JPH06140905A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH06140905A
JPH06140905A JP4003946A JP394692A JPH06140905A JP H06140905 A JPH06140905 A JP H06140905A JP 4003946 A JP4003946 A JP 4003946A JP 394692 A JP394692 A JP 394692A JP H06140905 A JPH06140905 A JP H06140905A
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JP
Japan
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mos transistor
group
electrode
output terminal
gate electrode
Prior art date
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JP4003946A
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English (en)
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Katsuya Furuki
勝也 古木
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力容量を減少することにより、高速化、低
消費電力化を図る。 【構成】 ソース電極がVDD電極、ゲート電極が第1
の出力端子に接続されるMOSTr2aと、ソース電極
がVDD電極、ゲート電極が第2の出力端子に接続され
るMOSTr2bと、ゲート電極が第1の入力信号群1
aに接続されソース電極及びドレイン電極が互いに直並
列に接続された第1のMOSTr群3aと、ゲート電極
が第2の入力信号群1bに接続され、ソース電極及びド
レイン電極が互いに直並列に接続された第2のMOST
r群3bと、ソース電極がMOSTr群3a、ゲート電
極がクロック信号、ドレイン電極が第1の出力端子に接
続されるMOSTr4aと、ソース電極がMOSTr群
3b、ゲート電極がクロック信号、ドレイン電極が第2
の出力端子に接続されるMOSTr4b、より構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に関
し、特に、CMOSダイナミック方式半導体集積回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路は、図6に示すよ
うに、ゲート電極が入力群30に接続され、ソース電極
またはドレイン電極が互いに直並列に接続されているP
チャンネル型MOSトランジスタ群31と、ゲート電極
が入力群30に接続され、ソース電極またはドレイン電
極が互いに直並列に接続されているNチャンネル型MO
Sトランジスタ群32と、ゲート電極が回路の動作状態
を制御するクロック信号(CLK)33a、ソース電極
がNチャンネル型MOSトランジスタ群32、ドレイン
電極が出力端子38に接続されるNチャンネル型MOS
トランジスタ34と、ゲート電極が回路の動作状態を制
御するクロック信号(CLK)33aの反転信号(CL
KB)33b、ソース電極がPチャンネル型MOSトラ
ンジスタ群31、ドレイン電極が出力端子38に接続さ
れるPチャンネル型MOSトランジスタ35とを有して
いる(クロックド・CMOS・カリュキュレータ・サー
キットリィ:Clocked CMOS Calcul
ator Circuitry、IEEE J.Sol
id−State Circuits、pp.462−
469、1973)。
【0003】クロック信号(CLK)33aがHigh
レベルの時、Nチャンネル型MOSトランジスタ34及
びPチャンネル型MOSトランジスタ35はON状態と
なる。この時、入力信号群30の各信号レベルにより、
Pチャンネル型MOSトランジスタ群31及びNチャン
ネル型MOSトランジスタ群32のそれぞれのMOSト
ランジスタはON状態またはOFF状態となり、回路は
HighレベルまたはLowレベルの信号を出力する。
この時には通常のCMOS回路の動作となる。出力がH
ighレベルからLowレベルに変化する場合には、出
力端子とGND電極の間にNチャンネル型MOSトラン
ジスタによる導通経路ができ、出力端子とVDD電極と
の間はPチャンネル型MOSトランジスタにより電気的
に切り放された状態となる。LowレベルからHigh
レベルに変化する場合には、これと逆になる。変化する
速度は、それぞれのMOSトランジスタの能力(MOS
トランジスタのチャンネル幅)による。
【0004】クロック信号(CLK)33aがLowレ
ベルになると、Nチャンネル型MOSトランジスタ34
及びPチャンネル型MOSトランジスタ35はOFF状
態となるために、回路はVDD電極及びGND電極と電
気的に切り放される。この時、出力は入力信号群30の
各信号レベルによらず、クロック信号(CLK)33a
がLowレベルに変化する直前のレベルが出力端子の容
量によりダイナミックに保持されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体集積
回路では、高速化するためにMOSトランジスタのチャ
ンネル幅を広くする必要があり、入力容量が増加する。
入力容量が大きくなることにより、この回路に入力され
る信号(入力信号群30、クロック信号33a、クロッ
ク信号の反転信号33b)の遅延値が増大する。遅延値
を小さくするためには、これらの信号を生成する回路の
駆動能力を大きくする必要がある。また、入力容量が大
きくなることにより、これらの信号を生成する回路の消
費電力が増大する。入力信号群30は、Pチャンネル型
MOSトランジスタ群31とNチャンネル型MOSトラ
ンジスタ群32の両方に入力されるために、これらのM
OSトランジスタのチャンネル幅が広くなることの影響
は大きい。
【0006】また、動作状態を制御するためにクロック
信号(CLK)33aだけでなく、この反転信号(CL
KB)33bも必要である。
【0007】本発明は従来の上記実情に鑑みてなされた
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能とした新規な半導体
集積回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体集積回路は、ソース電極が第1
の基準電位、ゲート電極が第1の出力電位を出力する第
1の出力端子、ドレイン電極が第1の出力電位と論理的
に反対の第2の出力電位を出力する第2の出力端子に接
続される第1の導電形の第1のMOSトランジスタと、
ソース電極が第1の基準電位、ゲート電極が第2の出力
端子、ドレイン電極が第1の出力電位に接続される第1
の導電形の第2のMOSトランジスタと、ソース電極が
第2の出力端子、ゲート電極が動作状態を制御するクロ
ック信号に接続される第2の導電形の第3のMOSトラ
ンジスタと、ソース電極が第1の出力端子、ゲート電極
がクロック信号に接続される第2の導電形の第4のMO
Sトランジスタと、第3のMOSトランジスタのドレイ
ン電極と第2の基準電位との間に配置され、ゲート電極
が少なくとも1個以上の第1の入力信号群に接続される
第2の導電形の第5のMOSトランジスタを少なくとも
1個以上複数個含み、第5のMOSトランジスタのソー
ス電極またはドレイン電極が直並列接続されている第1
のMOSトランジスタ群と、第4のMOSトランジスタ
のドレイン電極と第2の基準電位との間に配置され、ゲ
ート電極が第1の入力信号群と論理的に反対の、少なく
とも1個以上の第2の入力信号群に接続される第2の導
電形の第6のMOSトランジスタを少なくとも1個以上
複数個含み、第6のMOSトランジスタのソース電極ま
たはドレイン電極が直並列接続されている第2のMOS
トランジスタ群とを備えて構成される。
【0009】
【実施例】次に、本発明をその好ましい各実施例につい
て図面を参照して具体的に説明する。
【0010】図1(a)は本発明による第1の実施例を
示す回路構成図であり、(b)はそのタイミングチャー
トである。
【0011】図1(a)、(b)を参照するに、1aは
入力信号群、1bは入力信号群1aと論理的に反対の入
力信号群、2a、2bはPチャンネル形MOSトランジ
スタ、3a、3bはNチャンネル形MOSトランジスタ
により構成されたMOSトランジスタ群、4a、4bは
Nチャンネル形MOSトランジスタ、5a、5bは互い
に論理に反対の信号レベルを出力する出力端子(Q、Q
B)、6a、6bは動作状態を制御するクロック信号を
それぞれ示す。
【0012】Pチャンネル形MOSトランジスタ2a
は、ソース電極がVDD電極に、ゲート電極が出力端子
(Q)5bに、ドレイン電極がNチャンネル形MOSト
ランジスタ4aのソース電極及び出力端子(QB)5a
にそれぞれ接続されている。Pチャンネル形MOSトラ
ンジスタ2bは、ソース電極がVDD電極に、ゲート電
極が出力端子(QB)5aに、ドレイン電極がNチャン
ネル形MOSトランジスタ4bのソース電極及び出力端
子(Q)5bにそれぞれ接続されている。Nチャンネル
形トランジスタ4aは、ドレイン電極がPチャンネル形
MOSトランジスタ2aのドレイン電極及び出力端子
(QB)5aに、ゲート電極がクロック信号(CLK)
6aに、ソース電極がMOSトランジスタ群3aにそれ
ぞれ接続されている。Nチャンネル形トランジスタ4b
は、ドレイン電極がPチャンネル形MOSトランジスタ
2bのドレイン電極及び出力端子(Q)5bに、ゲート
電極がクロック信号(CLK)6bに、ソース電極がM
OSトランジスタ群3bにそれぞれ接続されている。M
OSトランジスタ群3aは、これを構成するNチャンネ
ル形MOSトランジスタのゲート電極が入力信号群1a
に、ソース電極及びドレイン電極が互いに直並列接続さ
れ、Nチャンネル形MOSトランジスタ4aのソース電
極とGND電極との間に接続されている。MOSトラン
ジスタ群3bは、これを構成するNチャンネル形MOS
トランジスタのゲート電極が入力信号群1bに、ソース
電極及びドレイン電極が互いに直並列接続され、Nチャ
ンネル形MOSトランジスタ4bのソース電極とGND
電極との間に接続されている。
【0013】クロック信号(CLK)6a、6bがHi
ghレベルの時、Nチャンネル形MOSトランジスタ4
a、4bはON状態である。この時、入力信号群1a、
1bのそれぞれの各信号レベルによりMOSトランジス
タ群3a、3bの一方は出力端子とGND電極との間を
導通状態とし、他方は電気的に切り放した状態とする。
ここで例えば、MOSトランジスタ群3aが導通状態、
MOSトランジスタ群3bがGND電極と出力端子
(Q)5bを電気的に切り放した状態とする。出力端子
(QB)5aはGND電極と導通されたのでLowレベ
ルとなる。Pチャンネル形MOSトランジスタ2bはゲ
ート電極が出力端子(QB)5aに接続されているため
にON状態となる。出力端子(Q)5bは、MOSトラ
ンジスタ群3bによりGND電極と電気的に切り放され
ているために、Highレベルとなる。このためにPチ
ャンネル形MOSトランジスタ2aはOFF状態とな
る。このようにVDD電極とGND電極との経路は、P
チャンネル形MOSトランジスタ2aとMOSトランジ
スタ群3aによる経路とPチャンネル形MOSトランジ
スタ2bとMOSトランジスタ群3bによる経路とが有
るが、いずれも一方の導電形のMOSトランジスタによ
り電気的に切り放された状態となっている。このため定
常的な電流は流れない。MOSトランジスタ群3a、3
bの状態が反対の時も同様である。
【0014】クロック信号(CLK)6a、6bがLo
wレベルの時、Nチャンネル形MOSトランジスタ4
a、4bはOFF状態である。このために各出力端子
(Q、QB)5a、5bは、入力信号群1a、1bの各
信号レベルによらずGND電極とは電気的に切り放され
た状態となる。従って、出力端子(Q、QB)5a、5
bをLowレベルに変化させることはできない。また、
Pチャンネル形MOSトランジスタ2a、2bは、入力
信号群1a、1bによりその導通状態を変化させること
はできない。従って各出力端子(Q、QB)5a、5b
はクロック信号(CLK)6a、6bがHighレベル
からLowレベルに変化する直前のレベルを各出力端子
(Q、QB)5a、5bの容量によりダイナミック的に
保持する。
【0015】図2は本発明による第2の実施例を示す回
路構成図である。
【0016】図2を参照するに、7aは入力信号群、7
bは入力信号群7aと論理的に反対の入力信号群、8
a、8bはNチャンネル形MOSトランジスタ、9a、
9bはPチャンネル形MOSトランジスタにより構成さ
れたMOSトランジスタ群、10a、10bはPチャン
ネル形MOSトランジスタ、11a、11bは互いに論
理に反対の信号レベルを出力する出力端子(Q、Q
B)、12a、12bは動作状態を制御するクロック信
号をそれぞれ示す。
【0017】Nチャンネル形MOSトランジスタ8a
は、ソース電極がGND電極に、ゲート電極が出力端子
(Q)11bに、ドレイン電極がPチャンネル形MOS
トランジスタ10aのドレイン電極及び出力端子(Q
B)11aにそれぞれ接続されている。Nチャンネル形
MOSトランジスタ8bは、ソース電極がGND電極
に、ゲート電極が出力端子(QB)11aに、ドレイン
電極がPチャンネル形MOSトランジスタ10bのドレ
イン電極及び出力端子(Q)11bにそれぞれ接続され
ている。Pチャンネル形トランジスタ10aは、ドレイ
ン電極がNチャンネル形MOSトランジスタ8aのドレ
イン電極及び出力端子(QB)11aに、ゲート電極が
クロック信号(CLK)12aに、ソース電極がMOS
トランジスタ群9aにそれぞれ接続されている。Pチャ
ンネル形トランジスタ10bは、ドレイン電極がNチャ
ンネル形MOSトランジスタ8bのドレイン電極及び出
力端子(Q)11bに、ゲート電極がクロック信号(C
KL)12bに、ソース電極がMOSトランジスタ群9
bにそれぞれ接続されている。
【0018】MOSトランジスタ群9aは、これを構成
するPチャンネル形MOSトランジスタのゲート電極が
入力信号群7aに、ソース電極及びドレイン電極が互い
に直並列接続され、Pチャンネル形MOSトランジスタ
10aのソース電極とVDD電極との間に接続されてい
る。MOSトランジスタ群9bは、これを構成するPチ
ャンネル形MOSトランジスタのゲート電極が入力信号
群7bに、ソース電極及びドレイン電極が互いに直並列
接続され、Pチャンネル形MOSトランジスタ10bの
ソース電極とVDD電極との間に接続されている。この
第2の実施例の動作は第1の実施例と同様である。
【0019】図3は本発明の回路19a、19bを2個
縦続接続することによりDフリップ・フロップを構成し
た場合の回路図である。
【0020】図3を参照するに、13a、13bはDフ
リップ・フロップのデータ入力、14a〜14dはPチ
ャンネル形MOSトランジスタ、15a〜15dはNチ
ャンネル形MOSトランジスタにより構成されたMOS
トランジスタ群(ここでは1個のトランジスタのみ示さ
れている)、16a〜16dはNチャンネル形MOSト
ランジスタ、17a〜17dは出力端子、18a〜18
dは動作状態を制御するクロック信号(CLK、CLK
B)をそれぞれ示している。Dフリップ・フロップの出
力はQ、QB17c、17dである。クロック信号(C
LKB)18a、18bはクロツク信号(CLK)18
c、18dの反転信号である。回路19aの出力端子1
7a、17bは回路19bの入力信号となる。クロック
信号(CLK)18c、18dがLowレベルの時に
は、回路19aは入力信号(D、DB)13a、13b
に従ってその出力を出力端子17a、17bに出力す
る。この時、回路19bは出力端子17a、17bのレ
ベルによらず、出力端子(Q、QB)17c、17dに
出力レベルを保持している。クロック信号(CLK)1
8c、18dがHighレベルに変化すると、回路19
bはその時の回路19aの出力端子17a、17bの出
力レベルに従ってその出力を出力端子(Q、QB)17
c、17dに出力する。この時、入力信号(D、DB)
13a、13bのレベルが変化しても、回路19aはク
ロック信号(CLK)18c、18dがHighレベル
に変化する前の入力信号(D、DB)13a、13bの
レベルに従った出力レベルを保持している。従って、ク
ロック信号(CLK)18c、18dがHighレベル
の時には、入力信号(D、DB)13a、13bのレベ
ルが変化しても、出力端子(Q、QB)17c、17d
の出力レベルは変化しない。このように、本発明の回路
を2個縦続接続することによりDフリップ・フロップを
構成することができる。
【0021】図4は本発明の回路26a、26bを2個
縦続接続することによりDフリップ・フロップを構成し
た場合の回路図である。20a、20bはDフリップ・
フロップのデータ入力、21a、21bはNチャンネル
形MOSトランジスタ、21c、21dはPチャンネル
形MOSトランジスタ、22a、22bはPチャンネル
形MOSトランジスタにより構成されたMOSトランジ
スタ群(ここでは1個のトランジスタのみ示されてい
る)、22c、22dはNチャンネル形MOSトランジ
スタにより構成されたMOSトランジスタ群、23a、
23bはPチャンネル形MOSトランジスタ、23c、
23dはNチャンネル形MOSトランジスタ、24a〜
24dは出力端子、25a〜25dは動作状態を制御す
るクロック信号(CLK)である。Dフリップ・フロッ
プの出力はQ、QB24c、24dである。26aの出
力端子24a、24bは回路26bの入力信号となる。
このようにして図3の場合と同様に、Dフリップ・フロ
ップを構成することができる。ただし、クロック信号
(CLK)の反転信号は必要ない。
【0022】図5(a)、(b)は本発明の回路を複数
個縦続接続することにより、パイプライン動作させる場
合のブロック図である。27a〜27d、29a、29
bはMOSトランジスタ群にNチャンネル形MOSトラ
ンジスタを使用した場合の本発明の回路、28a、28
bはMOSトランジスタ群にPチャンネル形MOSトラ
ンジスタを使用した場合の本発明の回路である。動作は
図3、図4で説明したDフリップ・フロップの場合と同
様である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各入力信号は1個のMOSトランジスタ群のみに入力さ
れるので、従来例と比較して、約1/2の入力容量を駆
動するだけでよく、高速化、低消費電力化が図れる。ま
た、MOSトランジスタ群がNチャンネル形MOSトラ
ンジスタで構成される場合、出力レベルがHighレベ
ルに変化する時、従来例のように複数の直並列接続され
たPチャンネル形MOSトランジスタにより行われず
に、1個のPチャンネル形MOSトランジスタにより行
われるために、高速化が図れる。動作状態を制御するク
ロック信号はその反転信号を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明による第1の実施例を示す回路
構成図であり、(b)はタイミングチャートである。
【図2】本発明による第2の実施例を示すの回路構成図
である。
【図3】本発明によりDフリップ・フロップを構成した
場合の回路図である。
【図4】本発明によりDフリップ・フロップを構成した
場合の回路図である。
【図5】本発明によりパイプライン動作させる場合のブ
ロック図である。
【図6】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1a、1b、7a、7b、30…入力信号群 2a、2b、8a、8b、10a、10b、14a〜1
4d、21c、21d、23a、23b、35…Pチャ
ンネル形MOSトランジスタ 3a、3b、9a、9b、15a〜15d、22a〜2
2d、31、32…MOSトランジスタ群 4a、4b、16a〜16d、21a、21b、23
c、23d、34…Nチャンネル形MOSトランジスタ 5a、5b、11a、11b、17a〜17d、24a
〜24d…出力端子 6a、6b、12a、12b、18a〜18d、25a
〜25d、33a、33b…クロック信号 13a、13b、20a、20b…Dフリップ・フロッ
プデータ入力 19a、19b、26a、26b、27a〜27d、2
8a、28b、29a、29b…本発明の回路全体 36…GND電極 37…VDD電極 38…出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 19/096 A 8321−5J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース電極が第1の基準電位、ゲート電
    極が第1の出力電位を出力する第1の出力端子、ドレイ
    ン電極が前記第1の出力電位と論理的に反対の第2の出
    力電位を出力する第2の出力端子に接続される第1の導
    電形の第1のMOSトランジスタと、ソース電極が前記
    第1の基準電位、ゲート電極が前記第2の出力端子、ド
    レイン電極が前記第1の出力電位に接続される前記第1
    の導電形の第2のMOSトランジスタと、ソース電極が
    前記第2の出力端子、ゲート電極が動作状態を制御する
    クロック信号に接続される第2の導電形の第3のMOS
    トランジスタと、ソース電極が前記第1の出力端子、ゲ
    ート電極が前記クロック信号に接続される前記第2の導
    電形の第4のMOSトランジスタと、前記第3のMOS
    トランジスタのドレイン電極と第2の基準電位との間に
    配置され、ゲート電極が少なくとも1個以上の第1の入
    力信号群に接続される前記第2の導電形の第5のMOS
    トランジスタを少なくとも1個以上複数個含み、前記第
    5のMOSトランジスタのソース電極またはドレイン電
    極が直並列接続されている第1のMOSトランジスタ群
    と、前記第4のMOSトランジスタのドレイン電極と前
    記第2の基準電位との間に配置され、ゲート電極が前記
    第1の入力信号群と論理的に反対の、少なくとも1個以
    上の第2の入力信号群に接続される前記第2の導電形の
    第6のMOSトランジスタを少なくとも1個以上複数個
    含み、前記第6のMOSトランジスタのソース電極また
    はドレイン電極が直並列接続されている第2のMOSト
    ランジスタ群とを備えることを特徴とする半導体集積回
    路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116346132A (zh) * 2022-12-08 2023-06-27 成都华微电子科技股份有限公司 超高速时间交织adc时钟产生电路

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CN116346132A (zh) * 2022-12-08 2023-06-27 成都华微电子科技股份有限公司 超高速时间交织adc时钟产生电路

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