KR20100056213A - Level converting flip-flop - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레벨 변환 플립플롭(Level-Converting Flip-Flop)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저전원 전압 레벨의 데이터를 고전원 전압 레벨의 데이터로 변환하는 레벨 변환 플립플롭에 관한 것이다.The present invention relates to a level-converting flip-flop, and more particularly, to a level converting flip-flop for converting data of a low power supply voltage level into data of a high power voltage level.
다중 전원 전압 시스템(Multiple Supply Voltage System)은 동작 속도의 감소없이 소모 전력을 최소화하기 위해 사용된다. 이는 하나의 기능을 수행하는 특정의 회로가 한 종류의 전원 전압으로만 구동되지 않고, 2 이상의 전원을 사용함을 의미한다. 특히, 플립플롭 회로에서도 저전원 전압 레벨을 가지는 데이터를 고전원 전압 레벨을 가지는 데이터로 변환하는 작업이 요청된다. 이러한 레벨 변환 플립플롭은 낮은 소모전력과 높은 동작 속도를 가져야한다.Multiple supply voltage systems are used to minimize power consumption without reducing operating speed. This means that a particular circuit performing one function is not driven by only one type of power supply voltage, but uses two or more power sources. In particular, a flip-flop circuit is required to convert data having a low power supply voltage level into data having a high power voltage level. This level shift flip-flop must have low power consumption and high operating speed.
도 1은 종래 기술에 따른 레벨 변환 플립플롭을 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a level converting flip-flop according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래의 레벨 변환 플릴플롭은 펄스 발생기(10) 및 래치부(20)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional level converting flip flop includes a
펄스 발생기(10)는 클럭 신호 CK를 수신하고, 구성된 논리회로에 따라 클럭 펄스 CKP를 생성한다. 생성된 클럭 펄스 CKP는 래치부(20)로 입력된다.The
상기 래치부(20)는 클럭 펄스 CKP를 수신하고, 수신된 CKP의 상승에지에서 입력 데이터 D를 감지한다. 감지된 입력 데이터 D는 스위칭부(21)를 통해 래치(23)에 저장된다. 래치(23)에 저장된 데이터는 최종적으로 출력신호 Q로 나타난다.The
상기 회로에서 클럭신호 CK, 클럭펄스 CKP, 입력 데이터 D는 낮은 전원전압을 이용한다. 즉, 접지 전압과 전원전압 사이의 영역에서 회로들이 동작되는 양상에서 전원전압은 상대적으로 낮은 값을 가지게 된다. 또한, 래치부(20)의 래치(23) 및 이후에 구비된 버퍼는 상대적으로 높은 전원전압을 이용한다. 따라서, 입력 데이터 D의 하이레벨의 한계는 낮은 전원전압이 될 것이나, 출력신호 Q가 가지는 하이레벨의 한계는 높은 전원전압이 된다.In the circuit, the clock signal CK, clock pulse CKP, and input data D use a low power supply voltage. That is, the power supply voltage has a relatively low value in the circuit operation in the region between the ground voltage and the power supply voltage. In addition, the
상술한 플립플롭 회로는 신호의 전파 경로가 다소 길다는 문제점을 가진다. 즉, 입력 데이터 D가 수신되는 경로에서, 로우 레벨의 신호는 2개의 NMOS 트랜지스터들을 통해 접지 전압으로부터 전파되어야 한다. 또한, 클럭 펄스 CKP를 형성하기 위해서는 4개의 인버터와 하나의 낸드 게이트를 거쳐야 한다. 통상적인 CMOS 설계에서 2입력 낸드 게이트를 구성하기 위해서는 직렬 연결된 2개의 NMOS들과 서로 병렬연결된 2개의 PMOS를 필요로 한다. 이러한 경우 2개의 PMOS는 엑티브 로드로 작용한다. 결국, 상기 도 1에 도시된 회로를 레이-아웃을 통해 반도체 기판 상에 구현하는 경우, 과도한 트랜지스터의 개수가 문제된다. 이는 특정 기능을 수행하는 소자가 차지하는 면적의 증가를 의미하며, 하나의 웨이퍼에 실현되는 칩의 개수인 넷 다이(net die)의 감소를 유발하여 제조단가를 상승시키는 일요인이 된다.The above-described flip-flop circuit has a problem that a propagation path of a signal is rather long. That is, in the path where the input data D is received, the low level signal must propagate from the ground voltage through the two NMOS transistors. In addition, to form the clock pulse CKP, it must pass through four inverters and one NAND gate. In a typical CMOS design, two-input NAND gates require two NMOSs in series and two PMOSs in parallel. In this case, two PMOS act as active loads. As a result, when the circuit illustrated in FIG. 1 is implemented on the semiconductor substrate through layout, an excessive number of transistors is a problem. This means an increase in the area occupied by a device performing a specific function, which causes a reduction in the net die, which is the number of chips realized in one wafer, and increases the manufacturing cost.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 간단한 구조를 가지고, 구현시에 적은 면적을 차지할 수 있는 레벨 변환 플립플롭을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a level conversion flip-flop that has a simple structure and can occupy a small area at the time of implementation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 전원전압으로 구동되고, 반전된 클럭신호 및 지연된 반전 클럭신호를 이용한 온/오프 동작에 의해 클럭 펄스를 생성하는 클럭 발생기; 및 상기 클럭 펄스에 따른 온/오프 동작을 이용하고, 데이터 신호를 상기 제1 전원전압보다 높은 제2 전원전압 레벨 이하로 저장하고, 갱신하여 출력 데이터를 생성하는 데이터 래치를 포함하는 레벨 변환 플립플롭을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a clock generator driven by a first power supply voltage, and generates a clock pulse by the on / off operation using the inverted clock signal and the delayed inverted clock signal; And a data latch using an on / off operation according to the clock pulse and storing and updating a data signal below a second power supply voltage level higher than the first power supply voltage, thereby updating and generating output data. To provide.
상술한 본 발명에 따르면, 클럭 펄스를 발생하기 위한 별도의 논리회로가 요구되지 않으며, 2개의 트랜지스터의 스위칭을 통해 클럭 펄스를 생성한다. 따라서, 회로의 구성을 최소화할 수 있다. 또한, 데이터 신호의 저장 동작에서도 2개의 트랜지스터의 스위칭만으로 저장 동작을 제어한다. 구비되는 클럭 발생기와 데이터 래치의 배치에 따라 반도체 상에 차지하는 면적은 효율적으로 감소된다. 즉, 하나의 클럭 발생기에 다수개의 데이터 래치들을 구비하여 플립플롭 회로를 구성하여, 낮은 전력 소모와 면적의 효율성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, a separate logic circuit for generating a clock pulse is not required, and a clock pulse is generated through switching of two transistors. Therefore, the configuration of the circuit can be minimized. In the storage operation of the data signal, the storage operation is controlled only by switching between two transistors. According to the arrangement of the clock generator and the data latch provided, the area occupied on the semiconductor is effectively reduced. That is, a flip-flop circuit may be configured by including a plurality of data latches in one clock generator, thereby improving efficiency of low power consumption and area.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
실시예Example
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레벨 변환 플립플롭을 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a level shift flip-flop according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 레벨 변환 플립플롭은 펄스 발생기(100)와 데이터 래치(200)를 가진다. Referring to FIG. 2, the level shift flip-flop of this embodiment has a
상기 펄스 발생기(100)는 제1 전원전압 VDDL에 의해 구동되며, 데이터 래 치(200)의 일부는 제2 전원전압 VDDH에 의해 구동된다. 상기 제2 전원전압 VDDH는 제1 전원전압 VDDL 보다 높은 레벨을 가지도록 설정된다. 예컨대, 제2 전원전압 VDDH가 1V로 설정되는 경우, 제1 전원전압 VDDL은 0.7V로 설정됨이 바람직하다.The
또한, 상기 도 2에 도시된 펄스 발생기(100)는 제1 전원전압 VDDL과 접지 레벨 사이에서 구동된다. 따라서, 펄스 발생기(100)에서 나타나는 신호의 하이레벨은 VDDL을 상회하지 않으며, 로우레벨은 접지레벨보다 낮게 나타나지 않는다.In addition, the
마찬가지로, 데이터 래치(200)의 일부는 제1 전원전압 VDDL과 접지 레벨 사이에서 구동되고, 상기 데이터 래치(200)의 나머지는 제2 전원전압 VDDH와 접지 레벨 사이에서 구동된다. Similarly, part of the
먼저, 상기 펄스 발생기(100)는 클럭 신호 CK를 수신하고, 클럭 펄스 CKP를 생성한다. 또한, 반전된 클럭신호 및 지연된 반전 클럭신호를 대상으로 한 온/오프 동작에 의해 클럭 펄스를 생성한다. 이를 위해 펄스 발생기(100)는 클럭 입력버퍼(110), 클럭 지연부(120), 스위칭부(130) 및 클럭 출력버퍼(140)를 가진다. 또한, 상기 펄스 발생기(100)에서 발생되는 신호들의 하이레벨은 제1 전원전압 VDDL 이하가 된다. 또한, 상기 펄스 발생기(100)에 입력되는 클럭 신호 CK의 레벨은 제1 전원전압 VDDL 이하로 설정됨이 바람직하다.First, the
상기 클럭 입력버퍼(110)는 인버터의 기능을 수행한다. 즉, 상기 클럭 입력버퍼(110)에 입력된 클럭 신호 CK는 반전된 형태로 출력된다. 클럭 입력버퍼(110)의 출력인 반전된 클럭 신호 /CK는 클럭 지연부(120) 및 스위칭부(130)로 입력된다.The
클럭 지연부(120)는 상기 클럭 입력버퍼(110)의 출력단과 스위칭부(130) 사이에 연결되고, 반전된 클럭 신호 /CK를 수신하여 소정 시간만큼 지연시키고, 지연된 반전 클럭 신호 /CKD를 출력한다. 클럭 지연부(120)의 출력신호인 지연된 반전 클럭 신호 /CKD는 스위칭부(130)에 입력된다.The
상기 스위칭부(130)는 클럭 지연부(120)와 클럭 출력버퍼(140) 사이에 연결된다. 상기 스위칭부(130)는 하나의 PMOS 트랜지스터 Q1과 하나의 NMOS 트랜지스터 Q2로 구성된다. 트랜지스터 Q1의 게이트 단자는 트랜지스터 Q2의 게이트 단자에 공통 연결되고, 공통 연결된 노드는 상기 클럭 지연부(120)의 출력단을 구성한다. 또한, 상기 트랜지스터 Q2의 소스 단자에는 클럭 입력버퍼(110)의 출력인 반전된 클럭 신호 /CK가 인가된다.The
클럭 출력버퍼(140)는 스위칭부(130)와 데이터 래치(200) 사이에 연결된다. 상기 클록 출력버퍼(140)는 스위칭부(130)의 출력신호를 반전하여, 클럭 펄스 CKP를 형성한다. 상기 클럭 펄스 CKP의 레벨은 제1 전원전압 VDDL에 의해 제한된다. 따라서, 클럭 펄스 CKP의 하이 레벨은 제1 전원전압 VDDL을 상회하지 않는다.The
상기 데이터 래치(200)는 클럭 발생기의 출력인 클럭 펄스를 이용하여 온/오프 동작을 수행하고, 이를 통해 데이터 신호의 레벨이 상승된 상태로 저장한다. 즉, 데이터의 저장 시에는 제2 전원전압 VDDH에 따라 상승된 레벨로 저장된다. 이를 위해 상기 데이터 래치(200)는 데이터 입력버퍼(210), 데이터 스위칭부(220), 데이터 저장부(230) 및 데이터 출력버퍼(240)로 구성된다.The data latch 200 performs an on / off operation by using a clock pulse that is an output of a clock generator, and stores the data signal in a raised state. That is, the data is stored at an elevated level according to the second power supply voltage VDDH. To this end, the data latch 200 includes a
상기 데이터 입력버퍼(210) 및 데이터 스위칭부(220)는 제1 전원전압 VDDL에 의해 구동된다. 또한, 데이터 저장부(230) 및 데이터 출력버퍼(240)는 제2 전원전압 VDDH에 의해 구동된다. 따라서, 제1 전원전압 VDDL 레벨로 공급되는 신호는 데이터 저장부(230) 및 데이터 출력버퍼(240)를 통해 이보다 상승된 제2 전원전압 VDDH 레벨로 상승되어 출력된다. 이를 통하여 낮은 레벨의 데이터 신호 D를 감지하여, 저장 및 데이터의 갱신을 한 후, 높은 레벨의 출력 데이터 Q를 형성할 수 있다.The
먼저, 데이터 입력버퍼(210)에는 데이터 신호 D가 인가된다. 상기 데이터 신호 D의 하이 레벨은 제1 전원전압 VDDL 이하로 설정됨이 바람직하다. 또한, 상기 데이터 입력버퍼(210)는 인버터의 기능을 수행하므로 출력 신호는 반전된 데이터 신호 /D가 된다. 반전된 데이터 신호 /D는 데이터 스위칭부(220)로 입력된다.First, the data signal D is applied to the
데이터 스위칭부(220)는 2개의 NMOS 트랜지스터들 N1 및 N2로 구성된다. 즉, 제1 트랜지스터 N1에는 데이터 신호 D가 입력되고, 게이트 단자를 통해 수신되는 클럭 펄스 CKP의 제어에 따라 온/오프 동작을 수행한다. 상기 제1 트랜지스터 N1의 일측단은 데이터 저장부(230)의 입력단에 연결된다. 또한, 제2 트랜지스터 N2에는 반전된 데이터 신호 /D가 입력되고, 게이트 단자를 통해 수신되는 클럭 펄스 CKP의 제어에 따라 온/오프 동작을 수행한다. 상기 제2 트랜지스터 N2의 일측단은 데이터 저장부(230)의 출력단에 연결된다.The
상기 데이터 저장부(230)는 2개의 인버터들로 이루어진 래치구성을 가지며, 데이터 스위칭부(220)의 신호를 수신하고 저장한다. 또한, 상기 데이터 저장부(230)는 제2 전원전압 VDDH에 의해 구동된다. 따라서, 상기 데이터 저장부(230) 의 출력은 입력에 비해 레벨이 최대 제2 전원전압 VDDH까지 상승된 상태로 출력된다.The
상기 데이터 출력버퍼(240)는 입력신호를 반전시키는 인버터의 기능을 수행한다. 상기 데이터 출력버퍼(240)는 제2 전원전압 VDDH에 의해 구동되므로, 데이터 저장부의 높은 출력레벨을 유지할 수 있다. 따라서, 데이터 저장부(240)의 출력은 반전되어 레벨이 상승된 출력 데이터 Q를 형성한다.The
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2에 도시된 플립플롭 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.3 is a timing diagram illustrating an operation of the flip-flop circuit shown in FIG. 2 according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 전원전압 VDDL 이하의 레벨을 가지는 클럭 신호 CK를 수신한 펄스 발생기(100)는 클럭 펄스 CKP를 형성하고, 이를 데이터 래치(200)로 전송한다. 래치부는 수신된 클럭 펄스 CKP의 제어에 따라 인가되는 데이터 신호 D를 감지하여 이를 저장하고, 제2 전원전압 VDDH 이하의 레벨로 상승된 출력 데이터 Q를 형성한다.2 and 3, the
먼저, 펄스 발생기(100)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.First, the operation of the
클럭 입력버퍼(110)에 입력된 클럭 신호 CK는 반전되어 반전된 클럭 신호 /CK로 형성된다. 클럭 지연부(120)는 반전된 클럭 신호를 △T만큼 지연시키고, 지연된 반전 클럭 신호 /CKP를 출력한다. 따라서, 반전된 클럭신호 /CK와 지연된 반전 클럭 신호 /CKP는 스위칭부(130)에 입력된다.The clock signal CK input to the
스위칭부(130)는 입력되는 2개의 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하고 클럭 출력버퍼(140)를 통해 클럭 펄스 CKP를 출력한다. 예컨대, 구간 T1에서 클럭 신호 CK는 하이레벨이 되고, 반전된 클럭 신호 /CK는 로우레벨이 된다. 또한, 지연된 반전 클럭 신호 /CKD는 반전된 클럭 신호 /CK에 비해 △T만큼 지연된 파형을 가진다. 따라서, 구간 T1에서 소정 기간 △T 동안은 지연된 반전 클럭 신호 /CKD는 하이레벨을 유지한다. The
반전된 클럭 신호 /CK가 로우레벨이고, 지연된 반전 클럭 신호 /CKD가 하이레벨인 경우, 스위칭부(130)의 NMOS 트랜지스터 Q2는 턴온되고, 스위칭부(130)는 로우레벨을 출력한다. 스위칭부(130)의 출력은 클럭 출력버퍼(140)에서 반전되어 하이레벨의 클럭펄스 CKP를 형성한다. 상기 클럭펄스 CKP의 하이레벨은 제1 전원전압 VDDL 이하로 설정된다. 이는 펄스 발생기(100)가 제1 전원전압 VDDL에 의해 구동됨에 기인한다.When the inverted clock signal / CK is low level and the delayed inverted clock signal / CKD is high level, the NMOS transistor Q2 of the
또한, 구간 T1에서 지연시간 △T가 경과한 후에는 지연된 반전 클럭 신호 /CKD도 로우레벨로 변경된다. 따라서, 스위칭부(130)에 인가되는 2개의 신호들 /CK 및 /CKD는 로우레벨이 된다. 이때, 스위칭부(130)의 PMOS 트랜지스터 Q1은 턴온되고, NMOS 트랜지스터 Q2는 턴오프된다. 따라서, 스위칭부(130)는 하이레벨의 신호를 출력하고, 클럭 출력버퍼(140)를 경유하여 로우레벨의 클럭 펄스 CKP를 형성한다. 상기 스위칭부(130)로부터 출력되는 하이레벨의 신호는 제1 전원전압 VDDL 이하가 된다.In addition, after the delay time DELTA T has elapsed in the period T1, the delayed inverted clock signal / CKD is also changed to the low level. Therefore, the two signals / CK and / CKD applied to the
이어서, 구간 T1에 연속하여 구간 T2가 개시된다.Subsequently, section T2 is started subsequent to section T1.
상기 구간 T2에서는 클럭 신호 CK는 로우레벨로 변경되고, 반전된 클럭 신호 /CK는 하이레벨로 변경된다. 또한, 클럭 지연부(120)의 동작에 의해 지연된 반전 클럭 신호 /CKD는 △T만큼 지연된 양상을 가진다. 따라서, 구간 T2가 개시된 후, 지연시간 △T 동안 지연된 반전 클럭 신호 /CKD는 로우레벨을 유지한다. 결국, 구간 T2에서 △T 동안 반전된 클럭 신호 /CK는 하이레벨을 유지하고, 지연된 반전 클럭 신호 /CKD는 로우레벨을 유지한다.In the period T2, the clock signal CK is changed to the low level, and the inverted clock signal / CK is changed to the high level. In addition, the inverted clock signal / CKD delayed by the operation of the
스위칭부(130)에 인가되는 하이레벨의 반전된 클럭신호 /CK 및 로우레벨의 지연된 반전 클럭 신호 /CKD에 의해 스위칭부(130)의 PMOS 트랜지스터 Q1은 턴온되고, 스위칭부(130)는 하이레벨의 상태를 유지한다. 이는 클럭 출력 버퍼(140)를 경유하여 로우레벨의 클럭 펄스 CKP를 유지하게 된다.The PMOS transistor Q1 of the
이어서, 구간 T2에서 지연시간 △T가 경과한 후, 지연된 반전 클럭 신호 /CKD는 하이레벨로 변경된다. 따라서, 스위칭부(130)에 인가되는 2개의 신호들은 하이레벨로 설정된다. 2개의 신호들이 하이레벨인 경우, 스위칭부(130)의 트랜지스터들 Q1 및 Q2는 턴오프된다. 따라서, 클럭 펄스 CKP는 이전 상태인 로우레벨을 유지한다.Subsequently, after the delay time DELTA T has elapsed in the period T2, the delayed inverted clock signal / CKD is changed to a high level. Therefore, the two signals applied to the
즉, 본 실시예에서의 펄스 발생기(100)는 반전된 클럭 신호 /CKD가 클럭 지연부(120)에 의해 지연된 시간만큼, 하이레벨의 클럭 펄스 CKP를 형성한다. 상기 클럭 펄스 CKP의 하이레벨은 제1 전원전압 VDDL에 의해 제한받는다. 따라서, 클럭 펄스 CKP의 레벨은 제1 전원전압 VDDL을 상회하지 않는다.That is, the
본 실시예의 데이터 래치(200)는 인가되는 클럭 펄스 CKP의 상승 구간에서 데이터 신호 D를 감지하고, 이를 저장한다. 따라서, 출력 데이터 Q의 갱신은 클럭 펄스 CKP의 상승구간에서 일어난다. 또한, 제1 전원전압 VDDL에 의해 제한받는 데 이터 신호 D의 레벨은 데이터 래치(200)를 통해 이보다 높은 레벨은 제2 전원전압 VDDH에 의해 제한받는다. 따라서, 본 실시예의 플립플롭 회로는 제1 전원전압 VDDL로부터 제2 전원전압 VDDH로 레벨이 상승되는 구조가 된다.The data latch 200 according to the present exemplary embodiment senses the data signal D in the rising period of the applied clock pulse CKP and stores it. Therefore, the update of the output data Q occurs in the rising section of the clock pulse CKP. In addition, the level of the data signal D restricted by the first power supply voltage VDDL is limited by the second power supply voltage VDDH through the
먼저, 구간 T1에서 로우레벨의 데이터 신호 D가 데이터 입력버퍼(210)로 입력되고, 클럭 펄스 CKP가 지연시간 △T동안 하이레벨로 상승하는 경우, 데이터 스위칭부(220)의 제1 트랜지스터 N1은 턴온된다. 또한, 하이레벨의 클럭펄스에 의해 제2 트랜지스터 N2도 턴온된다. 턴온된 제2 트랜지스터 N2에 의해 하이레벨의 반전된 데이터 신호 /D는 데이터 저장부(230)의 타측단에 전달되고, 저장된다.First, when the low level data signal D is input to the
따라서, 데이터 스위칭부(210)의 제1 트랜지스터 N1은 로우레벨의 데이터 신호 D를 출력하고, 이는 데이터 저장부(230)에 입력된다. 상기 데이터 입력버퍼(210) 및 데이터 스위칭부(220)는 제1 전원전압 VDDL의 레벨에 의해 제한받으며, 상기 데이터 저장부(230)는 제2 전원전압 VDDH에 의해 레벨이 제한된다. 따라서, 데이터 저장부(230)에서 저장되는 신호의 레벨은 상승하는 레벨 시프팅 동작이 발생한다.Accordingly, the first transistor N1 of the
데이터 저장부(230)는 데이터 신호 D를 저장함과 동시에 이를 반전하여 데이터 출력버퍼(240)로 전달한다. 결국, 데이터 래치(200)는 클럭 펄스 CKP의 상승구간에서 로우레벨의 데이터 신호 D를 감지하고, 이를 데이터 저장부(230)에 저장하고, 최종적으로 출력 데이터 Q를 갱신한다.The
이어서, 구간 T1에서 지연시간 △T가 경과한 후, 클럭 펄스 CKP는 로우레벨로 변경된다. 따라서 데이터 스위칭부(220)의 2개의 트랜지스터들 N1 및 N2는 오프 된다. 이는 이전에 데이터 저장부(220)에 저장된 데이터가 출력 데이터 Q로 유지됨을 의미한다. 따라서, 데이터 신호 D의 레벨에 무관하게 플립플롭은 기존의 출력 데이터 Q를 유지한다.Subsequently, after the delay time DELTA T has elapsed in the period T1, the clock pulse CKP is changed to the low level. Therefore, the two transistors N1 and N2 of the
계속해서, 구간 T2에서도 클럭 펄스 CKP가 로우 레벨을 유지한다. 따라서, 데이터 신호 D의 레벨에 무관하게 플립플롭은 기존의 출력 데이터 Q의 상태를 유지하게 된다.Subsequently, the clock pulse CKP maintains the low level even in the period T2. Thus, regardless of the level of the data signal D, the flip-flop maintains the state of the existing output data Q.
만일 데이터 신호 D가 하이레벨로 변화하더라도, 클럭 펄스 CKP가 상승구간 또는 하이레벨이 아닌 경우에는 출력 데이터 Q의 갱신은 발생하지 않는다. 또한, 구간 T2 이후의 클럭 주기에서 클럭 펄스 CKP의 하이 레벨로의 천이가 일어나고, 데이터 신호 D가 하이레벨로 변화한 경우에는 데이터 신호의 갱신이 클럭 펄스 CKP에 동기되어 발생된다. 따라서, 출력 데이터 Q는 클럭 펄스 CKP의 하이레벨의 천이에 동기되어 갱신된다.Even if the data signal D changes to high level, the update of the output data Q does not occur when the clock pulse CKP is not at the rising section or the high level. In addition, when the clock pulse CKP transitions to the high level in the clock period after the period T2, and the data signal D changes to the high level, the update of the data signal is generated in synchronization with the clock pulse CKP. Therefore, the output data Q is updated in synchronization with the transition of the high level of the clock pulse CKP.
본 실시예에서는 펄스 발생기와 데이터 래치가 각각 별도로 구비된다. 따라서, 하나의 펄스 발생기에 다수개의 데이터 래치들을 배치시킬 수도 있다. 이를 통하여 플립플롭이 차지하는 면적을 최소화할 수 있으며, 플립플롭이 소모하는 전력을 감소시킬 수 있다. 즉, 다수개의 데이터 래치가 하나의 펄스 발생기를 공유하는 구조를 취할 경우, 전력 소모를 줄이고, 반도체 칩의 레이-아웃 상에서 차지하는 면적을 감소시킬 수 있다.In this embodiment, a pulse generator and a data latch are provided separately. Thus, a plurality of data latches may be arranged in one pulse generator. Through this, the area occupied by the flip-flop can be minimized, and the power consumed by the flip-flop can be reduced. That is, when a plurality of data latches have a structure in which one pulse generator is shared, power consumption may be reduced, and the area occupied on the layout of the semiconductor chip may be reduced.
도 1은 종래 기술에 따른 레벨 변환 플립플롭을 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a level converting flip-flop according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레벨 변환 플립플롭을 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a level shift flip-flop according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2에 도시된 플립플롭 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.3 is a timing diagram illustrating an operation of the flip-flop circuit shown in FIG. 2 according to a preferred embodiment of the present invention.
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