JPS5921122A - セツト/リセツト・マスタ・スレ−ブ・フリツプフロツプ回路 - Google Patents

セツト/リセツト・マスタ・スレ−ブ・フリツプフロツプ回路

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JPS5921122A
JPS5921122A JP58119462A JP11946283A JPS5921122A JP S5921122 A JPS5921122 A JP S5921122A JP 58119462 A JP58119462 A JP 58119462A JP 11946283 A JP11946283 A JP 11946283A JP S5921122 A JPS5921122 A JP S5921122A
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JP58119462A
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サレンダ−・クマ−・ガラチ
クレイトン・エドワ−ド・シユナイダ−・ジユニヤ
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Western Electric Co Inc
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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
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/3562Bistable circuits of the primary-secondary type
    • 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
    • H03K3/0372Bistable circuits of the primary-secondary type

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は論理回路に関し、特にスプリアス信号の好まし
くない効果を制限するメモリ回路に関する。
一般に使用されているクロック形のセット/リセットマ
スター・スレーブ・フリップフロップは、高レベル状態
にセットされているセット端子ならびに/あるいはリセ
ット端子に応答して、相補形出力端子を選択された論理
レベルにセットするものである。典型的には、セット端
子あるいはリセット端子に印加された信号に応答してマ
スタ部の出力信号を変化させようとする場合には、フリ
ップフロップで使用されているクロック信号は1の状態
にある。セット入力端子、あるいはリセット入力端子が
いったん高レベルに至ると、セット端子あるいはリセッ
ト端子が低レベルの“0”の状態に戻っても、フリップ
フロップのマスタ部の出力は選択された論理レベルにセ
ットされ、選択されたレベルに留っている。
マスタ部の出力が変化してクロック信号が第2の状態に
入った後で、フリップフロップの出力端子を希望するレ
ベルにセットするためのマスタ部から受取った信号に応
答して、スレーブ部が動作をする。セット端子およびリ
セット端子におけるスプリアス信号は、フリップフロッ
プに正しくない状態をとらせ、スプリアス信号が消滅し
た後でもその状態に保たれれいる。これは、フリップフ
ロップで使用されているシステムにエラーをもたらすこ
とがある。
マスタ部からスレーブ部へ情報を転送させることかでき
るクロック信号の遷移の少なくとも丁度前から丁度後ま
でセット入力端子およびリセット入力端子における信号
が選択されたレベルに保持されていないならば、出力論
理レベルは変化しないようなセット/リセット形マスタ
・スレーブ・フリップフロップを備えることが望ましい
本発明によれば、セット/リセット形マスタ・スレーブ
式フリップフロップはスレーブ部の入力端子に結合され
た出力端子を有するマスタ部と、フリップフロップ回路
の出力端子として振舞う出力端子を有するスレーブ部と
、フリップフロップ回路の入力端子として振舞う第1、
および第2の入力端子を備え、フリップフロップ回路の
出力端子に結合された第3の入力端子を備えた帰還回路
手段とを具備したものであり、出力回路はマスタ部の入
力端子に結合されたものであり、マスタ部はクロック信
号がひとつの状態にある期間に入力端子における信号に
応答しで出力端子の論理状態を変えるか、あるいは保持
させると共に、クロック信号が他の状態にある期間に出
力端子の論理状態を保持するように採用したものであり
、スレーブ部はクロック信号がひとつの状態にある期間
に入力端子における信号に応答して出力端子の論理状態
を変えるか、あるいは保持させると共に、クロック信号
が他の状態にある期間に出力端子の論理状態を保持する
ように採用したものであり、ひとつの論理状態から他の
論理状態へとクロック信号が遷移する期間に第1あるい
は第2の入力端子において発生している信号が第2の論
理状態を保持していないならば、帰還回路手段の出力端
子の論理状態が、第1あるいは第2の入力端子の元の論
理状態から得られた論理状態をとるか、あるいはこの状
態に保持されている場合に、帰還回路手段は第1、第2
、および第3の入力端子に加えられた論理状態に応答し
て出力端子の論理状態を保持するか、あるいは変化させ
るように採用されている。
一実施例において、フリップフロップで使用されている
クロック信号が第1の論理状態にある期間に、帰還回路
手段の入力における信号は回路のマスタ部に記憶されて
いる情報を変化させるが、回路のスレーブ部に記憶され
ている情報は変えない。クロック信号が第2の論理状態
にスイッチする場合には、マスタ部の出力における信号
に応じてスレーブ部に記憶されている情報は変えられる
が、マスタ部に記憶されている情報は変えることができ
ない。
セット入力端子あるいはリセット入力端子に加えられた
第1の論理レベルで、回路の出力端子は最終的に、あら
かじめ選択された第1、あるいは第2の論理状態にセッ
トされるか、あるいは保持されている。回路の出力端子
の論理状態をセットするか、あるいは保持するためには
、クロック信号が第1の論理状態にある期間に、第1の
論理状態をセット入力端子、あるいはリセット入力端子
に加え、そしてクロック信号が第2の論理状態に遷移す
るまで入力論理状態を保持しておく必要がある。クロッ
ク信号が第1の論理状態から第2の論理状態へ遷移する
丁度前から丁度後まで、第1の論理状態に保持されてい
ないセット端子、および/あるいはリセット端子に生ず
る信号は、回路の出力状態に何らの影響を与えない。従
って、多くのノイズならびにスプリアス信号は、回路の
出力に正しくない論理状態をとらせることがない。
次に、図面に従って本発明の詳細な説明する。
第1図を参照すれば、R−S形マスタ・スレーブ・フリ
ップフロップ回路はマスタ部(破線により四角で囲みM
Sと記載)と、スレーブ部(破線により四角で囲みSS
と記載)と、帰還回路(破線により四角で囲みFと記載
)とから成立つ。リセット入力端子Rは端子14に結合
され、セット入力端子Sは端子16に結合されている。
出力端子Qは端子66に結合され、相補対称出力端子Q
Nは端子72に結合されている。一般に使用されている
R−S形マスタ・スレーブ・フリップフロップとは異な
り、フリップフロップで使用されているクロック信号が
或る状態から他の状態へと遷移する時からS入力端子と
R入力端子との電位があらかじめ選択しておいたレベル
に保持されていない場合には、S入力端子とR入力端子
とに現れるスプリアス信号は出力端子Q、QNの状態を
変えさせることはない。
帰還回路Fは本質的に第1のインバータ12と、2入力
NORゲート22と、第2のインバータ30と、2入力
ANDゲート18とから成立っている。マスタ段MSは
本質的に2つの2入力OR回路36、42と、2入力A
NDケート46と、2入力NANDゲート40と、2入
力NORゲート50とから成立っている。スレーブ段S
Sは2つの2入力ANDゲート58、68と、2つの2
入力NORゲート64、70とから成立っている。
入力端子14はインバータ12の入力端子に結合され、
さらにリセット信号Rの信号源にも結合されている。イ
ンバータ12の出力端子はNORゲート22の第1の入
力端子に結合され、さらに端子20にも結合されている
NORゲート22の第2の入力端子はANDゲート18
の出力端子に結合され、さらに端子24にも結合されて
いる。ANDゲート18の第1の入力端子は端子16に
結合され、さらにセット信号Sの信号源にも結合されて
いる。
NANDゲート18の第2の入力端子は出力端子72に
結合されている。NORゲート22の出力端子はインバ
ータ30の入力と、ORゲート42の第1の入力と、端
子28とに結合されている。ORゲート42の第2の入
力端子はORゲート36の第2の入力端子に結合され、
さらにクロック信号CKの信号源に結合された端子26
にも結合されている。インバータ30の出力端子はOR
ゲート36の第1の入力端子に結合され、さらに端子3
2にも結合されている。ORゲート42の出方端子はA
NDゲート46の第1の入力端子に結合され、さらに端
子44にも結合されている。
ANDゲート46の出力端子はNORゲート50の第2
の入力端子に結合され、さらに端子34にも結合されて
いる。NORゲート50の第1の入力端子は端子48に
結合され、さらにプレチャーヂ信号PDの信号源にも結
合されている。ORゲート36の出力端子はNANDゲ
ート40の第2の入力端子に結合され、さらに端子38
にも結合されている。
NANDゲート40の第1の入力端子はNORゲート5
0の出力端子と、ANDゲート58の第1の入力端子と
、端子52とに結合されている。ANDゲート46の入
力端子はNANDゲート40の出力端子と、ANDゲー
ト68の第1の入力端子と、端子54とに結合されてい
る。ANDゲート58、68の第2の入力端子は共に端
子26に結合されている。ANDゲート58の出力端子
はNORゲート64の第2の入力端子に結合され、さら
に端子60にも結合されている。ANDゲート68の出
力端子はNORゲート70の第2の入力端子に結合され
、さらに端子56にも結合されている。NORゲート6
4の出力端子はNORゲート70の第1の入カ端子と、
端子66と、Q出力端子とに結合されている。
NORゲート64の第2の入力端子はNORゲート64
の出力端子と、端子72と、QN出力端子とに結合され
ている。
第2図を参照すれば、R−S形マスタ・スレーブ・フリ
ップフロップ回路100のひとつの実施例は電気系統図
に示してある。回路100は第1図と同様な機能を有し
、帰還回路(破線により四角で囲みFOと記載)と、マ
スタ部(破線により四角で囲みMSOと記載)ト、スレ
ーブ部(破線により四角で囲みSSOと記載)とから成
立っている。回路100のこれら3つの部分は第1図の
回路の3つの部分に相当し、最後の“0”を除いて同一
の参照番号を与えてある。
回路100はデプレションモード形NチャネルMOSト
ランジスタQ10、Q12、Q14、Q16、Q18、
Q20、Q22とエンハンスメントモード形Nチャネル
MOSトランジスタQ24、Q26、Q28、Q30、
Q32、Q34、Q36、Q38、Q40、Q42、Q
44、Q46、Q48、Q50、Q52、Q54、Q5
6、Q58とから成立つ。
リセット入力端子ROはQ24のゲートに結合され、さ
らに端子104にも結合されている。セット入力端子S
OはQ32のゲートに結合され、さらに端子122にも
結合されている。Q24、Q26、Q30、Q32、Q
38、Q40、Q42、Q44、Q46、Q50、Q5
2、Q54、Q58のソースは端子106に結合され、
さらに電位源VSSにも結合されている。Q10、Q1
2、Q14、Q16、Q18、Q20、Q22のドレー
ンは端子144に結合され、さらに第2の電源VDDに
も結合されている。典型的には、VDDは回路100で
使われる最も正の電圧であり、VSSは接地電位である
。Q10のゲートとソースとはQ26のゲートと、Q2
4のドレーンと、端子102とに結合されている。
Q12のゲートとソースとはQ26のドレーンと、Q3
0およびQ44のゲートと、Q28のドレーンと、端子
108とに結合されている。Q28のソースはQ32の
ドレーンに結合され、さらに端子120に結合されてい
る。
Q28のゲートはQ22のソースならびにゲートと、Q
54ならびにQ56のドレーンと、Q52のゲートと、
回路100のQNO出力端子として作用している端子1
24とに結合されている。Q14のゲートならびにソー
スはQ30のドレーンと、Q38のゲートと、端子11
0とに結合されている。Q16のゲートならびにソース
はQ36ならびにQ56のゲートと、Q34のソースと
、端子126とに結合されている。Q34のソースはQ
38ならびにQ40のドレーンに結合され、さらに端子
128に結合されている。Q34のゲートはQ18のソ
ースならびにゲートと、Q36ならひにQ46のドレー
ンと、Q48のゲートと、端子130とに結合されてい
る。
Q36のソースはQ42ならびにQ44のドレーンに結
合され、さらに端子132にも結合されている。Q46
のゲートはプレセットされている電位PDOの信号源に
結合された端子136に結合されている。Q20のゲー
トならびにソースはQ48ならびにQ52のドレーンと
、Q54のゲートと、出力端子QOとして振舞う端子1
38とに結合されている。Q56のソースはQ58のド
レーンに結合され、さらに端子142にも結合されてい
る。Q40、Q42、Q50、Q58のゲートは端子1
34に結合され、さらにクロック信号CKOの信号源に
も結合されている。
第3図を参照すれば、時間の関数として第1図および第
2図の実施例に現われた論理信号波形、ならびに/ある
いはこれらの実施例により発生している論理信号波形を
図示したものである。出力端子Q、QO、QN、QNO
に変化を与えないように望む場合には、セット入力端子
S、SOとリセット入力端子R、ROとは通常、高論理
レベル“1”に保持されている。セット入力端子S、S
Oに低レベル状態“0”にあって、クロック端子CK、
CKOが“0”から“1”へ状態を遷移する時から同じ
レベルに保たれているならば、出力端子Q、QOは“1
”にセットされ、出力端子QN、QNOは“0”にセッ
トされている。T=t2−とT=t2+との間で、Sと
SOとは“0”であり、CKとCKOとは“0”から“
1”へと遷移を行う。これにより、T=t2+の時点で
、QとQOとが“1”にセットされ、QNとQNOとが
“0”にセットされる。T=t5とT=t6との間には
、リセット端子R、ROに信号が現れるが、いっぽうC
KとCKOとは“0”である。その結果、出力端子Q、
QOはあらかじめ“1”のレベルにセットされており、
出力端子QN、QNOはあらかじめ“0”のレベルにセ
ットされている。T=t3+からの場合とT=t13−
からの場合とのようにセット入力端子S、SOが“1”
であって、T=t9からT=t11の間にリセット入力
端子R、ROは“0”にセットされていれば、T=t1
0+においてQとQOとは“0”のレベルをとり、QN
とQNOとは“1”のレベルをとる。クロック信号が“
0”である期間に入力端子S、SOに加えられるか、あ
るいは入力端子S、SOに生ずる“0”レベルの信号は
、Q、QO、QN、QNOなどの出力端子の論理レベル
を変化させない。例えば、T=t13とT=t14との
間に生ずるS、SOなどの入力信号はQ、QO、QN、
QNOなどの出力端子の論理レベルを変化させず、出力
端子Q、QOの論理レベルをあらかじめ設定されている
“0”のレベルに保ち、出力端子QN、QNOの論理レ
ベルをあらかじめ設定されている“1”のレベルに保っ
ている。T=t17+からT=t18−に至る期間には
、PDとPDOとは共に“1”に保たれている。これに
よって、QならびにQOなどの出力を“1”のレベルに
セットするか、あるいは保持しておき、QNならびにQ
NOなどを“0”のレベルにセットするか、あるいは保
持しておく。
第1図および第2図の実施例は次のように設計されてい
る。すなわち、クロックが“0”である期間に入力信号
が発生した場合には、セット入力端子とリセット入力端
子とに入力された“0”レベルの信号のみがQ、QO、
QN、QNOなどの出力端子の波形に影響を与え、クロ
ックが“1”に遷移するまで同じ入力信号が“0”のレ
ベルに保たれるように設計されている。従って、第1図
および第2図の実施例は、上記信号が上記の原理に合致
しない場合には、ノイズやスプリアス信号が影響を与え
ないように本質的に保護するものである。
第4図を参照すれば、第1図および第2図に適用可能な
真理値表が図示しである。クロックCK、CKOが“0
”である場合には、セット入力、リセット入力、ならび
にプレチャージ入力の論理レベルの論理状態とは関係な
く、Q、QO、QN、QNOなどの出力は、以前にセッ
トされたレベルにそのまま保持されている。S、SO=
R,RO=“1”、PD、PDO=“0”であって、ク
ロックCK、CKOが“0”から“1”へと状態が遷移
する場合には、Q、QO、QN、QNOなどの出力端子
は最初のレベルを保持している。CK、CKO=PD、
PDO=“1”の場合には、S、SO、R、ROなどの
入力端子の論理状態とは関係なく、QならびにQOなど
の出力端子は“1”のレベルにセットされるか、あるい
はこのレベルに保たれ、QNならびにQNOなどの出力
端子は“0”のレベルにセットされるか、あるいはこの
レベルに保たれている。
R、RO=“1”、PD、PDO=“0”であって、ク
ロックCK、CKOが“0”から“1”へ遷移する期間
にS、SO=“0”である場合には、QならびにQOは
“1”のレベルをとるか、あるいはこのレベルに保持さ
れ、QNならびにQNOは“0”のレベルをとるか、あ
るいはこのレベルに保持されている。
S、SO=“1”、PD、PDO=“0”であって、ク
ロックCK、CKOが“0”から“1”へ遷移する期間
にR、RO=“0”である場合には、QならびにQOは
“0”のレベルをとるか、あるいはこのレベルに保持さ
れ、QNならびにQNOは“1”のレベルをとるか、あ
るいはこのレベルに保持されている。
S、SO=R、RD=PD、PDO=“0”であって、
クロックCK、CKOが“0”から“1”へ遷移する場
合には、QならびにQOは“1”のレベルをとるか、あ
るいはこのレベルに保持され、QNならびにQNOは“
0”のレベルをとるか、あるいはこのレベルに保持され
ている。セット端子とリセット端子とは一般に両方共“
1”に選定されているか、あるいは両者のうちの丁度ひ
とつが“0”のレベルをとるので、上の条件は一般には
発生しない。
第2図の回路100はシリコン集積回路の一部分として
作られており、機能的であることがテストの結果、見出
されている。回路100の集積回路形では、VDD=5
V、VSS=OV、“1”のレベルを5V、“0”のレ
ベルをOVにして、Nチャネルのデプレション形トラン
ジスタとエンハンスメント形トランジスタとを使用した
本明細書に記載した実施例は、単に本発明を図示して説
明したものにすぎない点は理解されるべきである。種々
の変形は可能である。
例えば、第1図の帰還回路はCMOS回路、バイポーラ
回路、PMOS回路、あるいは他の可能な回路によって
作ることができる。さらに、同一論理レベルの2つのク
ロック信号に応答可能なマスタ部かスレーブ部などで、
ノンオーバーラップ式クロック情号を個々に使用するこ
ともできる。さらに、他の形式のマスタ・スレーブ・フ
リップフロップを本明細書のものに置換することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の論理的ブロック図、 第2図は、本発明の一実施例の好ましい回路構成を示す
図、 第3図は、第1図ならびに第2図の実施例に加えられた
種々の論理信号波形、ならびに上記実施例において発生
した種々の論理信号波形を示す図、 第4図は、第1図ならひに第2図の実施例に対する真理
値表を示す図である。 〔主要部分の符号の簡単な説明〕 MS、MSO・・・マスタ部 SS、SSO・・・スレーブ部 F、FO・・・・・帰還回路部 S、R・・・・・・入力端子 Q、QN・・・・・出力端子 12、30・・・インバータ 22、50、64、70・・・NORゲート18、46
、58、68・・・ANDゲート36、42・・・OR
ゲート 40・・・NANDゲート 100・・・フリップフロップ回路 Q10、Q12、Q14、Q16、Q18、Q20、Q
22・・・デプレション形NチャネルMOSトランジス
タ Q24、Q26、Q28、Q30、Q32、Q34、Q
36、Q38、Q40、Q42、Q44、Q46、Q4
8、Q50、Q52、Q54、Q56、Q58・・・・
・・エンハンスメント形NチャネルMOSトランジスタ 出 願 入 :  ウェスターン エレクトリックカム
パニー、インコーポレーテット

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マスタ部と、スレーブ部と、帰還回路手段とを具
    備し、 前記マスタ部が前記スレーブ部の入力端子に結合された
    出力端子を備え、 前記スレーブ部がフリップフロップ回路出力端子として
    作動する出力端子を備え、前記帰還回路手段がフリップ
    フロップ回路の入力端子として作動する第1および第2
    の入力端子と、フリップフロップ回路の出力端子に結合
    された第3の入力端子と、前記マスタ部の入力端子に結
    合された出力端子とを備え、 前記マスタ部がクロック信号のひとつの状態の期間には
    入力端子における信号に応答して出力端子の論理状態を
    変えるか、あるいは保持し、さらに前記クロック信号の
    他の状態の期間には前記出力端子の論理状態を保持する
    ように設けられ、 前記帰還回路手段が、 もし第1又は第2の入力端子の論理状態が変化し元の状
    態に戻るならば、前記クロック信号の論理状態をひとつ
    の状態から他の状態へ遷移する間、前記第1又は第2の
    入力端子に生じている信号が第2の論理状態を保持しな
    い限り該帰還回路の出力端子の論理状態が前記第1又は
    第2の入力端子の元の論理状態から生ずる論理状態をと
    り又は保持するように、 第1乃至第3の入力端子に加えられた論理状態に応動し
    て出力端子の論理状態を保持し又は変更するように設け
    たセット/リセット・マスタ・スレーブ回路。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載のフリップフロップ回
    路に於いて、 前記帰還回路手段が、 入力端子と出力端子とを有する第1のインバータ回路と
    、 第1および第2の入力端子と出力端子とを有するAND
    ゲートと、 第1の入力端子が前記インバータ回路の出力回路に結合
    され、第2の入力端子が前記ANDゲートの出力端子に
    結合され、出力端子が前記マスタ部の第1の入力端子に
    結合されたNORゲートと を具備し、 前記第1のインバータ回路の入力端子が第1のフリップ
    フロップ回路の入力端子として作動し、前記ANDゲー
    トの第1の入力端子が第2のフリップフロップ回路の入
    力端子として作動し、前記ANDゲートの第2の入力端
    子が、前記帰還回路手段の第3の入力端子であることを
    特徴とするフリップフロップ回路。
  3. (3)特許請求の範囲第2項記載のフリップフロップ回
    路に於いて、 入力端子が前記NORゲートの出力端子に結合され、出
    力端子が前記マスタ部の第2の入力端子に結合された第
    2のインバータ回路を具備したことを特徴とするフリッ
    プフロップ回路。
  4. (4)特許請求の範囲第3項記載のフリップフロップ回
    路であって、 第1および第2の相補形出力端子を具備したことを特徴
    とするフリップフロップ回路。
  5. (5)特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか記載
    のフリップフロップ回路に於いて、前記マスタ部と前記
    スレーブ部とがいずれも、もし適切ならば、出力端子の
    論理状態を変えるための共通クロック信号の2つの論理
    レベルのうちの異なった方に応動することを特徴とする
    フリップフロップ回路。
  6. (6)特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか記載
    のフリップフロップ回路に於いて、前記マスク部が、も
    し適切ならは、出力端子の論理状態を変えるための2論
    理レベルの第1のクロック信号のうちのひとつの論理レ
    ベルのみに応動し、かつ 前記スレーブ部が、もし適切ならば、出力端子の論理状
    態を変えるための2論理レベルの第2のクロック信号の
    うちのひとつの論理レベルのみに応動し、かつ 前記第1および第2のクロック信号は、前記マスタ部あ
    るいは前記スレーブ部を応動せしめる論理レベルがオー
    バーラップせずにタイミングされるようになしたことを
    特徴とするフリップフロップ回路。
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