[發明專利]一種E-TSPC觸發器

有效

• 申請號: 201710084597.6
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106992769B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 吳華靈;譚洪舟;路崇;陸許明;徐永鍵
• 申請（專利權）人: 廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學花都產業科技研究院;中山大學
• 主分類號: H03K3/356
• 分類號: H03K3/356
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明涉及一種E?TSPC觸發器，包括第一級反相器、第二級反相器、第三級反相器、交流電平放大電路、電源vdd1和電源vdd2；其中第一級反相的輸入端接入信號源輸出端D，第一級反相的輸出端接第二級反相器的輸入端，第二級反相器的輸出端接第三級反相器的輸入端，第三級反相器的輸出端接交流電平放大電路的輸入端；所述第一級反相器、交流電平放大電路采用電源vdd1供電，第二級反相器、第三級反相器采用電源vdd2供電；電源vdd1的供電電壓為工藝標準電壓，電源vdd2的供電電壓大于工藝標準電壓。

技術領域

本發明涉及觸發器技術領域，更具體地，涉及一種E-TSPC觸發器。

背景技術

隨著CMOS工藝不斷進步，單個芯片電路規模越來越大，電路工作頻率越來越高，性能越來越好。觸發器作為時序電路的基本電路模塊，其性能直接制約分頻器等時序電路性能。

源極耦合型D觸發器(Source Couple Logic DFF，SCL DFF)因為其極高的工作速度通常為超高速分頻器的首選，但其存在靜態功耗且電路較復雜。隨著工藝不斷進步，動態觸發器尤其是TSPC DFF因為其卓越的綜合性能而廣泛應用在超高速分頻器中。TSPC結構簡單，通常由四級反相器組成，依靠寄生電容存儲信號。為了提升TSPC工作頻率，出現了擴展真單相時鐘觸發器(Extentended True Single Phase Clock，E-TSPC)。E-TSPC為有比邏輯電路，其進一步簡化了TSPC，工作速度進一步提高。但是同樣工藝下，E-TSPC的工作速度還是不如SCL DFF，這是因為E-TSPC對時鐘的擺幅和斜率有較高要求。

發明內容

本發明為解決以上現有技術的缺陷，提供了一種E-TSPC觸發器，該觸發器與傳統的E-TSPC觸發器相比，具有更高的工作速度和更大的輸出信號擺幅。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種E-TSPC觸發器，包括第一級反相器、第二級反相器、第三級反相器、交流電平放大電路、電源vdd1和電源vdd2；其中第一級反相的輸入端接入信號源輸出端D，第一級反相的輸出端接第二級反相器的輸入端，第二級反相器的輸出端接第三級反相器的輸入端，第三級反相器的輸出端接交流電平放大電路的輸入端；所述第一級反相器、交流電平放大電路采用電源vdd1供電，第二級反相器、第三級反相器采用電源vdd2供電；電源vdd1的供電電壓為工藝標準電壓，電源vdd2的供電電壓大于工藝標準電壓。

上述方案中，提高第二級反相器、第三級反相器的供電電壓能夠達到提高觸發器工作速度的效果，且使得第三級反相器輸出的信號具有更大的擺幅。另外，通過交流電平放大電路對第三級反相器輸出的信號進行放大，能夠使得輸出信號的擺幅更大且使其共模電平為電源的一半。

優選地，所述第一級反相器包括NMOS管MN1、NMOS管MN2和PMOS管MP1；其中NMOS管MN1的柵極、PMOS管MP1的柵極作為第一級反相器的輸入端與信號源輸出端D連接；NMOS管MN1的漏極和NMOS管MN2的源極連接；NMOS管MN1的源極接地；PMOS管MP1的漏極和NMOS管MN2的漏極連接；NMOS管MN2的柵極接入時鐘信號clk；PMOS管MP1的源極接入電源vdd1；PMOS管MP1的漏極和NMOS管MN2的漏極作為第一級反相器的輸出端與第二級反相器的輸入端連接。

優選地，所述第二級反相器包括NMOS管MN3和PMOS管MP2；其中NMOS管MN3的漏極和PMOS管MP2的漏極連接；NMOS管MN3的柵極接入時鐘信號clk；NMOS管MN3的源極接地；PMOS管MP2的源極接入電源vdd2；PMOS管MP2的柵極作為第二級反相器的輸入端與跟第一級反相器的輸出端連接；NMOS管MN3的漏極和PMOS管MP2的漏極作為第二級反相器的輸出端與第三級反相器的輸入端連接。