JPH03228296A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPH03228296A JPH03228296A JP2024076A JP2407690A JPH03228296A JP H03228296 A JPH03228296 A JP H03228296A JP 2024076 A JP2024076 A JP 2024076A JP 2407690 A JP2407690 A JP 2407690A JP H03228296 A JPH03228296 A JP H03228296A
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- JP
- Japan
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- flop
- input terminal
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路装置に関し、特にマスター・ス
レーブ型フリップ・フロップ回路を含む半導体集積回路
装置に関する。
レーブ型フリップ・フロップ回路を含む半導体集積回路
装置に関する。
従来、この種のMOSトランジスタを用いたマスタース
レーブ型フリップフロップは、大きく分けて2つの回路
方式がある。一つは第10図に示すダイナミック型、も
う一つは第11図に示すスタティック型である。
レーブ型フリップフロップは、大きく分けて2つの回路
方式がある。一つは第10図に示すダイナミック型、も
う一つは第11図に示すスタティック型である。
ダイナミック型フリップ・フロップは第10図に示すよ
うに、Nチャネル型MO3トランジスタ(以下NMO3
と略す)201反転反転器10および配線容量や入力容
量などの浮遊容量C1によってH(ハイレベル)または
L(ロウレベル)の情報を保持する回路がマスター側、
NMO321、反転増幅器11および浮遊容量C2によ
ってL又はHの情報を保持する回路がスレーブ側である
。ここで情報H,Lは電位の高低によって表わされる。
うに、Nチャネル型MO3トランジスタ(以下NMO3
と略す)201反転反転器10および配線容量や入力容
量などの浮遊容量C1によってH(ハイレベル)または
L(ロウレベル)の情報を保持する回路がマスター側、
NMO321、反転増幅器11および浮遊容量C2によ
ってL又はHの情報を保持する回路がスレーブ側である
。ここで情報H,Lは電位の高低によって表わされる。
φl、φ2は逆相のクロック入力で、φ1が高電位の時
はφ2は低電位、φ1が低電位の時はφ2は高電位とな
る。
はφ2は低電位、φ1が低電位の時はφ2は高電位とな
る。
次にダイナミック型フリップフロップの動作を説明する
。今、ノードD、が低電位、D2が高電位で入力Din
に高電位を印加した場合を考える。先ずφlが高電位に
なると、NMO320が導通し、浮遊容量C1を充電し
始め、ノートD。
。今、ノードD、が低電位、D2が高電位で入力Din
に高電位を印加した場合を考える。先ずφlが高電位に
なると、NMO320が導通し、浮遊容量C1を充電し
始め、ノートD。
の電位は接地電位から高電位へと向かう。そして反転増
幅器10によりノードDMは今まで高電位だったのか低
電位へと向かう。この一連の動作においてはφ2が低電
位のためNMO321はしゃ断されており、ノードD2
への影響はない。
幅器10によりノードDMは今まで高電位だったのか低
電位へと向かう。この一連の動作においてはφ2が低電
位のためNMO321はしゃ断されており、ノードD2
への影響はない。
やがてφ1が低電位になるのとほぼ同時にφ2が高電位
になり、NMO321は導通し、浮遊容量C2に充電さ
れていた電荷はNMO321を通して放電される。そし
て反転増幅器11により出力Doutは最終的に低電位
となる。入力Dinに高電位が印加された時も上記と同
様に考えることができる。
になり、NMO321は導通し、浮遊容量C2に充電さ
れていた電荷はNMO321を通して放電される。そし
て反転増幅器11により出力Doutは最終的に低電位
となる。入力Dinに高電位が印加された時も上記と同
様に考えることができる。
ここで注意すべきことは、ダイナミック型は浮遊容量C
1およびC2に充電された電荷によってHまたはLの情
報を保持していることである。
1およびC2に充電された電荷によってHまたはLの情
報を保持していることである。
従って、電荷すなわち情報が消滅しないようにφ1.φ
2をある一定期間ごとに印加して書き替える、いわゆる
リフレッシュが必要となる。
2をある一定期間ごとに印加して書き替える、いわゆる
リフレッシュが必要となる。
リフレッシュが必要なダイナミック型と異なり第11図
に示すスタティック型はNMO328゜29と反転増幅
器15.16を追加し、さらにクロックφl、φ2を図
に示すように入力することにより情報を保持するフィー
ドバックループを形成しているため、定期的なりロック
φ1.φ2の印加がなくとも情報が消滅することがない
のが特徴である。
に示すスタティック型はNMO328゜29と反転増幅
器15.16を追加し、さらにクロックφl、φ2を図
に示すように入力することにより情報を保持するフィー
ドバックループを形成しているため、定期的なりロック
φ1.φ2の印加がなくとも情報が消滅することがない
のが特徴である。
上述した従来のマスタースレーブ型フリップフロップ回
路は、ダイナミック型では浮遊容量に充電した電荷によ
り情報を保持しているため定期的な再充電(リフレッシ
ュ)をしないと情報が消滅してしまうという欠点がある
。又、スタティック型では、情報の消滅はないが、フィ
ードバックループを形成するために回路が複雑となり規
模も大きくなってしまうという欠点がある。
路は、ダイナミック型では浮遊容量に充電した電荷によ
り情報を保持しているため定期的な再充電(リフレッシ
ュ)をしないと情報が消滅してしまうという欠点がある
。又、スタティック型では、情報の消滅はないが、フィ
ードバックループを形成するために回路が複雑となり規
模も大きくなってしまうという欠点がある。
本発明の目的は、回路規模を大きくすることなくリフレ
ッシュの必要のない半導体集積回路装置を提供すること
にある。
ッシュの必要のない半導体集積回路装置を提供すること
にある。
本発明の半導体集積回路装置は、論理ゲートと、入力端
子と前記論理ゲートの入力端間に設けられたスイッチ手
段と、ソース・ドレイン路が電源と前記論理ゲートの入
力端間に接続されゲートが前記論理ゲートの出力端に接
続されたMOS)−ランジスタとを有することを特徴と
する。
子と前記論理ゲートの入力端間に設けられたスイッチ手
段と、ソース・ドレイン路が電源と前記論理ゲートの入
力端間に接続されゲートが前記論理ゲートの出力端に接
続されたMOS)−ランジスタとを有することを特徴と
する。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例のマスタースレーブ型フリッ
プフロップの論理回路図である。20゜21はNMO3
,10,11は反転増幅器、30.31は一方の端を電
源電位VDDに接続したPチャネル型MOSトランジス
タ、C1,C2は浮遊容量、φ1.φ2は互いに逆相の
クロック入力である。第2図は反転増幅器の相補型MO
3トランジスタを用いた具体的回路である。32はPチ
ャネル型MO3)−ランジスタ(以下PMO3と略f)
、22はNMO3で一方が導通している時は1方はしゃ
断しており、直流電源の消費しない回路として近年盛ん
に使用されている。第3図はデル−ジョン型のNMO3
40とNMO323とを使用した具体的回路である。こ
の回路は23のNMO3が導通している時は電源から接
地へ直流電源を消費するため、消費電力を抑える必要の
ある所にはあまり使用されない。
プフロップの論理回路図である。20゜21はNMO3
,10,11は反転増幅器、30.31は一方の端を電
源電位VDDに接続したPチャネル型MOSトランジス
タ、C1,C2は浮遊容量、φ1.φ2は互いに逆相の
クロック入力である。第2図は反転増幅器の相補型MO
3トランジスタを用いた具体的回路である。32はPチ
ャネル型MO3)−ランジスタ(以下PMO3と略f)
、22はNMO3で一方が導通している時は1方はしゃ
断しており、直流電源の消費しない回路として近年盛ん
に使用されている。第3図はデル−ジョン型のNMO3
40とNMO323とを使用した具体的回路である。こ
の回路は23のNMO3が導通している時は電源から接
地へ直流電源を消費するため、消費電力を抑える必要の
ある所にはあまり使用されない。
第4図を参照しながら本実施例の動作について説明する
。先ず入力Dinが低電位から高電位に向かう場合を考
える。入力Dinが高電位になった後、クロックφ2が
先ず低電位となってNMO321がしゃ断される。これ
はマスター側とスレーブ側の分離を意味する。その後ク
ロックφ1が高電位となると、入力DinからNMOS
20を通って浮遊容量C1が充電される。そしてノー
ドD1が反転増幅器10の反転電位を越えると、図中の
■に示すように、ノードDMの電位は下がり、やがてP
MOS30は導通する。次に、クロツクφlの電位が下
がり、φ2の電位が上がると、浮遊容量C2に充電され
ていた電荷はNMO321を通って放電し、やがてノー
ドD2の電位が反転増幅器11の反転電位に達すると図
中の■に示すように、出力Dou tの電位は上昇する
と同時にPMO331はしゃ断する。
。先ず入力Dinが低電位から高電位に向かう場合を考
える。入力Dinが高電位になった後、クロックφ2が
先ず低電位となってNMO321がしゃ断される。これ
はマスター側とスレーブ側の分離を意味する。その後ク
ロックφ1が高電位となると、入力DinからNMOS
20を通って浮遊容量C1が充電される。そしてノー
ドD1が反転増幅器10の反転電位を越えると、図中の
■に示すように、ノードDMの電位は下がり、やがてP
MOS30は導通する。次に、クロツクφlの電位が下
がり、φ2の電位が上がると、浮遊容量C2に充電され
ていた電荷はNMO321を通って放電し、やがてノー
ドD2の電位が反転増幅器11の反転電位に達すると図
中の■に示すように、出力Dou tの電位は上昇する
と同時にPMO331はしゃ断する。
入力Dinが低電位の時は、クロックφ1が高電位にな
ると図中の■に示すようにノードDMが上がり、PMO
330はしゃ断する。クロックφ1が下がり、φ2が上
がると図中の■に示すように、出力Doutは下がり、
PMO531は導通する。ここでPMOS30.31は
、スイッチであるNMO320または21がしゃ断し、
かつ浮遊容量が充電され高電位になっている時に電源V
DDにつられているなめ、電荷の自然放電がなく、従来
のダイナミック型フリップフロ71時のようなリフレッ
シュは必要なくなる。第4図には従来例においてクロッ
クサイクルTcycが比較的大きな時に数十m5ec〜
数百m5ecに自然放電して電位が変動している様子を
破線で示している。
ると図中の■に示すようにノードDMが上がり、PMO
330はしゃ断する。クロックφ1が下がり、φ2が上
がると図中の■に示すように、出力Doutは下がり、
PMO531は導通する。ここでPMOS30.31は
、スイッチであるNMO320または21がしゃ断し、
かつ浮遊容量が充電され高電位になっている時に電源V
DDにつられているなめ、電荷の自然放電がなく、従来
のダイナミック型フリップフロ71時のようなリフレッ
シュは必要なくなる。第4図には従来例においてクロッ
クサイクルTcycが比較的大きな時に数十m5ec〜
数百m5ecに自然放電して電位が変動している様子を
破線で示している。
第5図は本発明の第2の実施例を説明するための論理回
路図である。本実施例の第1の実施例との違いは、スイ
ッチ用のMOSトランジスタとして相補型を採用してい
る点である。33.34はPMO3,12,13はクロ
ックφ1.φ2の逆相を作るための反転増幅器である。
路図である。本実施例の第1の実施例との違いは、スイ
ッチ用のMOSトランジスタとして相補型を採用してい
る点である。33.34はPMO3,12,13はクロ
ックφ1.φ2の逆相を作るための反転増幅器である。
本実施例では、スイッチに相補型MOSトランジスタを
使っているため、NMO3の時にノードDl、D2の電
位がMOSトランジスタのスレッショルド電位■7分だ
け入力DinまたはノードDMの電位より落ちる、いわ
ゆる−段落ちが生じないという利点がある。この様子を
第6図に示す。
使っているため、NMO3の時にノードDl、D2の電
位がMOSトランジスタのスレッショルド電位■7分だ
け入力DinまたはノードDMの電位より落ちる、いわ
ゆる−段落ちが生じないという利点がある。この様子を
第6図に示す。
第7図は本発明の第3の実施例を説明するための論理回
路図である。本実施例は、フリップフロップ回路を初期
状態に設定することが可能なリセット回路を有している
。同図に示すように、50は2人力NAND回路、60
は2人力NOR回路、14はリセット信号R3Tの反転
電位を2人力NOR回路に入力するための反転増幅器で
ある。第8図および第9図はそれぞれ2人力NAND回
路、2人力NOR回路の相補型MO3トランジスタを用
いた具体的回路である。35,36゜37.38はPM
O3,24,25,26,27はNMO3である。
路図である。本実施例は、フリップフロップ回路を初期
状態に設定することが可能なリセット回路を有している
。同図に示すように、50は2人力NAND回路、60
は2人力NOR回路、14はリセット信号R3Tの反転
電位を2人力NOR回路に入力するための反転増幅器で
ある。第8図および第9図はそれぞれ2人力NAND回
路、2人力NOR回路の相補型MO3トランジスタを用
いた具体的回路である。35,36゜37.38はPM
O3,24,25,26,27はNMO3である。
まず、リセット信号R3Tに低電位が入力された場合を
考える。2人力NAND回路50によりノードD1の電
位にかかわらずノードDMは高電位となる。同様にリセ
ット信号R3Tの逆電位が2人力NOR回路60に入力
されているため、ノードD2の電位にかかわらず出力D
outは低電位となる。
考える。2人力NAND回路50によりノードD1の電
位にかかわらずノードDMは高電位となる。同様にリセ
ット信号R3Tの逆電位が2人力NOR回路60に入力
されているため、ノードD2の電位にかかわらず出力D
outは低電位となる。
以上のように、本実施例によれば、入力またはノードの
電位にかかわらずマスター側およびスレーブ側の電位を
強制的に初期状態にすることができるという利点がある
。
電位にかかわらずマスター側およびスレーブ側の電位を
強制的に初期状態にすることができるという利点がある
。
以上説明したように本発明は、MOS)−ランジスタを
用いたスイッチおよび論理ゲートによって構成された情
報保持回路を縦続に接続したマスタースレーブ型フリッ
プフロップに、ソースか電源電位にゲートが論理ゲート
の出力にトレインが論理ゲートの入力に接続されたMO
Sトランジスタを設けることにより、ダイナミック型フ
リップフロップのようにある一定期間ごとに浮遊容量の
電荷を再充電(リフレッシュ)する必要がなくなる一方
、スタティック型フリップフロップのように多くの素子
を必要としないため、フリップフロップを数十個〜1万
個も使うような大規模半導体集積回路を構成するのに極
めて小面積で実現できるという効果がある。
用いたスイッチおよび論理ゲートによって構成された情
報保持回路を縦続に接続したマスタースレーブ型フリッ
プフロップに、ソースか電源電位にゲートが論理ゲート
の出力にトレインが論理ゲートの入力に接続されたMO
Sトランジスタを設けることにより、ダイナミック型フ
リップフロップのようにある一定期間ごとに浮遊容量の
電荷を再充電(リフレッシュ)する必要がなくなる一方
、スタティック型フリップフロップのように多くの素子
を必要としないため、フリップフロップを数十個〜1万
個も使うような大規模半導体集積回路を構成するのに極
めて小面積で実現できるという効果がある。
第1図は本発明の第1の実施例を説明するための論理回
路図、第2図は第1図の反転増幅器を相補型MOSトラ
ンジスタで実現した回路図、第3図は反転増幅器をNM
O3のみで実現した回路図、第4図は第1図の動作を説
明するための電位波形図、第5図は本発明の第2の実施
例を示す論理回路図、第6図は第5図で説明するための
電位波形図、第7図は本発明の第3の実施例を示す論理
回路図、第8図、第9図はそれぞれ第7図の2人力NA
ND回路と2人力NOR回路を相補型MOASトランジ
スタで実現した回路図、第10図は従来例を説明するた
めの論理回路図、第11図は従来のスタティック型マス
タースレーブ・フリップフロップの論理回路図である。 10.11,12,13,14,15.16・・・反転
増幅器、20,21,22,23,24゜25.26.
27・・・Nチャネル型MOSトランジスタ、30,3
1,32,33,34,3536.37.38・・・P
チャネル型MO8トランジスタ、40・・・デプレーシ
ョン型Nチャネル型MOSトランジスタ、50・・・2
人力NAND回路、60・・・2人力NOR回路。
路図、第2図は第1図の反転増幅器を相補型MOSトラ
ンジスタで実現した回路図、第3図は反転増幅器をNM
O3のみで実現した回路図、第4図は第1図の動作を説
明するための電位波形図、第5図は本発明の第2の実施
例を示す論理回路図、第6図は第5図で説明するための
電位波形図、第7図は本発明の第3の実施例を示す論理
回路図、第8図、第9図はそれぞれ第7図の2人力NA
ND回路と2人力NOR回路を相補型MOASトランジ
スタで実現した回路図、第10図は従来例を説明するた
めの論理回路図、第11図は従来のスタティック型マス
タースレーブ・フリップフロップの論理回路図である。 10.11,12,13,14,15.16・・・反転
増幅器、20,21,22,23,24゜25.26.
27・・・Nチャネル型MOSトランジスタ、30,3
1,32,33,34,3536.37.38・・・P
チャネル型MO8トランジスタ、40・・・デプレーシ
ョン型Nチャネル型MOSトランジスタ、50・・・2
人力NAND回路、60・・・2人力NOR回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、論理ゲートと、入力端子と前記論理ゲートの入力端
間に設けられたスイッチ手段と、ソース・ドレイン路が
電源と前記論理ゲートの入力端間に接続されゲートが前
記論理ゲートの出力端に接続されたMOSトランジスタ
とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記論理ゲートを制御信号により初期状態に設定す
る手段を有することを特徴とする請求項1記載の半導体
集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024076A JPH03228296A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024076A JPH03228296A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03228296A true JPH03228296A (ja) | 1991-10-09 |
Family
ID=12128331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024076A Pending JPH03228296A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03228296A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06250817A (ja) * | 1993-03-01 | 1994-09-09 | Nec Corp | パイプライン方式回路 |
| US7583123B2 (en) | 2004-04-30 | 2009-09-01 | Fujitsu Limited | High-speed flip-flop circuit |
| JP2009211732A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Eastman Kodak Co | シフトレジスタ回路および表示装置 |
| WO2011077908A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US9438206B2 (en) | 2013-08-30 | 2016-09-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Storage circuit and semiconductor device |
-
1990
- 1990-02-01 JP JP2024076A patent/JPH03228296A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06250817A (ja) * | 1993-03-01 | 1994-09-09 | Nec Corp | パイプライン方式回路 |
| US7583123B2 (en) | 2004-04-30 | 2009-09-01 | Fujitsu Limited | High-speed flip-flop circuit |
| JP2009211732A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Eastman Kodak Co | シフトレジスタ回路および表示装置 |
| WO2011077908A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP2011151791A (ja) * | 2009-12-23 | 2011-08-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| CN102652396A (zh) * | 2009-12-23 | 2012-08-29 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置 |
| US9059694B2 (en) | 2009-12-23 | 2015-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| CN102652396B (zh) * | 2009-12-23 | 2015-12-16 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置 |
| TWI556578B (zh) * | 2009-12-23 | 2016-11-01 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置 |
| US9438206B2 (en) | 2013-08-30 | 2016-09-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Storage circuit and semiconductor device |
| US10164612B2 (en) | 2013-08-30 | 2018-12-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Storage circuit and semiconductor device |
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