JP2002208292A - シフトレジスタ - Google Patents

シフトレジスタ

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JP2002208292A
JP2002208292A JP2001002440A JP2001002440A JP2002208292A JP 2002208292 A JP2002208292 A JP 2002208292A JP 2001002440 A JP2001002440 A JP 2001002440A JP 2001002440 A JP2001002440 A JP 2001002440A JP 2002208292 A JP2002208292 A JP 2002208292A
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JP
Japan
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flip
shift register
flop
data
clock
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001002440A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Shibuya
義博 渋谷
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers

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  • Shift Register Type Memory (AREA)
  • Facsimile Heads (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーシングによる誤動作を無くし、かつ原振
クロックに対するシフトレジスタの出力遅延時間を最小
にすると共にシフトレジスタの出力遅延時間差を小さく
する事。 【解決手段】 複数のフリップフロップとクロックバッ
ファでブロック化し、データの流れと反対方向からクロ
ック信号を供給するように配置した基本セルを複数個直
列に配置するシフトレジスタにする事を特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロックとデ−タ
の伝播時間差によるレーシングによる誤動作を無くしか
つ、原振クロック信号に対するシフトレジスタからの出
力遅延時間を最小にすると共にシフトレジスタの出力遅
延時間差を小さくするシフトレジスタに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】クロック信号の立上りもしくは立下りで
データを取りこみ出力を出すフリップフロップを用いて
複数BITのシフトレジスタ回路を構成した場合、デー
タ送出側フリップフロップが、データ受側フリップフロ
ップよりも先に立上がってしまう場合には、受側フリッ
プフロップが入力データを読み込もうとしたときには、
送出側フリップフロップからの出力データの論理が既に
変化してしまうことが考えられ、かかる場合に回路の誤
動作を生ずる。このように、データ送出側フリップフロ
ップがデータ受側フリップフロップよりも先に出力して
しまう事によって誤動作を生ずる現象を「レーシング」
と称する。
【0003】従来技術では、基準となるクロック信号を
チップ内において、スキュー無しで分配するため、クロ
ック伝達経路をツリー状あるいは網状に形成し、複数の
フリップフロップまでのクロック伝達経路でのクロック
信号の遅延条件を複数のフリップフロップ間で可能な限
り等しくなるように遅延をかけ、レーシングを防止して
いる。
【0004】また、データ送出側フリップフロップとデ
ータ受側フリップフロップの間に遅延回路を設け、デー
タ送出側フリップフロップからのデータ出力を遅らせ
て、レーシングを防止している。
【0005】また、図4に示す従来のシフトレジスタに
おいては、データの流れと反対方向からクロックを供給
する事により、レーシングを防止している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なシフ
トレジスタにおけるレーシング対策においては、フリッ
プフロップからの出力が、原振クロック信号からの遅延
時間が大きくなる。図5に従来技術である図4に示す構
成のシフトレジスタにおける各フリップフロップに対す
るクロック信号のタイミングを示す。
【0007】クロック信号を供給する配線において、寄
生容量及び寄生抵抗であるRCが、隣り合うフリップフ
ロップの間で生じる。これにより、クロック信号は、ク
ロックバッファから遠い位置にあるほど遅延時間が増大
する。クロックバッファに一番近い位置に配置されたフ
リップフロップ108のクロック入力信号C108と、
クロックバッファから一番遠い位置に配置されたフリッ
プフロップ101のクロック入力信号C101では、t
d101の遅延時間差が生じてしまう。例えば光電変換
装置のような受光素子を内蔵する半導体装置において
は、原振クロック信号に対するシフトレジスタの出力遅
延時間が大きくなるため、高速にする事は出来ない。ま
た、シフトレジスタの出力遅延時間差が生じる事により
受光時間に差が生じるため、BIT間バラツキが生じ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のシフトレジスタ
は、レーシングによる誤動作を無くし、かつ原振クロッ
ク信号に対するシフトレジスタからの出力遅延時間差を
最小にするために、シフトレジスタを複数のフリップフ
ロップとクロックインバータでブロック化し、データの
流れと反対方向からクロック信号を供給し、ブロック化
した基本セルを複数個直列にする事を特徴とするもので
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のシフトレジスタは、複数
のフリップフロップとクロックインバータでブロック化
し、データの流れと反対方向からクロック信号を供給す
る基本セルを複数個直列に配置する事によりレーシング
による誤動作を無くし、かつ原振クロック信号に対する
シフトレジスタからの出力遅延時間を最小にすると共に
シフトレジスタの出力遅延時間差を小さくする事が出来
る。
【0010】(実施形態1)図1は本発明の第1の実施
形態におけるシフトレジスタの回路図、図3は、本発明
の第1の実施形態における各信号線のタイミング例を示
す。
【0011】データ入力Dにデータ信号を入力し、クロ
ック入力CKに入力されるクロック信号の立上りもしく
は立下りでデータを取りこみ出力を出す出力信号Qとか
らなる基本セルであるフリップフロップを用いる。但
し、説明の便宜上、クロック入力CKに入力されるクロ
ック信号の立上りに同期しデータを取りこみ出力信号Q
を出力するものとする。
【0012】フリップフロップ1のデータ入力Dにデー
タ信号INを入力し、出力信号QよりO1を出力する。
フリップフロップ2は、フリップフロップ1からの出力
O1をデータ入力Dに入力し、出力信号QよりO2を出
力する。フリップフロップ3は、フリップフロップ2か
らの出力O2をデータ入力Dに入力し、出力信号Qより
O3を出力する。フリップフロップ4は、フリップフロ
ップ3からの出力O3をデータ入力Dに入力し、出力信
号QよりO4を出力する。クロック信号を整形するクロ
ックバッファ5には、原振クロック信号CLKXを入力
し、反転した信号であるクロック信号CLK‘を出力す
る。クロック信号CLK‘は、フリップフロップ1〜4
の各々のクロック入力CKに接続される。この時、クロ
ック信号CLK‘には、寄生抵抗及び寄生容量が出来る
ため、フリップフロップ1のクロック入力CKには、C
1が入力され、フリップフロップ2のクロック入力CK
には、C2が入力され、フリップフロップ3のクロック
入力CKには、C3が入力され、フリップフロップ4の
クロック入力CKには、C4が入力される事になる。ク
ロック信号の入力は、フリップフロップ4、フリップフ
ロップ3、フリップフロップ2、フリップフロップ1、
の順番で入力する。この様に接続を行い、シフトレジス
タの基本回路F/F_BLOCKを構成する。説明の便
宜上、シフトレジスタの基本回路を構成するクロック信
号を整形するクロックバッファ5はインバータとした
が、原振クロック信号を整形して、フリップフロップに
供給する手段であるバッファやその他回路でも構わな
い。また、シフトレジスタの基本回路F/F_BLOC
Kを4つのフリップフロップの直列接続としているが、
2個の直列接続でも3個の直列接続でも複数個の直列接
続で構わない。
【0013】以上の接続により、シフトレジスタを構成
した場合、レーシングに対する効果であるが、フリップ
フロップ2のクロック信号C2に比べ、フリップフロッ
プ1のクロック信号C1が寄生容量及び抵抗の影響によ
り必ず送れるため、データの送出側であるフリップフロ
ップ1の出力信号O1が出力される前に、データ受側フ
リップフロップ2がデータを取り込む事が出来る。ま
た、フリップフロップ3のクロック信号C3に比べ、フ
リップフロップ2のクロック信号C2が寄生容量及び抵
抗の影響により必ず送れるため、データの送出側である
フリップフロップ2の出力信号O2が出力される前に、
データ受側フリップフロップ3がデータを取り込む事が
出来る。同様に、フリップフロップ4のクロック信号C
4に比べ、フリップフロップ3のクロック信号C3が寄
生容量及び抵抗の影響により必ず送れるため、データの
送出側であるフリップフロップ3の出力信号O3が出力
される前に、データ受側フリップフロップ4がデータを
取り込む事が出来る。この様に、データ受側フリップフ
ロップのクロック信号が、送出側フリップフロップのク
ロック信号より早いため、送出側フリップフロップから
の出力データを誤って、受けてしまう事が無くなる。
【0014】シフトレジスタの基本回路F/F_BLO
CK11のデータ入力信号INにデータ信号DATAを
入力し、原振クロックCLKXの立下りに同期し、O1
〜O4を出力する。シフトレジスタの基本回路F/F_
BLOCK11と直列接続したシフトレジスタの基本回
路F/F_BLOCK12を配置し、データ入力信号I
Nにデータ信号には、シフトレジスタの基本回路F/F
_BLOCK11の最終段出力であるO4を入力し、原
振クロックCLKXの立下りに同期し、O5〜O8を出
力する。説明の便宜上、シフトレジスタの基本回路F/
F_BLOCKを2個直列接続したシフトレジスタとし
ているが、複数個直列接続しても構わない。
【0015】以上の様にシフトレジスタの基本回路F/
F_BLOCKを接続する事により、原振クロック信号
CLKXに対する遅延時間差は、td1となり、シフト
レジスタをブロック化する事により、原振クロック信号
に対するシフトレジスタからの出力が、最小の遅延時間
で出力する事が可能となると共にシフトレジスタの出力
遅延時間差をも小さくなった。
【0016】(実施形態2)図2は本発明の第1の実施
形態におけるシフトレジスタを実際に半導体基板上に配
置する配置図を示す。
【0017】左から右にデータがシフトして行く場合、
データ信号DATAを入力するフリップフロップ21を
一番左に配置する。次にフリップフロップ22から24
を順番に配置する。フリップフロップ24の隣にクロッ
クバッファ25を配置する。フリップフロップ21から
24及びクロックバッファ25を1つのシフトレジスタ
の基本回路となる。同様に、フリップフロップ26から
29及びクロックバッファ30を配置し、シフトレジス
タを配置する。この様に同一帯上に配置する事により、
特にライン型光電変換装置のような細長いチップ形状を
した製品には有効に配置する事が出来る。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような優れた効果を奏じる。
複数のフリップフロップとクロックバッファでブロック
化し、データの流れと反対方向からクロック信号を供給
するように配置した基本セルを複数個直列に配置するシ
フトレジスタにする事によりレーシングによる誤動作を
無くし、原振クロック信号に対するシフトレジスタの出
力遅延時間を最小にすると共にシフトレジスタの出力遅
延時間差を小さくする事が出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシフトレジスタの第1の実施形態の回
路図である。
【図2】本発明のシフトレジスタの第2の実施形態の配
置図である。
【図3】本発明のシフトレジスタの第1の実施形態のタ
イミング図である。
【図4】従来のシフトレジスタの回路図である。
【図5】従来のシフトレジスタのタイミング図である。
【符号の説明】
CLK、CLKX 原振クロック信号 CLK‘、C1、C2、C3、C4 内部クロック信号 CK、D、Q 信号 D、DATA データ信号 O1,O2,O3,O4,O5,O6,O7,O8 出
力信号 O101,O102,O103,O104 出力信号 O105,O106,O107,O108 出力信号 td1、td101 クロック信号遅延差 1、2、3、4 フリップフロップ 21、22、23、24、26、27、28、29 フ
リップフロップ 101、102,103,104,105,106,1
07,108 フリップフロップ 11、12 シフトレジスタ基本回路 RC 寄生容量及び寄生抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のフリップフロップと前記フリップ
    フロップにクロック信号を供給するクロックバッファを
    ブロック化し、データの流れと反対方向からクロック信
    号を供給する前記基本回路を複数個直列に配置するシフ
    トレジスタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のシフトレジスタを同一帯
    上に配置する事を特徴とするシフトレジスタ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のシフトレジスタをライン
    型光電変換装置に用いた事を特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のシフトレジスタをライン
    型光電変換装置に用いた事を特徴とする半導体装置。
JP2001002440A 2001-01-10 2001-01-10 シフトレジスタ Pending JP2002208292A (ja)

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