JPH0212055B2 - - Google Patents

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JPH0212055B2
JPH0212055B2 JP56177413A JP17741381A JPH0212055B2 JP H0212055 B2 JPH0212055 B2 JP H0212055B2 JP 56177413 A JP56177413 A JP 56177413A JP 17741381 A JP17741381 A JP 17741381A JP H0212055 B2 JPH0212055 B2 JP H0212055B2
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JP
Japan
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latch circuit
transmission gate
unit latch
input
racing
Prior art date
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JP56177413A
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English (en)
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JPS5879328A (ja
Inventor
Hiromasa Nakagawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS5879328A publication Critical patent/JPS5879328A/ja
Publication of JPH0212055B2 publication Critical patent/JPH0212055B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/037Bistable circuits

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は相補形MOS構造(CMOS)で構成
した単位ラツチ回路を2段縦続接続してなるマス
タ・スレーブ形のラツチ回路に関するものであ
る。
CMOSインバータを2個直列に接続し、入力
側には入力信号源との間に、トランスミツシヨン
ゲートを接続して、2番目のインバータの出力と
1番目のインバータ入力とを別のトランスミツシ
ヨンゲートで結んで構成した単位ラツチ回路を用
い、このような単位ラツチ回路を2段縦続接続し
たものは、マスタ・スレーブ形のラツチ回路とし
て半導体集積回路に多く用いられている。
この種のラツチ回路は、逆相関係にある2相ク
ロツクによりデータ入力、データ保持を繰り返し
多段に直列接続した時には、カウンタとして使わ
れている。
第1図はCMOSで構成された単位ラツチ回路
を示す回路図で、1および2はCMOSインバー
タ、3はpチヤネルMOSトランジスタ(以下p
−MOSTという)Qp1とnチヤネルMOSトラン
ジスタ(以下n−MOSTという)Qo1とから成る
入力側のトランスミツシヨンゲートであり、4は
p−MOSTQp2とn−MOSTQo2とから成る帰還
側のトランスミツシヨンゲートである。第2図は
クロツクV1,V2の波形図であり、クロツクV2
クロツクV1の反転出力である。
第3図はこのような単位ラツチ回路を2段縦続
接続したマスタ・スレーブ形ラツチ回路を示す回
路図で、1段目の単位ラツチ回路L1は、インバ
ータ11および12、p−MOSTQp11およびn
−MOSTQo11からなる入力側トランスミツシヨ
ンゲート13、並びにp−MOSTQp12およびn
−MOSTQo12からなる帰還側トランスミツシヨ
ンゲート14で構成されている。2段目の単位ラ
ツチ回路L2はインバータ21および22、p−
MOSTQp21およびn−MOSTQo21からなる入力
側トランスミツシヨンゲート23並びにp−
MOSTQp22およびn−MOSTQo22からなる帰還
側トランスミツシヨンゲート24からなり、n−
MOSTQo11,Qo22およびp−MOSTQp12,Qp21
ゲートにはクロツクv1が供給され、n−
MOSTQo12,Qo21およびp−MOSTQp11,Qp22
ゲートにはクロツクv2が供給される。1段目の単
位ラツチ回路L1の入力電圧をVA、インバータ1
1の入力電圧をVB、インバータ11の出力電圧
をVC、単位ラツチ回路L1の出力電圧をVDとする。
2段目の単位ラツチ回路L2の入力へは電圧VC
供給される。インバータ21の入力電圧をVE
単位ラツチ回路L2の出力電圧をVFとする。
上記構成において、データ入力、データ保持を
制御する2相のクロツクV1とV2とが完全に逆相
関係にあれば、1段目の単位ラツチ回路L1の入
力側トランスミツシヨンゲート13をONにした
時、2段目の単位ラツチ回路L2の入力側トラン
スミツシヨンゲート23は完全にOFFになつて
おり、1段目の単位ラツチ回路L1に入力したデ
ータがそのまま2段目の単位ラツチ回路L2に抜
けるといういわゆるレーシングは起らない。しか
し、2相クロツクのうち一方が容量などの影響で
時間的遅れがある場合、レーシングが発生し誤動
作の原因となつていた。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたも
ので、このレーシングの発生機構を解析し、レー
シングの発生しない条件を見出すことによつて常
に正常動作をするマスタ・スレーブ形ラツチ回路
を実現することを目的としている。
以下第4図aおよびbについて、クロツクV2
がV1の変化よりも時間TDだけ遅れて動作する場
合のレーシング発生条件を考える。タイミング
T1では、VAが単位ラツチ回路L1に取り込まれ
る。タイミングT2で保持され、かつ単位ラツチ
回路L2に転送される。タイミングT3では単位ラ
ツチ回路L1は、A(第4図aでは“0”レベル、
第4図bでは“1”レベル)を入力するためトラ
ンスミツシヨンゲート13をONにし、単位ラツ
チ回路L2は以前の値を保持するためトランスミ
ツシヨンゲート23をOFFとする。
タイミングT3の前半T31,T32,T33では、V1
V2>0となるために単位ラツチ回路L1,L2のト
ランスミツシヨンゲートのn−MOSTは、OFF
からONへの遷移状態あるいは完全なON状態に
なつている。このためタイミングT31,T32,T33
のどちらかで単位ラツチ回路L2のトランスミツ
シヨンゲート23が完全にOFFになる前に単位
ラツチ回路L1のトランスミツシヨンゲート13
がON状態を開始することにより、Aが入力され
て単位ラツチ回路L2の出力VFは反転し、レーシ
ングを起す。ここで、レーシングを起すタイミン
グがT31,T32,T33のいずれかを求める。簡単化
のため、第4図aにおいて、入力VAを電位VDD
らGNDに変化させた場合のタイミングT32では、
第5図に示すようにすべてのトランスミツシヨン
ゲートのゲート入力信号はVDDであり、高レベル
であるからp−MOSTはすべてOFF状態n−
MOSTはすべてON状態になる。各節点電位は、
VDD(高レベル)を“1”、GND(低レベル)を
“0”として示す。単位ラツチ回路L1の等価回路
は単位ラツチ回路L1が変化する前の状態では、
2つのインバータを除くと第6図となり、Qo12
飽和領域で、Qo11を非飽和領域で解くとVBは次
式で表わされる。
ここで、VDD;電源電圧 VTN;n−MOSTのスレツシホールド
電圧 βN2;帰還側トランスミツシヨンゲー
ト14におけるn−MOSTQo12
コンダクタンス(以下コンダクタ
ンスをβという) βN1;入力側トランスミツシヨンゲー
ト13におけるn−MOSTQo11
のβ βN1=βN2,VDD=5V,VTN=0.6Vとすると、VB
=1.29Vとなり、単位ラツチ回路L1で保持してい
たVD=5Vは0Vに反転する。この時単位ラツチ回
路L2でVF=0Vが保持されていれば〔1〕式よ
り、VC=5VとなつてもVE=1.29Vとなり、VF
0Vを保持してレーシングは起きない。
しかし、タイミングT31において単位ラツチ回
路L1の入力側トランスミツシヨンゲート13が
ONの状態で、VC=0Vから5Vに変化した時、単
位ラツチ回路L2の入力側トランスミツシヨンゲ
ート23もONの場合VEが単位ラツチ回路L2を反
転させる電圧に達した時にレーシングが発生す
る。
次に、第4図bにおいて、VAをGNDからVDD
に変化させた場合のタイミングT32では、〔1〕
式からVB=1.29Vとなり単位ラツチ回路L1は入力
側トランスミツシヨンゲート13がONの状態に
あつても、VD=0Vを保持するため、タイミング
T31では、レーシングは起らない。しかし、タイ
ミングT33では、単位ラツチ回路L1のトランスミ
ツシヨンゲート13がONの状態にあつて、VC
5Vから0Vに変化した時、単位ラツチ回路L2のト
ランスミツシヨンゲート23もONの場合、VE
単位ラツチ回路L2を反転させる電圧に達した時
にレーシングが発生する。以上のことから、VA
データのちがいにより、レーシングはクロツク
V1の立ち上がりあるいはクロツクV2の立ち下が
りで起る。今後レーシングが発生する条件は、入
力VAがVDDからGNDに変化した場合のクロツク
V1の立ち上りで考える。
第4図aにおいて、タイミングT31でレーシン
グが発生するトランスミツシヨンゲートのゲート
入力電圧V1を求める。第3図及び第4図aから
タイミングT31のトランスミツシヨンゲートの状
態を第7図に示す。ここで、各節点電位はVDD
(高レベル)を“1”、GND(低レベル)を“0”
とする。インバータが反転する入力電圧はVB
VDD/2であり、VC=VDDと仮定した時、単位ラ
ツチ回路L1と単位ラツチ回路L2とのトランスミ
ツシヨンゲートの等価回路は第8図のようにな
る。レーシングが発生する条件をVB=VE=VDD
2とし、第8図のすべてのトランジスタは飽和領
域で動作するものと仮定すると単位ラツチ回路
L1,L2におけるトランスミツシヨンゲートのゲ
ート入力電圧V11,V12はそれぞれ次式で与えら
れる。単位ラツチ回路L1(入力側トランスミツシ
ヨンゲートOFF→ON) 単位ラツチ回路L2(入力側トランスミツシヨン
ゲートON→OFF) ここで;x=VDD−VTN−VTP y1=VDD−VTN−VB y2=VDD−VTN−VE である。
βp1=βp2=βN1=βN2とし、VDD=5V、|VTP|=
VTN=0.6V、VB=VE=VDD/2とすれば、〔2〕,
〔3〕式からV11=V12=2.98Vとなる。これは、
レーシングが発生するかしないかの境界である。
βp2>βp1,βN2>βN1,βp1=βN1,βp2=βN2
すれ
ば、V11>V12となり単位ラツチ回路L1の入力側
トランスミツシヨンゲート13がONする前に単
位ラツチ回路L2の入力側トランスミツシヨンゲ
ート23がOFFするのでレーシングは発生しな
い。例えば、βp2=βN2=1.1βp1=1.1βN1の時には、
V11=3.00V,V12=2.90Vとなりレーシング発生
はおさえられる。すなわち、入力側トランスミツ
シヨンゲートのβよりも帰還側トランスミツシヨ
ンゲートのβを大きくすることにより、クロツク
波形に多少の時間遅れがあつてもレーシングを防
止できる。
以上詳述したように、この発明になるマスタ・
スレーブ形ラツチ回路では、各単位ラツチ回路の
帰還側トランスミツシヨンゲートを構成する
MOSTのコンダクタンスβを入力側トランスミ
ツシヨンゲートを構成するMOSTのコンダクタ
ンスβより大きくしたので、ゲートクロツクの反
転出力に多少の時間遅れがあつてもレーシングを
生ずることなく安定に動作する。
【図面の簡単な説明】
第1図はCMOSで構成した単位ラツチ回路を
示す回路図、第2図は2相クロツクの波形図、第
3図はこの発明を適用するマスタ・スレーブ形ラ
ツチ回路の回路図、第4図a,bはレーシングの
発生機構を説明するための各部波形図、第5図は
第4図aのタイミングT32におけるマスタ・スレ
ーブ形ラツチ回路の状況を示す回路図、第6図は
第5図の状況における単位ラツチ回路L1のトラ
ンスミツシヨンゲートの等価回路図、第7図は第
4図aのタイミングT31におけるマスタ・スレー
ブ形ラツチ回路の状況を示す回路図、第8図aお
よびbはそれぞれ第7図の状況における単位ラツ
チ回路L1およびL2のトランスミツシヨンゲート
の等価回路図である。 図において、L1,L2は単位ラツチ回路、11,
12,21,22はインバータ回路、13,23
は入力側トランスミツシヨンゲート、14,24
は帰還側トランスミツシヨンゲートである。な
お、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 縦続接続された第1段および第2段のインバ
    ータ回路、上記第1段のインバータ回路の入力路
    に挿入され相補形MOSトランジスタからなる入
    力側トランスミツシヨンゲート、並びに上記第1
    段のインバータ回路の入力端と上記第2段のイン
    バータ回路の出力端との間に接続され、相補形
    MOSトランジスタからなる帰還側トランスミツ
    シヨンゲートを備えた単位ラツチ回路を複数個縦
    続接続してなるものにおいて、各上記単位ラツチ
    回路の上記帰還側トランスミツシヨンゲートを構
    成する上記MOSトランジスタのコンダクタンス
    を上記入力側トランスミツシヨンゲートを構成す
    る上記MOSトランジスタのコンダクタンスより
    大きくなるようにしたことを特徴とするマスタ・
    スレーブ形ラツチ回路。
JP56177413A 1981-11-04 1981-11-04 マスタ・スレ−ブ形ラツチ回路 Granted JPS5879328A (ja)

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JPS5879328A JPS5879328A (ja) 1983-05-13
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Families Citing this family (7)

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JPS5879328A (ja) 1983-05-13

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