DE10355698B4 - Flip-flop with multiple operation mode - Google Patents

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DE10355698B4 DE2003155698 DE10355698A DE10355698B4 DE 10355698 B4 DE10355698 B4 DE 10355698B4 DE 2003155698 DE2003155698 DE 2003155698 DE 10355698 A DE10355698 A DE 10355698A DE 10355698 B4 DE10355698 B4 DE 10355698B4
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Abstract

Flip-Flop (1) mit Mehrfachbetriebsmodus mit:
(a) einem von einem externen Taktsignal (clk), das eine Taktperiode T aufweist, getakteten Master-Latch (2) zum Empfang und Zwischenspeichern eines mittels einer ersten Logikschaltung (7) mit einem Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) logisch verknüpften Datensignals (D), wobei das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) das Flip-Flop (1) zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus umschaltet;
(b) einem von dem externen Taktsignal (clk) getakteten Slave-Latch (22), welches an das Master-Latch (2) gekoppelt ist, zur Erzeugung und Ausgabe eines Ausgangssignals (Q) in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus-Steuersignal (DRD);
(c1) wobei das Flip-Flop (1) in dem ersten Betriebsmodus als taktflankengesteuertes D-Flip-Flop arbeitet und das Datensignal (D) als Ausgangssignal (Q) ausgibt;
(c2) wobei das Flip-Flop (1) in dem zweiten Betriebsmodus ein getaktetes Signal, welches dieselbe Taktperiode T wie das externe Taktsignal (clk) aufweist, als Ausgangssignal (Q) ausgibt; und wobei
(d) in beiden Betriebsmodi alle ansteigenden Signalflanken des Ausgangssignals (Q) aus dem Datensignal...
Flip-Flop (1) with multiple operation mode with:
(a) a master latch (2) clocked by an external clock signal (clk) having a clock period T for receiving and latching a data signal (D ), wherein the operation mode control signal (DRD) switches the flip-flop (1) between a first and a second operating mode;
(b) a slave latch (22) clocked by the external clock signal (clk) coupled to the master latch (2) for generating and outputting an output signal (Q) in response to the operation mode control signal (DRD) ;
(c1) wherein the flip-flop (1) operates in the first operating mode as a clock edge-controlled D flip-flop and outputs the data signal (D) as an output signal (Q);
(c2) wherein the flip-flop (1) outputs, in the second operation mode, a clocked signal having the same clock period T as the external clock signal (clk) as an output signal (Q); and where
(d) in both operating modes all rising signal edges of the output signal (Q) from the data signal ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Flip-Flop mit Mehrfachbetriebsmodus, insbesondere für einen Taktfrequenzteiler mit Taktdurchgangsmodus.The The invention relates to a flip-flop with multiple operation mode, in particular for one Clock frequency divider with clock pass mode.

Flip-Flops sind Schaltelemente, die in der Lage sind, binäre Informationen zu speichern und finden vielfach Anwendung u.a. in Registern, Schieberegistern, Speichern, Zählern und insbesondere Frequenzteilern.Flip-flops are switching elements that are able to store binary information and find many uses u.a. in registers, shift registers, Save, counters and in particular frequency dividers.

Unter einem Flip-Flop wird im folgenden die Hintereinanderschaltung zweier Latches verstanden, wobei ein Latch eine bistabile Kippschaltung ist, die einen Dateneingang, einen Ausgang und einen Takteingang aufweist. Bei logischem H-Pegel (High) eines an den Takteingang angelegten Taktsignals schaltet ein Latch das am Dateneingang anliegende Datensignal an den Ausgang durch, es ist also transparent. Liegt das Taktsignal jedoch auf einem L-Pegel (Low), befindet sich das Latch im Speichermodus und gibt an seinem Ausgang ein Signal entsprechend dem Pegel des vor dem Umschalten des Taktsignals von H-Pegel auf L-Pegel vorliegenden Datensignals am Dateneingang aus.Under a flip-flop is in the following the series connection of two Latches understood, where a latch is a bistable flip-flop which is a data input, an output and a clock input having. At logical H level (high) one to the clock input applied clock signal, a latch switches the data signal applied to the data input through to the exit, so it's transparent. Is the clock signal however, at an L level (low), the latch is in memory mode and gives at its output a signal according to the level of the front switching the clock signal from H level to L level Data signal at the data input off.

Die Transparenz des Latches geht verloren, wenn man zwei Latches, die mit komplementären Taktsignalen angesteuert sind, zu einem Flip-Flop hintereinanderschaltet. Bei dem taktflankengesteuerten D-Flip-Flop, das bei ansteigender Flanke triggert, ist der Ausgang des ersten Master-Latches an den Dateneingang des zweiten Slave-Latches gekoppelt. Der Ausgang des Master-Latches folgt dem Datensignal solange das Taktsignal auf L-Pegel liegt und das Slave-Latch bleibt solange verriegelt. Geht das Taktsignal auf H-Pegel, so verriegelt das Master-Latch, und das folgende Slave-Latch übernimmt den logischen Zustand des Ausgangs des Master-Latches.The Transparency of the latches is lost, if you have two latches, the with complementary clock signals are controlled in series, to a flip-flop. at the edge-triggered D flip-flop, the rising edge triggers, the output of the first master latch is at the data input coupled to the second slave latch. The output of the master latch follows the data signal as long as the clock signal is at L level and the Slave latch remains locked. If the clock signal goes to H level, so locks the master latch, and the following slave latch takes over logical state of the output of the master latch.

Aus der Technik sind Register, die parallele Anordnungen von D-Flip-Flops, welche mit einem gemeinsamen Taktsignal versorgt werden, bekannt – wie es beispielsweise in Halbleiter-Schaltungstechnik, U. Tietze, Ch. Schenk, 12. Auflage, 2002, Springer Verlag, Berlin, ISBN 3-54-42849-6, beschrieben ist. Insbesondere sind Frequenzteilerschaltungen mit D-Flip-Flops bekannt, die aus einem Taktsignal bestimmter Taktperiode T getaktete Ausgangssignale mit Vielfachen der Taktperiode T liefern. Häufig werden in Schaltungen Taktsignale mit verschiedenen Taktperioden benötigt, z.B. in Mikroprozessor-Chips, die Controller-Schaltungen für verschiedene Aufgaben enthalten, welche unterschiedliche Takte benötigen. Auch in Phasenregelkreisen (PLL = phase locked loop) werden Flip-Flops und umschaltbare Taktfrequenzen benötigt. Insbesondere die Ausgabe eines Signals, das dieselbe Taktperiode T wie das extern angelegte Taktsignal aufweist, ist meist erforderlich.Out In the art, registers are the parallel arrays of D flip-flops, which are supplied with a common clock signal known - as it is for example, in semiconductor circuit technology, U. Tietze, Ch. Schenk, 12th edition, 2002, Springer Verlag, Berlin, ISBN 3-54-42849-6. In particular, frequency divider circuits known with D flip-flops, which consists of a clock signal specific clock period T clocked output signals with multiples of the clock period T deliver. Often in circuits clock signals with different clock periods needed e.g. in microprocessor chips that Controller circuits for contain various tasks that require different clocks. Also in phase locked loops (PLL = phase locked loop) are flip-flops and switchable Clock frequencies needed. In particular, the output of a signal, the same clock period T as the externally applied clock signal, is usually required.

Das Dokument EP 1 081 857 A1 beschreibt beispielsweise eine D-Flip-Flop-Schaltungsanordnung aus zwei Latches, die sowohl mit steigenden als auch fallenden Taktflanken betreibbar ist. Das Dokument WO 03/021785 A2 offenbart eine Taktteilerschaltung zum Teilen eines Taktes durch eine beliebige gerade Zahl. Das Dokument zielt auf die Vermeidung von D-Flip-Flop-Verzögerungen ab.The document EP 1 081 857 A1 describes, for example, a D flip-flop circuit arrangement of two latches, which is operable with both rising and falling clock edges. The document WO 03/021785 A2 discloses a clock divider circuit for dividing a clock by any even number. The document aims to avoid D flip-flop delays.

Die 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem D-Flip-Flop F nach dem Stand der Technik, einen Multiplexer M und zwei in Serie geschaltete Inverter I1, I2. Ein Datensignal D ist über einen Eingang DE der Schaltungsanordnung an den Dateneingang DS des Flip-Flops F geschaltet, das von einem Taktsignal clk, welches an seinem Takteingang CT anliegt, getaktet ist. Ein Ausgangssignal an seinem Ausgang QQ ist an den Multiplexer M gekoppelt. Dem D-Flip-Flop F ist eine Inverterkette I1, I2 parallel geschaltet, welche von dem Taktsignal clk, das über einen Eingang TX der Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik zugeführt wird, durchlaufen wird und ebenfalls an den Multiplexer M geführt ist.The 1 shows a circuit arrangement with a D-type flip-flop F according to the prior art, a multiplexer M and two series-connected inverters I1, I2. A data signal D is connected via an input DE of the circuit arrangement to the data input DS of the flip-flop F, which is clocked by a clock signal clk, which is applied to its clock input CT. An output signal at its output QQ is coupled to the multiplexer M. The D-type flip-flop F is connected in parallel with an inverter chain I1, I2, which is passed through by the clock signal clk, which is supplied via an input TX of the state-of-the-art circuit, and which is likewise fed to the multiplexer M.

Der Multiplexer M schaltet in Abhängigkeit von einem Steuersignal DD, das über einen Steueranschluss S an die Schaltung geführt ist, entweder das Ausgangssignal Q des D-Flip-Flops F oder das durch die zwei Inverter I1, I2 verzögerte Taktsignal clk an einen Ausgang A durch.Of the Multiplexer M switches depending on a control signal DD, over a control terminal S is led to the circuit, either the output signal Q of the D flip-flop F or delayed by the two inverters I1, I2 clock signal clk to an output A by.

Die Schaltungsanordnung nach 1 nach dem Stand der Technik ermöglicht einen Betrieb als konventionelles D-Flip-Flop, wobei das Dateneingangssignal D über den Multiplexer M als Ausgangssignal Q des von dem Taktsignal clk getakteten Flip-Flops F an den Ausgang ausgegeben ist. In einem zweiten von dem Steuersignal DD vorgegebenen Betriebsmodus schaltet der Multiplexer M das durch die Inverter I1, I2 gelaufene Taktsignal clk an den Ausgang A durch. Die Inverter I1, I2 sind so dimensioniert, dass beim Umschalten von dem Flip-Flop-Betriebsmodus in den Taktbetriebsmodus die ansteigenden Taktflanken des Ausgangssignals Q des Flip-Flops F mit den ansteigenden Taktflanken des verzögerten Taktsignals clk übereinstimmen.The circuit arrangement 1 The prior art allows operation as a conventional D flip-flop, wherein the data input signal D is output via the multiplexer M as the output signal Q of the clock signal clk clocked flip-flop F to the output. In a second operating mode specified by the control signal DD, the multiplexer M switches the clock signal clk, which has passed through the inverters I1, I2, to the output A. The inverters I1, I2 are dimensioned such that, when switching from the flip-flop operating mode to the clock operating mode, the rising clock edges of the output signal Q of the flip-flop F coincide with the rising clock edges of the delayed clock signal clk.

Dasselbe bekannte Prinzip des verzögerten Durchschleifens eines externen Taktsignals clk zeigt die 2 für einen Zweifach-Frequenzteiler. Der Frequenzteiler bzw. Untersetzer U ist durch ein D-Flip-Flop F nach dem Stand der Technik gebildet, wobei das Ausgangssignal Q an den Dateneingang DS des Flip-Flops F als Datensignal QR zurückgeführt ist. Somit liefert der Untersetzer U ein Ausgangssignal Q, das die doppelte Taktperiode 2T des Taktsignals clk aufweist, welches extern über einen Eingang TX an den Takteingang CT des Flip-Flops F geführt ist. Das Ausgangssignal Q des Untersetzers U wird von einem Multiplexer M, der von einem Steuersignal DD gesteuert ist, in einem ersten Teilermodus an den Ausgang A geführt. In einem zweiten Modus, dem Taktdurchgangsmodus, schaltet der Multiplexer M in Abhängigkeit des Steuersignals DD (direct drive) das durch zwei in Serie geschaltete Inverter I1, I2 verzögerte Taktsignal clk an den Ausgang A durch. Die Inverter I1, I2 sind so dimensioniert, dass die durch den Untersetzer U bzw. Flip-Flop F hervorgerufene Verzögerung der Signale Q, QR kompensiert ist und beim Umschalten zwischen dem Teilermodus und dem Taktdurchgangsmodus kein Taktversatz auftritt.The same known principle of delaying looping through an external clock signal clk shows the 2 for a dual frequency divider. The frequency divider or divider U is formed by a D flip-flop F according to the prior art, wherein the output signal Q is fed back to the data input DS of the flip-flop F as a data signal QR. Thus, the coaster U delivers an Off output signal Q, which has twice the clock period 2T of the clock signal clk, which is led externally via an input TX to the clock input CT of the flip-flop F. The output signal Q of the divider U is fed from a multiplexer M, which is controlled by a control signal DD, in a first divisor mode to the output A. In a second mode, the clock-passing mode, the multiplexer M switches the clock signal clk delayed by two series-connected inverters I1, I2 to the output A as a function of the control signal DD (direct drive). The inverters I1, I2 are dimensioned such that the delay of the signals Q, QR caused by the divider U or flip-flop F is compensated and no clock offset occurs when switching between the divider mode and the clock pass mode.

Die Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik weist eine Reihe von Nachteilen auf. Um den Taktversatz im Teiler- bzw. Taktdurchgangsmodus zu minimieren, müssen die Inverter I1, I2 bzw. Verzögerungsstrecken exakt an die Signalverzögerungszeit, die durch das Flip-Flop F hervorgerufen ist, angepasst werden. Es kann jedoch nur eine gerade Anzahl von Invertern I1, I2 verwendet werden, wobei jeder Inverter immer eine minimale Verzögerungszeit für das Taktsignal darstellt. Deshalb lässt sich ein Angleichen an die Signalverzögerungszeit, die durch das Flip-Flop F hervorgerufen ist, nur in diskreten Schritten erreichen. Darüber hinaus hängt die Verzögerungszeit von Invertern oder ähnlichen Verzögerungsgliedern von der Temperatur, der Versorgungsspannung und auch Fertigungsmethoden ab. Dasselbe gilt für die durch Flip-Flops hervorgerufene Verzögerung, so dass ein exakter Abgleich bei sich verändernden Betriebsbedingungen sehr schwierig ist. Ein weiterer Nachteil der parallelen Durchführung des Taktsignals ist ein hoher Stromverbrauch, weil auch während des Taktdurchgangsmodus der Frequenzteiler ständig im Betrieb ist. Außerdem wird nach dem Stand der Technik das Taktausgangssignal im Frequenzteilermodus und Taktdurchgangsmodus aus verschiedenen Signalen generiert. Im Teilermodus wird das Ausgangssignal durch das rückgekoppelte D-Flip-Flop erzeugt, während im Taktdurchgangsmodus lediglich das externe Taktsignal verzögert ausgegeben wird. Dadurch kann sich der Pegelhub des Ausgangstaktsignals im Teilermodus von dem Pegelhub des verzögerten externen Taktsignals unterscheiden und nachteilig wirken. Dies ist besonders nachteilig beim Umschalten zwischen den Modi.The Prior art circuitry has a series of disadvantages. To the clock offset in the divide or clock pass mode to minimize the inverters I1, I2 and delay lines exactly to the signal delay time, which is caused by the flip-flop F, to be adjusted. It however, only an even number of inverters I1, I2 can be used with each inverter always having a minimum delay time for the clock signal represents. Therefore lets an adjustment to the signal delay time caused by the Flip-flop F is caused to reach only in discrete steps. About that hangs out the delay time from inverters or similar delay elements from the temperature, the supply voltage and also manufacturing methods from. The same applies to the delay caused by flip-flops, so that a more precise Balance in changing Operating conditions is very difficult. Another disadvantage of parallel implementation the clock signal is a high power consumption, because even during the Clock pass mode of the frequency divider is constantly in operation. In addition, will According to the prior art, the clock output signal in the frequency divider mode and clock cycle mode generated from different signals. in the Divisor mode, the output signal is generated by the feedback D flip-flop, while in clock-pass mode, only the external clock signal is delayed output becomes. As a result, the level of the output clock signal in the Divide mode of the level swing of the delayed external clock signal distinguish and act adversely. This is particularly disadvantageous when switching between modes.

Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flip-Flop zu schaffen, insbesondere zum Einsatz in Taktfrequenzteilern, das in einem ersten Betriebsmodus als Flip-Flop arbeitet und in einem zweiten Betriebsmodus ein getaktetes Ausgangssignal ausgibt, das dieselbe Taktperiode wie ein externes Taktsignal aufweist, ausgibt, und die ansteigenden Flanken des Ausgangssignals über einen weiten Bereich von Betriebsumständen beim Umschalten zwischen den Betriebsmodi synchron sind. Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, einen Taktfrequenzteiler mit Taktdurchgangsmodus zu schaffen, der keinen Taktversatz beim Umschalten zwischen einem Teiler und einem Taktdurchgangsmodus über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen aufweist.It It is an object of the present invention to provide a flip-flop, in particular for use in clock frequency dividers, in a first operating mode operates as a flip-flop and in a second mode of operation a clocked Outputting the same clock period as an external one Clock signal outputs, and the rising edges of the output signal via a wide range of operating conditions when switching between the operating modes are synchronous. The present Invention is also the task is based, a clock frequency divider with clock pass mode to provide that no clock skew when switching between a Divider and a clock crossing mode over a wide range of Operating conditions.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Flip-Flop mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Taktfrequenzteiler mit Taktdurchgangsmodus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.According to the invention this Task by a flip-flop with the features of the claim 1 and by a clock frequency divider with clock pass mode with the features of claim 14 solved.

Demgemäß ist ein Flip-Flop mit Mehrfachbetriebsmodus vorgesehen, das ein von einem externen Taktsignal, das eine Taktperiode T aufweist, getakteten Master-Latch zum Empfang und Zwischenspeichern eines mittels einer ersten Logikschaltung mit einem Betriebsmodus-Steuersignal logisch verknüpften Datensignals aufweist, wobei das Betriebsmodus-Steuersignal das Flip-Flop zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus umschaltet. Das erfindungsgemäße Flip-Flop weist ferner einen von dem externen Taktsignal getakteten Slave-Latch auf, welches an das Master-Latch gekoppelt ist, zur Erzeugung und Ausgabe eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus-Steuersignal. Das Flip-Flop arbeitet in dem ersten Betriebsmodus als taktflankengesteuertes D-Flip-Flop und gibt das Datensignal als Ausgangssignal aus. In dem zweiten Betriebsmodus gibt das Flip-Flop ein getaktetes Signal, welches dieselbe Taktperiode wie das externe Taktsignal aufweist, als Ausgangssignal aus. Dabei sind in den beiden Betriebsmodi alle ansteigenden Signalflanken des Ausgangssignals mit dem Datensignal und dem Betriebsmodus-Steuersignal durch die erste Logikschaltung, das Master-Latch und durch das Slave-Latch generiert.Accordingly, a Flip-flop provided with multiple operation mode, which is one of a external clock signal having a clock period T, clocked Master latch for receiving and buffering one by means of a first logic circuit with an operating mode control signal logic linked Data signal, wherein the operation mode control signal that Flip-flop between a first and a second operating mode switches. The flip-flop according to the invention further comprises a slave latch clocked by the external clock signal which is coupled to the master latch for generating and Output of an output signal in response to the operation mode control signal. The flip-flop operates in the first operating mode as a clock edge-triggered D flip-flop and outputs the data signal as an output signal. In the second Operating mode, the flip-flop gives a clocked signal, which has the same clock period as the external clock signal, as an output signal out. In this case, in the two operating modes all rising signal edges the output signal with the data signal and the operation mode control signal through the first logic circuit, the master latch and the slave latch generated.

Ferner löst die Aufgabe ein Taktfrequenzteiler mit Taktdurchgangsmodus mit einem ersten erfindungsgemäßen Flip-Flop mit Mehrfachbetriebsmodus, das von dem externen Taktsignal getak tet ist, wobei an dem dritten Anschluss des erfindungsgemäßen Flip-Flops ein Taktdurchgangsmodus-Steuersignal anliegt und an seinem Ausgang ein frequenzgeteiltes Ausgangstaktsignal anliegt; mit mindestens einem zweiten rücksetzbaren D-Flip-Flop, das von dem externen Taktsignal getaktet ist und das einen Dateneingang, an den das Ausgangstaktsignal des ersten Flip-Flops gekoppelt ist, und einen Datenausgang, an dem ein Zwischensignal anliegt, aufweist. Dabei ist an den Dateneingang des ersten Flip-Flops das mit dem Ausgangstaktsignal mittels einem NOR-Gatter logisch verknüpfte Zwischensignal angelegt. Im ersten Betriebsmodus liefert der Frequenzteiler ein Ausgangstaktsignal, das eine größere Taktperiode als das externe Taktsignal aufweist. Im zweiten Betriebsmodus liefert der Frequenzteiler ein Ausgangstaktsignal, das dieselbe Taktperiode T wie das externe Taktsignal aufweist.Further, the object solves a clock frequency divider with clock pass mode with a first inventive flip-flop with multiple operating mode, which is clocked Tet of the external clock signal, wherein at the third terminal of the flip-flop according to the invention a clock pass mode control signal is applied and applied to its output a frequency-divided output clock signal ; at least one second resettable D flip-flop clocked by the external clock signal and having a data input to which the output clock signal of the first flip-flop is coupled and a data output to which an intermediate signal is applied. It is to the data input of the first flip-flop with the output clock signal by means of a NOR gate, logic-coupled intermediate signal applied. In the first mode of operation, the frequency divider provides an output clock signal having a larger clock period than the external clock signal. In the second mode of operation, the frequency divider provides an output clock signal having the same clock period T as the external clock signal.

Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die ansteigenden Flanken des Ausgangssignals in allen Betriebsmodi von denselben Elementen des Flip-Flops generiert sind. Das heißt, dass in dem ersten Betriebsmodus bzw. Frequenzteilermodus das Ausgangssignal aus dem Betriebsmodus-Steuersignal und dem Datensignal bzw. rückgekoppelten Datensignal von dem Master- und Slave-Latch und der ersten Logikschaltung generiert ist, und im zweiten Betriebsmodus bzw. Taktdurchgangsmodus nicht das externe Taktsignal beispielsweise durch Verzögerungsstufen modifiziert durchgeschaltet ist, sondern von dem Master-Latch und dem Slave-Latch und der ersten Logikschaltung ein Ausgangstaktsignal generiert ist, das dieselbe Taktperiode wie das externe Taktsignal aufweist.The The idea underlying the invention is that the rising Flanks of the output signal in all operating modes of the same Elements of the flip-flop are generated. This means that in the first operating mode or frequency divider mode, the output signal from the operating mode control signal and the data signal or fed back Data signal from the master and slave latch and the first logic circuit is generated, and in the second mode of operation or clock cycle mode not the external clock signal, for example, by delay stages modified, but by the master latch and the Slave latch and the first logic circuit an output clock signal is generated, the same clock period as the external clock signal having.

Da dadurch das Ausgangssignal in beiden Betriebsmodi bzw. die ansteigenden Flanken des Ausgangssignals auf dieselbe Art und Weise in dem erfindungsgemäßen Flip-Flop erzeugt sind, tritt auch beim Umschalten zwischen den Betriebsmodi kein Taktbzw. Signalversatz auf. Somit sind keine weiteren Synchronisierungsmaßnahmen mit externen Gattern, wie z.B. Inverterstufen als Verzögerungsstrecke wie beim Stand der Technik, not wendig. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Flip-Flops und des Taktfrequenzteilers besteht darin, dass dessen Funktion unabhängig von äußeren Einflüssen, wie z.B. Schwankungen in der Versorgungsspannung oder Temperaturänderungen, unabhängig ist. Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Flip-Flop und der Taktfrequenzteiler einfach zu integrieren und auch als rücksetzbares D-Flip-Flop ausführbar. Der Taktfrequenzteiler lässt zu beliebigen Zeitpunkten insbesondere von dem Taktdurchgangsmodus in den Frequenzteilermodus umschalten, ohne das Tastverhältnis des Ausgangstaktsignals zu beeinflussen.There thereby the output signal in both operating modes and the rising Flanks of the output signal in the same manner in the flip-flop according to the invention are generated, also occurs when switching between the operating modes no Taktbzw. Signal offset on. Thus, there are no further synchronization measures with external gates, e.g. Inverter stages as a delay line as in the prior art, not agile. Another advantage of flip-flops according to the invention and the clock frequency divider is that its function independent of external influences, such as e.g. Fluctuations in the supply voltage or temperature changes, independently is. Advantageously, the flip-flop and the clock frequency divider according to the invention is simple to integrate and as resettable D-flip-flop executable. The clock frequency divider lets at any time in particular from the clock pass mode switch to the frequency divider mode without the duty cycle of the To influence output clock signal.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Flip-Flop einen ersten Anschluss für das externe Taktsignal, einen zweiten Anschluss für das Datensignal, einen dritten Anschluss für das Betriebsmodus-Steuersignal und einen Ausgang zur Ausgabe des Ausgangssignals auf. Dabei verknüpft die erste Logikschaltung, welche vorzugsweise ein ODER-Gatter ist, das Betriebsmodus-Steuersignal mit dem Datensignal zu einem ersten Zwischensignal, das Master-Latch empfängt dieses erste Zwischensignal und gibt in Abhängigkeit des inversen externen Taktsignals ein zweites Zwischensignal an das Slave-Latch aus. Das zweite Slave-Latch weist eine zweite Logikschaltung auf, mit vorzugsweise einem ersten Inverter und einem ersten UND-Gatter, wobei das erste UND-Gatter das von dem ersten Inverter invertierte Betriebsmodus-Steuersignal mit dem Ausgangssignal zu einem dritten Zwischensignal logisch verknüpft. Das Slave-Latch weist ferner eine Auswahlschaltung auf, die in Abhängigkeit von dem externen Taktsignal das zweite oder dritte Zwischensignal als Ausgangssignal an den Ausgang schaltet.In an advantageous embodiment has the flip-flop according to the invention a first connection for the external clock signal, a second terminal for the data signal, a third port for the operation mode control signal and an output for outputting the Output signal on. Linked the first logic circuit, which is preferably an OR gate, the operation mode control signal with the data signal to a first Intermediate signal, the master latch receives this first intermediate signal and gives in dependence of the inverse external clock signal to a second intermediate signal the slave latch off. The second slave latch has a second logic circuit on, preferably with a first inverter and a first AND gate, wherein the first AND gate the operation mode control signal inverted by the first inverter the output signal logically linked to a third intermediate signal. The Slave latch further comprises a selection circuit, which depends on from the external clock signal, the second or third intermediate signal as output signal to the output switches.

Die bevorzugte Ausführungsform weist gegenüber einem herkömmlichen Latch lediglich einen minimalen Schaltungsmehraufwand auf, nämlich die Auswahlschaltung und die erste und zweite Logikschaltung.The preferred embodiment points opposite a conventional one Latch only a minimal circuit overhead, namely the selection circuit and the first and second logic circuits.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops weist die Auswahlschaltung Tristate-Treiber auf, die jeweils von dem externen Taktsignal komplementär angesteuert sind. Tristate-Treiber dienen dem besonders sicheren Schalten und Zusammenschalten von logischen Signalen.In a preferred embodiment of the flip-flop according to the invention The selection circuit has tristate drivers, each of which are driven complementary to the external clock signal. Tristate drivers serve the particularly safe switching and interconnection of logical signals.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Flip-Flops ist die Auswahlschaltung als Multiplexer ausgeführt. Da Multiplexer in Standardbibliotheken vorliegen, ist eine Ausführungsform mit einem solchen besonders einfach realisierbar.In a further preferred embodiment of the flip-flop, the selection circuit is designed as a multiplexer. There Multiplexer present in standard libraries is an embodiment With such a particularly easy to implement.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flip-Flops ist das Master-Latch als rücksetzbares D-Latch mit einem Reset-Eingang ausgeführt, an den ein Rücksetzsignal gekoppelt ist, und die zweite Logikschaltung das Rücksetzsignal, das Betriebsmodus-Steuersignal und das Ausgangssignal zu dem dritten Zwischensignal logisch verknüpft. Eine dritte Logikschaltung, die vorzugsweise einen zweiten Inverter und ein zweites UND-Gatter aufweist, verknüpft das externe Taktsignal und das von dem zweiten Inverter invertierte Rücksetzsignal logisch zu einem vierten Zwischensignal, wobei die Auswahlschaltung von dem vierten Zwischensignal gesteuert ist.In a preferred embodiment of the flip-flop according to the invention is the master latch as resettable D-latch executed with a reset input to which a reset signal is coupled, and the second logic circuit, the reset signal, the Operation mode control signal and the output signal to the third Intermediate signal logically linked. A third logic circuit, preferably a second inverter and a second AND gate, combines the external clock signal and the reset signal inverted from the second inverter logically to a fourth intermediate signal, wherein the selection circuit of the fourth Intermediate signal is controlled.

Die bevorzugte Weiterbildung hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Flip-Flop nicht nur zwei Betriebsmodi aufweist, sondern zusätzlich rücksetzbar ist.The preferred development has the advantage that the flip-flop invention not only has two operating modes, but also resettable is.

In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops mit Mehrfachbetriebsmodus ist ein erster Anschluss für das externe Taktsignal, ein zweiter Anschluss für das Datensignal, ein dritter Anschluss für das Betriebsmodus-Steuersignal und ein Ausgang zur Ausgabe des Ausgangssignals vorgesehen. Die erste Logikschaltung, welche vorzugsweise als ODER-Gatter ausgeführt ist, verknüpft das Betriebsmodus-Steuersignal mit dem Datensignal logisch zu einem ersten Zwischensignal. Die alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops weist ferner eine zweite Logikschal tung auf, die vorzugsweise einen Inverter und ein UND-Gatter aufweist, wobei das UND-Gatter das von dem Inverter invertierte Rücksetzsignal, das Betriebsmodus-Steuersignal und das Ausgangssignal zu einem zweiten Zwischensignal verknüpfe. Das Master- und das Slave-Latch ist in einem rücksetzbaren D-Flip-Flop integriert, welches einen Dateneingang, an den das erste Zwischensignal gekoppelt ist, einen Takteingang, an den das externe Taktsignal gekoppelt ist, einen Reset-Eingang, an den das zweite Zwischensignal gekoppelt ist, und einen Datenausgang, der an den Ausgang gekoppelt ist, aufweist.In an alternative embodiment of the multi-mode flip-flop according to the invention, a first terminal for the external clock signal, a second terminal for the data signal, a third terminal for the operating mode control signal and an output for outputting the output signal are provided. The first logic circuit, which preferably out as an OR gate leads logically connects the operating mode control signal to the data signal to a first intermediate signal. The alternative embodiment of the flip-flop according to the invention further comprises a second logic scarf device, which preferably comprises an inverter and an AND gate, wherein the AND gate, the inverted by the inverter reset signal, the operating mode control signal and the output signal to a second intermediate signal linking. The master and slave latches are integrated in a resettable D flip-flop having a data input to which the first intermediate signal is coupled, a clock input to which the external clock signal is coupled, a reset input to which the second intermediate signal coupled to and having a data output coupled to the output.

In dieser alternativen Ausführungsform ist die erfinderische Idee besonders einfach umgesetzt, weil lediglich ein übliches rücksetzbares D-Flip-Flop, ein Inverter und zwei logische Gatter verschaltet sind.In this alternative embodiment the inventive idea is particularly easy to implement because only a common one resettable D flip-flop, an inverter and two logic gates are interconnected.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an den Ausgang des Flip-Flops eine Bus-Hold-Zelle gekoppelt. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft aus, wenn nur eine geringe kapazitive Last an den Ausgang gekoppelt ist. Die Bus-Hold-Zelle wirkt dann stabilisierend.In a particularly advantageous embodiment of the invention is attached coupled to the output of the flip-flop is a bus-hold cell. This affects itself particularly advantageous if only a small capacitive load is coupled to the output. The bus hold cell then acts stabilizing.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das invertierte Ausgangssignal an den dritten Anschluss des Flip-Flops als Datensignal rückgekoppelt. Diese Weiterbildung schafft einen Taktfrequenzteiler, der den externen Takt auf einen Takt mit der doppelten Taktperiode umwandelt, und außerdem erfindungsgemäß ein Taktsignal mit der Taktperiode des externen Taktsignals ausgibt.In Another preferred development is the inverted output signal fed back to the third terminal of the flip-flop as a data signal. This development creates a clock frequency divider, the external Clock to a clock with twice the clock period converts, and Furthermore According to the invention, a clock signal outputs with the clock period of the external clock signal.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers ist zumindest eines der Flip-Flops als rücksetzbares Flip-Flop ausgeführt.In a preferred embodiment the frequency divider according to the invention At least one of the flip-flops is designed as resettable flip-flop.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further advantageous embodiments and refinements of the invention are Subject of the dependent claims and the description with reference to the drawing.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:The Invention will be described below with reference to the figures in the drawing specified embodiments explained in more detail. It shows:

1: eine Schaltungsanordnung mit D-Flip-Flop nach dem Stand der Technik; 1 a circuit arrangement with D-flip-flop according to the prior art;

2: einen Zweifach-Taktteiler nach dem Stand der Technik; 2 a dual clock divider of the prior art;

3: ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Flip-Flops; 3 a block diagram of a flip-flop according to the invention;

4: Signalverläufe in dem erfindungsgemäßen Flip-Flop; 4 : Signal curves in the flip-flop according to the invention;

5: eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops; 5 a preferred embodiment of the flip-flop according to the invention;

6: eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flip-Flops mit Reset-Eingang; 6 a preferred development of the flip-flop with reset input according to the invention;

7 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops; und 7 an alternative embodiment of the flip-flop according to the invention; and

8 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Taktfrequenzteilers. 8th a block diagram of a clock frequency divider according to the invention.

Die 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1 mit Mehrfachbetriebsmodus. Das Flip-Flop 1 weist alle Anschlüsse eines herkömmlichen Flip-Flops auf und zusätzlich einen Anschluss 6 zum Empfang eines Betriebsmodus-Steuersignals DRD, welches das Flip-Flop 1, wenn es auf logischem L-Pegel liegt, in den ersten Betriebsmodus schaltet, d.h. das Flip-Flop arbeitet als taktflankengesteuertes D-Flip-Flop. Wenn es auf logischem H-Pegel liegt, arbeitet das Flip-Flop im zweiten Betriebsmodus, dem Taktdurchgangsmodus, d.h. das Flip-Flop 1 gibt an seinem Ausgang 10 ein Taktsignal aus, das dieselbe Taktperiode wie das extern angelegte Taktsignal clk aufweist.The 3 shows a block diagram of an embodiment of the flip-flop according to the invention 1 with multiple operation mode. The flip-flop 1 has all the connections of a conventional flip-flop and in addition a connection 6 for receiving an operation mode control signal DRD, which the flip-flop 1 when it is at logical L level, in the first operating mode switches, ie the flip-flop operates as a clock edge-triggered D flip-flop. When it is at logic H level, the flip-flop operates in the second mode of operation, the clock pass mode, ie, the flip-flop 1 gives at his exit 10 a clock signal having the same clock period as the externally applied clock signal clk.

Das Flip-Flop 1 weist einen ersten Anschluss 4 zum Empfang des externen Taktsignals clk auf, einen zweiten Anschluss 5 für ein Datensignal D und einen Ausgang 10 zur Ausgabe eines Ausgangssignals Q.The flip-flop 1 has a first connection 4 for receiving the external clock signal clk on, a second terminal 5 for a data signal D and an output 10 for outputting an output signal Q.

Es ist ein Master-Latch 2 vorgesehen, welches an einem invertierenden Takteingang 33 das das externe Taktsignal clk empfängt, einen Dateneingang 32 und einen Ausgang 34 aufweist. An dem Dateneingang 32 liegt ein erstes Zwischensignal Z1 an, welches aus dem Betriebsmodus-Steuersignal DRD und einem eingehenden Datensignal D mittels einem ODER-Gatter 7 erzeugt ist.It is a master-latch 2 provided, which at an inverting clock input 33 receiving the external clock signal clk, a data input 32 and an exit 34 having. At the data input 32 is a first intermediate signal Z1, which from the operating mode control signal DRD and an incoming data signal D by means of an OR gate 7 is generated.

Liegt das Betriebsmodus-Steuersignal DRD auf L-Pegel, ist das erste Zwischensignal Z1 gleich dem Datensignal D. Im Taktdurchgangsmodus liegt das Betriebsmodus-Steuersignal DRD auf H-Pegel, wodurch das erste Zwischensignal Z1 ebenfalls einen H-Pegel aufweist.Lies the operation mode control signal DRD to L level is the first intermediate signal Z1 is equal to the data signal D. In the clock pass mode, the operation mode control signal is present DRD to H level, whereby the first intermediate signal Z1 also a H level has.

Das Flip-Flop 1 weist ferner ein Slave-Latch 22 auf, welches das Ausgangssignal des Master-Latches 2 bzw. ein zweites Zwischensignal Z2 empfängt. In dem Slave-Latch 22 ist ein drittes Zwischensignal Z3 mittels einer Logikschaltung 29 aus dem Betriebsmodus-Steuersignal DRD und dem rückgekoppelten Ausgangssignal Q des Flip-Flops 1 erzeugt. In der Logikschaltung 29 verknüpft ein UND-Gatter 18 das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 1 mit dem durch einen Inverter 17 invertierten Betriebsmodus-Steuersignal DRD logisch zu dem dritten Zwischensignal Z3.The flip-flop 1 also has a slave latch 22 on which the output of the master latch 2 or a second intermediate signal Z2 receives. In the slave latch 22 is a third intermediate signal Z3 by means of a logic circuit 29 from the factory mode control signal DRD and the feedback output Q of the flip-flop 1 generated. In the logic circuit 29 links an AND gate 18 the output Q of the flip-flop 1 with that through an inverter 17 inverted operating mode control signal DRD logic to the third intermediate signal Z3.

Im ersten Betriebsmodus liefert das UND-Gatter 18 einen H-Pegel als drittes Zwischensignal Z3, falls das Ausgangssignal Q ebenfalls auf H-Pegel liegt und speichert durch die Rück kopplung diesen Zustand. Das UND-Gatter 18 liefert jedoch einen L-Pegel als drittes Zwischensignal Z3, falls das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 1 auf L-Pegel liegt und speichert diesen Zustand. Im Taktdurchgangsmodus liegt das dritte Zwischensignal Z3 hingegen immer auf L-Pegel.In the first mode of operation, the AND gate provides 18 an H level as a third intermediate signal Z3, if the output signal Q is also at H level and stores by the feedback this state. The AND gate 18 However, it supplies an L level as a third intermediate signal Z3 if the output Q of the flip-flop 1 is at L level and stores this state. In the clock pass mode, however, the third intermediate signal Z3 is always at L level.

Die Auswahlschaltung 13, die von dem externen Taktsignal clk gesteuert ist, schaltet das zweite Zwischensignal Z2 an den Ausgang 10 des Flip-Flops 1 als Ausgangssignal Q durch, wenn das Taktsignal auf H-Pegel liegt und schaltet das dritte Zwischensignal Z3 als Ausgangssignal Q an den Ausgang 10 durch, wenn das externe Taktsignal clk auf L-Pegel liegt.The selection circuit 13 , which is controlled by the external clock signal clk, switches the second intermediate signal Z2 to the output 10 of the flip-flop 1 as the output signal Q through, when the clock signal is at H level, and switches the third intermediate signal Z3 as an output signal Q to the output 10 when the external clock signal clk is at L level.

Anhand der 4, die die zeitlichen Signalverläufe des Taktsignals clk, des Betriebsmodussteuersignals DD, eines Datensignals D und des entsprechenden Ausgangssignals Q zeigt, wird im folgenden die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1, wie es in der 3 gezeigt ist, erläutert.Based on 4 which shows the timing waveforms of the clock signal clk, the operation mode control signal DD, a data signal D and the corresponding output signal Q, will be described below the operation of the flip-flop according to the present invention 1 as it is in the 3 is shown explained.

Das externe Taktsignal clk weist eine Taktperiode T auf. Solange das Betriebsmodus-Steuersignal DD auf H-Pegel liegt (von t0 – t2) liegt an dem Dateneingang 32 des Master-Latches 2 immer ein H-Pegel an, der an dem Ausgang 34 des Master-Latches 2 als das zweite Zwischensignal Z2 an der Auswahlschaltung 13 anliegt. Somit liegt das Ausgangssignal Q bei jedem Halbtakt, in dem das externe Taktsignal clk auf H-Pegel liegt und die Auswahlschaltung 13 somit das zweite Zwischensignal Z2 an den Ausgang 10 durchschaltet, immer auf H-Pegel.The external clock signal clk has a clock period T. As long as the operation mode control signal DD is at H level (from t0 - t2) is at the data input 32 of the master latch 2 always an H level on, at the output 34 of the master latch 2 as the second intermediate signal Z2 at the selection circuit 13 is applied. Thus, the output Q is at each half-clock in which the external clock signal clk is high and the selection circuit 13 thus the second intermediate signal Z2 to the output 10 turns on, always at H level.

Im zweiten Halbtakt liegt das externe Taktsignal clk auf logischem L-Pegel und die Auswahlschaltung 13 schaltet das dritte Zwischensignal als Ausgangssignal Q an den Ausgang 10 des Flip-Flops 1. Da das dritte Zwischensignal Z3 in dem Taktdurchgangsmodus immer auf L-Pegel liegt, wird so ein Ausgangssignal Q generiert, welches das externe Taktsignal clk abbildet bzw. das Ausgangssignal Q weist dieselbe Taktperiode T wie das externe Taktsignal clk auf.In the second half-cycle, the external clock signal clk is at logical L level and the selection circuit 13 the third intermediate signal switches as output Q to the output 10 of the flip-flop 1 , Since the third intermediate signal Z3 is always at the L level in the clock passing mode, an output signal Q is thus generated which maps the external clock signal clk, and the output signal Q has the same clock period T as the external clock signal clk.

Dabei ist jedoch das externe Taktsignal clk nicht durchgeschaltet, sondern ein dem externen Taktsignal clk äquivalentes Ausgangssignal ist von dem Master-Latch 2 und dem Slave-Latch 22 aus dem Betriebsmodus-Steuersignal DRD und dem Datensignal D generiert. Das Ausgangssignal Q folgt im Taktdurchgangsmodus also immer dem externen Taktsignal clk.However, the external clock signal clk is not turned on, but an output signal equivalent to the external clock signal clk is output from the master latch 2 and the slave latch 22 generated from the operation mode control signal DRD and the data signal D. The output signal Q thus always follows the external clock signal clk in the clock pass mode.

Zu einem Zeitpunkt t2 wird das Betriebsmodus-Steuersignal DD auf L-Pegel gesetzt, wodurch das Flip-Flop 1 in den Flip-Flop-Modus versetzt wird. Das Datensignal D liegt bis zum Zeitpunkt t3, der einen Halbtakt nach dem Zeitpunkt t2 liegt, zu dem das Betriebsmodus-Steuersignal DD von H- auf L-Pegel wechselt, auf H-Pegel. In dem Flip-Flop-Modus liegt an dem Ausgang 10 ein Ausgangssignal Q an, welches dem zweiten Zwischensignal Z2 des Master-Latches 2 entspricht so lange das externe Taktsignal clk auf H-Pegel legt. Wenn das externe Taktsignal clk auf L-Pegel wechselt, hält das Slave-Latch 22 mit dem UND-Gatter 18, an das das Ausgangssignal Q rückgekoppelt ist, den logischen Pegel des Ausgangssignals Q als das dritte Zwischensignal Z3, welches von der Auswahlschaltung 13 wiederum an den Ausgang 10 durchgeschaltet ist.At a time t2, the operation mode control signal DD is set to L level, whereby the flip-flop 1 is put in the flip-flop mode. The data signal D is high until time t3, which is one-half clock after the time t2 when the operation mode control signal DD changes from H level to L level. In the flip-flop mode is at the output 10 an output signal Q, which corresponds to the second intermediate signal Z2 of the master latch 2 corresponds as long as the external clock signal clk sets to H level. When the external clock signal clk goes to L level, the slave latch stops 22 with the AND gate 18 to which the output signal Q is fed back, the logic level of the output signal Q as the third intermediate signal Z3, which from the selection circuit 13 turn to the exit 10 is turned on.

Eine Pegeländerung des Ausgangssignals Q geschieht also nur beim Wechsel des Pegels des externen Taktsignals clk von Lauf H-Pegel bzw. bei einer ansteigenden Taktflanke. Daher folgt das Ausgangssignal Q dem Datensignal D, welches zum Zeitpunkt t3 von H- auf L-Pegel wechselt (wie in 4 gezeigt) mit einem Halbtakt verzögert zum Zeitpunkt t4. Dasselbe gilt für den Übergang des Datensignals D zum Zeitpunkt t5 von L- auf H-Pegel. Das Ausgangssignal Q wechselt demgemäß von L- auf H-Pegel einen Halbtakt später zum Zeitpunkt t6.A change in the level of the output signal Q thus occurs only when the level of the external clock signal clk changes from the high level H, or at a rising clock edge. Therefore, the output signal Q follows the data signal D, which changes from H to L level at time t3 (as in FIG 4 shown) with a half-cycle delayed at time t4. The same applies to the transition of the data signal D at the time t5 from L to H level. The output Q accordingly changes from L to H level half a clock later at time t6.

Dadurch, dass das ODER-Gatter 7 zur Erzeugung eines H-Pegels im Taktdurchgangsmodus des Flip-Flops 1 vor das Master-Latch 2 an dessen Eingang 32 geschaltet ist, wird der Taktdurch gangsmodus synchron mit der fallenden Taktflanke des externen Taktsignals clk eingenommen oder verlassen.Because the OR gate 7 for generating an H level in the clock pass mode of the flip-flop 1 before the master latch 2 at the entrance 32 is switched, the clock through-going mode is taken or left in synchronism with the falling clock edge of the external clock signal clk.

Zum Zeitpunkt t7 ist das Betriebsmodus-Steuersignal DD von L auf H gesetzt, während das Datensignal D auf H-Pegel liegt. Während des Halbtaktes, der von t7 bis t8 dauert, liegt das externe Taktsignal clk auf H-Pegel, und die Auswahlschaltung 13 schaltet das zweite Zwischensignal Z2 als Ausgangssignal Q an den Ausgang 10 des Flip-Flops 1 durch, welches unverändert bleibt so lange das externe Taktsignal clk den L-Pegel aufweist. Erst mit der fallenden Taktflanke zum Zeitpunkt t8 erreicht das Flip-Flop 1 den Taktdurchgangsmodus und schaltet mittels der Auswahlschaltung 13 das auf L-Pegel liegende dritte Zwischensignal Z3 als Ausgangssignal Q durch, wodurch das Ausgangssignal Q getaktet ist und dieselbe Taktperiode T wie das externe Taktsignal clk aufweist.At time t7, the operation mode control signal DD is set from L to H while the data signal D is at H level. During the half-clock, which lasts from t7 to t8, the external clock signal clk is at H level, and the selection circuit 13 the second intermediate signal Z2 switches as output signal Q to the output 10 of the flip-flop 1 by which remains unchanged as long as the external clock signal clk has the L level. Only with the falling clock edge at the time t8 reached the flip-flop 1 the clock pass mode and switches by means of the selection circuit 13 the low level third intermediate signal Z3 as the output signal Q, whereby the output signal Q is clocked and has the same clock period T as the external clock signal clk.

Die 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1, welche im wesentlichen alle Elemente der 3 aufweist und wobei an den Ausgang 10 des Flip-Flops zusätzlich eine sogenannte Bus-Hold-Zelle 21 gekoppelt ist. Die Auswahlschaltung ist als ein Paar von Tristate-Treibern 19, 20 ausgeführt.The 5 shows a preferred embodiment of the flip-flop according to the invention 1 which are essentially all elements of 3 and where at the exit 10 of the flip-flop in addition a so-called bus-hold cell 21 is coupled. The selection circuit is as a pair of tristate drivers 19 . 20 executed.

Die Bus-Hold-Zelle oder auch Bus-Keeper-Zelle 21 dient der Stabilisierung des Ausgangssignals Q, wenn eine besonders geringe kapazitive Last an dem Ausgang 10 des Flip-Flops 1 anliegt. Eine Bus-Keeper-Zelle kann zwei über kreuz gekoppelte Inverter aufweisen, die als schwaches Latch wirken und den zuletzt an dem Ausgang 10 vorliegenden logischen Pegel aufrecht erhalten.The bus hold cell or bus keeper cell 21 serves to stabilize the output signal Q when a particularly low capacitive load at the output 10 of the flip-flop 1 is applied. A bus keeper cell may have two cross-coupled inverters acting as a weak latch and last at the output 10 maintained logical level.

Der erste Tristate-Treiber 19 wirkt als steuerbarer Schalter, der von dem externen Taktsignal clk gesteuert ist und das zweite Zwischensignal Z2 dann an den Ausgang 10 durchschaltet, wenn das externe Taktsignal auf logischem H-Pegel liegt. Der zweite Tristate-Treiber 20 ist komplementär von dem ex ternen Taktsignal clk gesteuert und schaltet das dritte Zwischensignal Z3 dann an den Ausgang 10 durch, wenn das externe Taktsignal clk auf logischem L-Pegel liegt. Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1 ist somit besonders stabil und liefert genaue H- und L-Pegel an den Ausgang 10.The first tristate driver 19 acts as a controllable switch, which is controlled by the external clock signal clk and the second intermediate signal Z2 then to the output 10 turns on when the external clock signal is at logic H level. The second tristate driver 20 is complementarily controlled by the external clock signal clk and then switches the third intermediate signal Z3 to the output 10 when the external clock signal clk is at logical L level. The preferred embodiment of the flip-flop according to the invention 1 is thus very stable and delivers accurate H and L levels to the output 10 ,

Die 6 zeigt eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1 mit Reset- bzw. Rücksetzanschluss. Das Flip-Flop 1 sieht ein rücksetzbares D-Latch 3 mit einem invertierenden Reset-Eingang 9, einem invertierenden Takteingang 33, einem Dateneingang 32 und einem Ausgang 34 als Master-Latch vor. Das Flip-Flop 1 weist einen ersten Eingang 4 für das externe Taktsignal clk, einen zweiten Eingang 5 für das Datensignal D, einen dritten Eingang 6 für das Betriebsmodus-Steuersignal DRD, einen vierten Eingang 8 für ein Rücksetzsignal RES und einen Ausgang 10 für das Ausgangssignal Q auf.The 6 shows a preferred embodiment of the flip-flop according to the invention 1 with reset or reset connection. The flip-flop 1 sees a resettable D-latch 3 with an inverting reset input 9 , an inverting clock input 33 , a data input 32 and an exit 34 as master-latch before. The flip-flop 1 has a first entrance 4 for the external clock signal clk, a second input 5 for the data signal D, a third input 6 for the operation mode control signal DRD, a fourth input 8th for a reset signal RES and an output 10 for the output signal Q on.

Das Betriebsmodus-Steuersignal DRD und das Datensignal D ist mit einem ODER-Gatter 7 zu einem ersten Zwischensignal Z1 logisch verknüpft, welches an den Dateneingang 32 des rücksetzbaren D-Latch 3 geführt ist. Das Taktsignal clk ist an den invertierenden Takteingang 33 des rücksetzbaren D-Latches 3 geführt.The operation mode control signal DRD and the data signal D are an OR gate 7 Logically linked to a first intermediate signal Z1, which is connected to the data input 32 of the resettable D-latch 3 is guided. The clock signal clk is at the inverting clock input 33 of the resettable D-latch 3 guided.

Eine zweite logische Schaltung 29, die einen Inverter 17 und ein UND-Gatter 18 aufweist, verknüpft das Rücksetzsignal RES, das Betriebsmodus-Steuersignal DRD welches durch den Inverter 17 invertiert ist, und das Ausgangssignal Q zu einem dritten Zwischensignal Z3.A second logical circuit 29 that have an inverter 17 and an AND gate 18 has the reset signal RES, the operation mode control signal DRD which by the inverter 17 is inverted, and the output signal Q to a third intermediate signal Z3.

Eine dritte Logikschaltung 28 weist einen zweiten Inverter 14 und ein zweites UND-Gatter 12 auf und verknüpft das externe Taktsignal clk mit dem Rücksetzsignal RES, welches von dem zweiten Inverter 14 invertiert ist, zu einem vierten Zwischensignal Z4.A third logic circuit 28 has a second inverter 14 and a second AND gate 12 and connects the external clock signal clk with the reset signal RES, which from the second inverter 14 is inverted, to a fourth intermediate signal Z4.

Ein Multiplexer 11, welcher als Auswahlschaltung dient, ist von dem vierten Zwischensignal Z4 gesteuert und schaltet in Abhängigkeit dessen entweder das zweite Zwischensignal Z2 oder das dritte Zwischensignal Z3 an den Ausgang 10 als Ausgangssignal Q durch.A multiplexer 11 which serves as a selection circuit is controlled by the fourth intermediate signal Z4 and switches either the second intermediate signal Z2 or the third intermediate signal Z3 depending on the output to the output 10 as output signal Q through.

Liegt das Rücksetzsignal RES auf logischem L-Pegel, liegt das externe Taktsignal clk als Zwischensignal Z4 an dem Multiplexer als Steuersignal an, das rücksetzbare Master-Latch 3 arbeitet als D-Latch und die Logikschaltung 29 und der Multiplexer 11 wirken als Slave-Latch.If the reset signal RES is at logical L level, the external clock signal clk is applied as an intermediate signal Z4 to the multiplexer as the control signal, the resettable master latch 3 works as a D-latch and the logic circuit 29 and the multiplexer 11 act as a slave latch.

Bei logischem H-Pegel des Zwischensignals 4 schaltet der Multiplexer das zweite Zwischensignal Z2 an den Ausgang 10 durch, und bei logischem L-Pegel des vierten Zwischensignals Z4 schaltet der Multiplexer 11 das dritte Zwischensignal Z3 als Ausgangssignal Q an den Ausgang 10 des Flip-Flops 1 durch. Die bevorzugte Weiterbildung arbeitet also wie das erfindungsgemäße Flip-Flop aus 3.At logical H level of the intermediate signal 4 the multiplexer switches the second intermediate signal Z2 to the output 10 through, and at logic L level of the fourth intermediate signal Z4, the multiplexer switches 11 the third intermediate signal Z3 as output Q to the output 10 of the flip-flop 1 by. The preferred development thus operates like the flip-flop according to the invention 3 ,

Wenn das Rücksetzsignal RES auf logischem H-Pegel ist, liegt der invertierende Reset-Eingang 9 des D-Latches 3 auf L-Pegel und das D-Latch 3 liefert an seinem Ausgang 34 einen L-Pegel als zweites Zwischensignal Z2. Das vierte Zwischensignal Z4 liegt dann auch ständig auf L-Pegel, so dass als Ausgangssignal Q immer ein Nullpegel ausgegeben wird.When the reset signal RES is at logic H level, the inverting reset input is present 9 of the D-latch 3 to L level and the D-Latch 3 delivers at its output 34 an L level as a second intermediate signal Z2. The fourth intermediate signal Z4 is then always at L level, so that as output signal Q always a zero level is output.

Die 7 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flip-Flops mit Mehrfachbetriebsmodus. Die alternative Ausführungsform des Flip-Flops 1 weist einen ersten Anschluss 4 für das externe Taktsignal clk, einen zweiten Anschluss 5 für das Datensignal D, einen dritten Anschluss 6 für das Betriebsmodus-Steuersignal DRD und einen Ausgang 10 zur Ausgabe des Ausgangssignals Q auf.The 7 shows an alternative embodiment of the flip-flop according to the invention with multiple operating mode. The alternative embodiment of the flip-flop 1 has a first connection 4 for the external clock signal clk, a second connection 5 for the data signal D, a third connection 6 for the operation mode control signal DRD and an output 10 to output the output signal Q on.

Ferner ist ein rücksetzbares D-Flip-Flop 16 vorgesehen, das einen Takteingang 25, einen Dateneingang 21, einen Datenausgang 27 und einen Reset-Eingang 26 aufweist, wobei ein logischer H-Pegel an dem Reset-Eingang einen asynchronen Reset des D-Flip-Flops 16 auslöst.Further, a resettable D flip-flop 16 provided that a clock input 25 , a data input 21 , a data output 27 and a reset input 26 wherein a logical H level at the reset input is an asynchronous reset of the D flip-flop 16 triggers.

Ein ODER-Gatter 7 verknüpft das Betriebsmodus-Steuersignal DRD mit dem Datensignal D zu einem ersten Zwischensignal Z1, welches an den Dateneingang 21 des D-Flip-Flops 16 angelegt ist.An OR gate 7 links the operation mode control signal DRD to the data signal D to a first intermediate signal Z1 which is applied to the data input 21 of the D flip-flop 16 is created.

Eine Logikschaltung liefert ein zweites Zwischensignal Z5 mittels einem UND-Gatter 24, welches das Betriebsmodus-Steuersignal DRD, das Ausgangssignal Q und das von einem Inverter 23 invertierte Taktsignal clk verknüpft. Das zweite Zwischensignal Z5 ist an den Reset-Eingang 26 des D-Flip-Flops 16 gelegt. Der Datenausgang 27 des D-Flip-Flops 16 liefert das Ausgangssignal Q an den Ausgang 10 des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1 mit Mehrfachbetriebsmodus.A logic circuit supplies a second intermediate signal Z5 by means of an AND gate 24 , which the operating mode control signal DRD, the output signal Q and that of an inverter 23 inverted clock signal clk linked. The second intermediate signal Z5 is at the reset input 26 of the D flip-flop 16 placed. The data output 27 of the D flip-flop 16 supplies the output signal Q to the output 10 of the flip-flop according to the invention 1 with multiple operation mode.

Bei dieser alternativen Ausführungsform des Flip-Flops 1 ist der asynchrone Reset des rücksetzbaren D-Flip-Flops 16 zur Erzeugung der abfallenden Taktflanken des Ausgangssignals Q im Taktdurchgangsmodus genutzt.In this alternative embodiment of the flip-flop 1 is the asynchronous reset of the resettable D flip-flop 16 used to generate the falling clock edges of the output signal Q in the clock pass mode.

Im Taktdurchgangsmodus ist das erste Zwischensignal Z1 immer auf logischem H-Pegel und wird als Ausgangssignal Q so lange ausgegeben, wie das externe Taktsignal clk auf H-Pegel liegt.in the Clock pass mode, the first intermediate signal Z1 is always at logical H level and is output as output Q as long as that external clock signal clk is high.

Bei einer fallenden Taktflanke, bzw. einem Wechsel des externen Taktsignals von H- auf L-Pegel liefert das UND-Gatter 24 einen H-Pegel als zweites Zwischensignal Z5 an den Reset-Eingang 26 des D-Flip-Flops 16, so dass das Ausgangssignal Q ebenfalls auf L-Pegel gelegt wird. Somit folgt das Ausgangssignal Q im Taktdurchgangsmodus immer dem extern angelegten Taktsignal clk.With a falling clock edge, or a change of the external clock signal from H to L level provides the AND gate 24 an H level as a second intermediate signal Z5 to the reset input 26 of the D flip-flop 16 , so that the output signal Q is also set to L level. Thus, in the clock pass mode, the output signal Q always follows the externally applied clock signal clk.

In dem Taktdurchgangsmodus erfahren die fallenden Flanken des Ausgangssignals Q eine geringfügig höhere Verzögerung als die steigenden Signalflanken aufgrund der Verzögerungszeiten des asynchronen Resets und des Inverters 23 und UND-Gatters 24. Beim Umschalten zwischen Flip-Flop-Modus und Taktdurchgangsmodus tritt jedoch kein Versatz auf, weil die ansteigenden Flanken des Ausgangssignals immer durch das eingesetzte rücksetzbare D-Flip-Flop 16 erzeugt sind.In the clock pass mode, the falling edges of the output signal Q experience a slightly higher delay than the rising edges of the signals due to the delay times of the asynchronous reset and the inverter 23 and AND gates 24 , When switching between flip-flop mode and clock pass mode, however, no offset occurs because the rising edges of the output signal are always affected by the resettable D flip-flop 16 are generated.

Die 8 zeigt einen Taktfrequenzteiler 30 mit Taktdurchgangsmodus mit einem ersten erfindungsgemäßen Flip-Flop 1 mit Mehrfachbetriebsmodus und einem zweiten rücksetzbaren D-Flip-Flop 16. Der Taktfrequenzteiler 30 ist ein dreifach Frequenzteiler mit einem Takteingang 35 zum Empfang eines externen Taktsignals clk, einem Steuereingang 36 zum Empfang eines Taktdurchgangsmodus-Steuersignals DRD, einem Reset-Eingang 37 zum Empfang eines Rücksetzsignals RES und einen Ausgang 38 zur Ausgabe eines frequenzgeteilten Ausgangstaktsignals DIV.The 8th shows a clock frequency divider 30 with clock crossing mode with a first flip-flop according to the invention 1 with multiple operation mode and a second resettable D flip-flop 16 , The clock frequency divider 30 is a triple frequency divider with a clock input 35 for receiving an external clock signal clk, a control input 36 for receiving a clock passing mode control signal DRD, a reset input 37 for receiving a reset signal RES and an output 38 for outputting a frequency-divided output clock signal DIV.

Die Takteingänge 4, 25 der Flip-Flops 1, 16 empfangen das externe Taktsignal clk. An den Dateneingang 21 des zweiten Flip-Flops 16 ist das frequenzgeteilte Ausgangstaktsignal DIV rückgekoppelt. Das zweite Flip-Flop 16 liefert an seinem Datenausgang 27 ein Zwischensignal Z6, welches von einem NOR-Gatter mit dem frequenzgeteilten Ausgangssignal DIV logisch verknüpft ist und an den Dateneingang 5 des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1 mit Mehrfachbetriebsmodus geführt ist.The clock inputs 4 . 25 the flip-flops 1 . 16 receive the external clock signal clk. To the data input 21 of the second flip-flop 16 the frequency-divided output clock signal DIV is fed back. The second flip-flop 16 delivers at its data output 27 an intermediate signal Z6 which is logically linked by a NOR gate to the frequency-divided output signal DIV and to the data input 5 of the flip-flop according to the invention 1 is run with multiple operating mode.

Falls das an dem dritten Anschluss 6 des erfindungsgemäßen Flip-Flops 1 angelegte Taktdurchgangsmodus-Steuersignal auf logischem L-Pegel liegt und das dem Reset-Eingang 26 des zweiten Flip-Flops 16 zugeführte Rücksetz-Signal auf logischem L-Pegel liegt, arbeitet der erfindungsgemäße Taktfrequenzteiler 30 als Dreifachteiler. Der Taktfrequenzteiler gibt an seinem Ausgang 38 ein frequenzgeteiltes Ausgangstaktsignal DIV aus, welches eine dreifache Taktperiode 3T des externen Taktsignals clk aufweist.If that at the third port 6 of the flip-flop according to the invention 1 applied clock pass mode control signal is at logical L level and the reset input 26 of the second flip-flop 16 supplied reset signal is at logic L level, the inventive clock frequency divider operates 30 as a triple divider. The clock frequency divider is at its output 38 a frequency-divided output clock signal DIV, which is a threefold clock period 3T of the external clock signal clk.

Liegt das Taktdurchgangsmodus-Steuersignal DRD hingegen auf H-Pegel, gibt der Taktfrequenzteiler 30 an seinem Ausgang 38 das von dem ersten erfindungsgemäßen Flip-Flop 1 an seinem Ausgang 10 gelieferte getaktete Signal aus, welches dieselbe Taktperiode T wie das externe Taktsignal clk aufweist.On the other hand, when the clock-through mode control signal DRD is at H level, the clock frequency divider outputs 30 at its exit 38 that of the first flip-flop according to the invention 1 at its exit 10 supplied clocked signal having the same clock period T as the external clock signal clk.

Da ein erfindungsgemäßes Flip-Flop 1 mit Mehrfachmodus in dem Taktteiler 30 eingesetzt ist, sind in beiden Betriebsmodi alle ansteigenden Signalflanken des Ausgangssignals nur aus dem Taktdurchgangsmodus-Steuersignal DRD von dem erfindungsgemäßen Flip-Flop 1 erzeugt. Somit kann kein Takt- bzw. Signalversatz zwischen dem frequenzgeteilten Ausgangstaktsignal DIV in dem ersten Betriebsmodus und dem Signal, welches dieselbe Taktperiode T wie das externe Taktsignal clk aufweist, im Taktdurchgangsmodus auftreten.As an inventive flip-flop 1 with multiple mode in the clock divider 30 is used, are in both modes of operation all rising signal edges of the output signal only from the clock pass mode control signal DRD of the flip-flop according to the invention 1 generated. Thus, no clock offset between the frequency-divided output clock signal DIV in the first operation mode and the signal having the same clock period T as the external clock signal clk can occur in the clock pass mode.

Der erfindungsgemäße Frequenzteiler ermöglicht ein Umschalten und die Ausgabe von getakteten Signalen mit verschiedenen Taktfrequenzen bzw. frequenzgeteilten Signalen und einem Signal, das dem Ursprungstaktsignal clk bzw. dem extern angelegten Taktsignal clk entspricht, ohne dass Signalversatz auftritt oder der Pegelhub verändert ist. Der erfindungsgemäße Frequenzteiler 30 ist zudem einfach zu integrieren und arbeitet unabhängig von äußeren Einflüssen wie Schwankungen in der Versorgungsspannung, Temperaturänderungen oder Ungenauigkeiten im Fertigungsprozess. Zudem kann der erfindungsgemäße Frequenzteile in Standard CMOS-Technik aufwandsgünstig hergestellt werden.The frequency divider according to the invention makes it possible to switch over and to output clocked signals having different clock frequencies or frequency-divided signals and a signal corresponding to the source clock signal clk or the externally applied clock signal clk, without a signal offset occurring or the level deviation being changed. The frequency divider according to the invention 30 It is also easy to integrate and works independently of external influences such as fluctuations in the supply voltage, temperature changes or inaccuracies in the manufacturing process. In addition, the frequency parts according to the invention in standard CMOS technology can be produced at low cost.

Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde ist sie darauf nicht beschränkt sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention above based on preferred embodiments she is not limited to it but in many ways and modifiable.

Die Erfindung sei nicht auf den in den vorstehenden Figuren dargestellten Aufbau des Multiplexers oder der Tristate- Treiber beschränkt. Insbesondere kann die Auswahlschaltung aus allgemein bekannten steuerbaren Schaltern aufgebaut sein und die logische Verknüpfung bzw. Invertierungen von Signalen auf beliebige Art und Weise modifiziert werden, ohne dass vom grundlegenden Prinzip der Erfindung abgewichen wird. Eine Synchronisierung der fallenden Flanken der getakteten Ausgangssignale in den zwei Betriebsmodi kann ebenso unter Anwendung der der Erfindung zugrunde liegenden Idee beispielsweise durch Invertieren des externen Taktsignals erreicht werden.The invention is not based on the structure of the multiple shown in the preceding figures xers or the tristate driver. In particular, the selection circuit may be constructed of well-known controllable switches and the logic operation or inversions of signals may be modified in any manner, without deviating from the basic principle of the invention. Synchronization of the falling edges of the clocked output signals in the two operating modes can also be achieved using the idea underlying the invention, for example, by inverting the external clock signal.

11
Flip-Flop mit MehrfachmodusFlip-flop with multiple mode
22
Master-LatchMaster latch
33
rücksetzbares D-Latchresettable D latch
44
Takteingangclock input
55
Dateneingangdata input
66
SteuersignaleingangControl signal input
77
ODER-GatterOR gate
88th
Reset-EingangReset input
99
Reset-EingangReset input
1010
Ausgangoutput
1111
Multiplexermultiplexer
1212
UND-GatterAND gate
1313
Auswahlschaltungselect circuit
1414
Inverterinverter
1515
Logikschaltunglogic circuit
1616
D-Flip-FlopD flip-flop
1717
Inverterinverter
1818
UND-GatterAND gate
1919
Tristate-TreiberTristate drivers
2020
Tristate-TreiberTristate drivers
2121
Dateneingangdata input
2222
Slave-LatchSlave latch
2323
Inverterinverter
2424
UND-GatterAND gate
2525
Takteingangclock input
2626
Reset-EingangReset input
2727
Datenausgangdata output
2828
Logikschaltunglogic circuit
2929
Logikschaltunglogic circuit
clkclk
Taktsignalclock signal
AA
Ausgangssignaloutput
MM
Multiplexermultiplexer
DRDDRD
Direct-Drive-SignalDirect-drive signal
FF
D-Flip-FlopD flip-flop
I1I1
Inverterinverter
I2I2
Inverterinverter
RESRES
Reset-SignalReset signal
DD
Datensignaldata signal
QQ
Ausgangssignaloutput
Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6
Zwischensignalintermediate signal
UU
Frequenzteilerfrequency divider
DEDE
Dateneingangdata input
DSDS
Dateneingangdata input
CTCT
Takteingangclock input
QQQQ
Datenausgangdata output
DIVDIV
AusgangstaktsignalOutput clock signal
TT
Taktperiodeclock period
QRQR
rückgekoppeltes Steuersignalfeedback control signal

Claims (15)

Flip-Flop (1) mit Mehrfachbetriebsmodus mit: (a) einem von einem externen Taktsignal (clk), das eine Taktperiode T aufweist, getakteten Master-Latch (2) zum Empfang und Zwischenspeichern eines mittels einer ersten Logikschaltung (7) mit einem Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) logisch verknüpften Datensignals (D), wobei das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) das Flip-Flop (1) zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus umschaltet; (b) einem von dem externen Taktsignal (clk) getakteten Slave-Latch (22), welches an das Master-Latch (2) gekoppelt ist, zur Erzeugung und Ausgabe eines Ausgangssignals (Q) in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus-Steuersignal (DRD); (c1) wobei das Flip-Flop (1) in dem ersten Betriebsmodus als taktflankengesteuertes D-Flip-Flop arbeitet und das Datensignal (D) als Ausgangssignal (Q) ausgibt; (c2) wobei das Flip-Flop (1) in dem zweiten Betriebsmodus ein getaktetes Signal, welches dieselbe Taktperiode T wie das externe Taktsignal (clk) aufweist, als Ausgangssignal (Q) ausgibt; und wobei (d) in beiden Betriebsmodi alle ansteigenden Signalflanken des Ausgangssignals (Q) aus dem Datensignal (D) und dem Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) durch die erste Logikschaltung (7), das Master-Latch und durch das Slave-Latch (22) generiert sind.Flip flop ( 1 multi-operation mode comprising: (a) a master latch clocked by an external clock signal (clk) having a clock period T ( 2 ) for receiving and buffering one by means of a first logic circuit ( 7 ) with an operating mode control signal (DRD) logically linked data signal (D), wherein the operating mode control signal (DRD) the flip-flop ( 1 ) switches between a first and a second operating mode; (b) a slave latch clocked by the external clock signal (clk) ( 22 ), which is sent to the master latch ( 2 ) for generating and outputting an output signal (Q) in response to the operation mode control signal (DRD); (c1) where the flip-flop ( 1 ) operates in the first operating mode as a clock edge-controlled D flip-flop and outputs the data signal (D) as an output signal (Q); (c2) where the flip-flop ( 1 ) in the second operating mode outputs a clocked signal having the same clock period T as the external clock signal (clk) as an output signal (Q); and wherein (d) in both modes of operation, all rising signal edges of the output signal (Q) from the data signal (D) and the operation mode control signal (DRD) through the first logic circuit ( 7 ), the master latch and the slave latch ( 22 ) are generated. Flip-Flop (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flip-Flop (1) (a) einen ersten Anschluss (4) für das externe Taktsignal (clk), einen zweiten Anschluss (5) für das Datensignal (D), einen dritten Anschluss (6) für das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) und einen Ausgang (10) zur Ausgabe des Ausgangssignals (Q) aufweist; und dadurch gekennzeichnet, dass (b) die erste Logikschaltung (7) das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) mit dem Datensignal (D) zu einem ersten Zwischensignal (Z1) logisch verknüpft; (c) das Master-Latch (2) das erste Zwischensignal (Z1) empfängt und in Abhängigkeit des inversen externen Taktsignals (clk) ein zweites Zwischensignal (Z2) an das Slave-Latch (22) ausgibt; (d) das Slave-Latch (22) eine zweite Logikschaltung (29) zur logischen Verknüpfung des Betriebsmodus-Steuersignals (DRD) mit dem Ausgangssignal (Q) zur Erzeugung eines dritten Zwischensignals (Z3) und eine Auswahlschaltung (13), die in Abhängigkeit von dem externen Taktsignal (clk) das zweite oder dritte Zwischensignal (Z1, Z3) als Ausgangssignal (Q) an den Ausgang (10) schaltet, aufweist.Flip flop ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the flip-flop ( 1 ) (a) a first connection ( 4 ) for the external clock signal (clk), a second connection ( 5 ) for the data signal (D), a third connection ( 6 ) for the operating mode control signal (DRD) and an output ( 10 ) for outputting the output signal (Q); and characterized in that (b) the first logic circuit ( 7 ) the operation mode control signal (DRD) is logically linked to the data signal (D) to a first intermediate signal (Z1); (c) the master latch ( 2 ) receives the first intermediate signal (Z1) and, depending on the inverse external clock signal (clk), sends a second intermediate signal (Z2) to the slave latch (Z1). 22 ) outputs; (d) the slave latch ( 22 ) a second logic circuit ( 29 ) for the logic operation of the operating mode control signal (DRD) with the output signal (Q) for generating a third intermediate signal (Z3) and a selection circuit ( 13 ), which in response to the external clock signal (clk) the second or third intermediate signal (Z1, Z3) as an output signal (Q) to the output ( 10 ), has. Flip-Flop (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Logikschaltung (7) ein ODER-Gatter aufweist.Flip flop ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the first logic circuit ( 7 ) has an OR gate. Flip-Flop (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Logikschaltung (29) einen ersten Inverter (17) und ein erstes UND-Gatter (18) aufweist, wobei das erste UND-Gatter (18) das von dem ersten Inverter (17) invertierte Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) mit dem Ausgangssignal (Q) zu dem dritten Zwischensignal (Z3) verknüpft.Flip flop ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the second logic circuit ( 29 ) a first inverter ( 17 ) and a first AND gate ( 18 ), wherein the first AND gate ( 18 ) that of the first inverter ( 17 ) inverted operating mode control signal (DRD) with the output signal (Q) to the third intermediate signal (Z3) linked. Flip-Flop (1) nach einem der Ansprüche 2 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlschaltung (13) Tristate-Treiber (19, 20) aufweist, die jeweils von dem externen Taktsignal (clk) komplementär angesteuert sind.Flip flop ( 1 ) according to one of claims 2 - 4, characterized in that the selection circuit ( 13 ) Tristate driver ( 19 . 20 ), each of which is complementarily driven by the external clock signal (clk). Flip-Flop (1) nach einem der Ansprüche 2 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlschaltung (13) einen Multiplexer (11) aufweist.Flip flop ( 1 ) according to one of claims 2 - 4, characterized in that the selection circuit ( 13 ) a multiplexer ( 11 ) having. Flip-Flop (1) nach einem der Ansprüche 2 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass (a) das Master-Latch (2) als rücksetzbares D-Latch (3) mit einem Reset-Eingang (9) ausgeführt ist, an den ein Rücksetz-Signal (RES) gekoppelt ist; (b) die zweite Logikschaltung (29) das Rücksetz-Signal (RES), das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) und das Ausgangssignal (Q) zu dem dritten Zwischensignals (Z3) logisch verknüpft; (c) eine dritte Logikschaltung (28), das externe Taktsignal (clk) mit dem Rücksetz-Signal (RES) logisch zu einem vierten Zwischensignal (Z4) verknüpft, und (d) die Auswahlschaltung (11) von dem vierten Zwischensignal (Z4) gesteuert ist.Flip flop ( 1 ) according to one of claims 2 - 6, characterized in that (a) the master latch ( 2 ) as a resettable D-latch ( 3 ) with a reset input ( 9 ) to which a reset signal (RES) is coupled; (b) the second logic circuit ( 29 ) logically combining the reset signal (RES), the operation mode control signal (DRD) and the output signal (Q) to the third intermediate signal (Z3); (c) a third logic circuit ( 28 ), the external clock signal (clk) is logically linked to the reset signal (RES) to a fourth intermediate signal (Z4), and (d) the selection circuit ( 11 ) is controlled by the fourth intermediate signal (Z4). Flip-Flop (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Logikschaltung (28) einen zweiten Inverter (14) und ein zweites UND-Gatter (12) aufweist, wobei das zweite UND-Gatter (12) das von dem zweiten Inverter (14) invertierte Rücksetz-Signal (RES) zu dem vierten Zwischensignal (Z4) verknüpft.Flip flop ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the third logic circuit ( 28 ) a second inverter ( 14 ) and a second AND gate ( 12 ), wherein the second AND gate ( 12 ) that of the second inverter ( 14 ) inverted reset signal (RES) to the fourth intermediate signal (Z4). Flip-Flop (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flip-Flop (1): (a) einen ersten Anschluss (4) für das externe Taktsignal (clk), einen zweiten Anschluss (5) für das Datensignal (D), einen dritten Anschluss (6) für das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) und einen Ausgang (10) zur Ausgabe des Ausgangssignals (Q) aufweist; und (b) wobei die erste Logikschaltung (7) das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) mit dem Datensignal (D) zu einem ersten Zwischensignal (Z1) logisch verknüpft; und (c) das Flip-Flop eine zweite Logikschaltung (15) zur logischen Verknüpfung des Rücksetz-Signals (RES) mit dem Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) und dem Ausgangssignal (Q) zu einem zweiten Zwischensignal (Z5) aufweist; und wobei (d) das Master- und das Slave-Latch in einem rücksetzbaren D-Flip-Flop (16) integriert sind, welches einen Dateneingang (21), an den das erste Zwischensignal (Z1) gekoppelt ist, einen Takteingang (25), an den das externe Taktsignal (clk) gekoppelt ist, einen Reset-Eingang (26) an den das zweite Zwischensignal gekoppelt ist, und einen Datenausgang (27) der an den Ausgang (10) gekoppelt ist, aufweist.Flip flop ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the flip-flop ( 1 ): (a) a first port ( 4 ) for the external clock signal (clk), a second connection ( 5 ) for the data signal (D), a third connection ( 6 ) for the operating mode control signal (DRD) and an output ( 10 ) for outputting the output signal (Q); and (b) wherein the first logic circuit ( 7 ) the operation mode control signal (DRD) is logically linked to the data signal (D) to a first intermediate signal (Z1); and (c) the flip-flop a second logic circuit ( 15 ) for logically combining the reset signal (RES) with the operation mode control signal (DRD) and the output signal (Q) to a second intermediate signal (Z5); and wherein (d) the master and slave latches are stored in a resettable D flip-flop ( 16 ), which has a data input ( 21 ) to which the first intermediate signal (Z1) is coupled, a clock input ( 25 ) to which the external clock signal (clk) is coupled, a reset input ( 26 ) to which the second intermediate signal is coupled, and a data output ( 27 ) to the output ( 10 ) is coupled. Flip-Flop (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Logikschaltung (7) ein ODER-Gatter aufweist.Flip flop ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the first logic circuit ( 7 ) has an OR gate. Flip-Flop (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Logikschaltung (15) einen Inverter (23) und ein UND-Gatter (24) aufweist, wobei das UND-Gatter (24) das von dem zweiten Inverter (23) invertierte Rücksetz-Signal (RES), das Betriebsmodus-Steuersignal (DRD) und das Ausgangssignal (Q) zu dem zweiten Zwischensignal (Z5) verknüpft.Flip flop ( 1 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the second logic circuit ( 15 ) an inverter ( 23 ) and an AND gate ( 24 ), wherein the AND gate ( 24 ) that of the second inverter ( 23 ) inverted reset signal (RES), the operating mode control signal (DRD) and the output signal (Q) to the second intermediate signal (Z5) linked. Flip-Flop (1) nach einem der Ansprüche 2 – 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang (10) eine Bus-Hold-Zelle (21) gekoppelt ist.Flip flop ( 1 ) according to one of claims 2 - 11, characterized in that to the output ( 10 ) a bus hold cell ( 21 ) is coupled. Flip-Flop (1) nach einem der Ansprüche 1 – 12, dadurch gekennzeichnet, dass das invertierte Ausgangssignal (Q) an den dritten Anschluss (5) des Flip-Flops (1) als Datensignal (D) rückgekoppelt ist.Flip flop ( 1 ) according to any one of claims 1-12, characterized in that the inverted output signal (Q) to the third terminal ( 5 ) of the flip-flop ( 1 ) is fed back as a data signal (D). Taktfrequenzteiler (30) mit Taktdurchgangsmodus mit: (a) einem ersten Flip-Flop (1) mit Mehrfachmodus nach einem der Ansprüche 1 – 13 das von dem externen Taktsignal (clk) getaktet ist, wobei an dem dritten Anschluss (6) ein Taktdurchgangsmodus-Steuersignal (DRD) anliegt und an seinem Ausgang (10) ein frequenzgeteiltes Ausgangstaktsignal (DIV) anliegt; (b) mindestens einem zweiten D-Flip-Flop (16), das von dem externen Taktsignal (clk) getaktet ist und das einen Dateneingang (21), an den das Ausgangstaktsignal (DIV) des ersten Flip-Flops (1) gekoppelt ist, und einen Datenausgang (27), an dem ein Zwischensignal (Z6) anliegt, aufweist; wobei (c) an den Dateneingang (5) des ersten Flip-Flops (1) das mit dem Ausgangstaktsignal (DIV) mittels einem NOR-Gatter (31) logisch verknüpfte Zwischensignal (Z6) anliegt.Clock frequency divider ( 30 ) with clock-pass mode comprising: (a) a first flip-flop ( 1 ) with multiple mode according to one of claims 1 - 13 which is clocked by the external clock signal (clk), wherein at the third terminal ( 6 ) a clock pass mode control signal (DRD) is present and at its output ( 10 ) a frequency divided output clock signal (DIV) is applied; (b) at least one second D flip-flop ( 16 ) which is clocked by the external clock signal (clk) and which has a data input ( 21 ) to which the output clock signal (DIV) of the first flip-flop ( 1 ), and a data output ( 27 ) to which an intermediate signal (Z6) is applied; where (c) to the data input ( 5 ) of the first flip-flop ( 1 ) with the output clock signal (DIV) by means of a NOR gate ( 31 ) Logically linked intermediate signal (Z6) is present. Taktfrequenzteiler (30) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eines der Flip-Flops (1, 16) als rücksetzbares Flip-Flip ausgeführt ist.Clock frequency divider ( 30 ) according to claim 14, characterized in that the at least one of the flip-flops ( 1 . 16 ) is designed as a resettable flip-flip.
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