JPH10303707A - D型フリップフロップ回路 - Google Patents

D型フリップフロップ回路

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JPH10303707A
JPH10303707A JP9108536A JP10853697A JPH10303707A JP H10303707 A JPH10303707 A JP H10303707A JP 9108536 A JP9108536 A JP 9108536A JP 10853697 A JP10853697 A JP 10853697A JP H10303707 A JPH10303707 A JP H10303707A
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differential
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はD型フリップフロップ回路の動作周
波数を向上させる。 【解決手段】 マスター回路Mおよびスレーブ回路Sの
それぞれのデータ入力用の第1の差動回路1、第3の差
動回路3、データ保持用の第2の差動回路2、第4の差
動回路4への電流供給源をそれぞれ第1の電流供給回路
7、第2の電流供給回路8とする。さらに、データ入力
用、データ保持用の各差動回路への電流供給タイミング
をそれぞれ第1のクロック信号、第2のクロック信号に
より制御することとし、第1のクロック信号に第2のク
ロック信号に対する所定の遅延を持たせることにより、
入力データの書込タイミングと、データ保持タイミング
を最適化してD型フリップフロップ回路の動作周波数を
向上させる。また、各差動回路への電流値を最適化する
ことによっても動作周波数を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明はD型フリップフロップ回路
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、PLL周波数シンセサイザ技術に
おいては、より高い周波数動作能力を有する分周回路が
望まれており、バイポーラトランジスタ(以下単にトラ
ンジスタと示す)によるマスター・スレーブ型のD型フ
リップフロップ回路が用いられている。
【0003】このようなD型フリップフロップ回路の構
成は、図16に示すようなものであり、マスター回路1
61は、データ入力用の差動回路162と、データ保持
用の差動回路163と、差動回路162、163に電流
を供給するための電流供給回路164と、差動回路16
2、163とに交互に電流を供給するスイッチング回路
165とからなる。
【0004】差動回路162はエミッタを共通に接続
し、それぞれのベースに互いに反転信号となるデータを
受け、それぞれのコレクタを出力としたトランジスタq
1、q2からなる。なお、これらのトランジスタq1、
q2のコレクタは抵抗r1、r2を介して電源端子VC
Cに接続されている。ここで、差動回路162は入力端
子d1、d2を介して互いに反転信号となる入力データ
を受けるものとするが、入力端子d1、d2の一方を基
準電位に固定したものもある。差動回路163はエミッ
タを共通に接続し、互いのベースとコレクタとをたすき
掛けに接続したトランジスタq3、q4からなる。な
お、差動回路163のトランジスタq3、q4のコレク
タはそれぞれ第1の差動回路162のトランジスタq
1、q2のコレクタに接続され、第1の差動回路162
から出力を受け、これを保持する。電流供給回路164
は電流値設定端子VCSからの電流値設定信号をベース
に受け、エミッタを電源端子GNDに接続したトランジ
スタq5からなる。スイッチング回路165はそれぞれ
のコレクタをそれぞれ差動回路162、163のエミッ
タ接続点ce1、ce2に接続し、それぞれのエミッタ
を電流供給回路164のトランジスタq5のコレクタに
共通に接続した一対のトランジスタq6、q7からな
る。トランジスタq6、q7のベースはそれぞれクロッ
ク端子cl1、cl2を介して互いに反転信号となるク
ロック信号を受け、交互にオンとなり、それぞれ差動回
路162、163に電流を供給する。
【0005】スレーブ回路166もマスター回路161
とほぼ同様の構成となっている。スレーブ回路166に
おけるデータ入力用の差動回路167のトランジスタq
8、q9のベースはそれぞれマスター回路161の差動
回路163のトランジスタq3、q4のコレクタと接続
され、差動回路163に保持された出力データを受け
る。スレーブ回路166においてはデータ保持用の第4
の差動回路168のトランジスタq10、q11のコレ
クタを出力端子としてある。また、電流供給回路169
のトランジスタq12のベースは電流供給回路164の
トランジスタq5のベースと共通の電流値設定端子VC
Sに接続されている。このため、マスター回路161、
スレーブ回路166のそれぞれの差動回路にはほぼ同じ
値の電流が供給される。スイッチング回路170はそれ
ぞれのコレクタをそれぞれ差動回路167、168のエ
ミッタ接続点ce3、ce4に接続し、それぞれのエミ
ッタを電流供給回路169のトランジスタq12のコレ
クタに共通に接続したトランジスタq13、q14から
なる。トランジスタq13、q14のベースはそれぞれ
クロック端子cl2、cl1を介してクロック信号を受
け、交互にオンとなり、それぞれ差動回路167、16
8に電流を供給する。
【0006】以上のように構成される図16に示したD
フリップフロップ回路では、クロック端子cl1のクロ
ック信号の“H”に応答し、第1の差動回路162は入
力端子d1、d2からの入力データを書き込み、これと
同時に差動回路168は差動回路167の出力データを
保持する。続いてクロック端子cl1のクロック信号の
反転信号であるクロック端子cl2のクロック信号の
“H”に応答し、差動回路163は差動回路163の出
力データを保持し、これと同時に差動回路167は差動
回路162の出力データを書き込む。
【0007】ここでのスイッチング回路165、170
の動作は次のようなものである。トランジスタq6、q
14のオン、オフのタイミングは同時となり、トランジ
スタq7、q13のオン、オフのタイミングも同時とな
る。また、トランジスタq6、q14がオンの時はトラ
ンジスタq7、q13はオフであり(逆も同様)、オ
ン、オフの切替は同時に行われる。
【0008】なお、ここでのオン、オフという表現は、
後述する実施例中においても同様であるが、より高周波
になるにつれて明確に分けられなくなるが、例えばトラ
ンジスタq6、q7が同時にオンしていても「トランジ
スタq6はトランジスタq7に比べて強くオンしてい
る」状態では「トランジスタq6はオンでトランジスタ
q7はオフしている」という表現をとることとしてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図16
に示したD型フリップフロップ回路ではその構造上プロ
パゲーションディレイタイムを補う動作ができなかった
ため、高周波動作に難があった。
【0010】すなわち、例えば、トランジスタq7がオ
ンとなって差動回路163に保持されていた古いデータ
を、トランジスタq6がオンとなって新しい(反転し
た)入力データで書き換える場合、トランジスタq7が
オフとなると同時にトランジスタq6がオンとなって
も、プロパゲーションタイムがあるため、差動回路16
3は少しの間古いデータを保持し続ける。このため、新
しい入力データはこの古いデータを反転させるだけの余
分な負荷を負うこととなる。仮に古いデータが無い状態
で書き込むのであれば、データを反転させる必要が無い
ためデータを書き込む負荷だけですみ、より少ない時間
でデータ書込が可能であるが、実際はこの余分な負荷の
ためにデータ書込に時間を要し、動作周波数が上がるに
つれて書込動作がクロック信号に追随できなくなってく
るのである。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、マスター回路お
よびスレーブ回路のそれぞれのデータ入力用の差動回
路、データ保持用の差動回路への電流供給源をそれぞれ
第1の電流供給回路、第2の電流供給回路とに分け、さ
らに、データ入力用、データ保持用の各差動回路への電
流供給タイミングをそれぞれ第1のクロック信号、第2
のクロック信号により制御する。第1のクロック信号に
第2のクロック信号に対して所定の遅延をもたせること
によって入力データの書込タイミングと、データ保持タ
イミングが最適化され、D型フリップフロップ回路の動
作周波数を向上させる。加えて、各差動回路に供給する
電流値を最適化することによってもD型フリップフロッ
プ回路の動作周波数を向上させる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明では、入力データに対応し
た出力データを発生する第1の差動回路と、上記第1の
差動回路よりの上記出力データを保持および出力する第
2の差動回路とを有するマスター回路と、上記マスター
回路の上記第2の差動回路からの上記出力データに対応
する第2の出力データを発生する第3の差動回路と、上
記第3の差動回路よりの上記第2の出力データを保持お
よび出力する第4の差動回路とからなるスレーブ回路
と、上記第1の差動回路および上記第3の差動回路に第
1の電流を供給するための第1の電流供給回路と、上記
第2の差動回路および上記第4の差動回路に第2の電流
を供給するための第2の電流供給回路と、第1のクロッ
ク信号によって上記第1の差動回路と上記第3の差動回
路とを交互に上記第1の電流供給回路に接続する第1の
スイッチング回路と、第2のクロック信号によって上記
第2の差動回路と上記第4の差動回路とを交互に上記第
2の電流供給回路に接続する第2のスイッチング回路と
を具備し、上記第1のクロック信号は上記第2のクロッ
ク信号に対して所定の遅延を有するD型フリップフロッ
プ回路を構成する。
【0013】上記第2の電流の値は上記第1の電流の値
より小さいことが好ましい。
【0014】上記第2のスイッチング回路は、上記第2
のクロック信号に従い、上記第1の差動回路または上記
第3の差動回路への電流供給の停止に先行して上記第2
の差動回路または上記第4の差動回路への電流供給を開
始せしめ、上記第1の差動回路または上記第3の差動回
路への電流供給の開始に先行して上記第2の差動回路ま
たは上記第4の差動回路への電流供給を停止せしめるこ
とも好ましい。
【0015】上記第1の差動回路の出力端子と上記第2
の差動回路の入力端子との間および上記第3の差動回路
の出力端子と上記第4の差動回路の入力端子との間にそ
れぞれ第1、第2のエミッタホロワ回路を設け、上記第
1のエミッタホロワ回路を介した信号を上記第2の差動
回路の入力端子に入力し、上記第2のエミッタホロワ回
路を介した信号を出力とすることも好ましい。
【0016】
【実施例】次に本発明の一実施例のD型フリップフロッ
プ回路について説明する。
【0017】図1は本例の構成を示す説明図であり、ま
ず、同図を参照しながら本例の構成について説明する。
1はデータ入力用の第1の差動回路であり、2はデータ
保持用の第2の差動回路であり、これらはマスター回路
Mに含まれる。3はデータ入力用の第3の差動回路であ
り、4はデータ保持用の第4の差動回路であり、これら
はスレーブ回路Sに含まれる。ここで、第1の差動回路
はトランジスタQ1、Q2からなり、これらのエミッタ
を共通に接続し、それぞれのコレクタをそれぞれ抵抗R
1、R2を介して電源端子VCCに接続し、それぞれの
ベースにデータとして端子Din、VBB1からの信号
を受ける。なお、端子VBB1からの信号と端子Din
からの信号とは互いに反転信号となるものでも良いし、
一方を基準電位としても良い。ここで、端子VBB1に
は基準電位が印加され、第1の差動回路に電流が供給さ
れているものとして説明すると、トランジスタQ1、Q
2はそれぞれ信号Dinが“H”となることによりオ
ン、オフされ、“L”となることにより、オフ、オンす
る。これにより、端子Dinの信号に対応してトランジ
スタQ1、Q2はオンまたはオフされ、それぞれの抵抗
R1、R2による電源端子VCCの電位からの電圧降下
がコレクタに出力として発生し、端子M1、M2に端子
Dinからの入力データに対応した出力データが書き込
まれる。また、第2の差動回路2はトランジスタQ3、
Q4からなり、これらのエミッタを共通に接続し、それ
ぞれのベースとコレクタとをたすき掛けに接続してあ
る。また、トランジスタQ3のコレクタ及びトランジス
タQ4のベースは端子M1のデータを受け、トランジス
タQ4のコレクタ及びトランジスタQ3のベースは端子
M2のデータを受けており、それぞれ電流供給中にデー
タを保持し、出力する。スレーブ回路Sの第3の差動回
路3、第4の差動回路4はそれぞれ第1の差動回路1、
第2の差動回路2と同様の回路構成である。第3の差動
回路3のトランジスタQ5、Q6のベースはそれぞれ端
子M2、M1が接続され、それぞれの出力を受け、それ
ぞれのコレクタに接続された端子S1、S2に第2の差
動回路2からの出力データに対応する出力データを書き
込む。第4の差動回路4のトランジスタQ7、Q8のコ
レクタはそれぞれ端子S1、S2と接続され、さらに出
力端子OUTバー、OUTが設けられている。なお、端
子S1、S2はそれぞれ抵抗R3、R4を介して電源端
子VCCに接続されている。
【0018】5、6はそれぞれ第1、第2の電流供給回
路であり、第1の電流供給回路5は第1の差動回路1、
第3の差動回路3のための電流を供給し、第2の電流供
給回路6は第1の差動回路2、第4の差動回路3のため
の電流を供給する。ここで、これらは上述の従来例で示
した電流供給回路と同様にトランジスタ、抵抗からなる
定電流回路とするが、これに限らず直接抵抗を介して電
源端子GNDに接続したものでも良い。
【0019】7、8はそれぞれ第1、第2のスイッチン
グ回路である。第1のスイッチング回路7はトランジス
タQ9、Q10からなる差動回路であり、これらのエミ
ッタを共通に接続して第1の電流供給回路5に接続して
あり、それぞれのコレクタは第1の差動回路1、第3の
差動回路3のそれぞれのトランジスタのエミッタ接続点
に接続さており、また、それぞれのベースはクロック端
子Cin1、Cin1バーに接続され、それぞれ第1の
クロック信号、その反転信号(基準電位でも良い。)を
受けて第1の差動回路1、第3の差動回路3に交互に電
流を供給する。第2のスイッチング回路7はトランジス
タQ11、12からなる差動回路であり、これらのエミ
ッタを共通に接続して第2の電流供給回路6に接続して
あり、それぞれのコレクタは第2の差動回路2、第4の
差動回路4のそれぞれのトランジスタのエミッタ接続点
に接続さており、また、それぞれのベースはクロック端
子Cin2、Cin2バーに接続され、それぞれ第2の
クロック信号、その反転信号(基準電位でも良い。)を
受けて第2の差動回路2、第4の差動回路3に交互に電
流を供給する。ここで、第1のクロック信号は第2のク
ロック信号に対して所定の遅延を持たせてある。これに
より、第2の差動回路2、第4の差動回路3の保持動作
を早めに終わらせ、第1の差動回路1、第3の差動回路
3の書込み動作を行わせることにより、データ反転時の
負荷を軽くするようにしてある。また、第1の差動回路
1、第3の差動回路3の書込動作終了の直前から第2の
差動回路2、第4の差動回路3の保持動作が開始される
ことも書込時の反転動作、書込動作を強くする。また、
このような遅延時間は各回路要素等によって設定され
る。
【0020】次に本例のD型フリップフロップ回路を用
いて図2に示すような1/2分周回路を構成し、これに
基づいて本例の動作について説明する。なお、図2にお
いて図1に示した符号と同じ符号は図1と同じ構成要素
を示すものである。図2の1/2分周回路は、図1に示
したD型フリップフロップ回路において端子Dinと出
力端子OUTバーとを接続し、端子VBB1と端子OU
Tとを接続したものである。また、クロック端子Cin
1バー、クロック端子Cin2バーにはともに端子VB
B2が接続され、共通の基準電位を印加するものとす
る。
【0021】図3のタイミングチャートを参照しなが
ら、図2の1/2分周回路の動作を説明する。図3のC
in1、Cin2はそれぞれクロック端子Cin1、C
in2の第1、第2のクロック信号を示し、Q9〜Q1
2はそれぞれトランジスタQ9〜Q12のオン、オフの
状態を示してあり、M1、M2、S1、S2はマスター
回路Mの端子M1、M2、スレーブ回路Sの端子S1、
S2におけるデータの書込、保持状態を示してある。
【0022】まず、タイミングt0において第2のクロ
ック信号が“H”となると、トランジスタQ11、Q1
2がそれぞれオフ、オンとなり、第2の電流供給回路6
から第2の差動回路2への電流の供給が停止し、端子M
1、M2に保持されたデータが消失へと向かう。また、
トランジスタQ12がオンとなることにより第2の電流
供給回路6から第4の差動回路4への電流供給が開始さ
れ、端子S1、S2のデータ保持動作が開始される。
【0023】次にタイミングt1において第1のクロッ
ク信号が“H”となると、第1のスイッチング回路7の
トランジスタQ9、Q10がそれぞれオン、オフとなっ
て第1の電流供給回路5から第1の差動回路1への電流
供給が開始され、第1の電流供給回路5から第3の差動
回路3への電流の供給が停止される。第1の差動回路1
はスレーブ回路Sの端子S1、S2のデータが伝送され
ており、これらを端子M1、M2に書き込む動作が開始
される。例えば端子M1、M2にデータ“H”、“L”
が保持されていたとすれば、これを端子S1、S2のデ
ータを受けて反転させる動作が行われるが、タイミング
t0から端子M1、M2のデータ“H”、“L”は消失
に向かっているので、タイミングt1における反転動作
の負荷は少なく、すなわち、速い書込が可能となる。ま
た、第1の差動回路1の書込開始とともに第3の差動回
路3の書込動作は停止する。
【0024】次にタイミングt2において第2のクロッ
ク信号が“L”となると、第2のスイッチング回路8の
トランジスタQ11、Q12がそれぞれオン、オフとな
って第2の電流供給回路6から第2の差動回路2への電
流供給が開始され、第4の差動回路4への電流供給が停
止される。これにより、第2の差動回路2はデータ保持
動作を開始し、第1の差動回路1による書込動作と相ま
って端子M1、M2には強くデータ書込が行われる。言
い換えれば同じデータが2重に書き込まれる。また、第
4の差動回路4への電流供給が停止されると、第4の差
動回路4のデータ保持動作は停止し、端子S1、S2に
保持されたデータは消失に向かう。
【0025】次にタイミングt3において第1のクロッ
ク信号が“L”となると、第1のスイッチング回路7に
おいてトランジスタQ9、Q10がそれぞれオフ、オン
となると、第1の差動回路1のデータ書込動作が停止
し、第3の差動回路3のデータ書込動作が開始する。ま
た、第3の差動回路3にはマスター回路Mの端子M1、
M2に保持されたデータが伝送されるが、これらのデー
タはタイミングt2〜t3において2重に書き込まれて
おり、良好に伝送される。説明が前後するが、これはタ
イミングt1におけるスレーブ回路Sからマスター回路
Mへのデータ伝送時についても同様なことが言える。ま
た、端子S1、S2に保持されたデータはタイミングt
2から消失に向かっているため、良好に伝送されたデー
タを速やかに書き込むこととなる。これ以降タイミング
t0〜t3の一連の動作が繰り返し行われる。
【0026】以上のようにマスター回路M、スレーブ回
路Sともに新しいデータが書き込まれる前に古いデータ
は消失し、かつ、伝送する側は同一データを2重に書き
込むのでしっかり書込動作させることができる。これら
2つの作用により、従来の回路では得られなかった良好
なデータ伝送が行われ、良好な出力波形が得られるとと
もにより高い動作周波数での動作が可能となる。
【0027】なお、本例ではプロパゲーションディレイ
タイムを利用しているため、可能な動作であるが、第
1、第2のクロック信号間の遅延が大きすぎる場合は、
図3に示すデータ消失期間も長くなりすぎデータが消え
てしまう。これではクロックスキューを起こしたことと
なる。このため、第1、第2のクロック信号間の遅延は
周波数によらず、固定値をとることが望ましい。そのよ
うなディレイステージとしては例えば、図4に示すよう
なものを用いる。これは、トランジスタQ13、Q14
のエミッタを共通の電流供給回路9に接続し、それぞれ
のコレクタを抵抗R5、R6を介して電源端子VCCに
接続し、それぞれのベースに第2のクロック信号および
その反転信号を印加して差動回路としてある。トランジ
スタQ14のコレクタと抵抗R6との接続点はトランジ
スタQ15のベースに接続され、トランジスタQ15と
電流供給回路10とのなす増幅回路(エミッタホロワ回
路)はこのコレクタと抵抗との接続点の状態を受けて端
子Cin1より第1のクロック信号として発生する。ま
た、トランジスタQ13のコレクタと抵抗R5との接続
点はトランジスタQ16のベースに接続され、トランジ
スタQ16と電流供給回路11とのなす増幅回路(エミ
ッタホロワ回路)はこのコレクタと抵抗との接続点の状
態を受けて端子Cin1バーより第1のクロック信号の
反転信号を発生する。すなわち、第1、第2のクロック
信号間の遅延はこれら増幅回路の遅延を設定することに
より決める。
【0028】次に図2の1/2分周回路についてのシミ
ュレーション結果を示す。また、比較のために、従来の
D型フリップフロップ回路を用いた1/2分周回路につ
いてもシミュレーションを行った。具体的には図5に示
すように図2の1/2分周回路においてトランジスタQ
10のコレクタを第3の差動回路3に代わり第2の差動
回路2に接続し、トランジスタQ11のコレクタを第2
差動回路2に代わり第3の差動回路3に接続し、端子C
in2には第2のクロック信号に代わり第1のクロック
信号を印加するように変更を加えたものを従来のものと
して用いた。
【0029】図6、7は図2、図5の1/2分周回路を
1.25GHzのクロック信号で動作させた場合のもの
である。図6の実線V[M1]は図2の端子M1の電圧
振幅を示し、一点鎖線V[CIN1]は第1のクロック
信号を示し、破線V[CIN2]は第2のクロック信号
を示してあり、破線V[M3]は図5の端子M3の振幅
電圧を示している。(以降の波形図においても同様の符
号は同様のものを示すものとする。)図7の実線V[S
1]は図2の端子S1の電圧振幅を示し、破線V[S
3]は図5の端子S3の電圧振幅を示している。これら
図6、7のシミュレーション結果から、本例が従来のも
のでは追随できない高周波数のクロック信号に対しても
十分動作することが理解できるであろう。すなわち、図
6の実線V[M1]および図7の実線V[S1]で示さ
れるように本例ではきれいな波形の出力が得られるのに
対し、図6の破線V[M3]および図7の破線V[S
3]に示されるように従来のものでは歪んだ波形とな
り、誤動作を起こしている。
【0030】また、図8は1.1GHzのクロック信号
で動作させた場合を示してある。同図は、本例のものも
従来のものも同様にクロック信号に追随している場合の
比較であり、同図の結果から、本例のものの方がよりひ
ずみのないきれいな波形の出力を得られることが示され
た。
【0031】また、図9は1.4GHzのクロック信号
で動作させた場合を示してあり、同図に示されるように
この場合、本例の回路もクロック信号に追随できない。
【0032】以上のシミュレーションでは、第1の電流
供給回路5、第2の電流供給回路6がそれぞれの差動回
路に供給する電流値を等しく50μAとして得られた結
果である。次に第1の電流供給回路5の電流値を50μ
A、第2の電流供給回路の電流値を30μAとして1.
4GHzのクロック信号で動作させた場合についてシミ
ュレーションを行った、その結果図10に示すように
1.4GHzのクロック信号でも動作することが示され
た。
【0033】すなわち、本発明は第1の電流供給回路
5、第2の電流供給回路6の電流値を同じくするものに
限るものではない。データ書込のように反転動作を伴わ
ないデータ保持にはデータ消失がない程度の少ない電流
値ですむことから、第2の電流供給回路6の電流値を第
1の電流供給回路5の電流値より少なくすることによ
り、動作周波数を上げ、しかも消費電流を少なくするこ
とができる。図10の場合、電流値を20%減らせるこ
とができる。また、全体の消費電流を変えず第1の電流
供給回路5の電流値を第2の電流供給回路のそれより大
きくした場合のシミュレーションを行ったところ、図1
1に示すように1.4GHzのクロック信号に対しも動
作することが示された。この場合、低消費電流化したも
のと比べて高い振幅電圧を得ることができる点では優れ
る。なお、図11に示したものでは、第1の電流供給回
路5の電流値を60μA、第2の電流供給回路の電流値
を40μAとしてシミュレーションを行った。
【0034】以上のように本例において、第1の電流供
給回路5、第2の電流供給回路6から各差動回路へ供給
される電流値について、第1の電流供給回路5の電流値
より第2の電流供給回路6の電流値を小さく設定するこ
とにより、動作周波数の向上、消費電流値の削減を促す
ことができる。なお、以上のシミュレーションの条件下
では、第2のクロック信号に対する第1のクロック信号
の遅延は、位相の遅れで言えば40度〜120度の遅延
が設定可能で、好ましくは60度〜90度であった。
【0035】次に本発明の他の実施例について述べる。
【0036】上記一実施例のD型フリップフロップ回路
は図12に示すように一部変更を加えても良い。同図に
おいて図2と同じ符号は同じ構成要素を示している。こ
の第二実施例は、第1の差動回路1と第2の差動回路と
の間にエミッタホロワ回路12、13を設け、第3の差
動回路3と第4の差動回路4との間にエミッタホロワ回
路14、15を設けてある。すなわち、図2のものにお
いて端子S1、S2の信号を用いる後段回路によっては
大きな振幅の信号を必要な場合があるが、あまりに大き
な振幅の信号とすると電流値が過大になり、これを受け
るトランジスタのコレクタ電圧VCEよりベース電圧VBE
が高くなって動作停止が起こるおそれがあり、あまり振
幅を大きくできなかったが、本例はそのような場合に対
応するようにエミッタホロワ回路12〜15を設けてあ
る。エミッタホロワ回路12はトランジスタQ17と電
流供給回路16とからなり、トランジスタQ17のベー
スはトランジスタQ1のコレクタに接続され、コレクタ
は電源端子VCCに接続され、エミッタは電流供給回路
16に接続されるとともに、トランジスタQ4のベース
に接続されている。エミッタホロワ回路13はトランジ
スタQ18と電流供給回路17とからなり、トランジス
タQ18のベースはトランジスタQ2のコレクタに接続
され、コレクタは電源端子VCCに接続され、エミッタ
は電流供給回路17に接続されるとともに、トランジス
タQ3のベースに接続されている。すなわち、トランジ
スタQ3のコレクタから、トランジスタQ1のコレク
タ、トランジスタQ17のベースエミッタ、トランジス
タQ4のベースへの経路と、トランジスタQ4のコレク
タから、トランジスタQ2のコレクタ、トランジスタQ
18のベースエミッタ、トランジスタQ3のベースへの
経路とによりデータ保持が行われる。このようにそれぞ
れの保持経路内にエミッタホロワ回路を含むため、第1
の差動回路1と第2の差動回路2との間でベース電圧V
BE一段分の電圧が降下でき、上記のような不具合をなく
せる。また、第3の差動回路への出力はトランジスタQ
17と電流供給回路16との接続点、トランジスタQ1
8と電流供給回路17との接続点から送られる。エミッ
タホロワ回路14、15についてもそれぞれトランジス
タQ19、Q20、電流供給回路18、19からなり、
同様の接続関係のものである。本例の動作については特
に詳しく述べないが、上記実施例とほぼ同様の作用、効
果を示すものである。また、エミッタホロワ回路12〜
15を設けたので、後段回路に大きな振幅の出力を送る
ことができる。
【0037】また、上記各実施例ではマスター回路のデ
ータ入力端子を2つ(但し、他方を基準入力または一方
の入力データの反転信号)としたが、本発明はこれに限
るものではない。例えばワイヤート゛ORゲート等を動
作させるため、図13に示すようにトランジスタQ1に
並列にトランジスタQ21を設け、データ入力端子Di
n2を設けても良い。
【0038】また、上記各実施例では何れもnpn型バ
イポーラトランジスタで構成したが、本発明はこれに限
らず、pnp型バイポーラトランジスタで構成してもよ
い。例えば図2のD型フリップフロップ回路に適用した
ものでは図14に示すようになる。この場合、同様の接
続関係で電源、電流源の極性が反転したものとなる。な
お、同図において141〜144は第1〜第4の差動回
路、145、146はそれぞれ第1、第2の電流供給回
路であり、147、148は第1、第2のスイッチング
回路である。なお、データ入力端子Din、クロック端
子Cin1、出力端子OUT等については図2に示した
ものと同じ符号で示してある。また、本発明はバイポー
ラトランジスタに変えてMOSトランジスタを用いても
構成できる。例えば、NチャネルMOSトランジスタで
構成した場合、図15に示すようになる。同図において
151〜154は第1〜第4の差動回路、155、15
6はそれぞれ第1、第2の電流供給回路であり、15
7、158は第1、第2のスイッチング回路である。な
お、データ入力端子Din、クロック端子Cin1、出
力端子OUT等については図2に示したものと同じ符号
で示してある。なお、図15に示すMOSトランジスタ
構成のものにおいても、NチャネルMOSトランジスタ
に代わってPチャネルMOSトランジスタを用いて構成
することができる。これについて特にその一例を図示し
ないが、上述したバイポーラトランジスタの場合と同様
に、NチャネルMOSトランジスタで構成したものと同
様の接続関係で電源、電流源の極性が反転したものとな
る。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、マスター回路およびス
レーブ回路のそれぞれのデータ入力用(第1の差動回
路、第3の差動回路)、データ保持用(第2の差動回
路、第4の差動回路)の2つの差動回路への電流供給源
を分け、第1、第2のクロック信号により別々に電流供
給タイミングを制御することとし、第1のクロック信号
に第2のクロック信号に対する所定の遅延をもたせるこ
とにより、データ入力用、データ保持用の差動回路の動
作タイミングを最適化した。このため、動作周波数、高
周波数動作時の波形およびデータ伝送能力の面で著しい
効果が得られる。加えて第1の差動回路及び第3の差動
回路、第2の差動回路及び第4の差動回路のそれぞれに
供給される電流値を前者に比べて後者を小さく設定する
ことにより、さらなる動作周波数の向上、低消費電流化
を進めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のD型フリップフロップ回路
の構成を示す説明図。
【図2】図1の動作説明のための説明図。
【図3】図2の動作説明のためのタイミングチャート。
【図4】図1の動作説明のための説明図。
【図5】図2に示した1/2分周回路に従来技術を適用
したものの構成を示す説明図。
【図6】図2および図5の動作説明のための波形図。
【図7】図2および図5の動作説明のための波形図。
【図8】図2および図5の動作説明のための波形図。
【図9】図2の動作説明のための波形図。
【図10】図2の動作説明のための波形図。
【図11】図2の動作説明のための波形図。
【図12】本発明の第二実施例のD型フリップフロップ
回路の構成を示す説明図。
【図13】本発明のさらなる構成変更例を示す説明図。
【図14】本発明のさらなる構成変更例を示す説明図。
【図15】本発明のさらなる構成変更例を示す説明図。
【図16】従来のD型フリップフロップ回路の構成を示
す説明図。
【符号の説明】
1〜4 第1〜第4の差動回路 M マスター回路 S スレーブ回路 5、6 第1、第2の電流供給回路 7、8 第1、第2のスイッチング回路 12、13 エミッタホロワ回路(第1のエミッタ
ホロワ回路) 14、15 エミッタホロワ回路(第2のエミッタ
ホロワ回路) 141〜144 第1〜第4の差動回路 145、146 第1、第2の電流供給回路 147、148 第1、第2のスイッチング回路 151〜154 第1〜第4の差動回路 155、156 第1、第2の電流供給回路 157、158 第1、第2のスイッチング回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力データに対応した出力データを発生
    する第1の差動回路と、上記第1の差動回路よりの上記
    出力データを保持および出力する第2の差動回路とを有
    するマスター回路と、 上記マスター回路の上記第2の差動回路からの上記出力
    データに対応する第2の出力データを発生する第3の差
    動回路と、上記第3の差動回路よりの上記第2の出力デ
    ータを保持および出力する第4の差動回路とからなるス
    レーブ回路と、 上記第1の差動回路および上記第3の差動回路に第1の
    電流を供給するための第1の電流供給回路と、 上記第2の差動回路および上記第4の差動回路に第2の
    電流を供給するための第2の電流供給回路と、 第1のクロック信号によって上記第1の差動回路と上記
    第3の差動回路とを交互に上記第1の電流供給回路に接
    続する第1のスイッチング回路と、 第2のクロック信号によって上記第2の差動回路と上記
    第4の差動回路とを交互に上記第2の電流供給回路に接
    続する第2のスイッチング回路とを具備し、第1のクロ
    ック信号は第2のクロック信号に対して所定の遅延を有
    することを特徴とするD型フリップフロップ回路。
  2. 【請求項2】 上記第2の電流の値は上記第1の電流の
    値より小さいことを特徴とする請求項1記載のD型フリ
    ップフロップ回路。
  3. 【請求項3】 上記第2のスイッチング回路は、上記第
    2のクロック信号に従い、上記第1の差動回路または上
    記第3の差動回路への電流供給の停止に先行して上記第
    2の差動回路または上記第4の差動回路への電流供給を
    開始せしめ、上記第1の差動回路または上記第3の差動
    回路への電流供給の開始に先行して上記第2の差動回路
    または上記第4の差動回路への電流供給を停止せしめる
    ことを特徴とする請求項1記載のD型フリップフロップ
    回路。
  4. 【請求項4】 上記第1の差動回路の出力端子と上記第
    2の差動回路の入力端子との間および上記第3の差動回
    路の出力端子と上記第4の差動回路の入力端子との間に
    それぞれ第1、第2のエミッタホロワ回路を設け、上記
    第1のエミッタホロワ回路を介した信号を上記第2の差
    動回路の入力端子に入力し、上記第2のエミッタホロワ
    回路を介した信号を出力することを特徴とする請求項1
    記載のD型フリップフロップ回路。
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