KR920001911B1 - Output circuit for ic - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 회로도.1 is a conventional circuit diagram.
제2도는 제1도의 동작시 전압특성도.2 is a voltage characteristic diagram during operation of FIG.
제3도는 제1도의 동작시 전류특성도.3 is a current characteristic diagram in operation of FIG.
제4도는 본 발명에 따른 회로도.4 is a circuit diagram according to the present invention.
제5도는 제4도의 동작시 전압특성도.5 is a voltage characteristic diagram during operation of FIG.
제6도는 제4도의 동작시 전류특성도.6 is a current characteristic diagram in operation of FIG.
본 발명은 반도체 장치의 순간 전력소모 제거회로에 관한 것으로, 특히 씨모스 트랜지스터(CMOS)에서 스위칭시 발생되는 다이내믹전류(Dynamic Current)를 제거하여 전력소모를 줄일 수 있는 순간 전력소모 제거회로에 관한 것이다. 씨모스 트랜지스터는 P 및 N 모스 트랜지스터가 상보하는 형태로 접속된 구조의 트랜지스터로 소비전력이 작고 잡음여유가 큰 이점이 있다.The present invention relates to an instantaneous power consumption removal circuit of a semiconductor device, and more particularly, to an instantaneous power consumption removal circuit capable of reducing power consumption by removing dynamic current generated during switching in a CMOS transistor. . CMOS transistors are transistors having a structure in which P and N MOS transistors are complementary, and have advantages of low power consumption and large noise margin.
제1도는 반도체 장치에서 사용하는 종래의 일반적인 출력회로를 나타내고 있다. 제1도를 참조하면, 전원공급전압(VCC)와 노드(12) 사이에 소오스-드레인 통로가 접속된 P모스 트랜지스터(TP1)가 접속되어 있고, 상기 노드(12)와 접지 사이에는 드레인-소오스 통로가 접속된 N모스 트랜지스터(TN1)가 접속되어 있다. 상기 P및 N모스 트랜지스터(TP1)(TN1)의 게이트에는 입력단자(10)와 접속되어 있다. 상기 +노드(12)는 P 및 N모스 트랜지스터(TP2)(TN2)의 게이트에 접속되어 있으며, 전원공급전압(VCC)와 노드(14)사이에 소오스-드레인 통로가 접속된 상기 P모스 트랜지스터(TP2)가 접속되어 있고, 상기 노드(14)와 접지 사이에는 드레인-소오스 통로가 접속된 상기 N모스 트랜지스터(TN2)가 접속되어 있다. 또한 노드(14)는 출력단자(16)에 접속되어 있다.1 shows a conventional general output circuit for use in a semiconductor device. Referring to FIG. 1, a PMOS transistor TP1 having a source-drain path connected between a power supply voltage VCC and a
제2도는 상기 제1도의 동작시 전압특성을 나타내고, 제3도는 전류특성을 나타내는 도면이다. 제2도 및 제3도를 참조하여 제1도의 동작을 설명한다. 입력단자(10)를 통하여 제2도의 (A1)와 함께 0V에서 VCC까지 리니어(Linear)하게 증가하는 신호가 입력된다. 이때 상기 입력이 0V에서 N모스 트랜지스터(TN1)의 드레쉬홀드 전압(Treshold)(Voltage)(VTN1)이 될때까지는 상기 P모스 트랜지스터(TP1)는 리니어 상태이고 N모스 트랜지스터(TN1)는 ″오프″상태이다. 입력이 VTN에서이 될때까지 P모스 트랜지스터(TP1)는 리니어 상태이고 N모스 트랜지스터(TN1)는 ″포화″상태이며, 상기 입력이이며 P 및 N모스 트랜지스터(TP1)(TN1)는 모두 포화상태이며, 상기 P모스 트랜지스터(TP1)의 드레쉬홀드 전압이 VTP1일때 입력이 VCC/2에서 VCC-VTP1이 될때까지 상기 P모스 트랜지스터(TP1)가 포화상태이고, N모스 트랜지스터(TN1)가 리니어 상태이다. 계속해서, 상기 입력이 VCC-VTP1에서 VCC가 될때까지 P모스 트랜지스터(TP1)가 ″오프″상태이고 N모스 트랜지스터(TN1)가 리니어 상태가 된다. 따라서 입력단(10)을 통해(A1)와 같은 입력신호가 입력되면 노드(12)에서 (B1)와 같은 신호를 출력한다.FIG. 2 is a diagram showing voltage characteristics during operation of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing current characteristics. The operation of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. A signal that increases linearly from 0V to VCC is input through the
상기 (B1)의 신호가 P 및 N모스 트랜지스터(TP2)(TN2)의 게이트에 입력되면 상기 P 및 N모스 트랜지스터(TP2)(TN2)는 상위 P 및 N모스 트랜지스터(TP1)(TN1)와 반대의 동작을 하여 노드(14)는 상기 (B1)신호와 반대의 전위를 갖는 (C1)와 같은 신호를 출력하게 된다. 상기 입력이 VTN1보다 작거나 VCC-VTP1보다 클때를 제외한 구간에서 P 및 N모스 트랜지스터(TP1)(TN1)는 동시에 ″온″되어 상기 전원전압단(VCC)와 접지사이에 전류통로가 생겨 다이내믹 전류가 흐른다. 특히 상기 P 및 N모스 트랜지스터(TP1)(TN1)가 모두 포화상태일때 제3도에 나타낸 바와같이 다이내믹전류가 증가하게 된다. 또한 P 및 N모스 트랜지스터(TP2)(TN2)는 상기 P 및 N모스 트랜지스터(TP1)(TN1)과 마찬가지로 전원전압단(VCC)과 접지사이에 전류통로가 생겨 다이내믹 전류가 흐르게 된다. 이러한 일반적인 씨모스 출력회로는 논리상태가 바뀌어질때 P모스 트랜지스터와 N모스 트랜지스터가 동시에 ″온: 되는 경우가 발생되어 전원 전압단과 접지사이에 직류전류가 흘러 전력소모가 증가되는 문제점이 있었다.When the signal of (B1) is input to the gates of the P and N-MOS transistors TP2 and TN2, the P and N-MOS transistors TP2 and TN2 are opposite to the upper P and N-MOS transistors TP1 and TN1. The
따라서 본 발명의 목적은 P모스 트랜지스터와 N모스 트랜지스터의 입력점을 분리므로 논리상태의 스의칭시에 동시에 ″온″되는 것을 방지하여 전력소모량을 줄일 수 있는 순간 전력소모 제거회로를 제공함에 있다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력단자와, 드레인과 전원전압에 연결된 소오스와 상기 입력단자에 연결된 게이트를 가지는 제1P모스 트랜지스터와, 드레인과 기준전압과 연결된 소오스와 상기 입력단자에 연결된 게이트를 가지는 제1N모스 트랜지스터와, 게이트가 기준전압에 연결된 P모스 트랜지스터와 게이트가 전원전압에 연결된 N모스 트랜지스터가 병렬로 연결되어 상기 제1P모스 트랜지스터의 드레인과 제1N모스 트랜지스터의 드레인 사이에 연결된 트랜스미션 게이트와, 전원전압 및 출력단자에 각각 접속된 소오스 및 드레인과 상기 제1모스 트랜지스터의 드레인에 접속된 게이트를 가지는 제2P모스 트랜지스터와, 기준전압과 출력단자에 각각 접속된 소오스 및 드레인과 상기 제1N모스 트랜지스터의 드레인에 접속된 게이를 가지는 제2P모스 트랜지스터로 구성한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an instantaneous power consumption elimination circuit that separates input points of a P-MOS transistor and an N-MOS transistor, thereby reducing power consumption by preventing simultaneous ″ on ″ during switching of logic states. . In order to achieve the above object, the present invention provides a first PMOS transistor having an input terminal, a source connected to a drain and a power voltage, and a gate connected to the input terminal, a source connected to a drain and a reference voltage, and a source connected to the input terminal. A first N-MOS transistor having a gate, a P-MOS transistor having a gate connected to a reference voltage, and an N-MOS transistor having a gate connected to a power supply voltage are connected in parallel and connected between a drain of the first P-MOS transistor and a drain of the first N-MOS transistor. A second P-MOS transistor having a transmission gate, a source and a drain connected to a power supply voltage and an output terminal, and a gate connected to a drain of the first MOS transistor, a source and a drain connected to a reference voltage and an output terminal, respectively, The gay connected to the drain of the first N-MOS transistor It is composed of a second PMOS transistor.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.
제4도는 본 발명에 따른 순간 전력소모 제거회로도이다. 상기 제4도를 참조하면, 전원전압단(VCC)과 노드(22)사이에 소오스-드레인 통로가 접속된 P모스 트랜지스터(TP11)가 접속되어 있고, 노드(24)와 접지사이에 드레인 소오스 통로가 접속된 N모스 트랜지스터(TN11)가 접속되어 있다. 상기 P 및 N모스 트랜지스터(TP1)(TN1)의 게이트에는 입력단자(20)가 접속되어 있다. 상기 노드(22)와 노드(24)의 사이에는 게이트가 접지되고 소오스-드레인 통로가 접속된 P모스 트랜지스터와 게이트가 전원전압단(VCC)에 접속되고 드레인-소오스통로가 접속된 N모스 트랜지스터가 병렬로 접속된 트랜스미숀 게이트(Transmissiongate)가 접속되어 있다. 또한 상기 노드(22)에는 P모스 트랜지스터(TP12)의 게이트가 접속되어 있고, 상기 노드(24)에는 N모스 트랜지스터(TN12)의 게이트가 접속되어 있다. 상기 P모스 트랜지스터(TP12)는 전원전압단(VCC)에 소오스가 노드(26)에 드레인이 접속되며, 상기 N모스 트랜지스터(TN12)는 노드(26)에 드레인이, 접지에 소오스가 접속되어 있다. 또한 상기 노드(26)은 출력단(28)에 접속되어 있다.4 is a circuit diagram of an instantaneous power consumption elimination circuit according to the present invention. Referring to FIG. 4, a PMOS transistor TP11 having a source-drain passage connected between the power supply voltage terminal VCC and the
제5도는 상기 제4도의 동작시 전압특성을 나타내며, 제6도는 상기 제4도의 동작시 전류특성을 나타내는 도면이다. 제5도 및 제6도를 참조하여 제4도의 동작을 상세히 설명한다. 입력단자(20)을 통하여 제5도의 (A2)와 같이 0V에서 VCC까지 리니어하게 증가하는 신호가 입력된다. 이때 상기 입력이 0V에서 N모스 트랜지스터(TN11)이 드레쉬 홀드전압(VTN11)이 될때까지는 상기 P모스 트랜지스터(TP11)은 리니어 상태이고, N모스 트랜지스터(TN11)는 ″오프″상태 이므로 노드(22)와 노드(24)의 전위는 전위전압(VCC)를 유지한다. 그후 상기 입력이 VTN11보다 커지게 되면 상기 P모스 트랜지스터(TP11)는 리니어 상태이고 P모스 트랜지스터(TN11)는 ″오프″상태가 된다. 그때 노드(22)의 전위는이 된다. 상기에서 V22는 노드(22)의 전위, RTN11(S)는 N모스 트랜지스터(TN11)의 포화저항, RTP11(L)는 P모스 트랜지스터(TP11)의 리니어 저항, RT는 트랜스미션 게이트(T)의 저항을 나타낸다. 또한 노드(24)의 전위는가 된다. 상기에서 V24는 노드(24)의 전위이다.FIG. 5 shows voltage characteristics in the operation of FIG. 4 and FIG. 6 shows current characteristics in the operation of FIG. The operation of FIG. 4 will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. A signal that linearly increases from 0V to VCC is input through the
상기 노드(22)와 노드(24)의 전압차는 상기 트랜스미션 게이트(T)의 저항값에 의해 결정된다. 그후 상기 P모스 트랜지스터(TP11)의 드레쉬 홀드전압을 VTP11이라 하면 상기 입력이 VCC-VTP11되기 전에 P 및 N모스 트랜지스터(TP11)(TN11)가 모두 포화상태인 상태가 있다. 그때 노드(22)의 전위는가 되며, 노드(24)의 전위는가 된다. 상기 RTP11(S)는 P모스 트랜지스터(TP11)의 포화저항이다. 그후 상기한 입력이 VCC-VTP11될때가지 상기 P모스 트랜지스터(TP11)는 포화상태이고, N모스 트랜지스터(TN11)는 리니어 상태가 된다. 그때 노드(22)의 전위는가 되며, 노드(24)의 전위는가 된다. 상기에서 RTN11(L)는 N모스 트랜지스터(TN11)의 리니어 저항을 나타낸다.The voltage difference between the
계속해서 상기 입력이 VCC-VTP11에서 VCC까지 일때에는 상기 P모스 트랜지스터(TP11)는 ″오프″되고, 상기 N모스 트랜지스터(TN11)는 리니어 상태이므로 노드(22)와 노드(24)의 전위는 접지전위(0V)가 된다. 따라서 상기 입력단자(20)을 통해 제5의 (A2)와 같은 신호가 입력되면 노드(22)는 (B2)와 같은 신호를, 노드(24)는 (C2)와 같은 신호를 출력한다.Subsequently, when the input is from VCC-V TP11 to VCC, the P-MOS transistor TP11 is ″ off ″, and since the N-MOS transistor TN11 is in a linear state, the potentials of the
상기 (B2)와 (C2)의 신호는 P 및 N모스 트랜지스터(TP12)(TN12)의 게이트에 각각 입력된다. 이때 상기 (C2)신호가 전원전압(VCC)의 레벨을 가질때 상기 N모스 트랜지스터(TN12)는 ″온″되며, 접지전압(0V)의 레벨을 가질때 상기 N모스 트랜지스터(TN12)는 ″오프″된다. 또한 상기 (B2)신호는 전원전압(VCC)의 레벨을 유지하다가 상기 (C2)신호가 접지전압(0V)의 레벨로 변환후 소정시간 뒤에 접지전압(0V)의 레벨을 갖게 된다. 따라서 상기 P모스 트랜지스터(TP12)는 ″오프″상태를 유지하면서 상기 N모스 트랜지스터(TN12)가 충분히 ″오프″된 후 소정지연시간(td)뒤에 ″온″되어 출력단자(28)를 통하여 제5도의 (D2)와 같은 신호를 출력한다. 상기 소정지연시간 (td)는 트랜스미션케이트의 '온'저항값에 따라 달라질 수 있다.The signals of (B2) and (C2) are input to the gates of the P and N-MOS transistors TP12 and TN12, respectively. At this time, when the (C2) signal has the level of the power supply voltage VCC, the N-MOS transistor TN12 is ″ on ″, and when the (C2) signal has the level of the ground voltage 0V, the N-MOS transistor TN12 is ″ off ″. . In addition, the (B2) signal maintains the level of the power supply voltage VCC, and the (C2) signal has a level of the ground voltage (0V) after a predetermined time after the signal (C2) is converted to the level of the ground voltage (0V). Accordingly, the P-MOS transistor TP12 is ″ off ″ while the N-MOS transistor TN12 is sufficiently ″ off ″ while maintaining the ″ off ″ state, and is ″ turned on ″ after a predetermined delay time td. A signal as shown in (D2) of FIG. The predetermined delay time td may vary depending on the 'on' resistance value of the transmission gate.
따라서, 상기 P모스 트랜지스터(TP12)와 N모스 트랜지스터(TN12)가 동시에 ″온″되지 않으므로 전원전압단(VCC)과 접지 사이의 전류통로를 차단하여 P모스 트랜지스터(TP12)와 N모스 트랜지스터(TN12)사이의 다이내믹 전류를 제거하며, 이는 제6도에 도시한 바와 같다.Therefore, since the P-MOS transistor TP12 and the N-MOS transistor TN12 are not ″ ON ″ at the same time, the PMOS transistor TP12 and the N-MOS transistor TN12 are blocked by blocking the current path between the power supply voltage terminal VCC and the ground. This eliminates the dynamic current between), as shown in FIG.
상술한 바와같이 본 발명은 트랜스미션 게이트를 사용하여 씨모스 트랜지스터의 입력전위를 분리함으로써 스위칭시 발생되는 다이내믹 전류를 제거하여 전력소비를 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention has the advantage of greatly reducing power consumption by eliminating the dynamic current generated during switching by separating the input potential of the CMOS transistor using a transmission gate.
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