JP2000209074A - D-type flip-flop - Google Patents
D-type flip-flopInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスターラッチが
差動インバータで構成され、スレイブラッチがRSラッ
チで構成されているD型フリップフロップに関するもの
で、特に半導体集積回路に用いられるD型フリップフロ
ップについてのものである。The present invention relates to a D-type flip-flop in which a master latch is constituted by a differential inverter and a slave latch is constituted by an RS latch, and more particularly to a D-type flip-flop used in a semiconductor integrated circuit. Is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】D型フリップフロップは、差動インバー
タのマスターラッチとRSラッチのスレイブラッチから
なり、クロック入力信号に同期して、入力データを保持
し、また保持しているデータを出力する機能を有する。
D型フリップフロップの機能は、クロック入力信号の評
価期間においてデータ入力端子Dに入力されてきたデー
タがそのままデータ出力端子Qに現れるというものであ
る。このD型フリップフロップは同期型の半導体集積回
路にとって基本的な素子である。2. Description of the Related Art A D-type flip-flop comprises a master latch of a differential inverter and a slave latch of an RS latch, and has a function of holding input data and outputting the held data in synchronization with a clock input signal. Having.
The function of the D-type flip-flop is that data input to the data input terminal D during the evaluation period of the clock input signal directly appears at the data output terminal Q. The D-type flip-flop is a basic element for a synchronous semiconductor integrated circuit.
【0003】以下、図面を参照しながら従来のフリップ
フロップ回路について説明する。Hereinafter, a conventional flip-flop circuit will be described with reference to the drawings.
【0004】まずは、図6に基づいて、従来からよく知
られている一般的な差動−RSラッチ構成のD型フリッ
プフロップについて説明する。この説明は、回路構成お
よび動作についての基本的な説明であって、問題点を指
摘する意図のものではなく、後述する図8に示すリセッ
ト・セット機能付きの差動−RSラッチ構成のD型フリ
ップフロップを理解するための基礎とするものである。[0006] First, a D-type flip-flop having a general differential-RS latch configuration, which has been well known, will be described with reference to FIG. This description is a basic description of the circuit configuration and operation, and is not intended to point out a problem, and will be described later with reference to a D-type differential-RS latch configuration with a reset / set function shown in FIG. It is the basis for understanding flip-flops.
【0005】図6に示す差動−RSラッチ構成のD型フ
リップフロップは、マスターラッチが差動インバータ
で、スレイブラッチがRSラッチで構成されている。図
6において、符号の1はマスターラッチを構成している
差動インバータ、2はスレイブラッチを構成しているR
Sラッチ、TP1,TP2,TP3およびTP4はPc
h型MOSトランジスタ、TN1,TN2,TN3,T
N6,TN7およびTN9はNch型MOSトランジス
タ、NAND1およびNAND2は2入力NAND回
路、INV1はインバータ回路、CLKはクロック入力
端子、Dはデータ入力端子、Qは非反転のデータ出力端
子、QNは反転データ出力端子、SおよびRはD型フリ
ップフロップの内部ノードでRSラッチ2のセット入力
端子とリセット入力端子、n1およびn2はトランジス
タTN9のドレイン端子またはソース端子である。In a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration shown in FIG. 6, a master latch is composed of a differential inverter, and a slave latch is composed of an RS latch. In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a differential inverter forming a master latch, and reference numeral 2 denotes an R forming a slave latch.
S latch, TP1, TP2, TP3 and TP4 are Pc
h-type MOS transistor, TN1, TN2, TN3, T
N6, TN7 and TN9 are N-channel MOS transistors, NAND1 and NAND2 are two-input NAND circuits, INV1 is an inverter circuit, CLK is a clock input terminal, D is a data input terminal, Q is a non-inverted data output terminal, and QN is inverted data. Output terminals, S and R are internal nodes of the D-type flip-flop, which are a set input terminal and a reset input terminal of the RS latch 2, and n1 and n2 are drain terminals or source terminals of the transistor TN9.
【0006】図6に示した差動−RSラッチ構成のD型
フリップフロップについて、動作を説明する。トランジ
スタTN9のゲートは直流電源に接続されて高電位側電
源電位であるVDD電位に固定されているので常に導通
状態となっている。The operation of the D-type flip-flop having the differential-RS latch configuration shown in FIG. 6 will be described. Since the gate of the transistor TN9 is connected to the DC power supply and is fixed at the VDD potential which is the higher potential power supply potential, it is always in a conductive state.
【0007】まず、充電期間の動作を説明する。クロッ
ク入力端子CLKに入力されるクロック入力信号が低電
位側電源電位であるVSS電位のとき、充電用の2つの
PchトランジスタTP1およびTP2は導通状態とな
り、NchトランジスタTN1は非導通状態となる。し
たがって、RSラッチ2のセット入力端子SはPchト
ランジスタTP2を介してVDD電位にチャージされ、
リセット入力端子RはPchトランジスタTP1を介し
てVDD電位にチャージされる。また、Nchトランジ
スタTN6およびTN7も導通状態になるので、接続点
n1およびn2はVDD電位からNchトランジスタの
閾値電圧を減じた電位にチャージされる。Nchトラン
ジスタTN6,TN7が導通状態でもソースがグランド
に接続されてVSS電位に固定のNchトランジスタT
N1が非導通状態となっているので、セット入力端子S
およびリセット入力端子Rからの放電は起こらない。こ
のとき、RSラッチ2のセット入力端子Sもリセット入
力端子RもともにVDD電位となるので、RSラッチ2
はホールド状態となり、いま保持しているデータを保持
し続ける。データ入力端子Dの状態のいかんにかかわら
ず、換言すれば、NchトランジスタTN2,TN3の
どちらが導通状態でどちらが非導通状態であっても、N
chトランジスタTN1が非導通状態を保っているか
ら、セット入力端子Sおよびリセット入力端子RのVD
D電位の状態は変わらない。駆動用のPchトランジス
タTP3およびTP4は非導通状態を保つ。このような
状態を充電期間と呼ぶ。First, the operation during the charging period will be described. When the clock input signal input to the clock input terminal CLK is at the VSS potential which is the lower potential power supply potential, the two Pch transistors TP1 and TP2 for charging are turned on, and the Nch transistor TN1 is turned off. Therefore, the set input terminal S of the RS latch 2 is charged to the VDD potential via the Pch transistor TP2,
The reset input terminal R is charged to the VDD potential via the Pch transistor TP1. Since the Nch transistors TN6 and TN7 are also turned on, the connection points n1 and n2 are charged to a potential obtained by subtracting the threshold voltage of the Nch transistor from the VDD potential. Even if the Nch transistors TN6 and TN7 are conductive, the source is connected to the ground and the Nch transistor T fixed at the VSS potential.
Since N1 is non-conductive, the set input terminal S
No discharge occurs from the reset input terminal R. At this time, since both the set input terminal S and the reset input terminal R of the RS latch 2 have the VDD potential, the RS latch 2
Is in the hold state, and keeps holding the data currently held. Regardless of the state of the data input terminal D, in other words, regardless of which of the Nch transistors TN2 and TN3 is conducting and which is non-conducting, N
Since the channel transistor TN1 keeps the non-conductive state, the VD of the set input terminal S and the reset input terminal R
The state of the D potential does not change. Driving Pch transistors TP3 and TP4 remain non-conductive. Such a state is called a charging period.
【0008】次に、評価期間の動作を説明する。クロッ
ク入力端子CLKに入力されるクロック入力信号がVS
S電位からVDD電位になっている期間が評価期間であ
る。評価期間になると、充電用のPchトランジスタT
P1およびTP2は非導通状態となり、Nchトランジ
スタTN1は導通状態となる。この状態で、データ入力
端子Dに入力されるデータの違いによる当該のD型フリ
ップフロップの出力状態の違いを次に説明する。Next, the operation during the evaluation period will be described. When the clock input signal input to the clock input terminal CLK is VS
The period from the S potential to the VDD potential is the evaluation period. In the evaluation period, the charging Pch transistor T
P1 and TP2 are turned off, and Nch transistor TN1 is turned on. In this state, a difference in the output state of the D-type flip-flop due to a difference in data input to the data input terminal D will be described below.
【0009】データ入力端子DがVSS電位であるとき
は、NchトランジスタTN2は非導通状態であり、イ
ンバータ回路INV1の出力はVDD電位となるので、
NchトランジスタTN3は導通状態である。接続点n
2はトランジスタTN3およびトランジスタTN1を介
してVSS電位のグランドに接続され、その結果、接続
点n2が接続点n1よりもより速くVSS電位となるた
め、セット入力端子Sは導通状態にあるトランジスタT
N7を介して放電し、セット入力端子SはVSS電位と
なる。すると、ゲートがVSS電位に下がったNchト
ランジスタTN6は非導通状態に反転し、ゲートがVS
S電位に下がった駆動用のPchトランジスタTP3は
導通状態に反転し、その結果として、直流電源より駆動
用のPchトランジスタTP3を介してリセット入力端
子RがチャージされてVDD電位となる。セット入力端
子SがVSS電位であるから反転データ出力端子QNに
はVDD電位が出力され、リセット入力端子RがVDD
電位であるからデータ出力端子QにはVSS電位が出力
される。When the data input terminal D is at the VSS potential, the Nch transistor TN2 is off, and the output of the inverter circuit INV1 is at the VDD potential.
Nch transistor TN3 is conductive. Connection point n
2 is connected to the ground of the VSS potential through the transistor TN3 and the transistor TN1, and as a result, the connection point n2 becomes the VSS potential faster than the connection point n1, so that the set input terminal S becomes the conductive transistor T
Discharge occurs through N7, and the set input terminal S becomes the VSS potential. Then, the Nch transistor TN6 whose gate has dropped to the VSS potential is inverted to the non-conductive state, and the gate is switched to the VS.
The driving Pch transistor TP3 that has dropped to the S potential is inverted to the conductive state, and as a result, the reset input terminal R is charged from the DC power supply via the driving Pch transistor TP3 to the VDD potential. Since the set input terminal S is at the VSS potential, the VDD potential is output to the inverted data output terminal QN, and the reset input terminal R is at the VDD potential.
Since this is a potential, the VSS potential is output to the data output terminal Q.
【0010】上記とは逆に、データ入力端子DがVDD
電位であるときは、NchトランジスタTN2は導通状
態であり、インバータ回路INV1の出力はVSS電位
となるので、NchトランジスタTN3は非導通状態で
ある。接続点n1はトランジスタTN2およびトランジ
スタTN1を介してVSS電位のグランドに接続され、
その結果、接続点n1が接続点n2よりもより速くVS
S電位となるため、リセット入力端子Rは導通状態にあ
るトランジスタTN6を介して放電し、リセット入力端
子RはVSS電位となる。すると、ゲートがVSS電位
に下がったNchトランジスタTN7は非導通状態に反
転し、ゲートがVSS電位に下がった駆動用のPchト
ランジスタTP4は導通状態に反転し、その結果とし
て、直流電源より駆動用のPchトランジスタTP4を
介してセット入力端子SがチャージされてVDD電位と
なる。セット入力端子SがVDD電位であるから反転デ
ータ出力端子QNにはVSS電位が出力され、リセット
入力端子RがVSS電位であるからデータ出力端子Qに
はVDD電位が出力される。Contrary to the above, the data input terminal D is connected to VDD
When the potential is at the potential, the Nch transistor TN2 is conductive, and the output of the inverter circuit INV1 is at the VSS potential, so that the Nch transistor TN3 is nonconductive. The connection point n1 is connected to the ground of the VSS potential via the transistor TN2 and the transistor TN1,
As a result, the connection point n1 becomes faster than the connection point n2 by VS.
Since the potential becomes the S potential, the reset input terminal R is discharged via the transistor TN6 in a conductive state, and the reset input terminal R becomes the VSS potential. Then, the Nch transistor TN7 whose gate has dropped to the VSS potential is inverted to a non-conductive state, and the driving Pch transistor TP4 whose gate has dropped to the VSS potential is inverted to a conductive state. The set input terminal S is charged via the Pch transistor TP4 to have the VDD potential. Since the set input terminal S is at the VDD potential, the VSS potential is output to the inverted data output terminal QN. Since the reset input terminal R is at the VSS potential, the VDD potential is output to the data output terminal Q.
【0011】差動インバータ1の出力端子としてRSラ
ッチ2のセット入力端子Sに接続された出力端子D′は
データ入力端子Dに入力されたデータと同じ値を出力す
る。差動インバータ1の出力端子としてRSラッチ2の
リセット入力端子Rに接続された出力端子DN′はデー
タ入力端子Dに入力されたデータの反転値を出力する。An output terminal D 'connected to the set input terminal S of the RS latch 2 as an output terminal of the differential inverter 1 outputs the same value as the data input to the data input terminal D. An output terminal DN 'connected to the reset input terminal R of the RS latch 2 as an output terminal of the differential inverter 1 outputs an inverted value of the data input to the data input terminal D.
【0012】差動−RSラッチ構成のD型フリップフロ
ップはセットアップ時間が短いという特長があり、高い
周波数のクロック入力信号で半導体集積回路を動作させ
るためには有効なD型フリップフロップである。The D-type flip-flop having the differential-RS latch configuration has a feature that the setup time is short, and is an effective D-type flip-flop for operating the semiconductor integrated circuit with a high frequency clock input signal.
【0013】実際にD型フリップフロップを半導体集積
回路に用いる場合には、クロック入力信号に同期してデ
ータをラッチして出力する機能のほかに、リセット機能
やセット機能、さらに半導体集積回路のテストを容易化
するためにスキャンテストに対応する機能が必要であ
る。When a D-type flip-flop is actually used in a semiconductor integrated circuit, in addition to a function of latching and outputting data in synchronization with a clock input signal, a reset function, a set function, and a test of the semiconductor integrated circuit are performed. Therefore, a function corresponding to the scan test is required to facilitate the test.
【0014】次に、これらの機能について、図面を参照
しながら順に説明する。Next, these functions will be described in order with reference to the drawings.
【0015】まずはリセット機能の付加について説明す
る。この説明は、回路構成および動作についての基本的
な説明であって、問題点を指摘する意図のものではな
く、後述する図8に示すリセット・セット機能付きの差
動−RSラッチ構成のD型フリップフロップを理解する
ための基礎とするものである。First, the addition of the reset function will be described. This description is a basic description of the circuit configuration and operation, and is not intended to point out a problem, and will be described later with reference to a D-type differential-RS latch configuration with a reset / set function shown in FIG. It is the basis for understanding flip-flops.
【0016】図7はリセット機能付きの差動−RSラッ
チ構成のD型フリップフロップの回路構成図である。図
9において、TP5,TP6およびTP100はPch
型MOSトランジスタ、TN100はNch型MOSト
ランジスタ、INV5はインバータ回路、RSTNはリ
セット信号入力端子であり、その他の符号については図
6と同じである。FIG. 7 is a circuit diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset function. In FIG. 9, TP5, TP6 and TP100 are Pch
A MOS transistor, TN100 is an Nch MOS transistor, INV5 is an inverter circuit, RSTN is a reset signal input terminal, and other symbols are the same as those in FIG.
【0017】このリセット機能付きの差動−RSラッチ
構成のD型フリップフロップの動作を説明する。RSラ
ッチ2のセット入力端子Sおよびリセット入力端子Rの
状態がどのような状態であっても、リセット信号入力端
子RSTNを低電位側電源電位のVSS電位に切り換え
ると、インバータ回路INV5を介して反転された高電
位側電源電位のVDD電位によってNchトランジスタ
TN100が導通状態に反転し、またリセット信号入力
端子RSTNからの直接のVSS電位によりPchトラ
ンジスタTP100が導通状態に反転する。その結果と
して、セット入力端子SはVSS電位になり、リセット
入力端子RはVDD電位になる。このとき、充電用のP
chトランジスタTP5,TP6は非導通状態に反転し
ている。また、セット入力端子SがVSS電位になるこ
とからNchトランジスタTN6は非導通状態となり、
リセット入力端子RはVSS電位のグランドから絶縁さ
れた状態となる一方、PchトランジスタTP3が導通
状態となって、このトランジスタTP3を介してVDD
電位の直流電源よりリセット入力端子Rに充電が行われ
ることから、リセット入力端子RはそのVDD電位を保
つ。また、リセット入力端子RがVDD電位になること
からPchトランジスタTP4が非導通状態となり、P
chトランジスタTP6も非導通状態であるので、セッ
ト入力端子Sに対する充電は起こらず、セット入力端子
SはそのVSS電位を保つ。The operation of the D-type flip-flop having the differential-RS latch configuration with the reset function will be described. Regardless of the state of the set input terminal S and the reset input terminal R of the RS latch 2, when the reset signal input terminal RSTN is switched to the VSS potential of the low potential side power supply potential, it is inverted via the inverter circuit INV5. The Nch transistor TN100 is inverted to the conductive state by the VDD potential of the higher potential power supply potential, and the Pch transistor TP100 is inverted to the conductive state by the direct VSS potential from the reset signal input terminal RSTN. As a result, the set input terminal S goes to the VSS potential and the reset input terminal R goes to the VDD potential. At this time, the charging P
The channel transistors TP5 and TP6 are inverted to a non-conductive state. Further, since the set input terminal S becomes the VSS potential, the Nch transistor TN6 is turned off,
The reset input terminal R is insulated from the ground of the VSS potential, while the Pch transistor TP3 is in a conductive state, and VDD is supplied through the transistor TP3.
Since the reset input terminal R is charged from the DC power source of the potential, the reset input terminal R keeps its VDD potential. Further, since the reset input terminal R is set at the VDD potential, the Pch transistor TP4 is turned off, and
Since the channel transistor TP6 is also in a non-conductive state, charging of the set input terminal S does not occur, and the set input terminal S maintains its VSS potential.
【0018】以上のようにして、リセット入力端子Rが
VDD電位となることからデータ出力端子QからはVS
S電位が出力され、セット入力端子SがVSS電位にな
ることから反転データ出力端子QNからはVDD電位が
出力されることになる。すなわち、リセット機能が実現
されている。この動作は、クロック入力端子CLKに入
力されるクロック入力信号の状態とは関係なく行われる
ので、非同期的にリセット機能が実現できる。As described above, since the reset input terminal R is at the VDD potential, the data output terminal Q
Since the S potential is output and the set input terminal S becomes the VSS potential, the VDD potential is output from the inverted data output terminal QN. That is, a reset function is realized. Since this operation is performed irrespective of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK, the reset function can be realized asynchronously.
【0019】次に、セット機能について説明する。ここ
では図示は省略する。図7の場合のリセット機能の実現
に際しては、NchトランジスタTN100をセット入
力端子Sに接続し、このトランジスタTN100をリセ
ット信号により導通状態にしてセット入力端子SをVS
S電位に固定するとともに、PchトランジスタTP1
00をリセット入力端子Rに接続し、このトランジスタ
TP100をリセット信号により導通状態にしてリセッ
ト入力端子RをVDD電位に固定するように構成した。
これと同じような考え方でセット機能も実現できる。そ
の様子は次の説明で用いる図8を参照すると分かりやす
い。すなわち、セット入力端子SにPchトランジスタ
TP101を接続し、このトランジスタTP101をセ
ット信号により導通状態にしてセット入力端子SをVD
D電位に固定するとともに、NchトランジスタTN1
01をリセット入力端子Rに接続し、このトランジスタ
TN101をセット信号により導通状態にしてリセット
入力端子RをVSS電位に固定するように構成すればよ
い。リセット入力端子RがVSS電位となることからデ
ータ出力端子QからはVDD電位が出力され、セット入
力端子SがVDD電位になることから反転データ出力端
子QNからはVSS電位が出力されることになる。すな
わち、セット機能が実現されていることになる。この動
作は、クロック入力端子CLKに入力されるクロック入
力信号の状態とは関係なく行われるので、非同期的にセ
ット機能が実現できる。Next, the set function will be described. Here, illustration is omitted. In order to realize the reset function in the case of FIG. 7, the Nch transistor TN100 is connected to the set input terminal S, and the transistor TN100 is turned on by the reset signal to set the set input terminal S to VS.
The potential is fixed to the S potential and the Pch transistor TP1
00 is connected to a reset input terminal R, and the transistor TP100 is turned on by a reset signal to fix the reset input terminal R to the VDD potential.
The set function can be realized by the same concept. This can be easily understood by referring to FIG. 8 used in the following description. That is, a Pch transistor TP101 is connected to the set input terminal S, and the transistor TP101 is turned on by a set signal to set the set input terminal S to VD.
D potential and the Nch transistor TN1
01 may be connected to the reset input terminal R, and the transistor TN101 may be made conductive by a set signal to fix the reset input terminal R to the VSS potential. Since the reset input terminal R has the VSS potential, the VDD potential is output from the data output terminal Q, and since the set input terminal S has the VDD potential, the VSS potential is output from the inverted data output terminal QN. . That is, the set function is realized. Since this operation is performed irrespective of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK, the set function can be realized asynchronously.
【0020】次に、従来の技術として、リセット機能と
セット機能の両方を備えた差動−RSラッチ構成のD型
フリップフロップについて図8を用いて説明する。図8
はリセット・セット機能付きの差動−RSラッチ構成の
D型フリップフロップの回路構成図である。Next, as a conventional technique, a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration having both a reset function and a set function will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function.
【0021】図8において、TP7,TP8およびTP
101はPch型MOSトランジスタ、TN101はN
ch型MOSトランジスタ、INV6はインバータ回
路、SETNはセット信号入力端子、その他については
図7と同じである。In FIG. 8, TP7, TP8 and TP
101 is a Pch type MOS transistor, TN101 is N
A ch-type MOS transistor, INV6 is an inverter circuit, SETN is a set signal input terminal, and others are the same as those in FIG.
【0022】次に、動作を説明する。リセット機能を働
かさないときはリセット信号入力端子RSTNはVDD
電位としておく。同様に、セット機能を働かさないとき
はセット信号入力端子SETNはVDD電位としてお
く。Next, the operation will be described. When the reset function is not operated, the reset signal input terminal RSTN is connected to VDD.
The potential is set. Similarly, when the set function is not operated, the set signal input terminal SETN is set to the VDD potential.
【0023】リセット機能を働かせるときは、リセット
信号入力端子RSTNをVSS電位に切り換える。これ
により、図7で説明したのと同じように、Nchトラン
ジスタTN100とPchトランジスタTP100がと
もに導通状態となり、セット入力端子SがVSS電位に
固定され、リセット入力端子RがVDD電位に固定され
る結果、データ出力端子QからはVSS電位が出力さ
れ、反転データ出力端子QNからはVDD電位が出力さ
れることになって、リセット機能が非同期的に実現され
る。To operate the reset function, the reset signal input terminal RSTN is switched to the VSS potential. As a result, as described with reference to FIG. 7, both the Nch transistor TN100 and the Pch transistor TP100 become conductive, the set input terminal S is fixed at the VSS potential, and the reset input terminal R is fixed at the VDD potential. , The VSS potential is output from the data output terminal Q, and the VDD potential is output from the inverted data output terminal QN, so that the reset function is realized asynchronously.
【0024】次に、セット機能について説明する。RS
ラッチ2のセット入力端子Sおよびリセット入力端子R
の状態がどのような状態であっても、リセット信号入力
端子RSTNがVDD電位の状態で、セット信号入力端
子SETNを低電位側電源電位のVSS電位に切り換え
ると、インバータ回路INV6を介して反転された高電
位側電源電位のVDD電位によってNchトランジスタ
TN101が導通状態に反転し、またセット信号入力端
子SETNからの直接のVSS電位によりPchトラン
ジスタTP101が導通状態に反転する。その結果とし
て、セット入力端子SはVDD電位になり、リセット入
力端子RはVSS電位になる。このとき、充電用のPc
hトランジスタTP7,TP8は非導通状態に反転して
いる。また、リセット入力端子RがVSS電位になるこ
とからNchトランジスタTN7は非導通状態となり、
セット入力端子SはVSS電位のグランドから絶縁され
た状態となる一方、PchトランジスタTP4が導通状
態となって、このトランジスタTP4を介してVDD電
位の直流電源よりセット入力端子Sに充電が行われるこ
とから、セット入力端子SはそのVDD電位を保つ。ま
た、セット入力端子SがVDD電位になることからPc
hトランジスタTP3が非導通状態となり、Pchトラ
ンジスタTP7も非導通状態であるので、リセット入力
端子Rに対する充電は起こらず、リセット入力端子Rは
そのVSS電位を保つ。Next, the set function will be described. RS
Set input terminal S and reset input terminal R of latch 2
In any state, when the reset signal input terminal RSTN is at the VDD potential and the set signal input terminal SETN is switched to the VSS potential of the lower potential power supply potential, the signal is inverted via the inverter circuit INV6. The Nch transistor TN101 is inverted to the conductive state by the VDD potential of the high potential power supply potential, and the Pch transistor TP101 is inverted to the conductive state by the direct VSS potential from the set signal input terminal SETN. As a result, the set input terminal S goes to the VDD potential and the reset input terminal R goes to the VSS potential. At this time, the charging Pc
The h transistors TP7 and TP8 are inverted to a non-conductive state. Further, since the reset input terminal R becomes the VSS potential, the Nch transistor TN7 becomes non-conductive,
The set input terminal S is insulated from the ground of the VSS potential, while the Pch transistor TP4 is turned on, and the set input terminal S is charged from the DC power supply of the VDD potential via the transistor TP4. Therefore, the set input terminal S keeps its VDD potential. Further, since the set input terminal S becomes the VDD potential, Pc
Since the h transistor TP3 is turned off and the Pch transistor TP7 is also turned off, no charge is applied to the reset input terminal R, and the reset input terminal R maintains its VSS potential.
【0025】以上のようにして、リセット入力端子Rが
VSS電位となることからデータ出力端子QからはVD
D電位が出力され、セット入力端子SがVDD電位にな
ることから反転データ出力端子QNからはVSS電位が
出力されることになる。すなわち、セット機能が実現さ
れている。この動作は、クロック入力端子CLKに入力
されるクロック入力信号の状態とは関係なく行われるの
で、非同期的にセット機能が実現できる。As described above, since the reset input terminal R becomes the VSS potential, the data output terminal Q
Since the D potential is output and the set input terminal S becomes the VDD potential, the VSS potential is output from the inverted data output terminal QN. That is, the set function is realized. Since this operation is performed irrespective of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK, the set function can be realized asynchronously.
【0026】ここで、仮に、リセット信号入力端子RS
TNをVSS電位に切り換えると同時にセット入力端子
SもVSS電位に切り換えた場合の動作を考えてみる。
充電用のPchトランジスタTP5,TP7,TP6,
TP8は非導通状態となる。そして、セット入力端子S
に接続されているNchトランジスタTN100とPc
hトランジスタTP101とが同時に導通状態となると
ともに、リセット入力端子Rに接続されているPchト
ランジスタTP100とNchトランジスタTN101
とが同時に導通状態となる。Here, if the reset signal input terminal RS
Consider an operation in the case where TN is switched to the VSS potential and the set input terminal S is also switched to the VSS potential.
Pch transistors TP5, TP7, TP6 for charging
TP8 is turned off. And the set input terminal S
Nch transistor TN100 connected to Pc and Pc
The h-transistor TP101 and the N-channel transistor TN101 are simultaneously turned on, and the P-channel transistor TP100 and the N-channel transistor TN101 connected to the reset input terminal R.
Are simultaneously brought into conduction.
【0027】セット入力端子S側において、Pchトラ
ンジスタTP101はそのソースがVDD電位の直流電
源に接続され、NchトランジスタTN100はそのソ
ースがVSS電位のグランドに接続されているため、電
源−グランド間に短絡パスが発生してしまう。同様に、
リセット入力端子R側において、PchトランジスタT
P100はそのソースがVDD電位の直流電源に接続さ
れ、NchトランジスタTN101はそのソースがVS
S電位のグランドに接続されているため、これも電源−
グランド間に短絡パスが発生してしまう。On the set input terminal S side, the source of the Pch transistor TP101 is connected to a DC power supply of the VDD potential, and the source of the Nch transistor TN100 is connected to the ground of the VSS potential. A path occurs. Similarly,
On the reset input terminal R side, a Pch transistor T
The source of P100 is connected to a DC power supply of VDD potential, and the source of Nch transistor TN101 is VS
Since it is connected to the S potential ground,
A short-circuit path occurs between the grounds.
【0028】ここで、論点を変える。同期式の論理回路
に対してスキャンテストを行うためには、多数のD型フ
リップフロップをすべて「スキャンテスト用」のD型フ
リップフロップで構成し、それらを論理回路との接続と
は別にすべてFFをシリアル接続して、スキャーンチェ
ーンを構成していた。しかし、近年、計算機技術の進歩
がめざましく、すべてのD型フリップフロップをスキャ
ンチェーン接続しなくても、有効なテストパターンを計
算することができるようになってきた。その技術を「パ
ーシャルスキャンテスト」という。その結果、スキャー
ンチェーンに必要なD型フリップフロップのみを「スキ
ャーンテスト用」のD型フリップフロップで構成すれば
よくなった。Here, the issue will be changed. In order to perform a scan test on a synchronous logic circuit, a large number of D-type flip-flops are all constituted by “D-type flip-flops for“ scan test ”, and they are all FFs separately from the connection with the logic circuit. Were connected serially to form a scan chain. However, in recent years, computer technology has been remarkably advanced, and it has become possible to calculate an effective test pattern without connecting all the D-type flip-flops by scan chains. The technique is called "partial scan test". As a result, only the D-type flip-flops necessary for the scan chain need to be configured with the “for scan test” D-type flip-flops.
【0029】パーシャルスキャンテストの回路構成の概
念の一例を図9に示す。図9において、20は同期式の
論理回路、FF1,FF2,FF3,FF4,FF5,
FF6,FF7,FF8は「スキャンテスト用」のD型
フリップフロップ、FF100,FF101,FF10
2およびFF103は「通常」のD型フリップフロッ
プ、w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8
およびw9はスキャンチェーンを構成するための配線、
INはスキャンテストの入力端子、OUTはスキャンテ
ストの出力端子である。FIG. 9 shows an example of the concept of the circuit configuration of the partial scan test. In FIG. 9, reference numeral 20 denotes a synchronous logic circuit, FF1, FF2, FF3, FF4, FF5,
FF6, FF7, and FF8 are D-type flip-flops for “scan test”, FF100, FF101, and FF10
2 and FF103 are “normal” D-type flip-flops, w1, w2, w3, w4, w5, w6, w7, w8
And w9 are wirings for forming a scan chain,
IN is a scan test input terminal, and OUT is a scan test output terminal.
【0030】ここでは、想定されるすべての「スキャン
テスト用」のD型フリップフロップをスキャンチェーン
配線することに代えて、「スキャンテスト用」のD型フ
リップフロップとしては必要最小限のものを用意し、そ
れらをスキャンチェーン配線している。これにより、
「スキャンテスト用」のD型フリップフロップ群の全体
が占める面積の減少が図れる。Here, instead of all possible “scan test” D-type flip-flops being connected in a scan chain, the “scan test” D-type flip-flops are prepared as necessary as necessary. And they are wired scan chains. This allows
The area occupied by the entire group of “for scan test” D-type flip-flops can be reduced.
【0031】しかし、「スキャンテスト用」のD型フリ
ップフロップそのものとしては、依然として面積の大き
いものが用いられている。図10はパーシャルスキャン
テスト対応の従来の「スキャンテスト用」のD型フリッ
プフロップ30の構成を示す。これは、図9における
「スキャンテスト用」のD型フリップフロップFF1〜
FF8を代表的に示している。図10において、10は
セレクタ回路、11は「通常」のD型フリップフロッ
プ、Dはデータ入力端子、DTはテストデータ入力端
子、Tはデータ入力端子Dの入力データとテストデータ
入力端子DTの入力データのうちのどちらのデータを入
力するかを決めるための選択信号の入力端子、CLKは
クロック入力端子、Qは非反転のデータ出力端子、QN
は反転データ出力端子である。However, as the D-type flip-flop itself for "scan test", a flip-flop having a large area is still used. FIG. 10 shows the configuration of a conventional "scan test" D-type flip-flop 30 compatible with a partial scan test. This corresponds to the “for scan test” D-type flip-flops FF1 to FF1 in FIG.
FF8 is shown as a representative. In FIG. 10, 10 is a selector circuit, 11 is a "normal" D-type flip-flop, D is a data input terminal, DT is a test data input terminal, and T is input data of the data input terminal D and input of the test data input terminal DT. An input terminal of a selection signal for determining which of the data is input, CLK is a clock input terminal, Q is a non-inverted data output terminal, QN
Is an inverted data output terminal.
【0032】テストデータ入力端子DTはスキャンテス
トを行うためにテストデータを入力する関係上不可欠の
ものである。図9に示すように、ある「スキャンテスト
用」のD型フリップフロップのテストデータ入力端子D
Tには前段の「スキャンテスト用」のD型フリップフロ
ップのデータ出力端子Qからのテストデータが1クロッ
ク周期をおいてスキャンするかたちで入力されるように
なっている。The test data input terminal DT is indispensable for inputting test data for performing a scan test. As shown in FIG. 9, a test data input terminal D of a D-type flip-flop for "scan test" is used.
Test data is input to T from the data output terminal Q of the preceding D-type flip-flop for “scan test” in such a manner that the test data is scanned at one clock cycle.
【0033】図10に戻って、スキャンテストを行わな
いときは、通常のデータがデータ入力端子Dに入力さ
れ、セレクタ回路10の出力端子Yから次段の「通常」
のD型フリップフロップ11へ出力される。スキャンテ
ストを行うときは、テストデータがテストデータ入力端
子DTに入力され、セレクタ回路10の出力端子Yから
D型フリップフロップ11へ出力される。通常のデータ
とテストデータの択一的な選択のためにセレクタ回路1
0を必要とし、またその選択のために選択信号入力端子
Tを必要としている。クロック入力端子CLKに入力さ
れるクロック入力信号としては、通常動作モードとスキ
ャンテストモードとで共通に使用するようになってい
る。Referring back to FIG. 10, when the scan test is not performed, normal data is input to the data input terminal D, and the output terminal Y of the selector circuit 10 outputs the next "normal" data.
Is output to the D-type flip-flop 11. When performing a scan test, test data is input to the test data input terminal DT, and is output from the output terminal Y of the selector circuit 10 to the D-type flip-flop 11. Selector circuit 1 for alternative selection of normal data and test data
0 is required, and a selection signal input terminal T is required for the selection. The clock input signal input to the clock input terminal CLK is commonly used in the normal operation mode and the scan test mode.
【0034】[0034]
【発明が解決しようとする課題】図8に示した従来のリ
セット・セット機能付きの差動−RSラッチ構成のD型
フリップフロップにおいては、RSラッチ2の2つの出
力であるデータ出力端子Qと反転データ出力端子QNと
の両方から出力データを取り出すためには、RSラッチ
2を構成する2入力NAND回路NAND1,NAND
2の各々を構成しているすべてのトランジスタのゲート
幅を大きくする必要がある。しかし、これらのトランジ
スタは動作しないときには、他のトランジスタの負荷と
なってしまう。そのため、トランジスタのゲート幅サイ
ズの最適化が難しいという問題があった。In the conventional D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function shown in FIG. In order to extract output data from both the inverted data output terminal QN and the inverted data output terminal QN, two-input NAND circuits NAND1, NAND1
It is necessary to increase the gate widths of all the transistors constituting each of the two. However, when these transistors do not operate, they load other transistors. Therefore, there is a problem that it is difficult to optimize the gate width size of the transistor.
【0035】また、前述したように、図8のリセット・
セット機能付きの差動−RSラッチ構成のD型フリップ
フロップにおいては、リセット信号入力端子RSTNと
セット信号入力端子SETNとをともに低電位側電源電
位のVSS電位に設定したときには、セット入力端子S
側におけるPchトランジスタTP101とNchトラ
ンジスタTN100との同時導通により、またリセット
入力端子R側におけるPchトランジスタTP100と
NchトランジスタTN101との同時導通により、電
源−グランド間に短絡パスが発生してしまい、その結
果、リセット機能もセット機能もともに働かないという
問題がある。As described above, the reset /
In a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a set function, when both the reset signal input terminal RSTN and the set signal input terminal SETN are set to the VSS potential of the low potential side power supply potential, the set input terminal S
Simultaneous conduction between the Pch transistor TP101 and the Nch transistor TN100 on the reset input terminal R side and simultaneous conduction between the Pch transistor TP100 and the Nch transistor TN101 on the reset input terminal R side generate a short-circuit path between the power supply and the ground. However, there is a problem that neither the reset function nor the set function works.
【0036】さらに、図10に示した「スキャンテスト
用」のD型フリップフロップの場合、「通常」のD型フ
リップフロップと比べて、セットアップ時間が大きくな
るという問題がある。通常、半導体集積回路の設計にお
いては、パーシャルスキャンテストのためのスキャンチ
ェーンのことは考えないで半導体集積回路の設計を行
い、最終段階で、計算機によりパーシャルスキャンテス
トのためのスキャンチェーンを自動発生させる。スキャ
ンチェーンを発生させることにより、一部の「通常」の
D型フリップフロップが「スキャンテスト用」のD型フ
リップフロップと置き換わる。「スキャンテスト用」の
D型フリップフロップは「通常」のD型フリップフロッ
プに比べて、入力部にセレクタ回路10が存在するた
め、「通常」のD型フリップフロップ11の内部のデー
タをラッチする部分までのパスが長くなり、そのことが
原因でセットアップ時間が大きくなる。そのため、半導
体集積回路のタイミングに関わる設計をやり直す必要が
生じることがあり、問題となっている。また、「スキャ
ンテスト用」のD型フリップフロップは「通常」のD型
フリップフロップに比べて、素子数、レイアウト面積が
大きく、そのためチップ面積が増大するという問題もあ
る。Further, in the case of the "scan test" D-type flip-flop shown in FIG. 10, there is a problem that the setup time is longer than that of the "normal" D-type flip-flop. Normally, in designing a semiconductor integrated circuit, a scan chain for a partial scan test is designed without considering a scan chain for a partial scan test, and a scan chain for a partial scan test is automatically generated by a computer in a final stage. . By generating the scan chains, some “normal” D-type flip-flops are replaced with “scan test” D-type flip-flops. The D-type flip-flop for “scan test” latches the data inside the “normal” D-type flip-flop 11 because the selector circuit 10 is provided at the input part as compared with the “normal” D-type flip-flop. The path to the part is longer, which increases setup time. Therefore, it may be necessary to redo the design related to the timing of the semiconductor integrated circuit, which is a problem. Further, the D-type flip-flop for "scan test" has a problem that the number of elements and the layout area are larger than those of the "normal" D-type flip-flop, so that the chip area is increased.
【0037】本発明は、上記のような問題に鑑み、差動
−RSラッチ構成のD型フリップフロップについて、半
導体集積回路を作るために必要な機能、特に、リセット
機能、セット機能、あるいは、好ましいスキャンテスト
対応機能を付加することを課題としている。In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration, which is a function necessary for manufacturing a semiconductor integrated circuit, particularly a reset function, a set function, or a preferable function. The task is to add a scan test function.
【0038】[0038]
【課題を解決するための手段】本発明にかかわるD型フ
リップフロップは、上記の課題を解決するために次のよ
うな構成とする。RSラッチは2つのNAND回路で構
成されるが、そのうち一方を3入力NAND回路とし、
これの一つの入力端子にローアクティブのリセット信号
またはセット信号の入力端子を接続しておく。リセット
信号やセット信号をインアクティブの高電位側電源電位
(VDD電位)にしておく限りにおいて、3入力NAN
D回路の動作は2入力NAND回路と実質的に同じとな
り、所期のフリップフロップ動作を行う。リセット信号
またはセット信号がアクティブの低電位側電源電位(V
SS電位)にされると、3入力NAND回路の一つの入
力端子に低電位側電源電位(VSS電位)が入力される
ことになり、他の二つの入力端子の状態がいかなる組み
合わせにあっても、3入力NAND回路の出力端子から
は高電位側電源電位(VDD電位)が出力されることに
なる。したがって、この3入力NAND回路を反転出力
側に設けておくと、セット信号が同時に入力されてもリ
セット信号によって優先的なリセット機能が実現され
る。また、3入力NAND回路を非反転出力側に設けて
おくと、リセット信号が同時に入力されてもセット信号
によって優先的なセット機能が実現される。Means for Solving the Problems A D-type flip-flop according to the present invention has the following configuration to solve the above-mentioned problems. The RS latch is composed of two NAND circuits, one of which is a three-input NAND circuit,
An input terminal of a low active reset signal or a set signal is connected to one of the input terminals. As long as the reset signal and the set signal are kept at the inactive high-potential-side power supply potential (VDD potential), the three-input NAN
The operation of the D circuit is substantially the same as that of the two-input NAND circuit, and performs the intended flip-flop operation. When the reset signal or the set signal is active, the low potential side power supply potential (V
SS potential), the low-potential-side power supply potential (VSS potential) is input to one input terminal of the three-input NAND circuit, and the state of the other two input terminals is in any combination. The high-potential-side power supply potential (VDD potential) is output from the output terminal of the three-input NAND circuit. Therefore, if this three-input NAND circuit is provided on the inverted output side, a reset function with a priority can be realized by the reset signal even if the set signal is input simultaneously. If a three-input NAND circuit is provided on the non-inverting output side, a priority set function is realized by the set signal even when the reset signal is input simultaneously.
【0039】さらに、3入力NAND回路の出力端子に
非反転のデータ出力端子と反転データ出力端子との両者
をいずれかにインバータ回路を用いて接続しておくと、
RSラッチにおける2つのNAND回路の各々を構成し
ている複数のトランジスタについて、そのゲート幅をど
のようにするかの設計上の最適化が容易になる。Further, when both the non-inverted data output terminal and the inverted data output terminal are connected to the output terminal of the three-input NAND circuit by using an inverter circuit,
With respect to the plurality of transistors constituting each of the two NAND circuits in the RS latch, it is easy to optimize the design of how to set the gate width.
【0040】さらに、通常動作のクロック入力端子のほ
かにテスト用クロック入力端子を設け、通常動作のデー
タ入力端子のほかにテストデータ入力端子を設け、通常
動作状態とテスト動作状態とで相互の干渉がない状態と
することにより、D型フリップフロップに対するテスト
をセレクタ回路を用いずに実現する。Further, a test clock input terminal is provided in addition to the normal operation clock input terminal, a test data input terminal is provided in addition to the normal operation data input terminal, and mutual interference occurs between the normal operation state and the test operation state. With no state, the test for the D-type flip-flop is realized without using the selector circuit.
【0041】[0041]
【発明の実施の形態】本発明にかかわる請求項1のD型
フリップフロップは、マスターラッチが差動インバータ
で構成され、スレイブラッチがRSラッチで構成され、
前記RSラッチは、差動インバータにおけるデータ入力
端子と同じ値を出力する出力端子にそのセット入力端子
が接続された第1のNAND回路と、データ入力端子と
は逆の反転値を出力する出力端子にそのリセット入力端
子が接続された第2のNAND回路とを有する構成とな
っていて、少なくともリセット機能を備えたD型フリッ
プフロップであって、前記第1のNAND回路を3入力
NAND回路で構成し、この3入力NAND回路の一つ
の入力端子にリセット信号入力端子を接続した構成とし
てある。リセット信号をインアクティブの高電位側電源
電位(VDD電位)にしておく限りにおいて、3入力N
AND回路の動作は2入力NAND回路と実質的に同じ
となり、所期のフリップフロップ動作を行う。リセット
信号がアクティブの低電位側電源電位(VSS電位)に
されると、3入力NAND回路の一つの入力端子に低電
位側電源電位(VSS電位)が入力されることになり、
他の二つの入力端子の状態がいかなる組み合わせにあっ
ても、3入力NAND回路の出力端子からは高電位側電
源電位(VDD電位)が出力されることになる。したが
って、この3入力NAND回路を反転出力側に設けてお
くと、セット信号が同時に入力されてもリセット信号に
よって優先的なリセット機能が実現される。In the D-type flip-flop according to the first aspect of the present invention, the master latch is constituted by a differential inverter, the slave latch is constituted by an RS latch,
The RS latch includes a first NAND circuit having a set input terminal connected to an output terminal that outputs the same value as a data input terminal of the differential inverter, and an output terminal that outputs an inverted value opposite to the data input terminal. A D-type flip-flop having at least a reset function, wherein the first NAND circuit comprises a three-input NAND circuit. The reset signal input terminal is connected to one input terminal of the three-input NAND circuit. As long as the reset signal is kept at the inactive high-potential-side power supply potential (VDD potential), three inputs N
The operation of the AND circuit is substantially the same as that of the two-input NAND circuit, and the intended flip-flop operation is performed. When the reset signal is set to the active low potential power supply potential (VSS potential), the low potential power supply potential (VSS potential) is input to one input terminal of the three-input NAND circuit.
Regardless of the combination of the states of the other two input terminals, a high-potential power supply potential (VDD potential) is output from the output terminal of the three-input NAND circuit. Therefore, if this three-input NAND circuit is provided on the inverted output side, a reset function with a priority can be realized by the reset signal even if the set signal is input simultaneously.
【0042】本発明にかかわる請求項2のD型フリップ
フロップは、上記請求項1において、セット信号により
セット入力端子を高電位側電源電位とするスイッチング
素子と、セット信号によりリセット入力端子を低電位側
電源電位とするスイッチング素子とを備えた構成として
いる。リセット機能に加えて、セット機能も実現され
る。A D-type flip-flop according to a second aspect of the present invention is the D-type flip-flop according to the first aspect, wherein the switching element sets the set input terminal to the high-potential power supply potential by the set signal, and sets the reset input terminal to the low potential by the set signal. And a switching element for setting the side power supply potential. A set function is also realized in addition to the reset function.
【0043】本発明にかかわる請求項3のD型フリップ
フロップは、上記請求項1,2において、3入力NAN
D回路の出力端子に反転データ出力端子が接続され、同
じ出力端子にインバータ回路を介して非反転のデータ出
力端子が接続された構成としている。RSラッチにおけ
る2つのNAND回路の各々を構成している複数のトラ
ンジスタについて、そのゲート幅をどのようにするかの
設計上の最適化が容易になる。According to the third aspect of the present invention, there is provided the D-type flip-flop according to the first and second aspects, wherein the three-input NAN is provided.
An inverted data output terminal is connected to the output terminal of the D circuit, and a non-inverted data output terminal is connected to the same output terminal via an inverter circuit. With respect to the plurality of transistors constituting each of the two NAND circuits in the RS latch, it is easy to optimize the design of how to set the gate width.
【0044】本発明にかかわる請求項4のD型フリップ
フロップは、マスターラッチが差動インバータで構成さ
れ、スレイブラッチがRSラッチで構成され、前記RS
ラッチは、差動インバータにおけるデータ入力端子と同
じ値を出力する出力端子にそのセット入力端子が接続さ
れた第1のNAND回路と、データ入力端子とは逆の反
転値を出力する出力端子にそのリセット入力端子が接続
された第2のNAND回路とを有する構成となってい
て、少なくともセット機能を備えたD型フリップフロッ
プであって、前記第2のNAND回路を3入力NAND
回路で構成し、この3入力NAND回路の一つの入力端
子にセット信号入力端子を接続した構成としてある。セ
ット信号をインアクティブの高電位側電源電位(VDD
電位)にしておく限りにおいて、3入力NAND回路の
動作は2入力NAND回路と実質的に同じとなり、所期
のフリップフロップ動作を行う。セット信号がアクティ
ブの低電位側電源電位(VSS電位)にされると、3入
力NAND回路の一つの入力端子に低電位側電源電位
(VSS電位)が入力されることになり、他の二つの入
力端子の状態がいかなる組み合わせにあっても、3入力
NAND回路の出力端子からは高電位側電源電位(VD
D電位)が出力されることになる。したがって、この3
入力NAND回路を非反転出力側に設けておくと、リセ
ット信号が同時に入力されてもセット信号によって優先
的なセット機能が実現される。According to a fourth aspect of the present invention, in the D-type flip-flop, the master latch is constituted by a differential inverter, the slave latch is constituted by an RS latch,
The latch has a first NAND circuit having a set input terminal connected to an output terminal that outputs the same value as a data input terminal of the differential inverter, and a latch connected to an output terminal that outputs an inverted value opposite to the data input terminal. A D-type flip-flop having at least a set function and a second NAND circuit to which a reset input terminal is connected, wherein the second NAND circuit is a three-input NAND circuit.
This is a configuration in which a set signal input terminal is connected to one input terminal of the three-input NAND circuit. The set signal is supplied to the inactive high-potential-side power supply potential (VDD
As long as the potential is kept at (potential), the operation of the three-input NAND circuit is substantially the same as that of the two-input NAND circuit, and the intended flip-flop operation is performed. When the set signal is set to the active low potential power supply potential (VSS potential), the low potential power supply potential (VSS potential) is input to one input terminal of the three-input NAND circuit, and the other two Regardless of the combination of the states of the input terminals, the high-potential-side power supply potential (VD
D potential) is output. Therefore, this 3
If the input NAND circuit is provided on the non-inverting output side, a priority set function is realized by the set signal even when the reset signal is input simultaneously.
【0045】本発明にかかわる請求項5のD型フリップ
フロップは、上記請求項4において、リセット信号によ
りセット入力端子を低電位側電源電位とするスイッチン
グ素子と、リセット信号によりリセット入力端子を高電
位側電源電位とするスイッチング素子とを備えた構成と
している。セット機能に加えて、リセット機能も実現さ
れる。A D-type flip-flop according to a fifth aspect of the present invention is the D-type flip-flop according to the fourth aspect, wherein the switching element sets the set input terminal to the lower power supply potential by the reset signal, and sets the reset input terminal to the higher potential by the reset signal. And a switching element for setting the side power supply potential. A reset function is realized in addition to the set function.
【0046】本発明にかかわる請求項6のD型フリップ
フロップは、上記請求項4,5において、3入力NAN
D回路の出力端子に非反転のデータ出力端子が接続さ
れ、同じ出力端子にインバータ回路を介して反転データ
出力端子が接続された構成としている。RSラッチにお
ける2つのNAND回路の各々を構成している複数のト
ランジスタについて、そのゲート幅をどのようにするか
の設計上の最適化が容易になる。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the D-type flip-flop according to the fourth and fifth aspects, wherein the three-input NAN is provided.
A non-inverted data output terminal is connected to the output terminal of the D circuit, and an inverted data output terminal is connected to the same output terminal via an inverter circuit. With respect to the plurality of transistors constituting each of the two NAND circuits in the RS latch, it is easy to optimize the design of how to set the gate width.
【0047】本発明にかかわる請求項7のD型フリップ
フロップは、マスターラッチが差動インバータで構成さ
れ、スレイブラッチがRSラッチで構成され、前記RS
ラッチは、差動インバータにおけるデータ入力端子と同
じ値を出力する出力端子にそのセット入力端子が接続さ
れた第1のNAND回路と、データ入力端子とは逆の反
転値を出力する出力端子にそのリセット入力端子が接続
された第2のNAND回路とを有する構成となってい
て、リセット機能とセット機能を備えたD型フリップフ
ロップであって、前記第1のNAND回路および第2の
NAND回路をともに3入力NAND回路で構成し、第
1の3入力NAND回路の一つの入力端子にリセット信
号入力端子を接続し、前記第2の3入力NAND回路の
一つの入力端子にセット信号入力端子を接続し、前記リ
セット信号入力端子からのリセット信号によりリセット
入力端子を高電位側電源電位とするスイッチング素子
と、前記セット信号入力端子からのセット信号によりセ
ット入力端子を高電位側電源電位とするスイッチング素
子とを備えた構成としてある。リセット信号とセット信
号とが同時的に出力された場合でも、2つの3入力NA
ND回路の出力をいずれも高電位側電源電位(VDD電
位)となし、非反転のデータ出力端子には高電位側電源
電位(VDD電位)を出力してセット機能を実現すると
ともに、反転データ出力端子にも高電位側電源電位(V
DD電位)を出力してリセット機能を実現する。In a D-type flip-flop according to a seventh aspect of the present invention, the master latch comprises a differential inverter, the slave latch comprises an RS latch, and the RS latch comprises
The latch has a first NAND circuit having a set input terminal connected to an output terminal that outputs the same value as a data input terminal of the differential inverter, and a latch connected to an output terminal that outputs an inverted value opposite to the data input terminal. A D-type flip-flop having a configuration having a second NAND circuit to which a reset input terminal is connected and having a reset function and a set function, wherein the first NAND circuit and the second NAND circuit are Both are constituted by a three-input NAND circuit, a reset signal input terminal is connected to one input terminal of the first three-input NAND circuit, and a set signal input terminal is connected to one input terminal of the second three-input NAND circuit. A switching element for setting a reset input terminal to a high potential side power supply potential by a reset signal from the reset signal input terminal; There a set input terminal by a set signal from the terminal as a configuration including a switching element, a high potential side power supply potential. Even when the reset signal and the set signal are output simultaneously, two three-input NA
The outputs of the ND circuits are all set to the high-potential-side power supply potential (VDD potential), and the non-inverted data output terminal outputs the high-potential-side power supply potential (VDD potential) to realize the set function and output the inverted data. The terminal is also connected to the high potential side power supply potential (V
DD potential) to realize a reset function.
【0048】本発明にかかわる請求項8のD型フリップ
フロップは、マスターラッチが差動インバータで構成さ
れ、スレイブラッチがRSラッチで構成されたD型フリ
ップフロップであって、クロック入力端子として通常動
作のクロック入力端子のほかにテスト用クロック入力端
子を備えるとともに、データ入力端子として通常動作の
データ入力端子のほかにテストデータ入力端子を備え、
通常動作状態ではテスト用クロック入力端子およびテス
トデータ入力端子を通常動作のクロック入力端子および
データ入力端子の状態に影響を与えない状態に固定化
し、逆にテスト動作状態では通常動作のクロック入力端
子およびデータ入力端子をテスト用クロック入力端子お
よびテストデータ入力端子の状態に影響を与えない状態
に固定化するように構成してある。従来の技術の場合の
「スキャンテスト用」のD型フリップフロップのような
セレクタ回路は用いないですみ、スキャンチェーン構成
でスキャンテストを行うに際してセットアップ時間は
「通常」のD型フリップフロップのセットアップ時間か
ら大きく変化することはないので、スキャンチェーン発
生後に半導体集積回路のタイミング設計をやり直す必要
がなくなる。The D-type flip-flop according to the eighth aspect of the present invention is a D-type flip-flop in which a master latch is constituted by a differential inverter and a slave latch is constituted by an RS latch, and which normally operates as a clock input terminal. In addition to a clock input terminal for testing, a test clock input terminal is provided, and in addition to a data input terminal for normal operation, a test data input terminal is provided as a data input terminal.
In the normal operation state, the test clock input terminal and the test data input terminal are fixed to a state that does not affect the state of the clock input terminal and the data input terminal in the normal operation. The data input terminal is fixed so as not to affect the states of the test clock input terminal and the test data input terminal. It is not necessary to use a selector circuit such as a "scan test" D-type flip-flop in the case of the conventional technology, and the setup time for performing a scan test in a scan chain configuration is the "normal" D-type flip-flop setup time. Therefore, there is no need to redesign the timing of the semiconductor integrated circuit after the scan chain occurs.
【0049】以下、本発明にかかわるD型フリップフロ
ップの具体的な実施の形態について、図面を用いて詳細
に説明する。Hereinafter, specific embodiments of the D-type flip-flop according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0050】〔実施の形態1〕実施の形態1はリセット
機能優先タイプである。図1は実施の形態1のリセット
・セット機能付きの差動−RSラッチ構成のD型フリッ
プフロップの回路構成図である。構成要素について説明
すると、図1において、符号の1はマスターラッチを構
成する差動インバータ、2はスレイブラッチを構成する
RSラッチである。また、TP1,TP2,TP3,T
P4,TP7およびTP101はPch型MOSトラン
ジスタ、TN1,TN2,TN3,TN6,TN7,T
N9およびTN101はNch型MOSトランジスタ、
NAND2は2入力NAND回路、NAND3は3入力
NAND回路、INV1,INV6,INV10,IN
V20およびINV21はインバータ回路、SおよびR
はフリップフロップの内部ノードでRSラッチ2のセッ
ト入力端子とリセット入力端子、n1およびn2はトラ
ンジスタTN9のドレイン端子またはソース端子、CL
Kはクロック入力端子、Dはデータ入力端子、RSTN
はリセット信号入力端子、SETNはセット信号入力端
子、Qはデータ出力端子、QNは反転データ出力端子で
あり、これらの各要素は図示のとおりに結線されてい
る。3入力NAND回路NAND3が請求項1にいう第
1のNAND回路に相当し、2入力NAND回路NAN
D2が第2のNAND回路に相当している。Pchトラ
ンジスタTP101とNchトランジスタTN101の
それぞれが請求項2にいうスイッチング素子に相当して
いる。[First Embodiment] The first embodiment is a reset function priority type. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function according to the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a differential inverter forming a master latch, and reference numeral 2 denotes an RS latch forming a slave latch. TP1, TP2, TP3, T
P4, TP7 and TP101 are Pch type MOS transistors, TN1, TN2, TN3, TN6, TN7, T
N9 and TN101 are N-channel MOS transistors,
NAND2 is a two-input NAND circuit, NAND3 is a three-input NAND circuit, INV1, INV6, INV10, IN
V20 and INV21 are inverter circuits, S and R
Is a set input terminal and a reset input terminal of the RS latch 2; n1 and n2 are drain or source terminals of the transistor TN9;
K is a clock input terminal, D is a data input terminal, RSTN
Is a reset signal input terminal, SETN is a set signal input terminal, Q is a data output terminal, and QN is an inverted data output terminal. These components are connected as shown. The three-input NAND circuit NAND3 corresponds to the first NAND circuit in claim 1, and the two-input NAND circuit NAN
D2 corresponds to a second NAND circuit. Each of the Pch transistor TP101 and the Nch transistor TN101 corresponds to a switching element according to claim 2.
【0051】図1の回路構成が従来の技術の図6と相違
しているのは次の点である。リセット信号入力端子RS
TNとセット信号入力端子SETNとが設けられてい
る。RSラッチ2のセット入力端子Sと高電位側電源電
位であるVDD電位の直流電源との間にPchトランジ
スタTP101が接続され、このトランジスタTP10
1のゲートがセット信号入力端子SETNに接続されて
いる。充電用のPchトランジスタTP1と高電位側電
源電位であるVDD電位の直流電源との間にPchトラ
ンジスタTP7が接続され、このトランジスタTP7の
ゲートがインバータ回路INV6を介してセット信号入
力端子SETNに接続されている。RSラッチ2のリセ
ット入力端子Rと低電位側電源電位であるVSS電位の
グランドとの間にNchトランジスタTN101が接続
され、このトランジスタTN101のゲートがインバー
タ回路INV6を介してセット信号入力端子SETNに
接続されている。The circuit configuration of FIG. 1 is different from that of FIG. 6 of the prior art in the following point. Reset signal input terminal RS
A TN and a set signal input terminal SETN are provided. A Pch transistor TP101 is connected between a set input terminal S of the RS latch 2 and a DC power supply having a VDD potential which is a high potential side power supply potential.
One gate is connected to the set signal input terminal SETN. A Pch transistor TP7 is connected between the Pch transistor TP1 for charging and a DC power supply having a VDD potential which is a high potential side power supply potential, and a gate of the transistor TP7 is connected to a set signal input terminal SETN via an inverter circuit INV6. ing. An Nch transistor TN101 is connected between the reset input terminal R of the RS latch 2 and the ground of the VSS potential which is the low potential side power supply potential, and the gate of the transistor TN101 is connected to the set signal input terminal SETN via the inverter circuit INV6. Have been.
【0052】DN′は差動インバータ1の出力端子のう
ちRSラッチ2のリセット入力端子Rに接続された出力
端子であり、この出力端子DN′はデータ入力端子Dに
入力されたデータの反転値を出力するものであるが、R
Sラッチ2におけるNAND回路としてこの出力端子D
N′に接続された方のNAND回路NAND2は従来の
技術の図6と同様に2入力NAND回路となっている。
D′は差動インバータ1の出力端子のうちRSラッチ2
のセット入力端子Sに接続された出力端子であり、この
出力端子D′はデータ入力端子Dに入力されたデータと
同じ値を出力するものであるが、RSラッチ2における
NAND回路としてこの出力端子D′に接続された方の
NAND回路NAND3は従来の技術の図6とは違って
3入力NAND回路となっている。DN 'is an output terminal connected to the reset input terminal R of the RS latch 2 among the output terminals of the differential inverter 1, and this output terminal DN' is the inverted value of the data input to the data input terminal D. , But R
This output terminal D as a NAND circuit in S latch 2
The NAND circuit NAND2 connected to N 'is a two-input NAND circuit as in the prior art shown in FIG.
D ′ is the RS latch 2 of the output terminals of the differential inverter 1
The output terminal D 'outputs the same value as the data input to the data input terminal D. However, this output terminal is used as a NAND circuit in the RS latch 2. The NAND circuit NAND3 connected to D 'is a three-input NAND circuit unlike the prior art shown in FIG.
【0053】3入力NAND回路NAND3は、その一
つの入力端子が差動インバータ1におけるデータ入力端
子Dと同じ値を出力する方の出力端子D′に接続され、
もう一つの入力端子がもう一つの2入力NAND回路N
AND2の出力端子に接続され、さらにもう一つの入力
端子がリセット信号入力端子RSTNに接続されてい
る。2入力NAND回路NAND2は、その一つの入力
端子が差動インバータ1におけるデータ入力端子Dとは
逆の反転値を出力する方の出力端子DN′に接続され、
もう一つの入力端子が3入力NAND回路NAND3の
出力端子に接続されている。The three-input NAND circuit NAND3 has one input terminal connected to the output terminal D 'which outputs the same value as the data input terminal D of the differential inverter 1, and
Another input terminal is another two-input NAND circuit N
The other input terminal is connected to the output terminal of AND2, and the other input terminal is connected to the reset signal input terminal RSTN. The two-input NAND circuit NAND2 has one input terminal connected to an output terminal DN 'that outputs an inverted value opposite to the data input terminal D of the differential inverter 1, and
Another input terminal is connected to the output terminal of the three-input NAND circuit NAND3.
【0054】従来の技術の図6の場合、図面で下側の2
入力NAND回路NAND2の出力端子はデータ出力端
子Qに接続されたQ出力端子となっており、上側の2入
力NAND回路NAND1の出力端子は反転データ出力
端子QNに接続されたQN出力端子となっているが、本
実施の形態1の場合は、上側の3入力NAND回路NA
ND3の出力端子であるQN出力端子は用いるが、下側
の2入力NAND回路NAND2の出力端子であるQ出
力端子は用いない。上側の3入力NAND回路NAND
3のQN出力端子にインバータ回路INV10を介して
非反転のデータ出力端子Qが接続され、同じ3入力NA
ND回路NAND3のQN出力端子に2つのインバータ
回路INV20,INV21を介して反転データ出力端
子QNが接続されている。In the case of FIG. 6 of the prior art, the lower 2
The output terminal of the input NAND circuit NAND2 is a Q output terminal connected to the data output terminal Q, and the output terminal of the upper two-input NAND circuit NAND1 is a QN output terminal connected to the inverted data output terminal QN. However, in the case of the first embodiment, the upper three-input NAND circuit NA
The QN output terminal that is the output terminal of ND3 is used, but the Q output terminal that is the output terminal of the lower two-input NAND circuit NAND2 is not used. Upper 3-input NAND circuit NAND
3 is connected to a non-inverted data output terminal Q via an inverter circuit INV10.
The inverted data output terminal QN is connected to the QN output terminal of the ND circuit NAND3 via two inverter circuits INV20 and INV21.
【0055】このリセット・セット機能付きの差動−R
Sラッチ構成のD型フリップフロップにおいては、リセ
ット信号入力端子RSTNはリセット機能を実行させる
ときは低電位側電源電位であるVSS電位とされ、それ
以外のときは高電位側電源電位であるVDD電位とされ
る。セット信号入力端子SETNはセット機能を実行さ
せるときはVSS電位とされ、それ以外のときはVDD
電位とされる。This differential-R with reset / set function
In the D-type flip-flop having the S-latch configuration, the reset signal input terminal RSTN is set to the VSS potential which is the lower potential power supply potential when the reset function is performed, and the VDD potential which is the higher potential power supply potential otherwise. It is said. The set signal input terminal SETN is set to the VSS potential when the set function is executed, and is set to VDD otherwise.
Potential.
【0056】次に、上記構成のリセット・セット機能付
きの差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの動
作を説明する。トランジスタTN9のゲートは直流電源
に接続されて高電位側電源電位であるVDD電位に固定
されているので常に導通状態となっている。Next, the operation of the above-configured D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function will be described. Since the gate of the transistor TN9 is connected to the DC power supply and is fixed at the VDD potential which is the higher potential power supply potential, it is always in a conductive state.
【0057】通常動作モードのときであって、セット機
能を実行させない状態では、セット信号入力端子SET
NはVDD電位となっており、インバータ回路INV6
を介してPchトランジスタTP7は導通状態となり、
NchトランジスタTN101は非導通状態となってい
る。また、リセット機能を実行させない状態では、リセ
ット信号入力端子RSTNはVDD電位となっており、
3入力NAND回路NAND3の一つの入力端子は常時
的にVDD電位が入力されていることになる。したがっ
て、リセット信号入力端子RSTNがVDD電位に固定
されている限りにおいては、3入力NAND回路NAN
D3の動作は、差動インバータ1の出力端子D′の状態
と2入力NAND回路NAND2の出力の状態のみによ
って制御されることになり、このことは、リセット信号
入力端子RSTNがVDD電位に固定されている限りに
おいて、3入力NAND回路NAND3が従来の技術の
図6の2入力NAND回路NAND1と実質的に同じと
いうことである。その結果として、通常の動作は従来の
技術の図6の場合と同様になる。もっとも、非反転のデ
ータ出力端子Qが3入力NAND回路NAND3にイン
バータ回路INV10を介して接続されている点では構
成的に異なるが、非反転のデータ出力端子Qおよび反転
データ出力端子QNからの出力状態については従来の技
術の図6の場合とまったく同じである。In the normal operation mode and when the set function is not executed, the set signal input terminal SET
N is the VDD potential, and the inverter circuit INV6
, The Pch transistor TP7 becomes conductive,
Nch transistor TN101 is off. In a state where the reset function is not executed, the reset signal input terminal RSTN is at the VDD potential,
One input terminal of the three-input NAND circuit NAND3 is always supplied with the VDD potential. Therefore, as long as reset signal input terminal RSTN is fixed to the VDD potential, three-input NAND circuit NAN
The operation of D3 is controlled only by the state of the output terminal D 'of the differential inverter 1 and the state of the output of the two-input NAND circuit NAND2, which means that the reset signal input terminal RSTN is fixed to the VDD potential. This means that the three-input NAND circuit NAND3 is substantially the same as the two-input NAND circuit NAND1 of FIG. As a result, the normal operation is similar to that of the prior art shown in FIG. Although the configuration is different in that the non-inverted data output terminal Q is connected to the three-input NAND circuit NAND3 via the inverter circuit INV10, the outputs from the non-inverted data output terminal Q and the inverted data output terminal QN are different. The state is exactly the same as in FIG. 6 of the prior art.
【0058】次に、セット機能を働かせる場合を考え
る。セット信号入力端子SETNをVDD電位からVS
S電位に切り換えると、そして、このときリセット信号
入力端子RSTNはインアクティブのVDD電位となっ
ているとすると、セット入力端子Sに接続されたPch
トランジスタTP101が導通状態に反転する。また、
インバータ回路INV6の出力はVDD電位となり、P
chトランジスタTP7が非導通状態に反転するととも
に、NchトランジスタTN101が導通状態に反転す
る。その結果、セット入力端子SはPchトランジスタ
TP101を介してVDD電位の直流電源に接続されて
VDD電位になり、リセット入力端子RはNchトラン
ジスタTN101を介してVSS電位のグランドに接続
されてVSS電位になる。このとき、充電用のPchト
ランジスタTP7は非導通状態に反転している。また、
リセット入力端子RがVSS電位になることからNch
トランジスタTN7は非導通状態となり、セット入力端
子SはVSS電位のグランドから絶縁された状態となる
一方、PchトランジスタTP4が導通状態となって、
このトランジスタTP4を介してVDD電位の直流電源
よりセット入力端子Sに充電が行われることから、セッ
ト入力端子SはそのVDD電位を保つ。また、セット入
力端子SがVDD電位になることからPchトランジス
タTP3が非導通状態となり、PchトランジスタTP
7も非導通状態であるので、リセット入力端子Rに対す
る充電は起こらず、リセット入力端子RはそのVSS電
位を保つ。Next, consider the case where the set function is activated. Set signal input terminal SETN is changed from VDD potential to VS
When the reset signal input terminal RSTN is set to the inactive VDD potential at this time, the Pch connected to the set input terminal S
The transistor TP101 is inverted to the conductive state. Also,
The output of the inverter circuit INV6 becomes VDD potential, and P
The channel transistor TP7 is turned off and the Nch transistor TN101 is turned on. As a result, the set input terminal S is connected to the VDD power supply via the Pch transistor TP101 to be at the VDD potential, and the reset input terminal R is connected to the VSS potential ground via the Nch transistor TN101 to be at the VSS potential. Become. At this time, the charging Pch transistor TP7 is inverted to a non-conductive state. Also,
Since the reset input terminal R becomes VSS potential, Nch
The transistor TN7 becomes non-conductive, the set input terminal S becomes insulated from the ground of the VSS potential, while the Pch transistor TP4 becomes conductive,
Since the set input terminal S is charged from the DC power supply of the VDD potential via the transistor TP4, the set input terminal S maintains the VDD potential. Further, since the set input terminal S is set to the VDD potential, the Pch transistor TP3 is turned off, and the Pch transistor TP
7 is also in a non-conductive state, so that the reset input terminal R is not charged, and the reset input terminal R maintains its VSS potential.
【0059】このようにセット入力端子SがVDD電位
に固定され、リセット入力端子RがVSS電位に固定さ
れると、2入力NAND回路NAND2の他方の入力の
いかんに関係なく2入力NAND回路NAND2の出力
はVDD電位となる。3入力NAND回路NAND3の
3つの入力端子については、その一つの入力端子に2入
力NAND回路NAND2の出力のVDD電位が入力さ
れ、もう一つの入力端子には前記のセット入力端子Sの
VDD電位が入力され、さらにもう一つの入力端子には
リセット信号入力端子RSTNからのVDD電位が入力
されるため、NAND条件が成立して、3入力NAND
回路NAND3の出力端子であるQN出力端子からはV
SS電位が出力されることになる。As described above, when the set input terminal S is fixed at the VDD potential and the reset input terminal R is fixed at the VSS potential, the two-input NAND circuit NAND2 is connected regardless of the other input of the two-input NAND circuit NAND2. The output becomes the VDD potential. As for the three input terminals of the three-input NAND circuit NAND3, the VDD potential of the output of the two-input NAND circuit NAND2 is input to one input terminal, and the VDD potential of the set input terminal S is input to the other input terminal. Since the VDD potential from the reset signal input terminal RSTN is input to the other input terminal, the NAND condition is satisfied and the three-input NAND
VN is output from the QN output terminal, which is the output terminal of the circuit NAND3.
The SS potential is output.
【0060】以上のようにして、セット入力端子SがV
DD電位となることからRSラッチ2の3入力NAND
回路NAND3の出力端子であるQN出力端子からはV
SS電位が出力される。その結果として、1つのインバ
ータ回路INV10を介してのデータ出力端子Qからは
VDD電位が出力され、2つのインバータ回路INV2
0,INV21を介しての反転データ出力端子QNから
はVSS電位が出力されることになる。すなわち、セッ
ト機能が実現されている。この動作は、データ入力端子
Dから入力されるデータの値のいかんにかかわりなく、
またクロック入力端子CLKに入力されるクロック入力
信号の状態とは関係なく行われるので、非同期的にセッ
ト機能が実現される。As described above, the set input terminal S is
Since it becomes DD potential, the 3-input NAND of the RS latch 2
VN is output from the QN output terminal, which is the output terminal of the circuit NAND3.
The SS potential is output. As a result, the VDD potential is output from the data output terminal Q via one inverter circuit INV10, and the two inverter circuits INV2
0, the VSS potential is output from the inverted data output terminal QN via INV21. That is, the set function is realized. This operation is performed regardless of the value of the data input from the data input terminal D,
Further, since the setting is performed irrespective of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK, the set function is realized asynchronously.
【0061】次に、リセット機能を働かせる場合を考え
る。リセット信号入力端子RSTNをVDD電位からア
クティブのVSS電位に切り換えると、そして、このと
きセット信号入力端子SETNはインアクティブのVD
D電位となっているとすると、リセット信号入力端子R
STNに接続された3入力NAND回路NAND3の一
つの入力端子にVSS電位が入力されることになる。し
たがって、3入力NAND回路NAND3の他の二つの
入力端子の状態がいかなる組み合わせにあっても、3入
力NAND回路NAND3の出力端子であるQN出力端
子からはVDD電位が出力されることになる。その結果
として、1つのインバータ回路INV10を介してのデ
ータ出力端子QからはVSS電位が出力され、2つのイ
ンバータ回路INV20,INV21を介しての反転デ
ータ出力端子QNからはVDD電位が出力されることに
なる。すなわち、リセット機能が実現されている。この
動作は、データ入力端子Dから入力されるデータの値の
いかんにかかわりなく、またクロック入力端子CLKに
入力されるクロック入力信号の状態とは関係なく行われ
るので、非同期的にリセット機能が実現される。Next, consider the case where the reset function is activated. When the reset signal input terminal RSTN is switched from the VDD potential to the active VSS potential, at this time, the set signal input terminal SETN becomes the inactive VD
Assuming that the potential is D, the reset signal input terminal R
The VSS potential is input to one input terminal of the three-input NAND circuit NAND3 connected to STN. Therefore, regardless of the state of the other two input terminals of the three-input NAND circuit NAND3 in any combination, the VDD potential is output from the QN output terminal which is the output terminal of the three-input NAND circuit NAND3. As a result, the VSS potential is output from the data output terminal Q via one inverter circuit INV10, and the VDD potential is output from the inverted data output terminal QN via two inverter circuits INV20 and INV21. become. That is, a reset function is realized. This operation is performed regardless of the value of the data input from the data input terminal D and regardless of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK. Is done.
【0062】最後に、リセット機能を働かせるにつき、
リセット信号入力端子RSTNをVDD電位からアクテ
ィブのVSS電位に切り換えたときに、セット信号入力
端子SETNもアクティブのVSS電位となっていた、
あるいは同時にVSS電位になった場合を考察する。上
記で説明したように、リセット機能は、リセット信号入
力端子RSTNからのリセット信号を3入力NAND回
路NAND3に直接に入力することにより、NAND回
路の論理を利用したものとなっている。すなわち、リセ
ット信号入力端子RSTNに接続された3入力NAND
回路NAND3の一つの入力端子にVSS電位が入力さ
れたときには、他の二つの入力端子の状態がいかなる組
み合わせにあっても、NAND論理によって、3入力N
AND回路NAND3の出力端子であるQN出力端子か
らはVDD電位が出力されることになる。この動作はセ
ット信号入力端子SETNの出力がVDD電位であるか
VSS電位であるかに影響を受けない優先的なものであ
る。したがって、リセット信号入力端子RSTNとセッ
ト信号入力端子SETNとがともにアクティブのVSS
電位になっても、所期通りのリセット機能が働くことに
なる。すなわち、非反転のデータ出力端子QからはVS
S電位が出力され、反転データ出力端子QNからはVD
D電位が出力されることになる。Finally, when the reset function is activated,
When the reset signal input terminal RSTN was switched from the VDD potential to the active VSS potential, the set signal input terminal SETN was also at the active VSS potential.
Alternatively, consider the case where the potentials simultaneously reach the VSS potential. As described above, the reset function utilizes the logic of the NAND circuit by directly inputting the reset signal from the reset signal input terminal RSTN to the three-input NAND circuit NAND3. That is, the three-input NAND connected to the reset signal input terminal RSTN
When the VSS potential is input to one input terminal of the circuit NAND3, the three-input N input is performed by the NAND logic regardless of the state of the other two input terminals in any combination.
The VDD potential is output from the QN output terminal which is the output terminal of the AND circuit NAND3. This operation is a priority operation which is not affected by whether the output of the set signal input terminal SETN is at the VDD potential or the VSS potential. Therefore, the reset signal input terminal RSTN and the set signal input terminal SETN are both active VSS
Even if the potential is reached, the intended reset function will work. That is, VS is output from the non-inverted data output terminal Q.
S potential is output, and VD is output from the inverted data output terminal QN.
The D potential is output.
【0063】以上のように、スレイブラッチであるRS
ラッチの論理とNAND回路の論理をうまく利用してい
ること、さらに、2つのNAND回路の出力の両方をフ
リップフロップの出力とするのではなく、片方のNAN
D回路すなわち3入力NAND回路NAND3の出力か
らフリップフロップの2つの出力を作ることにより、リ
セット機能が確実に働くリセット機能優先のリセット・
セット機能付きの差動−RSラッチ構成のD型フリップ
フロップを少ない素子数で実現できる。As described above, the slave latch RS
The logic of the latch and the logic of the NAND circuit are used well. Further, instead of using both outputs of the two NAND circuits as outputs of the flip-flop, one of the NANs is used.
By generating two outputs of the flip-flop from the output of the D circuit, that is, the output of the three-input NAND circuit NAND3, a reset function with a reset function with a higher priority is provided.
A D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a set function can be realized with a small number of elements.
【0064】また、非反転のデータ出力端子Qも反転デ
ータ出力端子QNも共通のNAND回路NAND3の方
に接続してあるので、トランジスタサイズの調整が容易
になる。これについて、図2を参照しながら説明する。Since both the non-inverted data output terminal Q and the inverted data output terminal QN are connected to the common NAND circuit NAND3, it is easy to adjust the transistor size. This will be described with reference to FIG.
【0065】図2は差動−RSラッチ構成のD型フリッ
プフロップのスレイブラッチから出力端子までを書き出
したものである。図2において、NAND1およびNA
ND2はNAND回路、Sはセット入力端子、Rはリセ
ット入力端子、Qはデータ出力端子、QNは反転データ
出力端子、TP200,TP201,TP202および
TP203はPch型MOSトランジスタ、TN20
0,TN201,TN202およびTN203はNch
型MOSトランジスタ、INV10,INV20および
INV21はインバータ回路である。FIG. 2 shows data from the slave latch to the output terminal of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration. In FIG. 2, NAND1 and NA1
ND2 is a NAND circuit, S is a set input terminal, R is a reset input terminal, Q is a data output terminal, QN is an inverted data output terminal, TP200, TP201, TP202 and TP203 are Pch type MOS transistors, TN20
0, TN201, TN202 and TN203 are Nch
The type MOS transistors INV10, INV20 and INV21 are inverter circuits.
【0066】いま、セット入力端子Sとリセット入力端
子RとがともにVDD電位の充電期間であり、データ出
力端子QにVDD電位が出力されているとする。この状
態からデータ出力端子QにVSS電位を出力する場合の
クリティカルパスは、セット入力端子SがVSS電位に
なり、PchトランジスタTP201がすばやく導通状
態となり、インバータ回路INV10によりデータ出力
端子QがVSS電位となるまでである。Assume that both the set input terminal S and the reset input terminal R are in the charging period of the VDD potential, and the VDD potential is output to the data output terminal Q. In this state, when the VSS potential is output to the data output terminal Q, the set input terminal S becomes the VSS potential, the Pch transistor TP201 quickly becomes conductive, and the inverter circuit INV10 sets the data output terminal Q to the VSS potential. Until it becomes.
【0067】また、セット入力端子Sとリセット入力端
子RとがともにVDD電位の充電期間であり、データ出
力端子QにVSS電位が出力されているとする。この状
態からデータ出力端子QにVDD電位を出力する場合の
クリティカルパスは、リセット入力端子RがVSS電位
となり、PchトランジスタTP202がすばやく導通
状態となり、NchトランジスタTN200が導通状態
となり、NAND回路NAND1の出力がVSS電位と
なり、INV10によりデータ出力端子QにVDD電位
が伝わるまでである。Assume that both the set input terminal S and the reset input terminal R are in the charging period of the VDD potential, and the VSS potential is output to the data output terminal Q. In this state, when the VDD potential is output to the data output terminal Q, the reset input terminal R becomes the VSS potential, the Pch transistor TP202 quickly becomes conductive, the Nch transistor TN200 becomes conductive, and the output of the NAND circuit NAND1 Becomes the VSS potential, and the VDD potential is transmitted to the data output terminal Q by INV10.
【0068】以上のことから、トランジスタTP20
1,TN201,TP202およびTN200の駆動能
力がRSラッチの動作速度を決めることが分かる。ほか
のトランジスタは、負荷となるので、できるだけ小さい
トランジスタサイズにすることが望ましい。この知見に
基づいて、一部のトランジスタのゲート幅サイズを大き
くするだけでよく、その調整が容易になる。From the above, the transistor TP20
1, it can be seen that the driving capability of TN201, TP202 and TN200 determines the operating speed of the RS latch. Since other transistors become loads, it is desirable to make the transistor size as small as possible. Based on this knowledge, it is only necessary to increase the gate width size of some transistors, and the adjustment becomes easy.
【0069】〔実施の形態2〕実施の形態2はセット機
能優先タイプである。図3は実施の形態2のリセット・
セット機能付きの差動−RSラッチ構成のD型フリップ
フロップの回路構成図である。構成要素について説明す
ると、図3において、符号の1はマスターラッチを構成
する差動インバータ、2はスレイブラッチを構成するR
Sラッチである。また、TP1,TP2,TP3,TP
4,TP6およびTP100はPch型MOSトランジ
スタ、TN1,TN2,TN3,TN6,TN7,TN
9およびTN100はNch型MOSトランジスタ、N
AND1は2入力NAND回路、NAND4は3入力N
AND回路、INV1,INV5,INV30,INV
31およびINV40はインバータ回路、SおよびRは
フリップフロップの内部ノードでRSラッチ2のセット
入力端子とリセット入力端子、n1およびn2はトラン
ジスタTN9のドレイン端子またはソース端子、CLK
はクロック入力端子、Dはデータ入力端子、RSTNは
リセット信号入力端子、SETNはセット信号入力端
子、Qは非反転のデータ出力端子、QNは反転データ出
力端子であり、これらの各要素は図示のとおりに結線さ
れている。2入力NAND回路NAND1が請求項4に
いう第1のNAND回路に相当し、3入力NAND回路
NAND4が第2のNAND回路に相当している。Nc
hトランジスタTN100とPchトランジスタTP1
00のそれぞれが請求項5にいうスイッチング素子に相
当している。[Second Embodiment] The second embodiment is a set function priority type. FIG.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a set function. The components will be described. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a differential inverter constituting a master latch, and reference numeral 2 denotes an R which constitutes a slave latch.
This is an S latch. TP1, TP2, TP3, TP
4, TP6 and TP100 are Pch type MOS transistors, TN1, TN2, TN3, TN6, TN7, TN
9 and TN100 are Nch MOS transistors, N
AND1 is a 2-input NAND circuit, NAND4 is a 3-input N
AND circuit, INV1, INV5, INV30, INV
31 and INV40 are inverter circuits; S and R are internal nodes of flip-flops; set input terminal and reset input terminal of RS latch 2; n1 and n2 are drain or source terminals of transistor TN9;
Is a clock input terminal, D is a data input terminal, RSTN is a reset signal input terminal, SETN is a set signal input terminal, Q is a non-inverted data output terminal, and QN is an inverted data output terminal. It is connected as follows. The two-input NAND circuit NAND1 corresponds to the first NAND circuit in claim 4, and the three-input NAND circuit NAND4 corresponds to the second NAND circuit. Nc
h transistor TN100 and Pch transistor TP1
00 corresponds to the switching element according to claim 5.
【0070】図3の回路構成が従来の技術の図6と相違
しているのは次の点である。リセット信号入力端子RS
TNとセット信号入力端子SETNとが設けられてい
る。RSラッチ2のセット入力端子Sと低電位側電源電
位であるVSS電位のグランドとの間にNchトランジ
スタTN100が接続され、このトランジスタTN10
0のゲートがインバータ回路INV5を介してリセット
信号入力端子RSTNに接続されている。充電用のPc
hトランジスタTP2と高電位側電源電位であるVDD
電位の直流電源との間にPchトランジスタTP6が接
続され、このトランジスタTP6のゲートがインバータ
回路INV5を介してリセット信号入力端子RSTNに
接続されている。RSラッチ2のリセット入力端子Rと
直流電源との間にPchトランジスタTP100が接続
され、このトランジスタTP100のゲートが直接にリ
セット信号入力端子RSTNに接続されている。The circuit configuration of FIG. 3 is different from that of FIG. 6 of the prior art in the following point. Reset signal input terminal RS
A TN and a set signal input terminal SETN are provided. An Nch transistor TN100 is connected between the set input terminal S of the RS latch 2 and the ground of the VSS potential which is the lower potential power supply potential.
The gate of 0 is connected to the reset signal input terminal RSTN via the inverter circuit INV5. Pc for charging
h transistor TP2 and VDD which is a high potential side power supply potential
A Pch transistor TP6 is connected between the power supply and a DC power supply having a potential, and the gate of the transistor TP6 is connected to a reset signal input terminal RSTN via an inverter circuit INV5. A Pch transistor TP100 is connected between the reset input terminal R of the RS latch 2 and the DC power supply, and the gate of the transistor TP100 is directly connected to the reset signal input terminal RSTN.
【0071】D′は差動インバータ1の出力端子のうち
RSラッチ2のセット入力端子Sに接続された出力端子
であり、この出力端子D′はデータ入力端子Dに入力さ
れたデータと同じ値を出力するものであるが、RSラッ
チ2におけるNAND回路としてこの出力端子D′に接
続された方のNAND回路NAND1は従来の技術の図
6と同様に2入力NAND回路となっている。DN′は
差動インバータ1の出力端子のうちRSラッチ2のリセ
ット入力端子Rに接続された出力端子であり、この出力
端子DN′はデータ入力端子Dに入力されたデータの反
転値を出力するものであるが、RSラッチ2におけるN
AND回路としてこの出力端子DN′に接続された方の
NAND回路NAND4は従来の技術の図6とは違って
3入力NAND回路となっている。D 'is an output terminal of the differential inverter 1 connected to the set input terminal S of the RS latch 2, and the output terminal D' has the same value as the data input to the data input terminal D. The NAND circuit NAND1 connected to the output terminal D 'as a NAND circuit in the RS latch 2 is a two-input NAND circuit as in the prior art shown in FIG. DN 'is an output terminal connected to the reset input terminal R of the RS latch 2 among the output terminals of the differential inverter 1, and this output terminal DN' outputs an inverted value of the data input to the data input terminal D. However, N in the RS latch 2
The NAND circuit NAND4 connected to the output terminal DN 'as an AND circuit is a three-input NAND circuit unlike the prior art shown in FIG.
【0072】3入力NAND回路NAND4は、その一
つの入力端子が差動インバータ1におけるデータ入力端
子Dとは逆の反転値を出力する方の出力端子DN′に接
続され、もう一つの入力端子がもう一つの2入力NAN
D回路NAND1の出力端子に接続され、さらにもう一
つの入力端子がセット信号入力端子SETNに接続され
ている。2入力NAND回路NAND1は、その一つの
入力端子が差動インバータ1におけるデータ入力端子D
と同じ値を出力する方の出力端子D′に接続され、もう
一つの入力端子が3入力NAND回路NAND4の出力
端子に接続されている。The three-input NAND circuit NAND4 has one input terminal connected to the output terminal DN 'that outputs an inverted value opposite to the data input terminal D of the differential inverter 1, and the other input terminal connected to the other input terminal. Another two-input NAN
The output terminal of the D circuit NAND1 is connected, and another input terminal is connected to the set signal input terminal SETN. One input terminal of the two-input NAND circuit NAND1 is a data input terminal D of the differential inverter 1.
And the other input terminal is connected to the output terminal of a three-input NAND circuit NAND4.
【0073】従来の技術の図6の場合、図面で下側の2
入力NAND回路NAND2の出力端子はデータ出力端
子Qに接続されたQ出力端子となっており、上側の2入
力NAND回路NAND1の出力端子は反転データ出力
端子QNに接続されたQN出力端子となっているが、本
実施の形態2の場合は、下側の3入力NAND回路NA
ND4の出力端子であるQ出力端子は用いるが、上側の
2入力NAND回路NAND1の出力端子であるQN出
力端子は用いない。下側の3入力NAND回路NAND
4のQ出力端子に2つのインバータ回路INV30,I
NV31を介して非反転のデータ出力端子Qが接続さ
れ、同じ3入力NAND回路NAND4のQ出力端子に
インバータ回路INV40を介して反転データ出力端子
QNが接続されている。In the case of FIG. 6 of the prior art, the lower 2
The output terminal of the input NAND circuit NAND2 is a Q output terminal connected to the data output terminal Q, and the output terminal of the upper two-input NAND circuit NAND1 is a QN output terminal connected to the inverted data output terminal QN. However, in the case of the second embodiment, the lower three-input NAND circuit NA
The Q output terminal that is the output terminal of ND4 is used, but the QN output terminal that is the output terminal of the upper two-input NAND circuit NAND1 is not used. Lower 3-input NAND circuit NAND
4 Q output terminals are connected to two inverter circuits INV30 and INV30.
A non-inverted data output terminal Q is connected via NV31, and an inverted data output terminal QN is connected via an inverter circuit INV40 to the Q output terminal of the same three-input NAND circuit NAND4.
【0074】このリセット・セット機能付きの差動−R
Sラッチ構成のD型フリップフロップにおいては、リセ
ット信号入力端子RSTNはリセット機能を実行させる
ときは低電位側電源電位であるVSS電位とされ、それ
以外のときは高電位側電源電位であるVDD電位とされ
る。セット信号入力端子SETNはセット機能を実行さ
せるときはVSS電位とされ、それ以外のときはVDD
電位とされる。This differential-R with reset / set function
In the D-type flip-flop having the S-latch configuration, the reset signal input terminal RSTN is set to the VSS potential which is the lower potential power supply potential when the reset function is performed, and the VDD potential which is the higher potential power supply potential otherwise. It is said. The set signal input terminal SETN is set to the VSS potential when the set function is executed, and is set to VDD otherwise.
Potential.
【0075】次に、上記構成のリセット・セット機能付
きの差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの動
作を説明する。トランジスタTN9のゲートは直流電源
に接続されて高電位側電源電位であるVDD電位に固定
されているので常に導通状態となっている。Next, the operation of the D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function having the above configuration will be described. Since the gate of the transistor TN9 is connected to the DC power supply and is fixed at the VDD potential which is the higher potential power supply potential, it is always in a conductive state.
【0076】通常動作モードのときであって、リセット
機能を実行させない状態では、リセット信号入力端子R
STNはVDD電位となっており、Pchトランジスタ
TP100は非導通状態となり、インバータ回路INV
5を介してPchトランジスタTP6は導通状態とな
り、NchトランジスタTN100は非導通状態となっ
ている。また、セット機能を実行させない状態では、セ
ット信号入力端子SETNはVDD電位となっており、
3入力NAND回路NAND4の一つの入力端子は常時
的にVDD電位が入力されていることになる。したがっ
て、セット信号入力端子SETNがVDD電位に固定さ
れている限りにおいては、3入力NAND回路NAND
4の動作は、差動インバータ1の出力端子DN′の状態
と2入力NAND回路NAND1の出力の状態のみによ
って制御されることになり、このことは、セット信号入
力端子SETNがVDD電位に固定されている限りにお
いて、3入力NAND回路NAND4が従来の技術の図
6の2入力NAND回路NAND2と実質的に同じとい
うことである。その結果として、通常の動作は従来の技
術の図6の場合と同様になる。もっとも、反転データ出
力端子QNが3入力NAND回路NAND4にインバー
タ回路INV40を介して接続されている点では構成的
に異なるが、反転データ出力端子QNおよびデータ出力
端子Qからの出力状態については従来の技術の図6の場
合とまったく同じである。In the normal operation mode and when the reset function is not executed, the reset signal input terminal R
STN is at the VDD potential, the Pch transistor TP100 is turned off, and the inverter circuit INV
5, the Pch transistor TP6 is turned on, and the Nch transistor TN100 is turned off. In a state where the set function is not executed, the set signal input terminal SETN is at the VDD potential,
One input terminal of the three-input NAND circuit NAND4 is always supplied with the VDD potential. Therefore, as long as set signal input terminal SETN is fixed at the VDD potential, three-input NAND circuit NAND
4 is controlled only by the state of the output terminal DN 'of the differential inverter 1 and the state of the output of the two-input NAND circuit NAND1, which means that the set signal input terminal SETN is fixed to the VDD potential. This means that the three-input NAND circuit NAND4 is substantially the same as the two-input NAND circuit NAND2 of FIG. As a result, the normal operation is similar to that of the prior art shown in FIG. Although the configuration is different in that the inverted data output terminal QN is connected to the three-input NAND circuit NAND4 via the inverter circuit INV40, the output states from the inverted data output terminal QN and the data output terminal Q are the same as those of the conventional one. It is exactly the same as the case of FIG. 6 of the technology.
【0077】次に、リセット機能を働かせる場合を考え
る。リセット信号入力端子RSTNをVDD電位からV
SS電位に切り換えると、そして、このときセット信号
入力端子SETNはインアクティブのVDD電位となっ
ているとすると、リセット入力端子Rに接続されたPc
hトランジスタTP100が導通状態に反転する。ま
た、インバータ回路INV5の出力はVDD電位とな
り、PchトランジスタTP6が非導通状態に反転する
とともに、NchトランジスタTN100が導通状態に
反転する。その結果、セット入力端子SはNchトラン
ジスタTN100を介してVSS電位のグランドに接続
されてVSS電位になり、リセット入力端子RはPch
トランジスタTP100を介してVDD電位の直流電源
に接続されてVDD電位になる。このとき、充電用のP
chトランジスタTP6は非導通状態に反転している。
また、セット入力端子SがVSS電位になることからN
chトランジスタTN6は非導通状態となり、リセット
入力端子RはVSS電位のグランドから絶縁された状態
となる一方、PchトランジスタTP3が導通状態とな
って、このトランジスタTP3を介してVDD電位の直
流電源よりリセット入力端子Rに充電が行われることか
ら、リセット入力端子RはそのVDD電位を保つ。ま
た、リセット入力端子RがVDD電位になることからP
chトランジスタTP4が非導通状態となり、Pchト
ランジスタTP6も非導通状態であるので、セット入力
端子Sに対する充電は起こらず、セット入力端子Sはそ
のVSS電位を保つ。Next, consider the case where the reset function is activated. The reset signal input terminal RSTN is changed from VDD potential to V
When the potential is switched to the SS potential, and at this time, the set signal input terminal SETN is at the inactive VDD potential, the Pc connected to the reset input terminal R
The h transistor TP100 is inverted to the conductive state. Further, the output of the inverter circuit INV5 becomes VDD potential, the Pch transistor TP6 is inverted to a non-conductive state, and the Nch transistor TN100 is inverted to a conductive state. As a result, the set input terminal S is connected to the ground of the VSS potential via the Nch transistor TN100 and becomes the VSS potential, and the reset input terminal R is connected to the Pch transistor
The transistor is connected to the DC power supply of the VDD potential via the transistor TP100 and becomes the VDD potential. At this time, the charging P
The channel transistor TP6 is inverted to a non-conductive state.
Further, since the set input terminal S is at the VSS potential, N
The channel transistor TN6 is turned off, and the reset input terminal R is insulated from the ground of the VSS potential, while the Pch transistor TP3 is turned on and reset from the DC power supply of the VDD potential via the transistor TP3. Since the input terminal R is charged, the reset input terminal R keeps its VDD potential. Further, since the reset input terminal R becomes the VDD potential, P
Since the channel transistor TP4 is turned off and the Pch transistor TP6 is also turned off, the charging of the set input terminal S does not occur, and the set input terminal S maintains its VSS potential.
【0078】このようにセット入力端子SがVSS電位
に固定され、リセット入力端子RがVDD電位に固定さ
れると、2入力NAND回路NAND1の他方の入力の
いかんに関係なく2入力NAND回路NAND1の出力
はVDD電位となる。3入力NAND回路NAND4の
3つの入力端子については、その一つの入力端子に2入
力NAND回路NAND1の出力のVDD電位が入力さ
れ、もう一つの入力端子には前記のリセット入力端子R
のVDD電位が入力され、さらにもう一つの入力端子に
はセット信号入力端子SETNからのVDD電位が入力
されるため、NAND条件が成立して、3入力NAND
回路NAND4の出力端子であるQ出力端子からはVS
S電位が出力されることになる。As described above, when the set input terminal S is fixed at the VSS potential and the reset input terminal R is fixed at the VDD potential, the two-input NAND circuit NAND1 is connected regardless of the other input of the two-input NAND circuit NAND1. The output becomes the VDD potential. As for the three input terminals of the three-input NAND circuit NAND4, the VDD potential of the output of the two-input NAND circuit NAND1 is input to one input terminal, and the reset input terminal R is input to the other input terminal.
And the other input terminal is supplied with the VDD potential from the set signal input terminal SETN, so that the NAND condition is satisfied and the three-input NAND
VS is output from the Q output terminal, which is the output terminal of the circuit NAND4.
The S potential is output.
【0079】以上のようにして、リセット入力端子Rが
VDD電位となることからRSラッチ2の3入力NAN
D回路NAND4の出力端子であるQ出力端子からはV
SS電位が出力される。その結果として、2つのインバ
ータ回路INV30,INV31を介してのデータ出力
端子QからはVSS電位が出力され、1つのインバータ
回路INV40を介しての反転データ出力端子QNから
はVDD電位が出力されることになる。すなわち、リセ
ット機能が実現されている。この動作は、データ入力端
子Dから入力されるデータの値のいかんにかかわりな
く、またクロック入力端子CLKに入力されるクロック
入力信号の状態とは関係なく行われるので、非同期的に
リセット機能が実現される。As described above, since the reset input terminal R is at the VDD potential, the three-input NAN of the RS latch 2 is
From the Q output terminal which is the output terminal of the D circuit NAND4, V
The SS potential is output. As a result, the VSS potential is output from the data output terminal Q via the two inverter circuits INV30 and INV31, and the VDD potential is output from the inverted data output terminal QN via the one inverter circuit INV40. become. That is, a reset function is realized. This operation is performed regardless of the value of the data input from the data input terminal D and regardless of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK. Is done.
【0080】次に、セット機能を働かせる場合を考え
る。セット信号入力端子SETNをVDD電位からアク
ティブのVSS電位に切り換えると、そして、このとき
リセット信号入力端子RSTNはインアクティブのVD
D電位となっているとすると、セット信号入力端子SE
TNに接続された3入力NAND回路NAND4の一つ
の入力端子にVSS電位が入力されることになる。した
がって、3入力NAND回路NAND4の他の二つの入
力端子の状態がいかなる組み合わせにあっても、3入力
NAND回路NAND4の出力端子であるQ出力端子か
らはVDD電位が出力されることになる。その結果とし
て、2つのインバータ回路INV30,INV31を介
しての非反転のデータ出力端子QからはVDD電位が出
力され、1つのインバータ回路INV40を介しての反
転データ出力端子QNからはVSS電位が出力されるこ
とになる。すなわち、セット機能が実現されている。こ
の動作は、データ入力端子Dから入力されるデータの値
のいかんにかかわりなく、またクロック入力端子CLK
に入力されるクロック入力信号の状態とは関係なく行わ
れるので、非同期的にセット機能が実現される。Next, consider the case where the set function is activated. When the set signal input terminal SETN is switched from the VDD potential to the active VSS potential, then the reset signal input terminal RSTN is set to the inactive VDD
Assuming that the potential is D, the set signal input terminal SE
The VSS potential is input to one input terminal of the three-input NAND circuit NAND4 connected to TN. Therefore, regardless of the state of the other two input terminals of the three-input NAND circuit NAND4 in any combination, the VDD potential is output from the Q output terminal which is the output terminal of the three-input NAND circuit NAND4. As a result, the VDD potential is output from the non-inverted data output terminal Q via the two inverter circuits INV30 and INV31, and the VSS potential is output from the inverted data output terminal QN via the one inverter circuit INV40. Will be done. That is, the set function is realized. This operation is performed regardless of the value of the data input from the data input terminal D, and the clock input terminal CLK
Since the setting is performed irrespective of the state of the clock input signal input to the clock signal, the set function is realized asynchronously.
【0081】最後に、セット機能を働かせるにつき、セ
ット信号入力端子SETNをVDD電位からアクティブ
のVSS電位に切り換えたときに、リセット信号入力端
子RSTNもアクティブのVSS電位となっていた、あ
るいは同時にVSS電位になった場合を考察する。上記
で説明したように、セット機能は、セット信号入力端子
SETNからのセット信号を3入力NAND回路NAN
D4に直接に入力することにより、NAND回路の論理
を利用したものとなっている。すなわち、セット信号入
力端子SETNに接続された3入力NAND回路NAN
D4の一つの入力端子にVSS電位が入力されたときに
は、他の二つの入力端子の状態がいかなる組み合わせに
あっても、NAND論理によって、3入力NAND回路
NAND4の出力端子であるQ出力端子からはVDD電
位が出力されることになる。この動作はリセット信号入
力端子RSTNの出力がVDD電位であるかVSS電位
であるかに影響を受けない優先的なものである。したが
って、セット信号入力端子SETNとリセット信号入力
端子RSTNとがともにアクティブのVSS電位になっ
ても、所期通りのセット機能が働くことになる。すなわ
ち、非反転のデータ出力端子QからはVDD電位が出力
され、反転データ出力端子QNからはVSS電位が出力
されることになる。Finally, in order to operate the set function, when the set signal input terminal SETN is switched from the VDD potential to the active VSS potential, the reset signal input terminal RSTN is also at the active VSS potential, or at the same time, the VSS potential is attained. Consider the case where As described above, the set function is such that the set signal from the set signal input terminal SETN is transmitted to the three-input NAND circuit NAN.
By directly inputting to D4, the logic of the NAND circuit is used. That is, the three-input NAND circuit NAN connected to the set signal input terminal SETN
When the VSS potential is input to one input terminal of D4, regardless of the state of the other two input terminals in any combination, from the Q output terminal, which is the output terminal of the three-input NAND circuit NAND4, by the NAND logic. The VDD potential is output. This operation is preferentially performed regardless of whether the output of the reset signal input terminal RSTN is at the VDD potential or the VSS potential. Therefore, even if both the set signal input terminal SETN and the reset signal input terminal RSTN become active VSS potentials, the set function as intended works. That is, the VDD potential is output from the non-inverted data output terminal Q, and the VSS potential is output from the inverted data output terminal QN.
【0082】以上のように、スレイブラッチであるRS
ラッチの論理とNAND回路の論理をうまく利用してい
ること、さらに、2つのNAND回路の出力の両方をフ
リップフロップの出力とするのではなく、片方のNAN
D回路すなわち3入力NAND回路NAND4の出力か
らフリップフロップの出力を作ることにより、セット機
能が確実に働くセット機能優先のリセット・セット機能
付きの差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップを
少ない素子数で実現できる。As described above, the slave latch RS
The logic of the latch and the logic of the NAND circuit are used well. Further, instead of using both outputs of the two NAND circuits as outputs of the flip-flop, one of the NANs is used.
By making the output of the flip-flop from the output of the D circuit, that is, the three-input NAND circuit NAND4, the number of the D-type flip-flops of the differential-RS latch configuration with the reset / set function with the priority of the set function that ensures the set function works is reduced. Can be realized by number.
【0083】また、非反転のデータ出力端子Qも反転デ
ータ出力端子QNも共通のNAND回路NAND4の方
に接続してあるので、実施の形態1の場合と同様に、ト
ランジスタサイズの調整が容易になる。Since both the non-inverted data output terminal Q and the inverted data output terminal QN are connected to the common NAND circuit NAND4, the transistor size can be easily adjusted as in the first embodiment. Become.
【0084】〔実施の形態3〕実施の形態3は、セット
動作はリセット動作の有無にかかわりなく非反転のデー
タ出力端子QをVDD電位になすという本来のセット機
能を発揮させ、リセット動作はセット動作の有無にかか
わりなく反転データ出力端子QNをVDD電位になすと
いう本来のリセット機能を発揮させるように工夫したも
のである。図4は実施の形態3のCMOS論理の規格に
沿ったリセット・セット機能付きの差動−RSラッチ構
成のD型フリップフロップの回路構成図である。[Third Embodiment] In the third embodiment, the set operation exhibits the original set function of setting the non-inverted data output terminal Q to the VDD potential regardless of the presence or absence of the reset operation. It is devised to exhibit the original reset function of setting the inverted data output terminal QN to the VDD potential regardless of the operation. FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function according to the CMOS logic standard of the third embodiment.
【0085】主だった構成要素について説明すると、図
3において、符号のTP110およびTP111はPc
h型MOSトランジスタ、TN20およびTN21はN
ch型MOSトランジスタ、NAND3およびNAND
4は3入力NAND回路、INV20,INV21,I
NV30およびINV31はインバータ回路、SETN
はセット信号入力端子、リセット信号入力端子RSTN
はリセット信号入力端子であり、その他の符号は図1と
同じである。図1のインバータ回路INV6およびPc
hトランジスタTP7はない。The main components will be described. In FIG. 3, reference numerals TP110 and TP111 denote Pc
h-type MOS transistors, TN20 and TN21 are N
ch-type MOS transistor, NAND3 and NAND
4 is a 3-input NAND circuit, INV20, INV21, I
NV30 and INV31 are inverter circuits, SETN
Is a set signal input terminal, a reset signal input terminal RSTN
Is a reset signal input terminal, and other symbols are the same as those in FIG. Inverter circuits INV6 and Pc of FIG.
There is no h transistor TP7.
【0086】実施の形態3の特徴ある回路構成は次の点
である。RSラッチ2のセット入力端子Sと高電位側電
源電位であるVDD電位の直流電源との間にPchトラ
ンジスタTP111が接続され、このトランジスタTP
111のゲートがセット信号入力端子SETNに接続さ
れている。RSラッチ2のリセット入力端子RとVDD
電位の直流電源との間にPchトランジスタTP110
が接続され、このトランジスタTP110のゲートがリ
セット信号入力端子RSTNに接続されている。The characteristic circuit configuration of the third embodiment is as follows. A Pch transistor TP111 is connected between the set input terminal S of the RS latch 2 and a DC power supply having a VDD potential which is a high potential power supply potential.
The gate of 111 is connected to the set signal input terminal SETN. Reset input terminal R of RS latch 2 and VDD
Pch transistor TP110 between the DC power supply of the potential
And the gate of the transistor TP110 is connected to the reset signal input terminal RSTN.
【0087】3入力NAND回路NAND3は、その一
つの入力端子が差動インバータ1におけるデータ入力端
子Dと同じ値を出力する方の出力端子D′に接続され、
もう一つの入力端子が他方の3入力NAND回路NAN
D4の出力端子に接続され、さらにもう一つの入力端子
がリセット信号入力端子RSTNに接続されている。も
う一つの3入力NAND回路NAND4は、その一つの
入力端子が差動インバータ1におけるデータ入力端子D
とは逆の反転値を出力する方の出力端子DN′に接続さ
れ、もう一つの入力端子が他方の3入力NAND回路N
AND3の出力端子に接続され、さらにもう一つの入力
端子がセット信号入力端子SETNに接続されている。The three-input NAND circuit NAND3 has one input terminal connected to the output terminal D 'which outputs the same value as the data input terminal D of the differential inverter 1, and
Another input terminal is the other three-input NAND circuit NAN
The other input terminal is connected to the reset signal input terminal RSTN. Another three-input NAND circuit NAND4 has one input terminal connected to the data input terminal D in the differential inverter 1.
The other input terminal is connected to an output terminal DN 'for outputting an inverted value opposite to that of the other three-input NAND circuit N.
The other input terminal is connected to the output terminal of AND3, and the other input terminal is connected to the set signal input terminal SETN.
【0088】上側の3入力NAND回路NAND3が請
求項7にいう第1のNAND回路に相当し、下側の3入
力NAND回路NAND4が第2のNAND回路に相当
し、PchトランジスタTP111,TP110がスイ
ッチング素子に対応している。The upper three-input NAND circuit NAND3 corresponds to the first NAND circuit according to claim 7, the lower three-input NAND circuit NAND4 corresponds to the second NAND circuit, and the Pch transistors TP111 and TP110 switch. It corresponds to the element.
【0089】上側の3入力NAND回路NAND3の出
力端子であるQN出力端子に2つのインバータ回路IN
V20,INV21を介して反転データ出力端子QNが
接続され、下側の3入力NAND回路NAND4の出力
端子であるQ出力端子に2つのインバータ回路INV3
0,INV31を介して非反転のデータ出力端子Qが接
続されている。Two inverter circuits IN are connected to a QN output terminal which is an output terminal of the upper three-input NAND circuit NAND3.
The inverted data output terminal QN is connected via V20 and INV21, and two inverter circuits INV3 are connected to the Q output terminal which is the output terminal of the lower three-input NAND circuit NAND4.
0, a non-inverted data output terminal Q is connected via INV31.
【0090】グランドに接続されるべきNchトランジ
スタTN1のソースとグランドとの間に2つのNchト
ランジスタTN20,TN21が接続され、一方のトラ
ンジスタTN20のゲートがリセット信号入力端子RS
TNに接続され、他方のトランジスタTN21のゲート
がセット信号入力端子SETNに接続されている。Two Nch transistors TN20 and TN21 are connected between the source of the Nch transistor TN1 to be connected to the ground and the ground, and the gate of one of the transistors TN20 is connected to the reset signal input terminal RS.
TN, and the gate of the other transistor TN21 is connected to the set signal input terminal SETN.
【0091】次に、上記構成のリセット・セット機能付
きの差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの動
作を説明する。通常動作モードのときの動作について
は、実施の形態1,2の場合と同様であるので説明を省
略する。Next, the operation of the D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function having the above configuration will be described. The operation in the normal operation mode is the same as that in the first and second embodiments, and the description is omitted.
【0092】通常動作モードのときであって、セット機
能を実行させない状態では、セット信号入力端子SET
NはVDD電位であるので、PchトランジスタTP1
11は非導通状態となっているとともに、下側の3入力
NAND回路NAND4の一つの入力端子は常時的にV
DD電位が入力されていることになる。また、リセット
機能を実行させない状態では、リセット信号入力端子R
STNはVDD電位であるので、PchトランジスタT
P110は非導通状態となっているとともに、上側の3
入力NAND回路NAND3の一つの入力端子は常時的
にVDD電位が入力されていることになる。したがっ
て、リセット信号入力端子RSTNおよびセット信号入
力端子SETNがVDD電位に固定されている限りにお
いては、上側の3入力NAND回路NAND3の動作
は、差動インバータ1の出力端子D′の状態と他方の下
側の3入力NAND回路NAND4の出力の状態のみに
よって制御されることになり、このことは、上側の3入
力NAND回路NAND3が従来の技術の図6の2入力
NAND回路NAND1と実質的に同じということであ
る。また、リセット信号入力端子RSTNおよびセット
信号入力端子SETNがVDD電位に固定されている限
りにおいては、下側の3入力NAND回路NAND4の
動作は、差動インバータ1の出力端子DN′と他方の上
側の3入力NAND回路NAND3の出力の状態のみに
よって制御されることになり、このことは、下側の3入
力NAND回路NAND4が従来の技術の図6の2入力
NAND回路NAND2と実質的に同じということであ
る。その結果として、通常の動作は従来の技術の図6の
場合と同様になり、データ出力端子Qおよび反転データ
出力端子QNからの出力状態については従来の技術の図
6の場合とまったく同じである。In the normal operation mode and when the set function is not executed, the set signal input terminal SET
Since N is the VDD potential, the Pch transistor TP1
11 is in a non-conductive state, and one input terminal of the lower three-input NAND circuit NAND4 is always connected to V
This means that the DD potential has been input. In the state where the reset function is not executed, the reset signal input terminal R
Since STN is at the VDD potential, the Pch transistor T
P110 is in a non-conductive state, and the upper 3
One input terminal of the input NAND circuit NAND3 is always supplied with the VDD potential. Therefore, as long as reset signal input terminal RSTN and set signal input terminal SETN are fixed to the VDD potential, the operation of upper three-input NAND circuit NAND3 depends on the state of output terminal D 'of differential inverter 1 and the other terminal. It is controlled only by the state of the output of the lower three-input NAND circuit NAND4, which means that the upper three-input NAND circuit NAND3 is substantially the same as the conventional two-input NAND circuit NAND1 of FIG. That's what it means. In addition, as long as the reset signal input terminal RSTN and the set signal input terminal SETN are fixed to the VDD potential, the operation of the lower three-input NAND circuit NAND4 depends on the output terminal DN ′ of the differential inverter 1 and the other upper terminal. Is controlled only by the output state of the three-input NAND circuit NAND3, which means that the lower three-input NAND circuit NAND4 is substantially the same as the two-input NAND circuit NAND2 of FIG. That is. As a result, the normal operation is the same as that of FIG. 6 of the related art, and the output states from the data output terminal Q and the inverted data output terminal QN are exactly the same as those of FIG. 6 of the related art. .
【0093】次に、セット機能を働かせる場合を考え
る。セット信号入力端子SETNをVDD電位からVS
S電位に切り換えると、そして、このときリセット信号
入力端子RSTNはインアクティブのVDD電位となっ
ているとすると、セット入力端子Sに接続されたPch
トランジスタTP111が導通状態に反転するととも
に、下側の3入力NAND回路NAND4の一つの入力
端子がVSS電位になる。3入力NAND回路NAND
4の入力端子が一つでもVSS電位になると、その出力
端子はVDD電位になる。上側の3入力NAND回路N
AND3の入力状態をみると、リセット信号入力端子R
STNがVDD電位であり、PchトランジスタTP1
11が導通状態となったのでセット入力端子SもVDD
電位であり、3入力NAND回路NAND4の出力から
もVDD電位であるので、3入力NAND回路NAND
3の出力端子はVSS電位となる。下側の3入力NAN
D回路NAND4の出力がVDD電位であるので、非反
転のデータ出力端子QはVDD電位となり、また、上側
の3入力NAND回路NAND3の出力がVSS電位で
あるので、反転データ出力端子QNはVSS電位とな
る。すなわち、セット機能が実現されている。この動作
は、データ入力端子Dから入力されるデータの値のいか
んにかかわりなく、またクロック入力端子CLKに入力
されるクロック入力信号の状態とは関係なく行われるの
で、非同期的にセット機能が実現される。Next, consider the case where the set function is activated. Set signal input terminal SETN is changed from VDD potential to VS
When the reset signal input terminal RSTN is set to the inactive VDD potential at this time, the Pch connected to the set input terminal S
The transistor TP111 is inverted to the conductive state, and one input terminal of the lower three-input NAND circuit NAND4 becomes the VSS potential. 3 input NAND circuit NAND
When at least one of the four input terminals is at the VSS potential, its output terminal is at the VDD potential. Upper 3-input NAND circuit N
Looking at the input state of AND3, the reset signal input terminal R
STN is the VDD potential and the Pch transistor TP1
11 becomes conductive, so that the set input terminal S is also VDD.
And the VDD potential from the output of the three-input NAND circuit NAND4.
The output terminal 3 is at the VSS potential. Lower 3-input NAN
Since the output of the D circuit NAND4 is at the VDD potential, the non-inverted data output terminal Q is at the VDD potential, and since the output of the upper three-input NAND circuit NAND3 is at the VSS potential, the inverted data output terminal QN is at the VSS potential. Becomes That is, the set function is realized. This operation is performed regardless of the value of the data input from the data input terminal D and regardless of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK, so that the set function is realized asynchronously. Is done.
【0094】次に、リセット機能を働かせる場合を考え
る。リセット信号入力端子RSTNをVDD電位からV
SS電位に切り換えると、そして、このときセット信号
入力端子SETNはインアクティブのVDD電位となっ
ているとすると、リセット入力端子Rに接続されたPc
hトランジスタTP110が導通状態に反転するととも
に、上側の3入力NAND回路NAND3の一つの入力
端子がVSS電位になる。3入力NAND回路NAND
3の入力端子が一つでもVSS電位になると、その出力
端子はVDD電位になる。下側の3入力NAND回路N
AND4の入力状態をみると、セット信号入力端子SE
TNがVDD電位であり、PchトランジスタTP11
0が導通状態となったのでリセット入力端子RもVDD
電位であり、3入力NAND回路NAND3からの出力
もVDD電位であるので、3入力NAND回路NAND
4の出力端子はVSS電位となる。下側の3入力NAN
D回路NAND4の出力がVSS電位であるので、非反
転のデータ出力端子QはVSS電位となり、また、上側
の3入力NAND回路NAND3の出力がVDD電位で
あるので、反転データ出力端子QNはVDD電位とな
る。すなわち、リセット機能が実現されている。この動
作は、データ入力端子Dから入力されるデータの値のい
かんにかかわりなく、またクロック入力端子CLKに入
力されるクロック入力信号の状態とは関係なく行われる
ので、非同期的にリセット機能が実現される。Next, a case where the reset function is activated will be considered. The reset signal input terminal RSTN is changed from VDD potential to V
When the potential is switched to the SS potential, and at this time, the set signal input terminal SETN is at the inactive VDD potential, the Pc connected to the reset input terminal R
The h-transistor TP110 is inverted to the conductive state, and one input terminal of the upper three-input NAND circuit NAND3 becomes the VSS potential. 3 input NAND circuit NAND
When at least one of the input terminals 3 has the VSS potential, its output terminal has the VDD potential. Lower 3-input NAND circuit N
Looking at the input state of AND4, the set signal input terminal SE
TN is the VDD potential and the Pch transistor TP11
0 is turned on, so that the reset input terminal R is also connected to VDD.
And the output from the three-input NAND circuit NAND3 is also the VDD potential.
The output terminal 4 is at the VSS potential. Lower 3-input NAN
Since the output of the D circuit NAND4 is at the VSS potential, the non-inverted data output terminal Q is at the VSS potential, and since the output of the upper three-input NAND circuit NAND3 is at the VDD potential, the inverted data output terminal QN is at the VDD potential. Becomes That is, a reset function is realized. This operation is performed regardless of the value of the data input from the data input terminal D and regardless of the state of the clock input signal input to the clock input terminal CLK. Is done.
【0095】最後に、セット機能を働かせるべくセット
信号入力端子SETNをVSS電位にするとともに、リ
セット機能を働かせるべくリセット信号入力端子RST
NをVSS電位にした場合を考える。Pchトランジス
タTP111もPchトランジスタTP110も導通状
態となる。上側の3入力NAND回路NAND3の一つ
の入力がリセット信号入力端子RSTNによってVSS
電位となるので、その出力はVDD電位となり、これが
下側の3入力NAND回路NAND4の入力に与えられ
る。また、下側の3入力NAND回路NAND4の一つ
の入力がセット信号入力端子SETNによってVSS電
位となるので、その出力はVDD電位となり、これが上
側の3入力NAND回路NAND4の入力に与えられ
る。したがって、下側の3入力NAND回路NAND4
においては、リセット入力端子Rと上側の3入力NAN
D回路NAND4の出力からの入力のふたつがVDD電
位となっても、セット信号入力端子SETNがVSS電
位となることから、その出力はVDD電位となり、デー
タ出力端子QもVDD電位となる。すなわち、セット機
能が実現される。一方、上側の3入力NAND回路NA
ND3においては、セット入力端子Sと下側の3入力N
AND回路NAND3の出力からの入力のふたつがVD
D電位となっても、リセット信号入力端子RSTNがV
SS電位となることから、その出力はVDD電位とな
り、反転データ出力端子QNもVDD電位となる。すな
わち、リセット機能が実現される。Lastly, the set signal input terminal SETN is set to the VSS potential to activate the set function, and the reset signal input terminal RST is activated to activate the reset function.
Consider the case where N is set to the VSS potential. Both the Pch transistor TP111 and the Pch transistor TP110 are turned on. One input of the upper three-input NAND circuit NAND3 is connected to VSS by the reset signal input terminal RSTN.
Since the potential becomes the potential, the output becomes the VDD potential, which is applied to the input of the lower three-input NAND circuit NAND4. Further, since one input of the lower three-input NAND circuit NAND4 is set to the VSS potential by the set signal input terminal SETN, its output is set to the VDD potential, which is given to the input of the upper three-input NAND circuit NAND4. Therefore, the lower three-input NAND circuit NAND4
, The reset input terminal R and the upper three-input NAN
Even if two inputs from the output of the D circuit NAND4 have the VDD potential, the set signal input terminal SETN has the VSS potential, so that the output has the VDD potential and the data output terminal Q also has the VDD potential. That is, the set function is realized. On the other hand, the upper three-input NAND circuit NA
In ND3, the set input terminal S and the lower three inputs N
Two inputs from the output of the AND circuit NAND3 are VD
The reset signal input terminal RSTN becomes V
Since the potential becomes the SS potential, the output thereof becomes the VDD potential, and the inverted data output terminal QN also becomes the VDD potential. That is, a reset function is realized.
【0096】以上のように、本実施の形態3によれば、
CMOS論理の規格に沿った差動−RSラッチ構成のD
型フリップフロップが実現されている。As described above, according to the third embodiment,
D of differential-RS latch configuration conforming to CMOS logic standards
Type flip-flops have been implemented.
【0097】〔実施の形態4〕実施の形態4は、セット
アップ時間が通常のD型フリップフロップと大きくは変
わらないスキャンテスト対応のD型フリップフロップを
提供するものである。図5は実施の形態4のスキャンテ
スト対応の差動−RSラッチ構成のD型フリップフロッ
プの回路構成図である。主だった構成要素についてのみ
説明すると、クロックとして通常動作用クロックとテス
ト動作用クロックの2系統を用意する。すなわち、クロ
ック入力端子CLKのほかにテスト用クロック入力端子
CKTを設けてある。また、データ入力端子Dのほかに
テストデータ入力端子DTを設けてある。TP10およ
びTP11はPch型MOSトランジスタ、TN4,T
N5,TN10はNch型MOSトランジスタ、INV
2はインバータ回路である。RSラッチ2は従来の技術
の図6の場合と同様に2つの2入力NAND回路NAN
D1,NAND2から構成されている。充電用のPch
トランジスタTP1と直流電源との間にPchトランジ
スタTP10が接続され、充電用のPchトランジスタ
TP2と直流電源との間にPchトランジスタTP11
が接続され、両PchトランジスタTP10,TP11
のゲートがテスト用クロック入力端子CKTに接続され
ている。接続点n1にNchトランジスタTN4のドレ
インが接続され、接続点n2にNchトランジスタTN
5のドレインが接続され、両トランジスタTN4,TN
5のソースどうしが接続され、その接続点にNchトラ
ンジスタTN10のドレインが接続され、そのソースが
グランドに接続されている。NchトランジスタTN1
0のゲートがテスト用クロック入力端子CKTに接続さ
れている。Fourth Embodiment A fourth embodiment provides a scan-test-compatible D-type flip-flop whose setup time is not much different from that of a normal D-type flip-flop. FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration corresponding to a scan test according to the fourth embodiment. Explaining only the main components, two systems of clocks, a normal operation clock and a test operation clock, are prepared. That is, a test clock input terminal CKT is provided in addition to the clock input terminal CLK. In addition to the data input terminal D, a test data input terminal DT is provided. TP10 and TP11 are Pch type MOS transistors, TN4, T
N5 and TN10 are Nch type MOS transistors, INV
2 is an inverter circuit. The RS latch 2 has two two-input NAND circuits NAN as in the case of FIG.
D1 and NAND2. Pch for charging
A Pch transistor TP10 is connected between the transistor TP1 and the DC power supply, and a Pch transistor TP11 is connected between the charging Pch transistor TP2 and the DC power supply.
Are connected, and both Pch transistors TP10, TP11
Is connected to the test clock input terminal CKT. The drain of the Nch transistor TN4 is connected to the connection point n1, and the Nch transistor TN is connected to the connection point n2.
5 are connected, and both transistors TN4, TN
5 are connected to each other, the drain of the Nch transistor TN10 is connected to the connection point, and the source is connected to the ground. Nch transistor TN1
The gate of 0 is connected to the test clock input terminal CKT.
【0098】次に、上記構成のスキャンテスト対応の差
動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの動作を説
明する。トランジスタTN9のゲートは直流電源に接続
されて高電位側電源電位であるVDD電位に固定されて
いるので常に導通状態となっている。通常動作状態では
テスト用クロック入力端子CKTは通常動作状態で常に
VSS電位に固定されているもので、Pchトランジス
タTP10,TP11は常に導通状態となっている。ま
た、NchトランジスタTN10は通常動作状態で常に
非導通状態であるから、テストデータ入力端子DTの状
態のいかんにかかわらずNchトランジスタTN4,T
N5のラインは無関係となる。したがって、通常動作に
ついては従来の技術の図6の場合あるいは実施の形態1
〜3の場合と同様となる。すなわち、通常動作状態にお
いて、テスト用クロック入力端子CKTがVSS電位に
固定されていると、クロック入力端子CLKがVSS電
位の充電期間においては、セット入力端子Sとリセット
入力端子RがともにVDD電位となり、RSラッチ2は
ホールド状態となって、現在保持しているデータを保持
し続ける。また、クロック入力端子CLKがVDD電位
となった評価期間においては、データ入力端子DがVS
S電位のときは、非反転のデータ出力端子QはVSS電
位となり、反転データ出力端子QNはVDD電位となる
一方、データ入力端子DがVDD電位のときは、非反転
のデータ出力端子QはVDD電位となり、反転データ出
力端子QNはVSS電位となる。Next, the operation of the above-configured D-type flip-flop having the differential-RS latch configuration corresponding to the scan test will be described. Since the gate of the transistor TN9 is connected to the DC power supply and is fixed at the VDD potential which is the higher potential power supply potential, it is always in a conductive state. In the normal operation state, the test clock input terminal CKT is always fixed to the VSS potential in the normal operation state, and the Pch transistors TP10 and TP11 are always in a conductive state. Further, since the Nch transistor TN10 is always in a non-conductive state in the normal operation state, the Nch transistors TN4 and TN10 are independent of the state of the test data input terminal DT.
The line N5 is irrelevant. Therefore, the normal operation is performed in the case of FIG.
3 to 3. That is, in the normal operation state, when the test clock input terminal CKT is fixed at the VSS potential, both the set input terminal S and the reset input terminal R are at the VDD potential during the charging period in which the clock input terminal CLK is at the VSS potential. , RS latch 2 enters the hold state and continues to hold the data currently held. Also, during the evaluation period when the clock input terminal CLK has become the VDD potential, the data input terminal D is at the VS level.
At the S potential, the non-inverted data output terminal Q is at the VSS potential and the inverted data output terminal QN is at the VDD potential, while when the data input terminal D is at the VDD potential, the non-inverted data output terminal Q is at the VDD potential. And the inverted data output terminal QN becomes the VSS potential.
【0099】スキャンテスト状態においては、クロック
入力端子CLKがVSS電位に固定され、Pchトラン
ジスタTP1,TP2がスキャンテスト状態で常に導通
状態となっている。また、NchトランジスタTN1が
非導通状態となるため、NchトランジスタTN2,T
N3のラインが無効になる代わりに、テスト用クロック
入力端子CKTの状態に応じてNchトランジスタTN
10が動作することになる。したがって、スキャンテス
ト状態において、テスト用クロック入力端子CKTの状
態変化とテストデータ入力端子DTの状態変化との関係
は、通常動作状態でのクロック入力端子CLKの状態変
化とデータ入力端子Dの状態変化の関係に対して等価的
であり、全く同様の動作となる。In the scan test state, the clock input terminal CLK is fixed at the VSS potential, and the Pch transistors TP1 and TP2 are always conducting in the scan test state. Further, since the Nch transistor TN1 is turned off, the Nch transistors TN2, TN1
Instead of invalidating the line N3, the Nch transistor TN is changed according to the state of the test clock input terminal CKT.
10 will work. Therefore, in the scan test state, the relationship between the state change of the test clock input terminal CKT and the state change of the test data input terminal DT is the state change of the clock input terminal CLK and the state change of the data input terminal D in the normal operation state. And the operation is completely the same.
【0100】本実施の形態4のスキャンテスト対応の差
動−RSラッチ構成のD型フリップフロップにおいて
は、従来の技術の図10に示した「スキャンテスト用」
のD型フリップフロップのようなセレクタ回路10は用
いていないので、データ入力端子DからRSラッチ2ま
でのパスの長さが「通常」のD型フリップフロップのパ
スと変わらないことになる。したがって、図9に示した
ようなスキャンチェーン構成でスキャンテストを行うに
際して、スキャンテスト用としての本実施の形態のD型
フリップフロップのセットアップ時間は「通常」のD型
フリップフロップのセットアップ時間から大きく変化す
ることはないので、スキャンチェーン発生後に半導体集
積回路のタイミング設計をやり直す必要がなくなる。In the D-type flip-flop having the differential-RS latch configuration corresponding to the scan test according to the fourth embodiment, the "scan test" shown in FIG.
Since the selector circuit 10 such as the D-type flip-flop is not used, the path length from the data input terminal D to the RS latch 2 is not different from the path of the “normal” D-type flip-flop. Therefore, when performing a scan test with the scan chain configuration as shown in FIG. 9, the setup time of the D-type flip-flop of this embodiment for scan test is larger than the setup time of the “normal” D-type flip-flop. Since there is no change, it is not necessary to redesign the timing of the semiconductor integrated circuit after the occurrence of the scan chain.
【0101】[0101]
【発明の効果】差動−RSラッチ構成のD型フリップフ
ロップについての本発明によれば、リセット信号とセッ
ト信号が同時に入力されても、セット機能またはリセッ
ト機能を所期通りに実現することができる。また、NA
ND回路を構成している複数のトランジスタについて、
そのゲート幅をどのようにするかの設計上の最適化が容
易になる。さらに、D型フリップフロップに対するテス
トをセレクタ回路を用いずに実現することができ、占有
面積の縮小化に有利となる。According to the present invention with respect to the D-type flip-flop having the differential-RS latch configuration, the set function or the reset function can be realized as expected even if the reset signal and the set signal are input simultaneously. it can. Also, NA
Regarding a plurality of transistors constituting the ND circuit,
It is easy to optimize the design of the gate width. Furthermore, a test for a D-type flip-flop can be realized without using a selector circuit, which is advantageous in reducing the occupied area.
【図1】 本発明の実施の形態1のリセット・セット機
能付きの差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップ
の回路構成図FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function according to a first embodiment of the present invention;
【図2】 実施の形態1についてのRSラッチの回路構
成図FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an RS latch according to the first embodiment;
【図3】 実施の形態2のリセット・セット機能付きの
差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの回路構
成図FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function according to a second embodiment;
【図4】 実施の形態3のリセット・セット機能付きの
差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの回路構
成図FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function according to a third embodiment;
【図5】 実施の形態4のスキャンテスト対応の差動−
RSラッチ構成のD型フリップフロップの回路構成図FIG. 5 is a diagram showing a differential signal corresponding to a scan test according to the fourth embodiment.
Circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having an RS latch configuration
【図6】 従来の技術についての差動−RSラッチ構成
のD型フリップフロップの回路構成図FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration according to a conventional technique.
【図7】 従来の技術についてのリセット機能付きの差
動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの回路構成
図FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset function according to a conventional technique.
【図8】 従来の技術についてのリセット・セット機能
付きの差動−RSラッチ構成のD型フリップフロップの
回路構成図FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a D-type flip-flop having a differential-RS latch configuration with a reset / set function according to a conventional technique.
【図9】 従来の技術のパーシャルスキャンの概念説明
図FIG. 9 is a conceptual explanatory view of a conventional partial scan.
【図10】 従来の技術の「スキャンテスト用」のD型
フリップフロップの概念説明図FIG. 10 is a conceptual explanatory diagram of a D-type flip-flop for “scan test” according to the related art.
1……差動インバータ 2……RSラッチ 10……セレクタ回路 11……「通常」のD型フリップフロップ 20……論理ブロック 30……「スキャンテスト用」のD型フリップフロップ TP1,TP2,TP3,TP4,TP5,TP6,T
P7,TP10,TP11,TP100,TP101,
TP110,TP111,TP200,TP201,T
P202,TP203……Pch型MOSトランジスタ TN1,TN2,TN3,TN4,TN5,TN6,T
N7,TN9,TN10,TN20,TN21,TN1
00,TN101,TN200,TN201,TN20
2,TN203……Nch型MOSトランジスタ INV1,INV2,INV5,INV6,INV1
0,INV20,INV21,INV30,INV3
1,INV40……インバータ回路 NAND1,NAND2……2入力NAND回路 NAND3,NAND4……3入力NAND回路 D……データ入力端子 DT……テストデータ入力端子 CLK……クロック入力端子 CKT……テスト用クロック入力端子 RSTN……リセット信号入力端子 SETN……セット信号入力端子 Q……非反転のデータ出力端子 QN……反転データ出力端子 S……セット入力端子 R……リセット入力端子 w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8,w
9……スキャンチェーン配線DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Differential inverter 2 ... RS latch 10 ... Selector circuit 11 ... "Normal" D-type flip-flop 20 ... Logic block 30 ... "D-type flip-flop" for scan test "TP1, TP2, TP3 , TP4, TP5, TP6, T
P7, TP10, TP11, TP100, TP101,
TP110, TP111, TP200, TP201, T
P202, TP203 ... Pch type MOS transistors TN1, TN2, TN3, TN4, TN5, TN6, T
N7, TN9, TN10, TN20, TN21, TN1
00, TN101, TN200, TN201, TN20
2, TN203 Nch MOS transistor INV1, INV2, INV5, INV6, INV1
0, INV20, INV21, INV30, INV3
1, INV40 ... Inverter circuit NAND1, NAND2 ... 2 input NAND circuit NAND3, NAND4 ... 3 input NAND circuit D ... Data input terminal DT ... Test data input terminal CLK ... Clock input terminal CKT ... Test clock Input terminal RSTN: Reset signal input terminal SETN: Set signal input terminal Q: Non-inverted data output terminal QN: Inverted data output terminal S: Set input terminal R: Reset input terminal w1, w2, w3 w4, w5, w6, w7, w8, w
9 ... Scan chain wiring
Claims (8)
され、スレイブラッチがRSラッチで構成され、前記R
Sラッチは、差動インバータにおけるデータ入力端子と
同じ値を出力する出力端子にそのセット入力端子が接続
された第1のNAND回路と、データ入力端子とは逆の
反転値を出力する出力端子にそのリセット入力端子が接
続された第2のNAND回路とを有する構成となってい
て、少なくともリセット機能を備えたD型フリップフロ
ップであって、前記第1のNAND回路を3入力NAN
D回路で構成し、この3入力NAND回路の一つの入力
端子にリセット信号入力端子を接続した構成としてある
D型フリップフロップ。The master latch comprises a differential inverter; the slave latch comprises an RS latch;
The S-latch has a first NAND circuit whose set input terminal is connected to an output terminal that outputs the same value as the data input terminal of the differential inverter, and an output terminal that outputs an inverted value opposite to the data input terminal. A D-type flip-flop having at least a reset function and a second NAND circuit to which the reset input terminal is connected, wherein the first NAND circuit is a three-input NAN.
A D-type flip-flop comprising a D circuit, wherein a reset signal input terminal is connected to one input terminal of the three-input NAND circuit.
位側電源電位とするスイッチング素子と、セット信号に
よりリセット入力端子を低電位側電源電位とするスイッ
チング素子とを備えている請求項1に記載のD型フリッ
プフロップ。2. The switching device according to claim 1, further comprising: a switching element for setting a set input terminal to a high-potential power supply potential by a set signal; and a switching element for setting a reset input terminal to a low-potential power supply potential by the set signal. D-type flip-flop.
ータ出力端子が接続され、同じ出力端子にインバータ回
路を介して非反転のデータ出力端子が接続されている請
求項1または請求項2に記載のD型フリップフロップ。3. An inverting data output terminal is connected to an output terminal of the three-input NAND circuit, and a non-inverting data output terminal is connected to the same output terminal via an inverter circuit. D-type flip-flop.
され、スレイブラッチがRSラッチで構成され、前記R
Sラッチは、差動インバータにおけるデータ入力端子と
同じ値を出力する出力端子にそのセット入力端子が接続
された第1のNAND回路と、データ入力端子とは逆の
反転値を出力する出力端子にそのリセット入力端子が接
続された第2のNAND回路とを有する構成となってい
て、少なくともセット機能を備えたD型フリップフロッ
プであって、前記第2のNAND回路を3入力NAND
回路で構成し、この3入力NAND回路の一つの入力端
子にセット信号入力端子を接続した構成としてあるD型
フリップフロップ。4. The master latch comprises a differential inverter; the slave latch comprises an RS latch;
The S-latch has a first NAND circuit whose set input terminal is connected to an output terminal that outputs the same value as the data input terminal of the differential inverter, and an output terminal that outputs an inverted value opposite to the data input terminal. A D-type flip-flop having at least a set function and a second NAND circuit to which the reset input terminal is connected, wherein the second NAND circuit is a three-input NAND circuit.
A D-type flip-flop comprising a circuit and a set signal input terminal connected to one input terminal of the three-input NAND circuit.
電位側電源電位とするスイッチング素子と、リセット信
号によりリセット入力端子を高電位側電源電位とするス
イッチング素子とを備えている請求項4に記載のD型フ
リップフロップ。5. The switching device according to claim 4, further comprising: a switching element for setting a set input terminal to a lower power supply potential by a reset signal; and a switching element for setting a reset input terminal to a higher power supply potential by a reset signal. D-type flip-flop.
のデータ出力端子が接続され、同じ出力端子にインバー
タ回路を介して反転データ出力端子が接続されている請
求項4または請求項5に記載のD型フリップフロップ。6. The non-inverted data output terminal is connected to the output terminal of the three-input NAND circuit, and the inverted data output terminal is connected to the same output terminal via an inverter circuit. D-type flip-flop.
され、スレイブラッチがRSラッチで構成され、前記R
Sラッチは、差動インバータにおけるデータ入力端子と
同じ値を出力する出力端子にそのセット入力端子が接続
された第1のNAND回路と、データ入力端子とは逆の
反転値を出力する出力端子にそのリセット入力端子が接
続された第2のNAND回路とを有する構成となってい
て、リセット機能とセット機能を備えたD型フリップフ
ロップであって、前記第1のNAND回路および第2の
NAND回路をともに3入力NAND回路で構成し、第
1の3入力NAND回路の一つの入力端子にリセット信
号入力端子を接続し、前記第2の3入力NAND回路の
一つの入力端子にセット信号入力端子を接続し、前記リ
セット信号入力端子からのリセット信号によりリセット
入力端子を高電位側電源電位とするスイッチング素子
と、前記セット信号入力端子からのセット信号によりセ
ット入力端子を高電位側電源電位とするスイッチング素
子とを備えた構成としてあるD型フリップフロップ。7. A master latch is constituted by a differential inverter, a slave latch is constituted by an RS latch,
The S-latch has a first NAND circuit whose set input terminal is connected to an output terminal that outputs the same value as the data input terminal of the differential inverter, and an output terminal that outputs an inverted value opposite to the data input terminal. A D-type flip-flop having a reset function and a set function, the circuit including a second NAND circuit to which the reset input terminal is connected, wherein the first NAND circuit and the second NAND circuit Are both constituted by a three-input NAND circuit, a reset signal input terminal is connected to one input terminal of the first three-input NAND circuit, and a set signal input terminal is connected to one input terminal of the second three-input NAND circuit. A switching element which is connected to set a reset input terminal to a high-potential-side power supply potential in response to a reset signal from the reset signal input terminal; D-type flip-flop with a configuration in which a switching element for a set input terminal and a high potential side power supply potential by the set signal from the force terminal.
され、スレイブラッチがRSラッチで構成されたD型フ
リップフロップであって、クロック入力端子として通常
動作のクロック入力端子のほかにテスト用クロック入力
端子を備えるとともに、データ入力端子として通常動作
のデータ入力端子のほかにテストデータ入力端子を備
え、通常動作状態ではテスト用クロック入力端子および
テストデータ入力端子を通常動作のクロック入力端子お
よびデータ入力端子の状態に影響を与えない状態に固定
化し、逆にテスト動作状態では通常動作のクロック入力
端子およびデータ入力端子をテスト用クロック入力端子
およびテストデータ入力端子の状態に影響を与えない状
態に固定化するように構成してあるD型フリップフロッ
プ。8. A D-type flip-flop in which a master latch is constituted by a differential inverter and a slave latch is constituted by an RS latch, wherein a clock input terminal for a test is used as a clock input terminal in addition to a clock input terminal for a normal operation. In addition to the normal operation data input terminal as the data input terminal, the test data input terminal is provided.In the normal operation state, the test clock input terminal and the test data input terminal are connected to the normal operation clock input terminal and the data input terminal. In the test operation state, the clock input terminal and the data input terminal in the normal operation are fixed to a state that does not affect the states of the test clock input terminal and the test data input terminal. D-type flip-flop configured as described above.
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- 1999-01-20 JP JP01171999A patent/JP3556502B2/en not_active Expired - Fee Related
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