 저항소자(R1A, R2A, R1B, R2B)가 연결되는 것을 제어하기 위한 다수의 NMOS 트랜지스터(N4, N5, N7, N8)를 구비한다.In addition, the plurality of switching
그리고, 싱킹부(460)는, 예정된 전위레벨을 갖는 바이어스 전압(VBIAS)에 응답하여 각각 예정된 크기의 싱킹(sinking) 전류(I_SINKB, I_SINKC)를 CML 출력노 드(OUT_ND, OUT_NDb)에 제공하기 위한 다수의 싱킹 드라이버(4602B, 4602C), 및 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 각각의 싱킹 드라이버(4602B, 4602C)를 선택적으로 온/오프 제어하기 위한 다수의 동작제어부(4604B, 4604C)를 구비한다.In addition, the
이때, 다수의 싱킹 드라이버(4602B, 4602C)는, 공통노드(COMN)를 접지전압(VSS)으로 구동함으로써 버퍼링부(420)에 구비된 신호입력부(422)를 통해 예정된 타이밍에 공통노드(COMN)와 접속되는 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에 싱킹(sinking) 전류(I_SINKB, I_SINKC)를 공급해준다. 그리고, 다수의 동작제어부(4604B, 4604C)는, 다수의 싱킹 드라이버(4602B, 4602C)가 공통노드(COMN)와 선택적으로 접속될 수 있도록 함으로써 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)에서 공통노드(COMN)를 거쳐 접지전압(VSS)단으로 흐르는 싱킹(sinking) 전류(I_SINKB, I_SINKC)의 크기를 조절해준다.In this case, the plurality of sinking
또한, 다수의 싱킹 드라이버(4602B, 4602C)는, 다수의 게이트로 각각 인가되는 바이어스 전압(VBIAS)에 각각 응답하여 다수의 드레인에 각각 접속된 다수의 중간노드(MCOMNB, MCOMNC)와 다수의 소스에 각각 접속된 접지전압(VSS) 사이에 흐르는 각각의 싱킹(sinking) 전류(I_SINKB, I_SINKC)의 크기를 조절하기 위한 다수의 NMOS 트랜지스터(N12, 14)를 구비한다.In addition, the plurality of sinking
또한, 다수의 동작제어부(4604B, 4604C)는, 다수의 게이트로 각각 인가되는 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 각각 응답하여 다수의 드레인에 각각 접속된 공통노드(COMN)와 다수의 소스에 각각 접속된 다수의 중간노 드(MCOMNB, MCOMNC)가 연결되는 것을 선택적으로 제어하기 위한 다수의 NMOS 트랜지스터(N11, 13)를 구비한다.In addition, the plurality of
그리고, 주파수 검출부(400)는, 예정된 활성화구간을 갖는 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)를 생성하기 위한 펄스생성부(402)와, 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)의 활성화구간에서 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)의 토글링 횟수를 카운팅하기 위한 카운팅부(404), 및 카운팅부(404)의 출력신호(A0, A1, A2, A3, A4, A5)에 응답하여 주파수 검출신호(EN_HIGH, EN_LOW)의 논리레벨을 결정하기 위한 논리레벨 결정부(406)를 구비한다.The
또한, 주파수 검출부(400)의 구성요소 중 펄스생성부(402)는, 모드 레지스터 셋(MRS)에 정의된 검출 인에이블 신호(DETECTION_EN)가 활성화되는 것에 응답하여 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)를 활성화시키고 예정된 시간이 흐른 후에 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)를 비활성화시킨다.In addition, among the components of the
그리고, 주파수 검출부(400)의 구성요소 중 카운팅부(404)는, 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)의 활성화구간에서 입력신호(INPUT_SIG, INPUT_SIGb)가 토글링할 때마다 예정된 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)를 '1'씩 증가시켜 출력하고, 인에이블 펄스(DETECTION_PUL)의 비활성화구간에서 응답하여 예정된 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)를 초기화상태로 유지하여 출력한다.In addition, the
또한, 주파수 검출부(400)의 구성요소 중 논리레벨 결정부(406)는, 카운팅부(404)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)의 상위 N 비트(N은 자연수, 여기서는 N이 2라고 가정하므로 A0, A1 임) 값이 모두 '0'일 경우, 주파수 검출신호(EN_HIGH, EN_LOW) 중 고주파수 검출신호(EN_HIGH)를 비활성화시켜 출력하고, 카운팅부(404)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)의 상위 N + M 비트(N, M은 자연수, 여기서는 N, M이 2라고 가정하므로 A0, A1, A2, A3 임) 값이 모두 '0'일 경우, 주파수 검출신호(EN_HIGH, EN_LOW) 중 저주파수 검출신호(EN_LOW)를 비활성화시켜 출력한다.In addition, among the components of the
이때, 논리레벨 결정부(406)는, 카운팅부(404)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5)의 상위 N 비트(N은 자연수, 여기서는 N이 2라고 가정하므로 A0, A1 임) 값을 각각 입력받아 부정논리합하여 출력하기 위한 제1노아게이트(NOR1)와, 제1노아게이트(NOR1)의 출력신호를 입력받아 그 위상을 반전하여 고주파수 감지신호(HIGH_FREQ)로서 출력하기 위한 제1인버터(INV1)와, 제1인버터(INV1)에서 출력되는 고주파수 감지신호(HIGH_FREQ)를 입력받아 그 위상을 반전하여 고주파수 검출신호의 반전신호(EN_HIGHb)로서 출력하고 그 위상을 다시 반전하여 고주파수 검출신호(EN_HIGH)로서 출력하기 위한 제2인버터(INV2) 및 제3인버터(INV3)와, 카운팅부(404)에서 출력되는 다수의 비트로 이루어진 이진출력코드(A0, A1, A2, A3, A4, A5) 중 상위 N 비트(N은 자연수, 여기서는 N이 2라고 가정하므로 A0, A1 임) 제외한 그 다음 M 비트(M은 자연수, 여기서는 M이 2라고 가정하므로 A2, A3 임) 값을 각각 입력받아 논리합하여 출력하기 위한 제1노아게이트(NOR1) 및 제4인버터(INV4)와, 제1노아게이트(NOR1)의 출력신호와 제4 인버터(INV4)의 출력신호를 입력받아 논리곱하여 저주파수 감지신호(LOW_FREQ)로서 출력하기 위한 제1낸드게이트(NAND1) 및 제5인버터(INV5)와, 제1인버터(INV1)에서 출력되는 고주파수 감지신호(HIGH_FREQ)와 제5인버터(IN5)에서 출력되는 저주파수 감지신호(LOW_FREQ)를 입력받아 부정논리합하여 저주파수 검출신호의 반전신호(EN_LOWb)로서 출력하고 그 위상을 다시 반전하여 저주파수 검출신호(EN_LOW)로서 출력하기 위한 제3노아게이트(NOR3) 및 제6인버터(INV6)를 구비한다.In this case, the logic
본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 동작은 상기에서 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 동작과 거의 동일하다.The operation of the circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region included in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is described in the CML provided in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. It is almost identical to the operation of the circuit used to generate or deliver the signal swinging in the area.
즉, 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 로딩부(420)의 로드 저항값이 변화함으로써 버퍼링부(420)의 CML 출력노드(OUT_ND, OUT_NDb)를 통해 출력되는 CML 영역에서 스윙하는 신호(CML_SIG, CML_SIGb)의 스윙폭이 변화하고, 주파수 검출부(400)의 출력신호(EN_HIGH, EN_LOW)에 따라 싱킹부(460)의 싱킹(sinking) 전류크기가 변동함으로써 버퍼링부(420)의 바이어싱(biasing) 전류의 크기가 변화한다는 점에서 동일하다. 따라서, 여기서는 제2실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 동작 동작을 구체적으로 설명하지 않도록 하겠다.That is, the load resistance value of the
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제2실시예를 적용하면, 반도체 장치의 동작주파수를 검출한 결과에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달 하기 위해 사용되는 회로의 출력노드에 접속된 로드 저항값을 변동함으로써 생성되는 CML 영역에서 스윙하는 신호의 스윙폭을 변동할 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, a load resistor connected to an output node of a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML region according to a result of detecting an operating frequency of a semiconductor device. By varying the value, the swing width of the signal swinging in the generated CML region can be varied.
또한, 반도체 장치의 동작주파수를 검출한 결과에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로의 출력노드로 공급되는 싱킹(sinking) 전류의 크기를 변동할 수 있다.In addition, the magnitude of a sinking current supplied to an output node of a circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region may vary according to a result of detecting an operating frequency of the semiconductor device.
이러한 두 가지 동작을 동시에 수행함으로써 반도체 장치의 동작주파수에 따라 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로에서 사용되는 전류의 크기를 변동할 수 있다.By simultaneously performing these two operations, the magnitude of the current used in the circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region can be varied according to the operating frequency of the semiconductor device.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill.
예컨대, 전술한 실시예에서 예시한 논리 게이트 및 트랜지스터는 입력되는 신호의 극성에 따라 그 위치 및 종류가 다르게 구현되어야 할 것이다.For example, the logic gate and the transistor illustrated in the above-described embodiment should be implemented differently in position and type depending on the polarity of the input signal.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로를 도시한 도면.1 illustrates a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML region included in a semiconductor device according to the related art.
도 2는 도 1에 도시된 종래기술에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로가 동작주파수의 변화에 따라 소모하는 전류의 양을 도시한 그래프.FIG. 2 is a graph illustrating an amount of current consumed by a change in an operating frequency of a circuit used to generate or transmit a swinging signal in a CML region included in the semiconductor device according to the related art shown in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로를 도시한 도면.3 is a diagram illustrating a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML region included in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
도 4은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 장치에 구비된 CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로를 도시한 도면.4 is a diagram illustrating a circuit used to generate or transmit a signal swinging in a CML area included in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
100 : CML 영역에서 스윙하는 신호를 생성하거나 전달하기 위해 사용되는 회로100: circuit used to generate or transmit a signal swinging in the CML region
300, 400 : 주파수 검출부 320 : CML 버퍼링부300, 400: frequency detector 320: CML buffering unit
322 : 신호입력부 324 : 스윙폭 변동부322: signal input unit 324: swing width change unit
326 : 전류량 변동부 420 : 버퍼링부326: current variation unit 420: buffering unit
440 : 로딩부 460 : 싱킹부440: loading portion 460: sinking portion
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080109991A KR20100050882A (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080109991A KR20100050882A (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Semiconductor device |
Publications (1)
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KR20100050882A true KR20100050882A (en) | 2010-05-14 |
Family
ID=42276822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080109991A KR20100050882A (en) | 2008-11-06 | 2008-11-06 | Semiconductor device |
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Country | Link |
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KR (1) | KR20100050882A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9160335B2 (en) | 2013-12-03 | 2015-10-13 | SK Hynix Inc. | Semiconductor apparatus and reduced current and power consumption |
-
2008
- 2008-11-06 KR KR1020080109991A patent/KR20100050882A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9160335B2 (en) | 2013-12-03 | 2015-10-13 | SK Hynix Inc. | Semiconductor apparatus and reduced current and power consumption |
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