DE1958648C3 - Meister-Sklave-Flip-Flop-Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

solcher als Widerstände geschalteter Feldeffekttransistoren in Reihe angeordnet werden, insbesondere in denjenigen Fallen, in denen ein hoher Wert des Quotienten des Länge-Breite-Verhältnisses des Kanals eines derartigen Widerstandsiransistors und dieses Verhältnisses des zugehörigen Schalttransistors erwünscht ist Auch könnten als Widerstände geschaltete Diffusionszonen eines Halbleiter-Einkristalls angewandt werden.

Das Meister-Flip-Flop 4, 5 ist mit einer ersten Torschaltung verbunden, die die Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode 1, 2 und 6 enthält wobei dem Transistor 1 Taktsignale T und den Transistoren 2 und 6 das Signal am Ausgang Q bzw. das Signal am invertierten Ausgang J) aer Sklave-Flip-Flops zugeführt werden. Das Sklave-Flip-Flop 12, 14 ist mit einer zweiten Torschaltung verbunden, die die Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode 8, 9, 11, 15, 17, 18 enthält, wobei die Taktsignale T nicht nur dem Transistor 1, sondern auch den Transistoren 8 und 18 zugeführt werden, während die Ausgänge des Meister-Flip-Flops, insbesondere die Abzugelektroden der Transistoren 2 bzw. 6, mit den Eingängen der erwähnten Torschaltung, insbesondere den Torelektroden der Transistoren 17 bzw. 9, verbunden sind. Die wieder als Widerstände geschalteten Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode 10, 19 bzw. 21 sowie der mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode bestückte Folgeverstärker 20, 22, 23 können mit allen übrigen dargestellten Transistoren in einem Halbleiterkörper integriert sein. Bei Verwendung als Frequenzteiler der Taktsignale T wird das Ausgangssignal Q z. B. einer folgenden entsprechend ausgebildeten Frequenzteilerstufe zugeführt, während das Ausgangssignal F₀ einer Vorrichtung zugeführt werden kann, die die Lage des Flip-Flops angibt.

Die Flip-Flop-Schaltungsanordnung wirkt wie folgt: Es wird davon ausgegangen, daß Feldeffekttransistoren mit p-leitenden Kanälen (p-type channels) angewandt werden und daß die Klemme O (in F i g. 3 das Substrat) an Erde und die Klemme 60 an einer negativen Speisespannung liegt. (Die Klemme 70 wird dann an eine kleinere negative Speisespannung gelegt. Werden Feldeffekttransistoren mit n-leitenden Kanälen angewandt, so sollen die Polaritäten der Speisespannung und der Taktsignale umgekehrt werden.) Anfänglich wird z. B. die Klemme Q eine negative Spannung und die Klerr ne ~Q eine Nullspannung führen (s. F i g. 2). Di - Transistor 2 ist dann leitend, aber der Transistor C aichtleitend. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Taktsignal T vom Nullpegel in den negativen Zustand übergeht, werden die Transistoren 1, 8 und 18 leitend. Durch das Leitendwerden des Kreises 1, 2 wird daher die Spannung M an der Abzugelektrode (drain) des Transistors 4 gleich Null und wird der Transistor 5 daher nichtleitend werden, wodurch der Transistor 4 in den leitenden Zustand gelangt und somit das Flip-Flop 4, 5 umschaltet. Dieser Zustand des Meister- und des Sklave-Flip-Flops wird beibehalten, bis das Taktsignal T wieder zum Nullpegel zurückkehrt. Die Transistoren 1, 8 und 18 werden dann wieder nichtleitend; durch das Umschalten des Flip-Flops 4, 5 wird der Transistor 9 leitend, der Transistor 17 hingegen nichtleitend, so daß nun die beiden Transistoren 17, 18 nichtleitend geworden sind, wobei der Transistor 15 leitend wird, wodurch die Spannung an der Torelektrode des Transistors 12 zum Null· pegel zurückkehrt und das Sklave-Flip-Flop 12,14 daher umschaltet

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, wird auf diese Weise eine Frequenzteilung des Takfeignals T erhalten wobei das Sklave-Flip-Flop der Lage M des Meister-Flip-Flops mit einer durch die Breite eines Taktimpulses T bestimmten Zeitverzögerung folgt. Stati des in Fig. 2 dargestellten Taktimpulses T kann z.B.

ίο auch ein sinusförmiges Taktsignal angewandt werden, wobei dann als Breite das Zeitintervall zwischen den Augenblicken gilt, in denen das Taktsignal T einen genügend hohen Wert erreicht hat, um die Transistoren 1, 8 und 18 derart zu öffnen oder zu schließen, daß eines der beiden Flip-Flops umschaltet.

Die Schaltungsanordnung wird hier mit umgekehrter Logik betrieben, weil nur im negativen Zustand des Taktsignals T und des Ausgangssignals Q des Sklave-Flip-Flops das Teiltor 1, 2 geöffnet wird, während hingegen beim Nullzustand des Taktsignals T und des Ausgangssignals M des Meister-Flip-Flops das Teiltor 17, 18 nichtleitend wird und somit das Sklave-Flip-Flop umschaltet. Beim einen (negativen) Pegel des Taktsignals T wird daher eines der Teiltore der zuerst erwähnten Torschaltung 1,2,6 geöffnet, während dann die zweite Torschaltung 9, 8, 11, 15, 18, 17 geschlossen bleibt. Beim anderen Pegel (Nullpegel) des Taktsignals T ist hingegen die erste Torschaltung 1, 2, 6 geschlossen, aber eines der Teiltore der zweiten Torschaltung 9, 8, 11, 15, 18, 17 geöffnet.

Die Anzahl benötigter Einzelteile ist bei dieser Schaltungsanordnung geringer als bei mit derselben Logik betriebenen Toren; die Anzahl benötigter Tore ist geringer, die Verlustleistung nimmt ab und die benötigten Verbindungen zwischen den unterschiedlichen Schaltungselementen können verkürzt werden, was aus F i g. 3 hervorgehen wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht weiter darin, daß der Ausgang des einen Transistors des Meister-Flip-Flops (z. B. die Abzugselektroden der Transistoren 2 und 4) über die zweite Torschaltung (insbesondere die Transistoren 17, 18 und 15) mit demjenigen Transistor (14) des Sklave-Flip-Flops verbunden ist, dessen Ausgang (die Abzugselektroden der Transistoren 14 und 15) über die erste Torschaltung (insbesondere den Transistor 2) mit diesem Transistor (4) des Meister-Flip-Flops verbunden ist. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, werden dadurch für die Integrationstechnik ungünstige sich kreuzende Verbindungen vermieden. Die erwähnten Vorteile treffen jedoch bei Verwendung sowohl von Feldeffekttransistoren, gegebenenfalls mit isolierter Torelektrode, als auch von Transistoren vom bipolaren Typ (Schichttransistoren = junction hansistors) zu.

Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf einen Halbleiter-Einkristall, in dem die Flip-Flop-Schaltungsanordnung nach Fig. 1 integiierte Schaltung (integrated circuit) ausgebildet ist. Die in Grau dargestellten Teile bezeichnen die an die Oberfläche tretenden Teile des Kristallsubstrats, das den einen Leitfähigkeitstyp (z. B. den n-Leitfähigkeitstyp) aufweist. In Schwarz sind Teile dargestellt, bei denen eine untiefe Diffusion stattgefunden hat, wodurch an dieser Stelle Zonen vom entgegengesetzten (p-)Leitfähigkeitstyp gebildet sind. Insofern diese Zonen mit weiteren Schichten überzogen sind, sind

die unsichtbar. Nach diesem Diffusionsschritt wird sistors T₄ verbunden. Die Diffusionszone, die die der Kristall einer Atmosphäre ausgesetzt, durch Abzugselektrode d₂ des Transistors T₂ und zugleich die er mit einer Isolierschicht überzogen wird, die die Quellenelektrode s₃ des Transistors T₃ bildet, ist z. B. aus einem Oxyd oder einem Nitrid besteht. An über das Fenster 44 und den Leiter 45 mit der Torden Stellen, an denen die Kanäle der Feldeffekttran- 5 elektrode g₁₇ des Transistors T₁₇ verbunden. Die sistoren gebildet werden sollen, wird diese Schicht Abzugelektrode d₁₇ des Transistors T₁₇ ist über das entweder auf die richtige (geringe) Dicke oder völlig Fenster 47 und den Leiter 48 mit der Torelekweggeätzt, wonach eine erheblich dünnere Isolier- trode g₁₅ des Transistors T₁₅ verbunden, während schicht angebracht wird. Das Ganze ist von einer sie gleichfalls mit der Abzugelektrode </₁₈ des Tran-Kratzbahn zum Zerbrechen des Kristalls umgeben, 10 sistors T₁₈ und der Quellenelektrode S₁₉ des Tranwas grob schraffiert dargestellt ist. Fenster, an denen sistors T₁₉ eine Diffusionszone bildet. Die Abzugdie Oxydschicht zum Anbringen von Metallkontak- elektroden der Transistoren T₁₄ und T₁₅ (d_u bzw. ten entfernt worden ist, sind fein schraffiert dar- d₁₅) bilden mit der Quellenelektrode s_ie des Trangestellt. Schließlich wird auf dem Ganzen eine Me- sistors T₁₆ eine Diffusionszone, wobei die Abzugtallkontaktierungsschicht angebracht, die in Fig. 3 15 elektrode d_ie des Transistors T₁₆ über das Fenster 50 weiß gelassen ist. mit seiner Torelektrode g₁₆ verbunden ist. Die Ver-Die gebildeten Feldeffekttransistoren sind mit bindung zwischen der Torelektrode g₁₄ des Tran- T₁ bis T₂₃ bezeichnet, wobei der Index den in F i g. 1 sistors T₁₄ und der Abzugelektrode d₁₂ des Tranbezeichneten Transistoren entspricht. Die Taktsignale sistors T₁₂ wird über das Fenster 51 hergestellt, treffen über einen in der Figur nicht dargestellten 20 während die Verbindung zwischen dessen Torelek-Anschlußkontakt am Fenster 30 ein und werden trode g₁₂ und der Abzugelektrode d_u des Transistors über die Leiter 31, 32 und 33 den Torelektroden g_v T₁₄ über das Fenster 52 und die Verbindung zwig₁₈ und g₈ der Transistoren T₁, T₁₈ und T₈ züge- sehen dieser Abzugelektrode d_u und der Toirelekführt. Die Quellenelektrode (source) S₁ des Tran- trode g₂ des Transistors T₂ über das Fenster 53 hersistors T₁ ist am Fenster 29 mit dem Substrat ver- 25 gestellt wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, bunden, während seine Abzugselektrode (drain) d₁ sind die übrigen Transistoren symmetrisch anesordzugleich die Quellenelektrode J₂ de; Transistors T₂ net, wobei die Quellen-, Tor- und Abzugelektiroden bildet, wobei über das Fenster 34, den Leiter 35 und sich wieder an entsprechenden Stellen befinden, und das Fenster 36 eine Verbindung mit der Quellenelek- wobei zusätzliche sich kreuzende Verbindungen, die trode s_e des Transistors Γ_β hergestellt wird. Die Ab- 30 erforderlich sind, wenn das Meister- und das Sklavezugselektrode d_e des letzteren Transistors bildet zu- Flip-Flop mit der gleichen Logik betrieben werden gleich die Quellenelektrode S₇ des Transistors T₁, würden, vermieden sind.

dessen mäanderförmig dargestellte Oxydhaut oder Aus F i g. 3 geht außerdem hervor, daß das Längeandere Isolierschicht mit einer gestrichelten Linie Breite-Verhältnis der Kanäle für die Schalttransiangedeutet ist. Auf ähnliche Weise bildet die Ab- 35 stören der mit dem Meister^Flip-Flop verbundenen zugselektrode d₂ des Transistors T₂ zugleich die ersten Torschaltung (T₁, T₂, T₆) und das Länge-Quellenelektrode s₃ des Transistors T₃, dessen Kanal E-rite-Verhältnis der zugehörigen als Widerstände unter der gestrichelt dargestellten mäanderförmigen geschalteten Transistoren T₃ und T₇ völlig verschie-Oxydhaut oder einer anderen Isolierschicht liegt, die den von dem Länge-Breite-Verhältnis der Kanäle für an der Abzugsclektrode d_a endet, die zugleich die 40 die Transistoren der mit der Sklave-Flip-Flop ver-Abzugselektrode d₁₉ des Transistors T₁₉ bildet. Der bundenen zweiten Torschaltung (T₉, T₈, T₁₁, T₁₅, Anschlußkontakt 60 für die Speisespannung ist über T₁₈, T₁₉) gewählt ist. Der Schalttransistor T₁, der die Fenster 37 und 38 mit dieser Abzugselektrode d₃ ersten Torschaltung weist ein Länge-Breite-Verhält- und auch mit den Torelektroden (gates) g₃ und g₁₉ nis von etwa 1,2 auf; für die zugehörigen (Widerverbunden, die die beiden mäanderförmigen mit ge- 45 stands-)Transistoren T₃ und T₇ beträgt dieses Verstrichelten Linien dargestellten Oxydhäute der Tran- hältnis etwa 60. Hingegen ist für das Länge-Breitesistoren T₃ und T_ia abdecken. Über diese Torelek- " Verhältnis der Kanäle der Schalttransistoren T₈ und troden g₃ und g₁₉ und die Torelektroden g₁₆, g₁₃, g₇ T₁₈ der zweiten Torschaltung ein Wert von etwa 0,4 und g₁₀ der Transistoren T₁₆, T₁₃, T₇ und T₁₀ ist der und für das Länge-Breite-Verhältnis der zugehöri-Anschlußkontakt 60 gleichfalls mit dem Fenster 39 50 gen (Widerstands-)Transistoren T_1D und T₁₉ ein Wert verbunden, bei dem mit der gemeinsamen Abzugs- von etwa 40 gewählt Der Quotient der beiden elektrode d₇ und d_ie der Transistoren T₇ und T₁₀ Länge-Breite-Verhältnisse beträgt dann im ersteren eine Verbindung hergestellt wird, deren mäander- Falle etwa 50 (wobei der Einfluß der diesen Wert fömiige mit gestrichelten Linien dargestellte Oxyd- tatsächlich noch herabsetzenden in Reihe mit dem häute mit den miteinander verbundenen Torelek- 55 Transistor 1 angeordneten Transistoren 2 oder 6 vertroden g₇ und g₁₀ bedeckt werden. Die Abzugs- nachlässigt wird), aber im letzteren Falle etwa 100 elektrode ^₂ bildet zugleich eine Diffusionszone mit (wobei der Einfluß der diesen Wert tatsächlich noch der Abzugselektrode tf₄ des Transistors T₄, dessen erhöhenden mit den Stufen 8, 10 bzw. 18, 1? in Quellenelektrode s_t eine Diffusionszone bildet, die Kaskade geschalteten Stufen 11, 13 bzw. 15, 16 versieh über die Qae!!ene!ektroden J₁₄, s,_s, S₁₇ und S₁₈ 60 nachlässigt wird). Erwünschtenfalls können in Reihe der Transistoren T... T₁₅, T₁₇ und T₁₈ erstreckt und mit den Transistoren 10 und 19 (Fig. 1) noch kleine bei 40 einen Kontakt mit dem Substrat bildet. Die Transistoren 24, 25 mit nahezu gleicher Länge und Torelektrode g₄ des Transistors T₄ ist über einen Breite der Kanäle angeordnet sein, deren Tor- und Leiter 41 mit dem Fenster 42 verbunden, an dem Abzugelektroden miteinander verbunden sind und eine Verbindung mit der Abzugselektrode </_s des 65 die bewirken, daß über ihnen ein nahezu konstanter Transistors T₅ hergestellt wird. Auf gleiche Weise Spannungsabfall auftritt. Auch dadurch wird ein ist die Torelektrode g_s des Transistors T₅ über das Beitrag zum Vermeiden des nachstehend noch zu Fenster 43 mit der Äb7ugeleki ode d_t des Tran- beschreibenden unzeitigen Umschaltcns der Flip-

Flops geliefert. In üblichen ails integrierte Schaltungen ausgebildeten Meister-Skla«e-Flip-F!op Schaltungsanordnungen werden die beiden Flip-Flops identisch ausgeführt, d. h., daß die Länge-Breite-Verhältnisse der Kanäle für die beiden Torschaltungen bzw. die beiden Flip-Flops und auch die Werte für die zugehörigen Widerstandstransistoren gleich gewählt sind. Durch die angegebenen Maßnahmen wird eine erheblich zuverlässigere Wirkung erzielt, was aus nachstehendem hervorgeht.

Wie oben erwähnt wurde, wird, ausgehend von einem Zustand, bei dem das Signal Q einen negativen Pegel aufweist und das Taktsignal T vom Nullpegel auf den negativen Pegel übergeht, das Meister-Flip-Flop die Neigung haben, vom negativen Pol auf den Nullpegel umzuschalten. Zu diesem Zeitpunkt wird also der Transistor 17 nichtleitend und wird gleichzeitig der Transistor 18 leitend gemacht. Da jedoch die Flankensteilheit der Taktimpulse nicht unendlich groß ist, eine mögliche Steuerung mit Hilfe sinusförmiger Taktsignale auch wünschenswert ist und auch aus anderen Gründen Trägheitserscheinungen infolge von Streukapazitäten u. dgl. berücksichtigt werden müssen, braucht de^r Zeitpunkt oes Leitend^werdcns des Transistors 18 nicht genau mit dem Zeitpunkt zusammenzufallen, zu dem der Transistor 17 nichtleitend ist, aber es kann kurzzeitig eine negative Spannung an den Abzugelektroden der Transistoren 17 und 18 auftreten. Im allgemeinen wird angenommen, daß diese Spannung derart gering ist und sich außerdem infolge der vorhandenen Kapazitäten derart träge auswirkt, daß der Transistor 15 dadurch noch nicht geöffnet werden würde; letzteres hätte nämlich zur Folge, daß das Sklave-Flip-Flop unzeitig umschalten würde. Durch die angegebenen Maßnahmen wird jedoch eine nahezu vollständige Unabhängigkeit von Streuerscheinungen erzielt, so daß auch für beliebig geringe Flankensteilheit des Taktsignals zu dem oben angegebenen Zeitpunkt eine zuverlässige Umschaltung des Meister-Flip-Flops und nicht des Sklave-Flip-Flops auftritt. Dies läßt sich wie folgt erklären:

Bei einem größeren iünge-Breite-Verhältnis der Kanäle der Schalttransistoren wird ein bestimmter durchgclassener Strom erst bei einer höheren Spannung an der Torelektrode erreicht werden. Je nachdem das Länge-Breite-Verhältnis der Kanäle der Widerstandstransistoren größer gewählt ist, wird bei einer gegebenen Spannung ein geringerer Strom durch diese Widerstandstransistoren fließen. Im beschriebenen Beispiel wird nun die Torclektrodciispannurg, die benötigt wird, um den Transistor 1 derart stark leitend zu machen, daß das Meister-Flip Flop umschaltet, höher als die Toreleirtrodenspannung sein, die benötigt wird, um den Transistor 18 genügend stromführend zu machen, damit der Transistor 15 gesperrt bleibt Auf diese Weise wird also unzeitiges Umschalten vermieden. Aus ähnlichen Gründen wird auch ein unzeitiges Umschalten des Meister-Flip-Flops zu dem Zeitpunkt, zu dem das Taktsignal vom negativen Pegel zum Nufilpegel zurückkehrt und so mit das Sklave-Flip-Flop umschaltet, verhindert; der Transistor 1 ist dann gesperrt, bevor der Transistor 15 (bzw. 11) geöffnet wird.

Viele Varianten des Schaltbildes nach F i g. 1 sind möglich. So können sowohl das Meister-Flip-Flop wie auch das Skiave-Flip-Flcp mit anders ausgebildeten Torschaltungen versehen werden, während dennoch die beiden Flip-Flops mit »umgekehrter« Logik beirieben werden, d. h., daß eines der mit dem einen Flip-Flop (4, 5) verbundenen Teiltore (1, 2) sich nur in dem einen (negativen) Zustand der diesem Teiltor zugeführten Signale (Γ und Q) öffnet, während hingegen eines der mit dem anderen Flip-Flop (12, 14) verbundenen Teiltore (17, 18, 15) sich nur in dem anderen (Null-)Zustand der diesem Teiltor ?ugeführten Signale (Γ und M) öffnet. Die

ίο beiden Tciltore (I, 2 bzw. 1, 6) der ersten Torschaltung (1, 2, 6) enthalten zu diesem Zweck jeweils zwei Transistoren (1, 2 bzw, 1, 6) mit in Reihe geschalteten Hauptstrombahnen, wobei dem einen Transistor (1) das Taktsignal T, dem anderen Transistor (2 bzw. 6) das Ausgangssignal (O bzw. Q) des nicht zu dieser Torschaltung gehörigen Flip-Flops (12, 14) zugeführt wird; die beiden Teiltore (17, 18, 15 bzw, 9, 8, 11) des anderen Flip-Flops (12, 14) enthalten hingegen jeweils zwei Transistoren (18, 19 bzw. 8, 9' mit parallelgeschalteten Hauptstrombahnen, wobei dem einen Transistor (18 bzw. 8) das Taktsignal T, dem anderen Transistor (17 bzw. 9) das Ausgangssignal (M bzw. M) des nicht zu dieser Torschaltung gehörigen Flip Flops (4, 5) zugeführt wird. Lic Torschaltungen 1, 2, 6 bzw. 9, 8, 11, 15. 18, 17 wirken dabei derart, daß stets nur eines der beiden Teiltore (entweder 1, 2, oder 1, 6 bzw. entweder 9, 8, 11 oder 15, 18, 17) umschaltet, während dann das andere dieser Teiltore keine Umschaltung des zugehörigen Flip-Flops hervorruft.

Im Schaltbild nach F i g. 4 ist eine Abwandlung der F i g. 1 gezeigt, bei der das Meister-Flip-Flop aus den Transistoren 34 und 35 mit den als Widerstände geschalteten Transistoren 33 und 37 besteht, während das Sklave-Flip-Flop die Transistoren 42 und 44 mit den als Widerstände geschalteten Transistoren 43 und 46 enthält. Wie aus der Figur ersichtlich ist, werden die Taktsignale Γ den Transistoren 31, 51 und 48, die Ausgangssignale M bzw.

M des Meister-Flip-Flops den Transistoren 47 bzw. 39 und die Ausgangssignale Q bzw ~Q des Sklave-Flip-Flops den Transistoren 32 bzw. 36 zugeführt, wobei wieder die mit dem einen Flip-Flop (34, 35) verbundene Torschaltung aus Teiltoren (31, 32 bzw. 51, 36) aufgebaut ist, die jeweils zwei Transistoren mit parallelgeschalteten Hauptstrombahnen enthalten, wobei dem einen dieser Transistoren (31 bzw. 51) das Taktsignal T und dem anderen (32 bzw. 36) die Ausgangssignale O bzw. Ό des nicht zugehörigen Flip-Flops (42, 44) zugeführt werden, während die mit diesem anderen Flip-Flop (42, 44) verbundene Torschaltung aus Teiltoren (48, 47 bzw. 48, 39) aufgebaut ist, die jeweils zwei Transistoren mit in Reihe geschalteten Hauptstrombahnen enthalten, wobei dem einen (48) dieser Transistoren das Taktsignal T und dem anderen dieser in Reute geschalteten Transistoren (47 bzw. 39) die Ausgangssignale (M bzw. W) des nicht zugehörigen einen Flip-Flops (33, 35) zugeführt werden. Der Quotient der Lange-Breite-Verhältnisse der Kanäle der Widerstandstransistoren 33 bzw. 37 und der Kanäle der zagehörigen Schalttrsuisistoren 31 bzw. 51 ist höher als Tier Quotient der Länge-Breite-Verhältnisse der Kanäle der Widerstandstransistoren 43 bzw. 46 und des Kanals des Scbalttransistcrs 48 gewählt. Dadurch ist eine große Betriebssicherheit erhalten, während ferner die Widerstandstransistoren 43 bzw. 46 des Sklave-Flip-Flops 42, 44 verhältnismäßig niederohmig sein kön-

Ä09 647/125

nen, so daß ein verhältnismäßig großer Strom zur Steuerung folgender Stufen am Ausgang zur Verfügung kommt. Außerdem ist die Anzahl von Widerstandstransistoren erheblich verringert, wodurch die Verlustleistung geringer als in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ist.

Oben wurde stets das Flip-Flop 4, 5 als das Meister-Flip-Flop und das Flip-Flop 12, 14 als das Sklave-Flip-Flop bezeichnet. Es dürfte einleuchten, daß diese Bezeichnung nur beliebig ist und auch umgekehrt hätte gewählt werden können. Auch ist es nicht wesentlich, welchen der beiden Flip-Flops das Ausgangssignal Q entnommen wird. Die angegebene Maßnahme in bezug auf die Länge-Breite-Verhältnisse der unterschiedlichen Kanäle kann auch bei JK- bzw. DK-Fiip-Flops angewandt werden, bei denen es auch ein Meister- und ein Sklave-Flip-Flop gibt und bei denen auch aus ähnlichen Gründen ein unzeitiges Umschalten des einen Flip-Flops zum Umschaltzeitpunkt des anderen Flip-Flops ver-

10

mieden werden muß. Die Eingangstore des Meister-Flip-Flops werden dann etwas verwickelter, weil dieses Flip-Flop nicht nur von den Ausgangssignalen Q und ¹Q des Sklave-Flip-Flops und den Taktsignalen, sondern auch von dem J- bzw. K-Signal (oder D- bzw. K-Signal) gesteuert werden muß. Nur ist wesentlich, daß der Quotient des Widerstandes 3 (bzw. 7 bzw. 43 bzw. 46) und des Länge-Breite-Verhältnisses des Kanals des Transistors 1 (bzw. 48) kleiner

ίο als der Quotient des Widerstandes 19 (bzw. 10 bzw. 33 bzw. 37) und des Länge-Breite-Verhältnisses des Kanals des Transistors 18 (bzw. 8 bzw. 31 bzw. 51) ist, wobei die vom Taktsignal T und dem Ausgangssignal des einen Flip-Flops gesteuerten Transistoren 1, 2 (bzw. 1, 6 bzw. 48, 47 bzw. 48, 39) in Reihe geschaltete Hauptstrombahnen haben, während die vom Taktsignal T und dem Ausgangssignal des anderen Flip-Flops gesteuerten Transistoren 18, 17 (bzw. 8, 9 b<:w. 31, 32 bzw. 51, 36) paralielgeschaltete Hauptstrombahnen aufweisen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Torschaltung je die Reihenschaltung der Hauptstrom- „ ... hahnen eines vom Taktsignal und eines vom Aus- Patentansprüche: gSgnTdesTderen Hip-Hops gesteuerten Tran-

1. Meister-Sklave-Hip-Hop-Schaltungsanord- sistors und die mit ^ "S^J^^T nung mit einer ersten, von Tateignalen und vom 5 dene Torschaltung je die *^e*^e"^sc*f™f ttaeTiSn Ausgang des Sklave-Hip-Hops festeuerten, mit strombahnen «« ™ ^JA? SSuJS dem Meister-Hip-Hop verbundenen Torschaltung Ausgangssignal des einen Rip Hops gesteuerten und einer zweiten, von den Taktsignalen und vom Transistors enthalt. _cann„j__lin„ i,_{t a},w A»r Ausgang des Meister-Hip-Hops gesteuerten, mit Eine derartige Schaltungsanordnung £ mis der dem Sklave-Hip-Hop verbundenen Torschaltung, xo US-PS 2945 965 bekannt die nut &Φ°>³™ Tranwobei die mit dem einen Hip-Hop verbundene sistoren aufgebaut ist. Durch *^e ^™"*"* ^e'"^er Torschaltung je die Reihenschaltung der Haupt- Reihenschaltung von Transistoren m der einen Torstrombahnen eines vom Taktsignal und eines vom schaltung und der *£%**>*»."fj™ ££τ£ Ausgangssignal des anderen Hip-Hops gesteuer- ren in der anderen Torschaltung k.onnen beide Torten Transistors und die mit diesem anderen Hip- 15 schaltungen mit demselben ^ffnal angesteuert Hop veAimdene Torschaltung je die Parallel- werden, wodurch dann jeweils «^Torschaltung leischaltung der Hauptstrombahnen eines vom Takt- tend und die andere gesperrt ist. Beim Übergang des signal und eines vom Ausgangssignal des einen Taktsignals von einem Pegel zum anderen Pegel entHip-Hops gesteuerten Transistors enthält, d a - steht dabei jedoch zwangsläufig ein Zustand, bei dem durch gekennkeichnet, daß die mit *» vorübergehend beide Torschaltung«1 gleichzeing ein-Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode geschalte! sind, was besonders bei Taktsignalen mit aufgebauten Torschaltungen (1, 2, 6; 8, 9,11,15, langsamen Übergängen »»«„em unkontrollierten 17, 18) mit Belastungswiderständen (3, 7, 10, 19) Verhalten des Flip-Flops fuhren kann. Um dies mit versehen sind, wobei der Quotient dieses Wider- Sicherheit zu verhindern, mußten Schwe.Iwertschalstandes (3, 7) und des Länge-Breite-Verhältnisses as tungen in den Torschaltungen vorgesehen werden.
des Kanals des zugehörigen Feldeffekttransistors Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Meister-(1), dem das Taktsignal (T) zugeführt wird und Sklave-Hip-Flop-Schaltungsanordnung der eingangs dessen Hauptstrombahn in Reihe mit der des vom genannten Art anzugeben, bei der wahrend des Uber-Ausgangssignal (Q, JJ) des nicht zugehörigen Hip- gangs des Taktsignals ein solcher unkontrollierbarer Hops (12, 14) gesteuerten Transistors (2, 6) ge- 30 Zustand nicht auftreten kann. Diese Aufgabe lost die schaltet ist, kleiner als der Quotient des BeIa- Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen stungswiderstandes (10,19) und des Länge-Breite- Merkmale. Durch den Aufbau der Torschaltungen Verhältnisses des Kanals des zugehörigen Feld- mit Feldeffekttransistoren mit den angegebenen geoeffekttransistors (8, 18), dem das Taktsignal (T) metrischen Verhältnissen wird mit Sicherheit verhinzugeführt wird und dessen Hauptstrombahn zu 35 dert, daß die Flip-Flop-Schaltungsanordnung auch der des vom Ausgangsfignal (M, ti) des picht zu- bei langsamen Taktsignalübergängen in einen unkongehörigen Hip-Flops(4, 5) gesteuerten Transistors trollierbaren Zustand gerät.

parallel geschaltet ist, gewählt ist. Weiterbildungen der Erfindung sind m den Unter-

2. Hip-Hop-Schaltungsanordnung nach An- ansprüchen gekennzeichnet.

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus 40 Ausführungsbeispiele werden nachstehend an Hand der Parallelschaltung der Hauptstrombahnen je der Zeichnung erläutert. Es zeigt
zweier Transistoren (8, 9, 17, 18) gebildeten Tor- Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausfuhrungsschaltungen je als Belastungswiderstand die Rei- form einer Flip-Flop-Schaltungsanordnung nach der henschaltung der Hauptstrombahnen mindestens Erfindung,

zweier als Widerstände geschalteter Feldeffekt- 45 Fig. 2 Spannungs-Zeit-Diagramme zur Erläute-

transistoren (10, 24, 19, 25) mit isolierter Tor- rung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1,

elektrode enthalten. Fi g. 3 eine Topologie einer integrierten Schaltung

3. Hip-Hop-Schaltungsanordnung nach An- zur Realisierung der Schaltungsanordnung nach spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fig. 1,

sämtliche Transistoren und die zugehörigen Be- 50 F i g. 4 eine andere Ausführungsform einer erfinlastungswiderstände in Form von Feldeffekttran- dungsgemäßen Flip-Flop-Schaltungsanordnung,
sistoren mit isolierter Torelektrode auf einem ein- F i g. 1 zeigt eine mit Feldeffekttransistoren mit

zigen Halbleitersubstrat integriert sind (Fig. 3). isolierter Torelektrode aufgebaute Flip-Flop-Schal

tungsanordnung, die ein Meister-Flip-Flop 4, S und 55 ein Sklave-Hip-Flop 12, 14 enthält. Die Flip-Flops sind vom üblichen Typ, bei dem die Abzugelektrode

■ (drain) eines Transistors mit der Torelektrode (gate)

des anderen Transistors verbunden ist und umgekehrt. Als Belastungswiderstände für die Transi-60 stören dieser Flip-Flops dienen die als Widerstände

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meister-Sklave- geschalteten Feldeffekttransistoren mit isolierter Torp-Flop-Schaltungsanordnung mit einer ersten, von elektrode 3, 7, 13 und 16, deren Torelektroden mit lctsignalen und vom Ausgang des Sklave-Flip-Hops den Abzugelektroden verbunden sind. Erforderlichenteuerten, mit dem Meister-Flip-Hop verbundenen falls können die Torelektroden auch an eine andere rschaltung und einer zweiten, von Taktsignalen 65 feste Spannung — z. B. eine negative Spannung — 1 vom Ausgang des Meister-Hip-Hops gesteuer- als die Abzugelektroden gelegt werden, die mit der , mit dem Sklave-Hip-Flop verbundenen Torschal- Speiseklemme W verbunden sind. Auch können zur ig, wobei die mit dem einen Hip-Hop verbundene Raumersparung auf den Halbleiterkristall mehrere