DE10355698B4 - Flip-flop with multiple operation mode - Google Patents
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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 ...
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
Die
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
Dasselbe
bekannte Prinzip des verzögerten Durchschleifens
eines externen Taktsignals clk zeigt die
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:
Die
Das
Flip-Flop
Es
ist ein Master-Latch
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
Im
ersten Betriebsmodus liefert das UND-Gatter
Die
Auswahlschaltung
Anhand
der
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
Im
zweiten Halbtakt liegt das externe Taktsignal clk auf logischem
L-Pegel und die Auswahlschaltung
Dabei
ist jedoch das externe Taktsignal clk nicht durchgeschaltet, sondern
ein dem externen Taktsignal clk äquivalentes
Ausgangssignal ist von dem Master-Latch
Zu
einem Zeitpunkt t2 wird das Betriebsmodus-Steuersignal DD auf L-Pegel
gesetzt, wodurch das Flip-Flop
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
Dadurch,
dass das ODER-Gatter
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
Die
Die
Bus-Hold-Zelle oder auch Bus-Keeper-Zelle
Der
erste Tristate-Treiber
Die
Das
Betriebsmodus-Steuersignal DRD und das Datensignal D ist mit einem
ODER-Gatter
Eine
zweite logische Schaltung
Eine
dritte Logikschaltung
Ein
Multiplexer
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
Bei
logischem H-Pegel des Zwischensignals
Wenn
das Rücksetzsignal
RES auf logischem H-Pegel ist, liegt der invertierende Reset-Eingang
Die
Ferner
ist ein rücksetzbares
D-Flip-Flop
Ein
ODER-Gatter
Eine
Logikschaltung liefert ein zweites Zwischensignal Z5 mittels einem
UND-Gatter
Bei
dieser alternativen Ausführungsform
des Flip-Flops
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
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
Die
Die
Takteingänge
Falls
das an dem dritten Anschluss
Liegt
das Taktdurchgangsmodus-Steuersignal DRD hingegen auf H-Pegel, gibt
der Taktfrequenzteiler
Da
ein erfindungsgemäßes Flip-Flop
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
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
- 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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003155698 DE10355698B4 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Flip-flop with multiple operation mode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003155698 DE10355698B4 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Flip-flop with multiple operation mode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10355698A1 DE10355698A1 (en) | 2005-07-21 |
DE10355698B4 true DE10355698B4 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=34683271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2003155698 Expired - Fee Related DE10355698B4 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Flip-flop with multiple operation mode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10355698B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101197561B (en) * | 2007-12-27 | 2011-04-06 | 复旦大学 | Flip-flop circuit with multiple configurations |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1081857A1 (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-07 | Lsi Logic Corporation | Method for operating an ASIC device, Asic device and flip flop for use in the Asic device |
WO2003021785A2 (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-13 | Xilinx, Inc. | Programmable even-number clock divider circuit with duty cycle correction and optional phase shift |
-
2003
- 2003-11-28 DE DE2003155698 patent/DE10355698B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1081857A1 (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-07 | Lsi Logic Corporation | Method for operating an ASIC device, Asic device and flip flop for use in the Asic device |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10355698A1 (en) | 2005-07-21 |
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