JPS5829657B2 - フリツプフロツプ回路 - Google Patents

フリツプフロツプ回路

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JPS5829657B2
JPS5829657B2 JP51085222A JP8522276A JPS5829657B2 JP S5829657 B2 JPS5829657 B2 JP S5829657B2 JP 51085222 A JP51085222 A JP 51085222A JP 8522276 A JP8522276 A JP 8522276A JP S5829657 B2 JPS5829657 B2 JP S5829657B2
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JP
Japan
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gate
transistor
flip
emitter
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JP51085222A
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行雄 宮崎
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Mitsubishi Electric Corp
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    • 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
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/286Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable
    • H03K3/288Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable using additional transistors in the input circuit

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ゲート回路を用いて構成されるフリップフ
ロップ回路に係り、特に集積回路技法に適し、かつ電源
の投入時に出力の状態を決め得るフリップフロップ回路
に関するものである。
ゲート回路を用いて構成されるフリップフロップ回路は
半導体集積回路等に広く使用されている。
第1図はその代表例を示すブロック図であり、2人力の
ナントゲートを2個使用して構成されるR−Sフリップ
・フロップ回路であり、この第1図において、1,2は
それぞれナンドゲ゛−トを示し、3はナントゲート1の
入力端子、4はその出力端子、5はナントゲート2の入
力端子、6はナンドゲ゛−ト2の出力端子である。
このように構成された回路において、ナントゲート1の
入力端子3がゝL“レベルで、ナントゲート2の入力端
子5が9H“レベルのとき、ナントゲート1の出力端子
4がゝH“レベルで、ナントゲ−ト2の出力端子6がX
L“レベルとなる。
逆に、入力端子3がゝH“レベルで、入力端子5がゝH
〃レベルのときには、出力端子4がゝL“レベルで出力
端子6がゝH〃レベルとなり、これはR−Sフリップフ
ロップ回路の機能である。
第2図は第1図のブロックで示すR−Sフリップフロッ
プ回路の一般的な回路構成を示す結線図である。
この第2図に示すR−Sフリップフロップ回路において
第1図と同一符号のものは相当部分を示し、ナントゲー
ト1はマルチ・エミッタトランジスタ7、エミツクフオ
ロワ回路を形成するトランジスタ8,9、出力トランジ
スタ10、抵抗12〜15およびダイオード11で構成
されている。
すなわち、マルチ・エミッタトランジスタ7でアンド回
路の機能を有するゲート部を構成し、出力トランジスタ
10でインバータ回路を形成したトランジスタ・]・ラ
ンジスタ・ロジック(TTL)による2人力ナンドゲー
トである。
同様にして、ナンドゲ゛−ト2もマルチ・エミッタ1ヘ
ランジスク16、トランジスタ17〜19、抵抗21〜
24およびダイオード20により構成され、マルチ・エ
ミッタトランジスタ16でアンドゲート回路の機能を有
するゲート部を構成し、出力トランジスタ19でインバ
ータ回路を形成し、トランジスタ17.18はエミッタ
フォロワ回路を形成して2入力ナンドゲートとしている
そしてナンドゲ゛−ト1の出力、すなわち出力トランジ
スタ10の出力はナンドゲ゛−ト2のマルチ・エミッタ
トランジスタ16のエミッタの一つに帰還するように構
戒されている。
なお、25はVccの電圧を供給する電源である。
このように構成されたR−Sフリップフロップ回路にお
いて、ナントゲート1の出力トランジスタ10がオン状
態になるには、約3 VBB:2. I V(出力トラ
ンジスタ10のベース・エミッタ間オン電圧(+)トラ
ンジスタ8のベース・エミッタ間オン電圧(+) )ラ
ンジスタフのベース・コレクタ間オン電圧)の電源電圧
が必要である。
同様に、ナンドゲ゛−ト2の出力トランジスタ19がオ
ン状態になるにも、約3 VBE二2.I Vの電源電
圧が必要である。
すなわち、ナンドゲ゛−ト1の出力トランジスタ10と
、ナントゲート2の出力トランジスタ19がオン状態と
なる電源電圧はほぼ等しい。
したがって、ナントゲート1の入力端子3とナントゲー
ト2の入力端子5がともにゝH“レベルの状態で電源を
投入すると、ナントゲート1,2のどちらの出力トラン
ジスタが先にオン状態になるのかわからず電源投入時の
出力の状態が決まらない。
これは、論理設計上、数多く発生するものであり、これ
を解決するためには、従来は第3図に示すようにナント
ゲート1,2のうちのいずれか、たとえばナントゲート
1の入力端子3と電源間に抵抗Rを接続し、この入力端
子3と接地間にコンデンサCを接続して、その立ち上が
りを遅くすることによりナントゲート1の入力端子3が
ゝL“レベルで、ナントゲート2の入力端子5がゝH“
レベルになる状態を作って電源投入時の出力の状態を決
めるように構戒しており、この場合は出力端子4がゝH
“レベルで、出力端子6がゝL“レベルとなる。
しかし、半導体集積回路の内路では、コンデンサを用い
ることは容易ではなく、高々数10 PF程度しか作ら
れないので、大きな時定数を得ることは困難であった。
この発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決する
と共に、かかる欠点を除去すべくなされたもので、その
目的はフリップフロップ回路の電源立上り時に各ゲート
回路の出力トランジスタがオン状態となるスレショルド
電圧に差をもたせることにより、従来のごとくコンデン
サを使用することなく、電源投入時に出力の状態を容易
に決めることができ、また、通常動作時の各入力端子の
スレッショルド電圧を同じにすることができ、集積回路
技法に適するフリップフロップ回路を提供することにあ
る。
このような目的を達成するため、この発明は、第1およ
び第2のナントゲートを用い、一方の出力を他方の入力
に帰還させて構成されるフリップフロップ回路において
、上記第1および第2のナンドゲ゛−トは、出力段がエ
ミッタフォロワ回路で形成され上記フリップフロップ回
路の出力が反転するときの入力端子が同じである第1お
よび第2のアンドゲートと、この第1および第2のアン
ドゲートのそれぞれの出力を反転して出力する第1およ
び第2の出力トランジスタとこの第1および第2の出力
トランジスタのそれぞれのコレクタと電源間に接続され
た第1および第2の抵抗とで構成され、かつ上記第2の
ナントゲートは前記電源と上記第2の出力トランジスタ
のベースとの間に接続された第3の抵抗を備えるように
したものである。
以下、図面に基づきこの発明の実施例を詳細に説明する
まず、実施例を説明する前に、この発明の理解を容易に
するため、第4図に示すフリップフロップ回路について
説明する。
第4図はこの発明によるフリップフロップ回路の説明に
供する回路図である。
この第4図において第2図と同一符号のものは相当部分
を示し、この第4図に示す回路の場合も2人力のナンド
ゲ゛−11の出力を2人力のナントゲート2の入力側に
帰還し、2人力のナントゲート2の出力を2人力のナン
ドゲ゛−ト1の入力側に帰還するようにしてフリップフ
ロップ回路を構成している。
そして、この2人力ナンドゲ゛−11は第2図に示す従
来の場合と同様に構戒されている。
すなわち、マルチ・エミッタトランジスタ7でゲート部
が構成されており、このマルチ・エミッタトランジスタ
7の第1のエミッタは入力端子3に接続され、第2のエ
ミッタはナントゲート2の出力端子6に接続され、ベー
スは抵抗12を介して電源25の正極側に接続されてい
る。
そして、このマルチ・エミッタトランジスタ7のコレク
タはトランジスタ8のベースに接続され、そのトランジ
スタ8のコレクタは抵抗13を介して電源25の正極側
に接続されると共に、トランジスタ9のベースに接続さ
れ、また、このトランジスタ8のエミッタは抵抗14を
介して電源25の負極側に接続されると共に、出力トラ
ンジスタ10のベースに接続されている。
そして、この出力トランジスタ10のエミッタは電源2
5の負極側に接続され、コレクタは出力端子4に接続さ
れると共に、ダイオード11を介してトランジスタ9の
エミッタに接続されている。
また、このトランジスタ9のコレクタは抵抗15を介し
て電源25の正極側に接続されている。
そして、出力トランジスタ10はゲ゛−ト部の出力を反
転するインバータ回路を形成しており、また、トランジ
スタ8,9はエミッタフォロワ回路として使用されてい
る。
一方、ナントゲート2の方はアンド回路の機能を有して
ゲート部を形成するマルチ・エミッタトランジスタ26
と出力トランジスタ2γとを主体にして構成されており
、出力トランジスタ27はマルチ・エミッタトランジス
タ26の出力を反転して出力するものである。
そして、マルチ・エミッタトランジスタ26の第1のエ
ミッタはナントゲート1の出力端子4に接続され、第2
のエミッタは入力端子5に接続されており、このマルチ
・エミッタトランジスタ26のベースは抵抗28を介し
て電源25の正極側に接続され、コレクタは出力トラン
ジスタ27のベースに接続されている。
また、この出力トランジスタ27のエミッタは電源25
の負極側に接続され、コレクタは抵抗29を介してこの
電源25の正極側に接続されると共に、出力端子6に接
続されている。
つぎにこの第4図に示す回路の動作を説明する。
まず、ここで第2図で考察したように、ナンドゲ゛−ト
1の出力トランジスタ10とナンドゲ゛−ト2の出力ト
ランジスタ27がオンとなる電源電圧を考えると、ナン
ドゲ゛−ト1の出力トランジスタ10がオン状態となる
電源電圧は第2図で説明した通り約3 VBE二2.1
■である。
一方、ナンドゲ゛−ト2の出力トランジスタ27がオン
状態となる電源電圧は約2 VBB=1.4 V(出力
トランジスタ27のベース・エミッタ間オン電圧(+)
マルチ・エミッタトランジスタ26のベースコレクタ間
オン電圧)である。
すなわち、この第4図の場合は、第2図とは違って、ナ
ンドゲ゛−ト1の出力トランジスタ10とナンドゲ゛−
ト2の出力トランジスタ27がオン状態になる電源電圧
には差がある。
(出力トランジスタ27の方が低い。
)したがって、ナントゲート1の入力端子3とナントゲ
ート2の入力端子5がともにゝH“レベルの状態で電源
を投入しても、必ず、ナントゲート2の出力端子6の方
が先にオン状態となり、その出力がナンドゲ゛−ト1の
マルチ・エミッタトランジスタ7の第2のエミッタに帰
還され、ナントゲート1の出力端子4がゝH“レベルと
なる。
このため、コンデンサを使用せずに電源投入時の出力を
決めることができ、電源投入時の自動リセット回路には
非常に有効である。
特に、前にも述べたように、コンデンサを使用しないの
で、半導体集積回路内部での電源投入時の自動リセット
回路などに非常な効果をもたらすものである。
しかしながら、このようなフリップフロップ回路におい
ては、通常動作の時の入力端子3と入力端子5のスレッ
ショルド電圧が異なってしまうと不都合を生ずる。
すなわち、入力端子3はスレッショルド電圧vTがVT
= 3 VBEξ2.1■となり、入力端子5はVT
=IVBE#0.7Vとなる。
このように、スレッショルド電圧が入力端子により異な
ると、前段の回路構成が非常に複雑になり非常に厄介と
なる。
第5図はこの発明によるフリップフロップ回路の一実施
例を示す回路図で、上記の点を補償し、ナントゲート1
,2の入力スレッショルド電圧を揃えるようにしたもの
である。
この第5図において第4図と同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
そして、この第5図に示す実施例においては、ナントゲ
ート1はマルチ・エミッタトランジスタ30、トランジ
スタ31〜35、ダイオード36〜37、抵抗38〜4
3で2人力のアンドゲートを構成し、このアンドゲート
の出力側にその出力を反転して出力する出力トランジス
タ45を設け、この出力トランジスタ45のコレクタと
電源25の正極側との間に抵抗46を接続したものであ
る。
また、ナントゲート2はナントゲート1における2人力
のアンドゲートの出力側に出力トランジスタ47を設け
るとともに、この出力トランジスタ47のベースとコレ
クタよりそれぞれ抵抗48゜49を介して電源25の正
極側に接続したものである。
すなわち、ナントゲート1の回路に抵抗48が1個付加
した回路構成となっている。
そして、これら各ナントゲート1,2は、出力段がエミ
ッタフォロワ回路で形成され、フリップフロップ回路の
出力が反転するときの入力電圧が同じである第1および
第2のアンドゲートを備えている。
つぎにこの第5図に示す実施例の動作を説明する。
まず、ナンドゲ゛−ト1の出力トランジスタ45がオン
状態となる電源電圧は約3VBB:2.IV(出力トラ
ンジスタ45のベース・エミッタ間オン電圧(+)ダイ
オード37のオン電圧(+)トランジスタ34のベース
・エミッタ間オン電圧)であり、また、ナントゲート2
の出力トランジスタ47がオン状態となる電源電圧はI
VBE、:0.7V(出力トランジスタ47のベース・
エミッタ間オン電圧)である。
すなわち、ナンドゲ゛−11の出力トランジスタ45と
ナンドゲ゛−ト2の出力トランジスタ47がオン状態と
なる電源電圧には差があり、出力トランジスタ47のオ
ン状態となる電源電圧が低い。
したがって、第4図に示す回路の場合と同様に入力端子
3と入力端子5がともに1H“レベルの状態で電源を投
入しても必らずナントゲート2の出力端子6の方が先に
オン状態となり、その出力がナントゲート1の入力側に
帰還されてナントゲート1の出力端子4がゝH“レベル
となる。
そして、通常動作のときに入力端子3および入力端子5
のスレッショルド電圧vTはyT=2vBEξ1.4■
となり、ドライブしたとき平等に扱える。
このように、この第5図に示す実施例においては、入力
端子3でも入力端子5でも同じスレッショルド電圧とな
るので、前段を設定する必要がない。
以上説明したように、この発明によれば通常動作のとき
に各入力端子のスレッショルド電圧を同じ電圧にするこ
とができるので、前段を設定する必要がなくなり、また
、従来のごとくコンデンサを使用することがなく、電源
投入時に出力の状態を容易に決めることができ、集積回
路技法に適するフリップフロップ回路を実現することが
でき、さらに、ゲート回路を用いて構成されるフリップ
フロップ回路の電源立上り時に各ゲート回路の出力トラ
ンジスタがオン状態となるスレショルド電圧に差をもた
せるようにしたので、両ゲート回路の入力端子がともに
H“レベルの状態で電源を投入しても、いずれか一方の
ゲート回路の出力端子をゝH“レベルにすることができ
、したがって電源投入時における出力状態を決めること
ができ、電源投入時の自動リセット回路には非常に有効
であるばかりか従来のごとくコンデンサを用いることも
なくなり、半導体集積回路内部での電源投入時の自動リ
セット回路などに用いて顕著な効果を発揮するという点
において極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はナントゲートを2個使用して構成されるR−S
フリップフロップ回路の一例を示すブロック図、第2図
は第1図のR−Sフリップフロップ回路の一般的な回路
構成を示す結線図、第3図は電源投入時に従来の797
77177回路の出力の状態を決めるための回路図、第
4図はこの発明のフリップフロップ回路の説明に供する
回路図、第5図はこの発明のフリップフロップ回路の一
実施例を示す回路図である。 1.2・・・・・・ナントゲート、30・・・・・・マ
ルチ・エミッタトランジスタ、31〜35・・・・・・
・トランジスタ、45.47・・・・・・出力トランジ
スタ、46゜48.49・・・・・・抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1および第2のナントゲートを用い、一方の出力
    を他方の人力に帰還させて構成されるフリップフロップ
    回路において、前記第1および第2のナントゲートは出
    力段がエミツクフオロワ回路で形成され前記フリップフ
    ロップ回路の出力が反転するときの入力電圧が同じであ
    る第1および第2のアンドゲートと、この第1および第
    2のアンドゲートのそれぞれの出力を反転して出力する
    第1および第2の出力トランジスタと、この第1および
    第2の出力トランジスタのそれぞれのコレクタと電源間
    に接続された第1および第2の抵抗とで構成され、かつ
    前記第2のナントゲートは前記電源と前記第2の出力ト
    ランジスタのベースとの間に接続された第3の抵抗を備
    えたことを特徴とするフリップフロップ回路。
JP51085222A 1976-07-17 1976-07-17 フリツプフロツプ回路 Expired JPS5829657B2 (ja)

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