JP2006109091A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006109091A JP2006109091A JP2004292878A JP2004292878A JP2006109091A JP 2006109091 A JP2006109091 A JP 2006109091A JP 2004292878 A JP2004292878 A JP 2004292878A JP 2004292878 A JP2004292878 A JP 2004292878A JP 2006109091 A JP2006109091 A JP 2006109091A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- circuit
- output
- clock
- register control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関するものであり、特に、MOSトランジスタで構成されたLSI等の半導体装置に内蔵されるレジスタの動作を制御するためのクロック信号制御回路の改良を図ったものに関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to an improved clock signal control circuit for controlling the operation of a register built in a semiconductor device such as an LSI composed of MOS transistors.
近年、LSIの低電力化実現のため、LSIの動作状態に応じて不要なクロック信号を部分的に停止させる手法が広く用いられている。この手法によれば、レジスタの制御信号としてクロック信号をそのまま用いる代わりに、動作状態を示す第2の制御信号を用いてクロック信号を制御することにより、レジスタを駆動するために必要な電力を低減することができる。 In recent years, a technique of partially stopping unnecessary clock signals according to the operating state of an LSI has been widely used in order to reduce the power consumption of the LSI. According to this method, instead of using the clock signal as the register control signal as it is, the clock signal is controlled using the second control signal indicating the operation state, thereby reducing the power required for driving the register. can do.
図12に従来のこの種のクロック信号制御回路が使用された半導体装置の構成例を示す。なお、図中のそれぞれの端子から入力・出力されるデータ・信号も端子と同じ符号を用いるものとする。 FIG. 12 shows an example of the configuration of a semiconductor device using such a conventional clock signal control circuit. In addition, the same code | symbol as a terminal shall be used also for the data and signal input / output from each terminal in a figure.
図12において、クロック信号制御回路2は入力端子として、クロック信号端子CLKおよびクロック停止信号端子ENを、出力端子としてレジスタ制御信号端子GCKをそれぞれ有する。
In FIG. 12, the clock
クロック発生回路100はクロック信号CLKを発生し、クロック信号制御回路2のクロック信号端子に向けて出力する。
コントローラ101はクロック停止信号ENを発生し、クロック信号制御回路2のクロック停止信号端子に向けて出力する。
フリップフロップ回路20〜23は入力端子としてD端子およびCK端子を、出力端子としてQ端子をそれぞれ有する。
The
The
The flip-
そして、この半導体装置のデータ入力端子D0〜D3はフリップフロップ回路20〜23のD端子に、データ出力端子Y0〜Y3はフリップフロップ回路20〜23のQ端子にそれぞれ接続され、クロック制御回路2のレジスタ制御信号端子GCKはフリップフロップ回路20〜23のCK端子に接続されている。
The data input terminals D0 to D3 of this semiconductor device are connected to the D terminals of the flip-
図13は従来の半導体装置のクロック信号制御回路2の一構成例であり、2つの入力信号A,Bの論理積を生成・出力するものである。この図12の例ではクロック信号制御回路2は2入力の論理積回路AND60により実現されており、クロック信号端子CLK,クロック停止信号端子ENの論理積をレジスタ制御信号GCKとして出力する。
FIG. 13 shows a configuration example of a clock
図14は従来の半導体装置のフリップフロップ回路20〜23の構成の一例であり、PMOSトランジスタP1〜P7、NMOSトランジスタN1〜N7、反転回路X1〜X5を備え、信号CK、Dを入力とし信号Qを出力するものである。
FIG. 14 shows an example of the configuration of flip-
反転回路X1は入力信号CKの反転値を節点n1へ出力し、反転回路X2は節点n1の反転値をn2へ出力する。このため節点n2の値は入力信号CKの値と等しくなる。反転回路X3は節点n4へn3の反転値を出力する。反転回路X4は節点n6へn5の反転値を出力し、反転回路X5は節点n6の反転値を出力信号Qとして出力する。 The inverting circuit X1 outputs the inverted value of the input signal CK to the node n1, and the inverting circuit X2 outputs the inverted value of the node n1 to n2. For this reason, the value of the node n2 becomes equal to the value of the input signal CK. The inverting circuit X3 outputs the inverted value of n3 to the node n4. The inverting circuit X4 outputs the inverted value of n5 to the node n6, and the inverting circuit X5 outputs the inverted value of the node n6 as the output signal Q.
ソース・ドレインを互いに共有するMOSトランジスタN5,P5はトランスファゲートTG1を構成し、入力信号CKがHレベルの時のみ節点n4からn5へ信号を透過させる。 The MOS transistors N5 and P5 that share the source and drain constitute a transfer gate TG1, and transmit a signal from the node n4 to the node n5 only when the input signal CK is at the H level.
MOSトランジスタN1,N2,P1,P2はトライステートインバータT11を構成し、入力信号CKがLレベルの時のみ節点n3へ入力信号Dの反転値を出力し、入力信号CKがHレベルの時には節点n3を駆動しない。 MOS transistors N1, N2, P1, and P2 constitute a tristate inverter T11, and output an inverted value of the input signal D to the node n3 only when the input signal CK is at L level, and the node n3 when the input signal CK is at H level. Do not drive.
MOSトランジスタN3,N4,P3,P4はトライステートインバータT12を構成し、入力信号CKがHレベルの時のみ節点n3へn4の反転値を出力し、入力信号CKがLレベルの時には節点n3を駆動しない。 MOS transistors N3, N4, P3 and P4 constitute a tri-state inverter T12, which outputs an inverted value of n4 to node n3 only when input signal CK is at H level, and drives node n3 when input signal CK is at L level. do not do.
MOSトランジスタN6,N7,P6,P7はトライステートインバータT13を構成し、入力信号CKがLレベルの時のみ節点n5へn6の反転値を出力し、入力信号CKがHレベルの時には節点n5を駆動しない。 MOS transistors N6, N7, P6 and P7 constitute a tri-state inverter T13, which outputs an inverted value of n6 to node n5 only when input signal CK is at L level, and drives node n5 when input signal CK is at H level. do not do.
以上をまとめると、
CKがL⇒T11によりn1=/D(“/”は信号の反転を表す)
かつT12はオフ(“オフ”はその出力の節点を駆動しないことを表す)
かつTG1はオフ
かつT13によりn5=/n6
また、
CKがH⇒T11はオフ
かつT12によりn3=/n4
かつTG1によりn5=n4
かつT13はオフ
となる。
In summary,
CK is L => T11, so n1 = / D ("/" indicates inversion of signal)
And T12 is off ("off" means not driving the node of the output)
And TG1 is off and n5 = / n6 by T13
Also,
CK is H⇒T11 is OFF and T3 is n3 = / n4
And n5 = n4 by TG1
And T13 is turned off.
このように、入力信号CKがLレベルの時、トライステートインバータT13(MOSトランジスタN6,N7,P6,P7)は反転回路として動作するため反転回路X4と合わせてインバータループを形成する。この時、トランスファゲートTG11(MOSトランジスタN5,P5)は節点n5を駆動しないため、節点n5およびn6は以前の状態を保持する。これにより、出力信号端子Qは以前の信号を出力する。またトライステートインバータT11(MOSトランジスタN1,N2,P1,P2)は節点n3に入力信号Dの反転値を出力し、反転回路X3により節点n4は入力信号Dと同じ値が出力される。この時、トランスファゲートTG1およびトライステートインバータT12(MOSトランジスタN3,N4,P3,P4)がオフとなっているため、節点n4はこの値を保持する。 Thus, when the input signal CK is at L level, the tri-state inverter T13 (MOS transistors N6, N7, P6, P7) operates as an inverting circuit, and thus forms an inverter loop together with the inverting circuit X4. At this time, since the transfer gate TG11 (MOS transistors N5 and P5) does not drive the node n5, the nodes n5 and n6 hold the previous state. As a result, the output signal terminal Q outputs the previous signal. The tri-state inverter T11 (MOS transistors N1, N2, P1, and P2) outputs an inverted value of the input signal D to the node n3, and the node n4 outputs the same value as the input signal D by the inverting circuit X3. At this time, since the transfer gate TG1 and the tristate inverter T12 (MOS transistors N3, N4, P3, P4) are off, the node n4 holds this value.
また、入力信号CKがHレベルの時、トライステートインバータT12(MOSトランジスタN3,N4,P3,P4)は反転回路として動作するため反転回路X3と合わせてインバータループを形成する。この時トライステートインバータT11(MOSトランジスタN1,N2,P1,P2)は節点n3を駆動しないため、節点n3およびn4は以前の状態を保持する。またトランスファゲートTG11(MOSトランジスタN5,P5)は節点n4の内容を節点n5へ透過させ、トライステートインバータT12(MOSトランジスタN6,N7,P6,P7)は節点n5を駆動しないため、反転回路X4,X5を介してQ出力へは節点n4と同じ値が出力される。 When the input signal CK is at the H level, the tri-state inverter T12 (MOS transistors N3, N4, P3, P4) operates as an inverting circuit, and thus forms an inverter loop together with the inverting circuit X3. At this time, since the tri-state inverter T11 (MOS transistors N1, N2, P1, and P2) does not drive the node n3, the nodes n3 and n4 hold the previous state. Since the transfer gate TG11 (MOS transistors N5, P5) transmits the contents of the node n4 to the node n5, and the tristate inverter T12 (MOS transistors N6, N7, P6, P7) does not drive the node n5, the inverting circuit X4 The same value as the node n4 is output to the Q output via X5.
従って、図14の回路はCK信号がLからHに変化する立ち上がりエッジの時に、入力Dの値を取り込んで、これをQ出力に出力し、それ以外のときは以前の状態を保持するフリップフロップとして動作する。 Therefore, the circuit of FIG. 14 takes in the value of the input D at the rising edge when the CK signal changes from L to H, outputs this to the Q output, and otherwise holds the previous state. Works as.
そして、このようなフリップフロップ20ないし23を有する図12の半導体装置では、クロック制御信号ENがHレベルの場合、フリップフロップ回路20〜23はデータ入力信号D0〜D3の値に応じてデータ出力信号Y0〜Y3をクロック信号CLKに同期したタイミングで更新する。一方、クロック制御信号ENがLレベルの場合には、レジスタ制御信号GCKが固定され、データ出力信号Y0〜Y3は更新されずに以前の内容を保持する。
In the semiconductor device of FIG. 12 having such flip-
この場合にはレジスタ制御信号端子GCKを駆動させるために必要な電力と、フリップフロップ回路20〜23で消費する電力の両方が抑制される。
ところで、上述した従来のクロック信号制御回路を使用した場合、レジスタ制御信号GCKが長時間同じ値に固定されると、GCKで制御されるMOSトランジスタのゲートも長時間同一電位に保持される。図12の例では、図14のトランジスタP1,P3,P5,P6,N2,N4,N5,N7や反転回路X1,X2を構成するトランジスタがこれに該当する。 When the conventional clock signal control circuit described above is used, when the register control signal GCK is fixed at the same value for a long time, the gate of the MOS transistor controlled by GCK is also held at the same potential for a long time. In the example of FIG. 12, this corresponds to the transistors P1, P3, P5, P6, N2, N4, N5, N7 and the transistors constituting the inverting circuits X1, X2 of FIG.
近年、プロセスの微細化や駆動電圧の低電圧化の進展により、Negative Bias Temperature Instability(基板に対して低い電圧をゲートに印加しつづけると駆動能力が劣化する特性;以下NBTIと称す)によるトランジスタ性能の劣化が課題となってきている。 In recent years, transistor performance due to Negative Bias Temperature Instability (characteristics that drive capability deteriorates when a low voltage is applied to the gate to the substrate; hereinafter referred to as NBTI) due to process miniaturization and drive voltage reduction Deterioration of the material has become an issue.
特に複数のクロック停止信号を用いて複数のレジスタ制御信号を生成する場合、レジスタ制御信号毎に経年劣化による遅延変動量が異なるため、クロックスキュー(到達時間差)による誤動作が発生しやすくなる。 In particular, when a plurality of register control signals are generated using a plurality of clock stop signals, the amount of delay variation due to aging deterioration differs for each register control signal, so that malfunction due to clock skew (arrival time difference) is likely to occur.
NBTIによる遅延変動に起因する誤動作を防止するためには、従来と比較してより大きな回路動作マージンを設定する必要がある。ところが、動作マージンの増加は高速化阻害要因になるとともに、回路規模増加によるコスト増の一因となるため、回路設計上大きな課題となる。 In order to prevent malfunction caused by delay variation due to NBTI, it is necessary to set a larger circuit operation margin than in the past. However, an increase in the operating margin becomes a factor that hinders speeding up and a cost increase due to an increase in circuit scale, which is a major problem in circuit design.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レジスタ制御信号の遅延変動を低減できるとともに、クロックの部分停止による低電力化と高速動作との両立が可能なクロック信号制御回路を有する半導体装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce delay variation of the register control signal and to achieve both low power consumption and high-speed operation by partially stopping the clock. It is an object to provide a semiconductor device having a clock signal control circuit.
前記課題を解決するために、本発明の請求項1記載の半導体装置は、第1の論理値と第2の論理値とを周期的に繰り返すクロック信号と、該クロック信号の出力を停止するためのクロック停止信号と、固定値として出力される場合の出力信号の値を切り換えるための固定出力切換信号とを入力とし、前記クロック停止信号が前記第1の論理値のときには前記クロック信号に対応する信号をレジスタ制御信号として生成出力し、前記クロック停止信号が前記第2の論理値のときには前記固定出力切換信号に対応する信号を該レジスタ制御信号として生成出力するクロック信号制御回路と、第1のデータ信号と、第2のデータ信号と、前記クロック停止信号とを入力とし、該クロック停止信号が前記第1の論理値のときには該第1のデータ信号に対応する信号を生成出力し、前記クロック停止信号が前記第2の論理値のときには該第2のデータ信号に対応する信号を生成出力する選択回路と、前記選択回路の出力信号と、前記レジスタ制御信号とを入力とし、該レジスタ制御信号に同期して出力を更新する同期回路と、前記固定出力切替信号として前記クロック信号に比し十分長い周期で前記第1,第2の論理値を繰り返す論理信号を発生する出力切替信号発生回路とを備え、前記同期回路の出力ノードが前記第2のデータ信号の入力ノードに接続されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problem, a semiconductor device according to
また、本発明の請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記同期回路は、前記選択回路の出力信号と、前記レジスタ制御信号とを入力とし、該レジスタ制御信号が前記第2の論理値から前記第1の論理値に遷移するときに前記選択回路の出力信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものであることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the synchronization circuit receives the output signal of the selection circuit and the register control signal as input. A signal corresponding to the output signal of the selection circuit is generated and output when transitioning from the second logic value to the first logic value, and the previous output value is held otherwise. It is characterized by.
また、本発明の請求項3記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記同期回路は、前記選択回路の出力信号と、前記レジスタ制御信号とを入力とし、前記レジスタ制御信号が第1の論理値のときには前記選択回路の出力信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものであることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the synchronization circuit receives the output signal of the selection circuit and the register control signal, and the register control signal is In the case of the first logical value, a signal corresponding to the output signal of the selection circuit is generated and output. In other cases, the previous output value is held.
また、本発明の請求項4記載の半導体装置は、第1の論理値と第2の論理値とを周期的に繰り返すクロック信号と、該クロック信号の出力を停止するためのクロック停止信号と、固定値として出力される場合の出力信号の値を切り換えるための固定出力切換信号とを入力とし、前記クロック停止信号が前記第1の論理値のときには前記クロック信号に対応する信号をレジスタ制御信号として生成出力し、前記クロック停止信号が前記第2の論理値のときには前記固定出力切換信号に対応する信号を該レジスタ制御信号として生成出力するクロック信号制御回路と、第1のデータ信号と、前記レジスタ制御信号と、前記クロック停止信号とを入力とし、前記クロック停止信号が前記第2の論理値であってかつ前記レジスタ制御信号が該第2の論理値から前記第1の論理値に遷移するときに前記第1のデータ信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持する同期回路と、前記固定出力切替信号として前記クロック信号に比し十分長い周期で前記第1,第2の論理値を繰り返す論理信号を発生する出力切替信号発生回路とを備えたことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a clock signal that periodically repeats the first logic value and the second logic value, a clock stop signal for stopping the output of the clock signal, A fixed output switching signal for switching the value of the output signal when output as a fixed value is input, and when the clock stop signal is the first logic value, a signal corresponding to the clock signal is used as a register control signal A clock signal control circuit that generates and outputs a signal corresponding to the fixed output switching signal as the register control signal when the clock stop signal is the second logic value, a first data signal, and the register The control signal and the clock stop signal are input, the clock stop signal is the second logical value, and the register control signal is the second argument. A synchronous circuit that generates and outputs a signal corresponding to the first data signal when transitioning from a value to the first logical value; otherwise, holds a previous output value; and the fixed output switching signal And an output switching signal generation circuit for generating a logic signal that repeats the first and second logic values with a period sufficiently longer than that of the clock signal.
また、本発明の請求項5記載の半導体装置は、請求項1または4に記載の半導体装置において、前記クロック信号制御回路は、前記クロック信号と前記クロック停止信号との論理積信号を生成出力する第1の論理積回路と、前記クロック停止信号の反転信号を生成出力する第1の反転回路と、前記クロック信号と前記第1の反転回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第1の論理和回路と、前記第1の論理積回路の出力信号と前記固定出力切換信号との論理積信号を生成出力する第2の論理積回路と、前記固定出力切換信号の反転信号を生成出力する第2の反転回路と、前記第1の論理和回路の出力信号と前記第2の反転回路の出力信号との論理積信号を生成出力する第3の論理積回路と、前記第2の論理積回路の出力信号と前記第3の論理積回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第2の論理和回路とを備え、該第2の論理和回路の出力結果を前記レジスタ制御信号として出力することを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or fourth aspect, the clock signal control circuit generates and outputs a logical product signal of the clock signal and the clock stop signal. A first AND circuit; a first inverting circuit that generates and outputs an inverted signal of the clock stop signal; and a first that generates and outputs a logical sum signal of the clock signal and the output signal of the first inverting circuit. A logical sum circuit, a second logical product circuit that generates and outputs a logical product signal of the output signal of the first logical product circuit and the fixed output switching signal, and generates and outputs an inverted signal of the fixed output switching signal. A second inverting circuit that generates, outputs a logical product signal of the output signal of the first logical sum circuit and the output signal of the second inverting circuit, and the second logical circuit. The output signal of the product circuit and the third And a second logical sum circuit that generates and outputs a logical sum signal with the output signal of the logical product circuit, and outputs the output result of the second logical sum circuit as the register control signal. is there.
また、本発明の請求項6記載の半導体装置は、第1の論理値と第2の論理値とを周期的に繰り返すクロック信号と、該クロック信号の出力を停止するための第1のクロック停止信号と、固定値として出力される場合の出力信号の値を切り換えるための固定出力切換信号とを入力とし、前記第1のクロック停止信号が前記第1の論理値のときには前記クロック信号に対応する信号を第1のレジスタ制御信号として生成出力し、前記第1のクロック信号が第2の論理値のときには前記固定出力切換信号に対応する信号を該第1のレジスタ制御信号として生成出力する第1のクロック信号制御回路と、前記第1のレジスタ制御信号と、前記第1のクロック停止信号と、前記クロック信号の出力を停止するための第2のクロック停止信号とを入力とし、前記第1のクロック停止信号と前記第2のクロック停止信号とがともに前記第1の論理値のときには前記第1のレジスタ制御信号に対応する信号を第2のレジスタ制御信号として生成出力し、前記第1のクロック停止信号が前記第2の論理値のときには固定値を該第2のレジスタ制御信号として生成出力する第2のクロック信号制御回路と、前記第2のレジスタ制御信号に同期して出力を更新する同期回路と、前記固定出力切替信号として前記クロック信号に比し十分長い周期で前記第1,第2の論理値を繰り返す論理信号を発生する出力切替信号発生回路とを備えたことを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a clock signal that periodically repeats the first logic value and the second logic value, and a first clock stop for stopping the output of the clock signal. When the first clock stop signal is the first logic value, the signal and a fixed output switching signal for switching the value of the output signal when output as a fixed value are input. A signal is generated and output as a first register control signal, and a signal corresponding to the fixed output switching signal is generated and output as the first register control signal when the first clock signal has a second logic value. The clock signal control circuit, the first register control signal, the first clock stop signal, and the second clock stop signal for stopping the output of the clock signal are input. When both the first clock stop signal and the second clock stop signal are at the first logic value, a signal corresponding to the first register control signal is generated and output as a second register control signal, A second clock signal control circuit for generating and outputting a fixed value as the second register control signal when the first clock stop signal is the second logic value; and outputting in synchronization with the second register control signal And an output switching signal generating circuit for generating a logic signal that repeats the first and second logic values at a sufficiently longer period than the clock signal as the fixed output switching signal. It is a feature.
また、本発明の請求項7記載の半導体装置は、請求項6に記載の半導体装置において、前記同期回路は、前記第1のデータ信号と、前記第2のレジスタ制御信号とを入力とし、該第2のレジスタ制御信号が前記第2の論理値から前記第1の論理値に遷移するときには前記第1のデータ信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものであることを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the sixth aspect, the synchronization circuit receives the first data signal and the second register control signal as inputs. When the second register control signal transitions from the second logic value to the first logic value, a signal corresponding to the first data signal is generated and output; otherwise, the previous output value is set. It is what hold | maintains.
また、本発明の請求項8記載の半導体装置は、請求項6に記載の半導体装置において、前記同期回路は、前記第1のデータ信号と、前記第2のレジスタ制御信号とを入力とし、該第2のレジスタ制御信号が前記第1の論理値のときには前記第1のデータ信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものであることを特徴とするものである。 The semiconductor device according to an eighth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the sixth aspect, wherein the synchronization circuit receives the first data signal and the second register control signal as inputs. A signal corresponding to the first data signal is generated and output when the second register control signal is the first logic value, and the previous output value is held otherwise. To do.
また、本発明の請求項9記載の半導体装置は、請求項6に記載の半導体装置において、前記第1のクロック信号制御回路は、前記クロック信号と前記第1のクロック停止信号との論理積信号を生成出力する第1の論理積回路と、前記第1のクロック停止信号の反転信号を生成出力する第1の反転回路と、前記クロック信号と前記第1の反転回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第1の論理和回路と、前記第1の論理積回路の出力信号と前記固定出力切換信号との論理積信号を生成出力する第2の論理積回路と、前記固定出力切換信号の反転信号を生成出力する第2の反転回路と、前記第1の論理和回路の出力信号と前記第2の反転回路の出力信号との論理積信号を生成出力する第3の論理積回路と、前記第2の論理積回路の出力信号と前記第3の論理積回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第2の論理和回路とを備え、該第2の論理和回路の出力結果を前記第1のレジスタ制御信号として出力することを特徴とするものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the sixth aspect, the first clock signal control circuit is a logical product signal of the clock signal and the first clock stop signal. A first logical product circuit that generates and outputs the first clock stop signal, a first inverting circuit that generates and outputs an inverted signal of the first clock stop signal, and a logical sum of the clock signal and the output signal of the first inverting circuit A first logical sum circuit that generates and outputs a signal; a second logical product circuit that generates and outputs a logical product signal of the output signal of the first logical product circuit and the fixed output switching signal; and the fixed output switching A second inverting circuit that generates and outputs an inverted signal of the signal, and a third AND circuit that generates and outputs a logical product signal of the output signal of the first OR circuit and the output signal of the second inverting circuit. And an output signal of the second AND circuit A second logical sum circuit that generates and outputs a logical sum signal with the output signal of the third logical product circuit, and outputs an output result of the second logical sum circuit as the first register control signal. It is characterized by this.
以上の請求項1ないし請求項9の構成によれば、クロック停止信号によりレジスタ制御信号の内容が一定値に固定されている場合でも、固定出力切換信号によりレジスタ制御信号の値を切換えることが可能となるため、固定出力切換信号を制御することによりレジスタ制御信号が長時間一定電位に保持されることを防止することができる。従って、同期回路でレジスタ制御信号により駆動されるトランジスタの駆動能力劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり動作速度を向上させることができる。 According to the configuration of the above first to ninth aspects, even when the content of the register control signal is fixed to a constant value by the clock stop signal, the value of the register control signal can be switched by the fixed output switching signal. Therefore, it is possible to prevent the register control signal from being held at a constant potential for a long time by controlling the fixed output switching signal. Therefore, the drive capability deterioration of the transistor driven by the register control signal in the synchronous circuit is reduced, and the operation margin is prevented from being reduced due to the delay variation, so that it is not necessary to secure an extra operation margin at the time of design and the operation speed is improved. be able to.
本願の請求項1の発明によれば、クロック停止信号によりレジスタ制御信号の内容が一定値に固定されている場合でも、固定出力切換信号によりレジスタ制御信号の値を切換ることが可能となるため、固定出力切換信号を制御することによりレジスタ制御信号が長時間一定電位に保持されることを防止することができる。従って同期回路でレジスタ制御信号により駆動されるトランジスタの駆動能力劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり動作速度を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the value of the register control signal can be switched by the fixed output switching signal even when the content of the register control signal is fixed to a constant value by the clock stop signal. By controlling the fixed output switching signal, it is possible to prevent the register control signal from being held at a constant potential for a long time. Therefore, the drive capability deterioration of the transistor driven by the register control signal in the synchronous circuit is reduced, and the reduction of the operation margin due to the delay variation is prevented, so that it is not necessary to secure an extra operation margin at the time of design and the operation speed is improved. Can do.
また、同一動作速度の半導体装置を設計する場合であってもより少ない動作マージンで設計することができるため、トランジスタのゲートサイズ低減による回路面積の縮小効果や、クロックスキュー対策等に伴うタイミング設計工数が低減する。この結果、半導体装置の開発・製造コスト低減にも有効である。 In addition, even when designing semiconductor devices with the same operating speed, it is possible to design with a smaller operating margin, so the circuit area can be reduced by reducing the gate size of the transistor, and the timing design man-hours associated with measures such as clock skew Is reduced. As a result, it is also effective in reducing the development and manufacturing costs of semiconductor devices.
また、本願の請求項2の発明によれば、同期回路として、フリップフロップ回路を使用したものに適用でき、請求項1の発明と同様の効果が得られる。
According to the invention of
また、本願の請求項3の発明によれば、同期回路として、ラッチ回路を使用したものに適用でき、請求項1の発明と同様の効果が得られる。
Further, according to the invention of claim 3 of the present application, it can be applied to a synchronous circuit using a latch circuit, and the same effect as that of the invention of
また、本願の請求項4の発明によれば、同期回路として、ロードホールド型フリップフロップ回路を使用したものに適用でき、請求項1の発明と同様の効果が得られる。
According to the invention of claim 4 of the present application, it can be applied to a synchronous circuit using a load hold type flip-flop circuit, and the same effect as that of the invention of
また、本願の請求項5の発明によれば、クロック制御回路として、前記クロック信号と前記クロック停止信号との論理積信号を生成出力する第1の論理積回路と、前記クロック停止信号の反転信号を生成出力する第1の反転回路と、前記クロック信号と前記第1の反転回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第1の論理和回路と、前記第1の論理積回路の出力信号と前記固定出力切換信号との論理積信号を生成出力する第2の論理積回路と、前記固定出力切換信号の反転信号を生成出力する第2の反転回路と、前記第1の論理和回路の出力信号と前記第2の反転回路の出力信号との論理積信号を生成出力する第3の論理積回路と、前記第2の論理積回路の出力信号と前記第3の論理積回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第2の論理和回路とを備え、該第2の論理和回路の出力結果を前記レジスタ制御信号として出力する構成を有するものに適用でき、請求項1ないし4の発明と同様の効果が得られる。
According to the invention of
また、本願の請求項6の発明によれば、クロック停止信号として2種類の信号を用いる構成であっても請求項1の発明と同様の効果が得られる。
According to the invention of
また、請求項7の発明によれば、同期回路として、フリップフロップ回路を使用したものに適用でき、請求項6の発明と同様の効果が得られる。
Further, according to the invention of claim 7, the present invention can be applied to a synchronous circuit using a flip-flop circuit, and the same effect as that of the invention of
また、請求項8の発明によれば、同期回路として、ラッチ回路を使用したものに適用でき、請求項6の発明と同様の効果が得られる。
According to the invention of
また、本願の請求項9の発明によれば、第1のクロック制御回路として、請求項5に記載のものと同様の構成を有するものを使用でき、請求項6ないし8の発明と同様の効果が得られる。 According to the ninth aspect of the present invention, the first clock control circuit having the same configuration as that of the fifth aspect can be used, and the same effect as the sixth to eighth aspects of the present invention can be used. Is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
この実施の形態1は請求項1,2,5の発明に対応するものである。
図1は、本発明の実施の形態1によるクロック信号制御回路を有する半導体装置を示すもので、同期回路としてフリップフロップ回路を使用した場合の一例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
The first embodiment corresponds to the first, second, and fifth aspects of the invention.
FIG. 1 shows a semiconductor device having a clock signal control circuit according to
図1において、クロック信号制御回路1はレジスタの動作を制御するためのレジスタ制御信号GCKを発生する。選択回路10〜13はこの半導体装置の入力データD0〜D3とこの半導体装置の出力データY0〜Y3のいずれかを選択する。フリップフロップ回路(同期回路)20〜23は選択回路10〜13の出力信号とレジスタ制御信号GCKとを入力とし、レジスタを構成する。また、クロック発生回路100はクロック信号CLKを発生する。コントローラ101はクロック停止信号ENを発生する。このクロック停止信号ENは、クロック信号制御回路1がクロック信号CLKをレジスタ制御信号GCKとして出力するのを停止するための信号である。出力切替信号発生回路102は固定出力切換信号INVを出力する。この固定出力切換信号INVは、クロック信号制御回路1がレジスタ制御信号GCKとして出力する固定値の値をHレベル(第1の論理値)とLレベル(第2の論理値)とのいずれかに切り換えるための信号であり、クロック信号CLKに対して十分長い周期を有する。
In FIG. 1, a clock
また、以下の説明では、上述の各データ・信号を表す符号はこれらを入力・出力する端子の符号としても用いる。即ち、上述のCLKはクロック信号端子を示す符号としても使用する。また、INVは固定出力切換信号端子を、ENはクロック停止信号端子を、GCKはレジスタ制御信号を、D0〜D3はデータ入力端子を、Y0〜Y3はデータ出力端子を、それぞれ示す符号としても使用する。 Further, in the following description, the symbols representing the above-described data / signals are also used as symbols for terminals that input / output them. That is, the above-described CLK is also used as a code indicating a clock signal terminal. INV is a fixed output switching signal terminal, EN is a clock stop signal terminal, GCK is a register control signal, D0 to D3 are data input terminals, and Y0 to Y3 are data output terminals. To do.
図2(a)はクロック信号制御回路1の一構成例であり、3つの入力信号A,B,Cを入力して1つの出力信号Yを出力する。この図2(a)の構成例では、2入力の論理積回路AND1により入力信号A,Bの論理積信号aが得られ、2入力の論理積回路AND2により論理積信号aと入力信号Cとの論理積信号bが得られ、反転回路X101による入力信号Bの反転信号/Bと入力信号Aとの論理和信号cが2入力の論理和回路OR1により得られ、反転回路X102による入力信号Cの反転信号/Cと論理和信号cとの論理積信号dが2入力の論理積回路AND3により得られ、2入力の論理和回路OR2によりこれら論理積信号bと論理積信号dとの論理和信号(=A・B・C+A・/C+/B・/C)が出力信号Yとして得られる。
FIG. 2A shows an example of the configuration of the clock
図3は選択回路10〜13の一構成例であり、入力信号Sの値に応じて入力信号AまたはBのどちらかに対応した値を出力信号Yとして出力する。この図3の構成例では、2入力の論理積回路AND4により入力信号A,Sの論理積信号eが得られ、反転回路X103による入力信号Sの反転信号/Sと入力信号Bとの論理積信号fが2入力の論理積回路AND5により得られ、2入力の論理和回路OR3によりこれら論理積信号eと論理積信号fとの論理和信号(=A・S+B・/S)が出力信号Yとして得られる。
FIG. 3 shows a configuration example of the
図4はフリップフロップ回路20〜23の一構成例であり、PMOSトランジスタP1〜P7、NMOSトランジスタN1〜N7、反転回路X1〜X5を備え、信号CK,Dを入力し信号Qを出力するものである。
FIG. 4 shows a configuration example of the flip-
なお、図1の構成例では説明の簡単のため、レジスタ制御信号が1つであり、かつレジスタ制御信号で制御されるフリップフロップ数が4個の場合を示しているが、通常はクロック停止信号端子が複数個あり、共通のレジスタ制御信号で制御されるフリップフロップ群が複数グループ存在する。また共通のレジスタ制御信号で制御されるフリップフロップの個数に制約はなく、1以上の整数であればいくつであっても構わない。
このような場合、クロック信号制御回路は図2(b)や図2(c)のような構成とすればよい。
In the configuration example of FIG. 1, for simplicity of explanation, there is shown a case where there is one register control signal and the number of flip-flops controlled by the register control signal is four. There are a plurality of flip-flop groups having a plurality of terminals and controlled by a common register control signal. The number of flip-flops controlled by a common register control signal is not limited, and any number of flip-flops may be used as long as it is an integer of 1 or more.
In such a case, the clock signal control circuit may be configured as shown in FIGS. 2B and 2C.
図2(b)は、2つのグループを各グループごとに専用のクロック停止信号EN1,EN2によりそれぞれ制御するが、固定出力切替信号INVはグループ間で共通に使用する場合のクロック信号制御回路の構成を、図2(c)はクロック停止信号EN1,EN2,固定出力切替信号INV1,INV2とも各グループごとに専用の信号を用いる場合の構成例を示している。 In FIG. 2B, two groups are controlled by dedicated clock stop signals EN1 and EN2 for each group, but the fixed output switching signal INV is used in common between the groups. FIG. 2C shows a configuration example in the case where the clock stop signals EN1 and EN2 and the fixed output switching signals INV1 and INV2 use dedicated signals for each group.
本実施の形態1では、クロック信号制御回路1の構成は従来例と異なる。しかしながら、そのフリップフロップ回路20〜23(図4に示す)は図14に示す従来例と同じ構成である。またクロック制御信号ENがHレベルの場合にフリップフロップ回路がクロック信号CLKに同期して出力データQの更新を行い、クロック制御信号ENがLレベルの場合にフリップフロップ回路が以前の出力データを保持する点は従来例と同じである。
In the first embodiment, the configuration of the clock
クロック信号制御回路1は、クロック信号CLK,クロック停止信号ENおよび固定出力切換信号INVを入力とし、クロック信号CLKに同期したレジスタ制御信号GCKを出力する。
The clock
クロック信号制御回路1は、クロック停止信号ENがHレベル(第1の論理値)の場合、レジスタ制御信号GCKの内容はクロック信号CLKに同期した信号となる。これは図11に示す従来例の場合と同じであり、また固定出力切換信号INVがHレベルであってもLレベルであってもレジスタ制御信号GCKの内容は同等である。
In the clock
一方、クロック停止信号ENがLレベル(第2の論理値)の場合、固定出力切換信号INVがHレベルであればレジスタ制御信号GCKはクロック信号CLKの状態に関係なくLレベルを示し、固定出力切換信号INVがLレベルであればレジスタ制御信号GCKはクロック信号CLKの状態に関係なくHレベルを示す。 On the other hand, when the clock stop signal EN is at L level (second logic value), if the fixed output switching signal INV is at H level, the register control signal GCK indicates L level regardless of the state of the clock signal CLK, and the fixed output If the switching signal INV is at L level, the register control signal GCK indicates H level regardless of the state of the clock signal CLK.
即ち、EN=H ⇒ GCK=CLK
EN=LであってINV=H ⇒ GCK=L
EN=LであってINV=L ⇒ GCK=H
That is, EN = H ⇒ GCK = CLK
EN = L and INV = H ⇒ GCK = L
EN = L and INV = L ⇒ GCK = H
従って、固定出力切換信号INVによってクロック停止状態(クロック停止信号ENがLレベルの状態)におけるレジスタ制御信号GCKの内容を反転させることが可能となる。 Therefore, it is possible to invert the contents of the register control signal GCK in the clock stop state (the state where the clock stop signal EN is at the L level) by the fixed output switching signal INV.
このため、出力切換信号発生回路102により、周期的にハイ,ロウが切換わる信号を固定出力切換信号INVとして出力することにより、レジスタ制御信号GCKの値を周期的に切り換えることができる。また、この固定出力切換信号INVの周期を、クロック信号CLKより十分大きなように出力切換信号発生回路102を設定しておくことにより、レジスタ制御信号GCKの値が長時間固定されることで発生するNBTIやこれによるトランジスタ性能の劣化等を防止することが可能となる。
For this reason, the value of the register control signal GCK can be periodically switched by outputting a signal periodically switching between high and low as the fixed output switching signal INV by the output switching
この出力切換信号発生回路102は例えばクロック信号CLKの分周回路などでも実現可能なので、回路規模が若干増加するだけで、NBTI等を防止することが可能となる。
Since the output switching
また、本実施の形態1においては、選択回路10〜13を追加しているが、これは、固定出力切換信号INVによりレジスタ制御信号GCKの電位を切換えた時に、フリップフロップ回路20〜23の出力が更新されてしまうのを防止するためである。
In the first embodiment, the
これら選択回路10〜13は、データ入力信号D0〜D3とフリップフロップ回路20〜23のデータ出力信号Y0〜Y3(出力ノード)とクロック停止信号ENとを入力端子A(第1のデータ信号)および入力端子B(第2のデータ信号)にそれぞれ入力し、クロック停止信号ENがHレベルの場合はデータ入力信号D0〜D3の内容を出力し、クロック停止信号ENがLレベルの場合はデータ出力信号Y0〜Y3の内容を出力する。
These
即ち、EN=H ⇒ Y=D0(D1,D2,D3)
EN=L ⇒ Y=Y0(Y1,Y2,Y3)
That is, EN = H => Y = D0 (D1, D2, D3)
EN = L ⇒ Y = Y0 (Y1, Y2, Y3)
選択回路10〜13の出力端子Yはフリップフロップ回路20〜23の入力端子Dと接続されており、クロック停止信号ENがLレベルの場合に固定出力切換信号INVの内容にかかわらずフリップフロップ回路20〜23のデータ出力信号Y0〜Y3を選択しこれをフリップフロップ回路20〜23のデータ入力端子D0〜D3に出力するので、データ出力信号Y0〜Y3の内容を以前の状態のまま保持することができる。
The output terminals Y of the
このように、本実施の形態1によれば、クロック停止信号ENがLレベルの場合でもレジスタ制御信号GCKの内容を固定出力切換信号INVにより切換えることが可能となるため、固定出力切換信号INVの値を制御することにより、レジスタ制御信号GCKが長時間一定電位に保持されることを防止することができる。 As described above, according to the first embodiment, the contents of the register control signal GCK can be switched by the fixed output switching signal INV even when the clock stop signal EN is at the L level. By controlling the value, the register control signal GCK can be prevented from being held at a constant potential for a long time.
従って、このクロック信号制御回路1を使用することで、同期回路として図4に示すフリップフロップ回路を使用したものにおいて、フリップフロップ回路のトランジスタP1,P3,P5,P6,N2,N4,N5,N7および反転回路X1,X2を構成するトランジスタの駆動能力の劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり動作速度を向上させることができる。
Therefore, by using this clock
また、選択回路10〜13を有することにより、固定出力切換信号INVによるレジスタ制御信号GCKの電位切換時に、フリップフロップ回路20〜23の出力が更新されることを防止することが可能となる。
In addition, by including the
なお、図1では同期回路としてフリップフロップ回路を使用した場合の構成を示しているが、フリップフロップ回路以外のクロック信号で制御させる回路を適用した場合でも、本発明は有効である。
この場合を実施の形態2,3に示す。
Although FIG. 1 shows a configuration in which a flip-flop circuit is used as the synchronization circuit, the present invention is effective even when a circuit controlled by a clock signal other than the flip-flop circuit is applied.
This case is shown in the second and third embodiments.
(実施の形態2)
この実施の形態2は請求項1,4の発明に対応するものである。
図5は本発明の実施の形態2による半導体装置を示すもので、同期回路としてロードホールド型フリップフロップ回路を使用した場合の一例を示す。
(Embodiment 2)
The second embodiment corresponds to the first and fourth aspects of the invention.
FIG. 5 shows a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and shows an example in which a load hold type flip-flop circuit is used as a synchronizing circuit.
図5において、ロードホールド型フリップフロップ回路30〜33はレジスタを構成し、図1のフリップフロップ回路20〜23および選択回路10〜13に代えてこれを設けたものである。
In FIG. 5, load hold type flip-
図6はロードホールド型フリップフロップ回路(同期回路)30〜33の構成の一例であり、PMOSトランジスタP11〜P19、NMOSトランジスタN11〜N19、反転回路X14〜X20を備え、信号CK(レジスタ制御信号GCK)、LH(クロック停止信号EN)、D(本半導体装置の入力信号D0〜D3)を入力し信号Q(本半導体装置の出力信号Y0〜Y3)を出力するものである。 FIG. 6 shows an example of the configuration of load hold type flip-flop circuits (synchronous circuits) 30 to 33, which includes PMOS transistors P11 to P19, NMOS transistors N11 to N19, and inverting circuits X14 to X20, and a signal CK (register control signal GCK). ), LH (clock stop signal EN) and D (input signals D0 to D3 of the semiconductor device) are input and a signal Q (output signals Y0 to Y3 of the semiconductor device) is output.
反転回路X14は入力信号CKの反転値を節点n11へ出力し、反転回路X15は節点n11の反転値をn12へ出力する。このため節点n12の値は入力信号CKの値と等しくなる。反転回路X16は節点n13へ入力信号LHの反転値を出力する。反転回路X17は節点n16へn15の反転値を出力し、反転回路X18は節点n18へn17の反転値を出力し、反転回路X19は節点n19へn18の反転値を出力し、反転回路X20は節点n18の反転値を出力信号Qとして出力する。 The inverting circuit X14 outputs the inverted value of the input signal CK to the node n11, and the inverting circuit X15 outputs the inverted value of the node n11 to n12. For this reason, the value of the node n12 is equal to the value of the input signal CK. The inverting circuit X16 outputs the inverted value of the input signal LH to the node n13. The inverter circuit X17 outputs the inverted value of n15 to the node n16, the inverter circuit X18 outputs the inverted value of n17 to the node n18, the inverter circuit X19 outputs the inverted value of n18 to the node n19, and the inverter circuit X20 The inverted value of n18 is output as the output signal Q.
互いにソース・ドレインを共有するMOSトランジスタN17、P17はトランスファゲートTG11を形成し、入力信号CKがLレベルの時のみ節点n14からn15へ信号を透過させる。互いにソース・ドレインを共有するMOSトランジスタN18、P18はトランスファゲートTG12を形成し、入力信号CKがHレベルの時のみ節点n16からn17へ信号を透過させる。互いにソース・ドレインを共有するMOSトランジスタN19、P19はトランスファゲートTG13を形成し、入力信号CKがLレベルの時のみ節点n19からn17へ信号を透過させる。 The MOS transistors N17 and P17 sharing the source and drain form a transfer gate TG11 and transmits a signal from the node n14 to n15 only when the input signal CK is at L level. The MOS transistors N18 and P18 sharing the source and drain form a transfer gate TG12, and transmits a signal from the node n16 to n17 only when the input signal CK is at the H level. The MOS transistors N19 and P19 sharing the source and drain form a transfer gate TG13 and transmits a signal from the node n19 to n17 only when the input signal CK is at L level.
MOSトランジスタN15、N16、P15、P16はトライステートインバータT21を形成し、入力信号CKがHレベルの時のみ節点n15へn16の反転値を出力し、入力信号CKがLレベルの時には節点n15を駆動しない。 MOS transistors N15, N16, P15, and P16 form a tri-state inverter T21, which outputs an inverted value of n16 to node n15 only when input signal CK is at H level, and drives node n15 when input signal CK is at L level. do not do.
反転回路X6とMOSトランジスタN11〜N14、P11〜P14とは選択回路SCを形成し、LH信号がLレベルの場合は節点n14へ入力信号Dの反転値を出力し、入力信号LHがHレベルの場合は節点n14へn19の反転値を出力する。即ち、選択回路SCにおいて、MOSトランジスタN11、N12、P11、P12はトライステートインバータT22を形成し、入力信号LHがLレベルの時のみ節点n14へ入力信号Dの反転値を出力し、入力信号CKがHレベルの時には節点n14を駆動しない。また、この選択回路SCにおいて、MOSトランジスタN13、N14、P13、P14はトライステートインバータT23を形成し、入力信号LHがHレベルの時のみ節点n14へn19の反転値を出力し、入力信号CKがHレベルの時には節点n14を駆動しない。 The inverting circuit X6 and the MOS transistors N11 to N14 and P11 to P14 form a selection circuit SC. When the LH signal is at L level, the inverted value of the input signal D is output to the node n14, and the input signal LH is at H level. In this case, the inverted value of n19 is output to node n14. That is, in the selection circuit SC, the MOS transistors N11, N12, P11, and P12 form a tri-state inverter T22, and output an inverted value of the input signal D to the node n14 only when the input signal LH is at the L level. When n is at the H level, the node n14 is not driven. In this selection circuit SC, the MOS transistors N13, N14, P13, and P14 form a tristate inverter T23, and when the input signal LH is at the H level, the inverted value of n19 is output to the node n14, and the input signal CK When it is at the H level, the node n14 is not driven.
入力信号CKがLレベルの時、トランスファゲートTG13(MOSトランジスタN19およびP19)により節点n19の内容が節点n17へ透過するため反転回路X18とX19とはインバータループを形成し、節点n17〜n19および出力信号Qは以前の状態を保持する。この時、トランスファゲートTG12(MOSトランジスタN18およびP18)は節点n16の内容を節点n17へ透過させないため、節点n17〜n19および出力信号Qは入力信号LHおよびDの影響を受けない。また、節点n19は出力信号Qと同じ内容を保持する。一方、トランスファゲートTG11(MOSトランジスタN17およびP17)は節点n15へn14の内容を透過させるため、入力信号LHがLレベルの場合節点n16の内容は入力信号Dと等しくなり、入力信号LHがHレベルの場合は出力信号Qと等しくなる。 When the input signal CK is at L level, the contents of the node n19 are transmitted to the node n17 by the transfer gate TG13 (MOS transistors N19 and P19), so that the inverting circuits X18 and X19 form an inverter loop, and the nodes n17 to n19 and the output Signal Q retains its previous state. At this time, since the transfer gate TG12 (MOS transistors N18 and P18) does not transmit the contents of the node n16 to the node n17, the nodes n17 to n19 and the output signal Q are not affected by the input signals LH and D. The node n19 holds the same content as the output signal Q. On the other hand, since transfer gate TG11 (MOS transistors N17 and P17) transmits the content of n14 to node n15, when input signal LH is at L level, the content of node n16 is equal to input signal D and input signal LH is at H level. Is equal to the output signal Q.
入力信号CKがHレベルの時、トライステートインバータT21(MOSトランジスタN15、N16、P15、P16)は反転回路として動作するため反転回路X17と合わせてインバータループを形成する。この時トランスファゲートTG11(MOSトランジスタN17およびP17)は節点n15を駆動せず、またトランスファゲートTG13(MOSトランジスタN19およびP19)は節点n17を駆動しないため、節点n15は以前の状態を保持する。また、トランスファゲートTG12(N18およびP18)は節点n15を駆動するため、節点n16、n17、n19および出力信号Qは節点n15の反転値、即ち、入力信号LHがLレベルの場合の入力信号Dの値と等しくなり、節点n18の内容は節点n15と等しくなる。 When the input signal CK is at the H level, the tristate inverter T21 (MOS transistors N15, N16, P15, P16) operates as an inverting circuit, and thus forms an inverter loop together with the inverting circuit X17. At this time, the transfer gate TG11 (MOS transistors N17 and P17) does not drive the node n15, and the transfer gate TG13 (MOS transistors N19 and P19) does not drive the node n17, so that the node n15 maintains the previous state. Since the transfer gate TG12 (N18 and P18) drives the node n15, the nodes n16, n17, n19 and the output signal Q are inverted values of the node n15, that is, the input signal D when the input signal LH is at the L level. And the content of node n18 is equal to node n15.
この結果、図6の回路は、入力信号CKがL→Hレベルに遷移する時、入力信号LHがLレベルであれば入力信号Dの内容を出力信号Qとして出力し、それ以外の場合には出力信号Qの内容を以前の状態のまま保持するロードホールド型フリップフロップ回路として動作する。 As a result, the circuit of FIG. 6 outputs the content of the input signal D as the output signal Q if the input signal LH is at the L level when the input signal CK transitions from the L level to the H level, and otherwise. It operates as a load-hold type flip-flop circuit that holds the contents of the output signal Q in the previous state.
このように、本実施の形態2によれば、クロック停止信号ENがLレベルの場合でもレジスタ制御信号GCKの内容を固定出力切換信号INVにより切換えることが可能となるため、固定出力切換信号INVの値を制御することにより、レジスタ制御信号GCKが長時間一定電位に保持されることを防止することができる。 Thus, according to the second embodiment, the contents of the register control signal GCK can be switched by the fixed output switching signal INV even when the clock stop signal EN is at the L level. By controlling the value, the register control signal GCK can be prevented from being held at a constant potential for a long time.
従って、このクロック信号制御回路1を使用することで、同期回路として図6に示すロードホールド型フリップフロップ回路を使用したものにおいて、ロードホールド型フリップフロップ回路のトランジスタP15,P17,P18,P19,N16,N17,N18,N19および反転回路X14,X15を構成するトランジスタの駆動能力の劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり動作速度を向上させることができる。
Therefore, by using this clock
また、このロードホールド型フリップフロップ回路は選択回路を内蔵しているので、固定出力切換信号INVによるレジスタ制御信号GCKの電位切換時に、フリップフロップ回路30〜33の出力が更新されることを防止することが、別途選択回路を設けることなく可能となる。
In addition, since this load hold type flip-flop circuit has a built-in selection circuit, the output of the flip-
(実施の形態3)
この実施の形態3は請求項1,3の発明に対応するものである。
図7は本発明の実施の形態3による半導体装置を示すもので、同期回路としてラッチ回路を使用した場合の一例を示す。
(Embodiment 3)
The third embodiment corresponds to the first and third aspects of the invention.
FIG. 7 shows a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and shows an example when a latch circuit is used as a synchronizing circuit.
また、図8はラッチ回路40〜43の構成の一例であり、PMOSトランジスタP20〜P22、NMOSトランジスタN20〜N22、反転回路X21〜X25を備え、入力信号G(レジスタ制御信号GCK)、D(本半導体装置の入力信号D0〜D3)を入力し出力信号Q(本半導体装置の出力信号Y0〜Y3)を出力するものである。反転回路X21は入力信号Gの反転値を節点n21へ出力し、反転回路X22は節点n21の反転値を節点n22へ出力する。このため節点n22の値は入力信号Gの値と等しくなる。反転回路X23は節点n24へn25の反転値を出力する。反転回路X24は節点n25へn23の反転値を出力し、反転回路X25は節点n23の反転値を出力信号Qとして出力する。
FIG. 8 shows an example of the configuration of the
互いにソース・ドレインを共有するMOSトランジスタN22、P22はトランスファゲートTG21を形成し、入力信号GがLレベルの時のみ節点n24からn23へ信号を透過させる。 The MOS transistors N22 and P22 sharing the source and drain form a transfer gate TG21, and transmits a signal from the node n24 to n23 only when the input signal G is at L level.
MOSトランジスタN20、N21、P20、P21はトライステートインバータT31を形成し、入力信号GがHレベルの時のみ節点n23へ入力信号Dの反転値を出力し、入力信号GがLレベルの時には節点n23を駆動しない。 MOS transistors N20, N21, P20 and P21 form a tri-state inverter T31, which outputs an inverted value of input signal D to node n23 only when input signal G is at H level, and node n23 when input signal G is at L level. Do not drive.
入力信号GがHレベルの時、MOSトランジスタN20、N21、P20、P21は反転回路として動作し、かつトランスファゲートTG21(N22およびP22)は節点n23を駆動しないため、反転回路X25を経由して入力信号Dの内容が出力信号Qとして出力される。 When the input signal G is at the H level, the MOS transistors N20, N21, P20, P21 operate as an inverting circuit, and the transfer gate TG21 (N22 and P22) does not drive the node n23, so that the input is made via the inverting circuit X25. The content of the signal D is output as the output signal Q.
入力信号GがLレベルの時、トランスファゲートTG21(N22およびP22)により節点n24の内容がn23へ透過するため、反転回路X23〜X24がインバータループを形成する。この時トライステートインバータT31(MOSトランジスタN20、N21、P20、P21)は節点n23を駆動しないため、節点n23〜n25および出力信号Qは以前の内容を保持し、入力信号Dの影響を受けない。 When the input signal G is at L level, the contents of the node n24 are transmitted to n23 by the transfer gate TG21 (N22 and P22), so that the inverting circuits X23 to X24 form an inverter loop. At this time, since the tristate inverter T31 (MOS transistors N20, N21, P20, P21) does not drive the node n23, the nodes n23 to n25 and the output signal Q retain the previous contents and are not affected by the input signal D.
この結果、図8は、入力信号GがHレベルの期間の入力信号Dの内容を出力信号Qへ出力し、入力信号GがLレベルの期間は出力信号Qの内容を以前の状態のまま保持するラッチ回路として動作する。 As a result, FIG. 8 shows that the content of the input signal D when the input signal G is at the H level is output to the output signal Q, and the content of the output signal Q is maintained as before when the input signal G is at the L level. It operates as a latch circuit.
このように、本実施の形態3によれば、クロック停止信号ENがLレベルの場合でもレジスタ制御信号GCKの内容を固定出力切換信号INVにより切換えることが可能となるため、固定出力切換信号INVの値を制御することにより、レジスタ制御信号GCKが長時間一定電位に保持されることを防止することができる。 As described above, according to the third embodiment, the contents of the register control signal GCK can be switched by the fixed output switching signal INV even when the clock stop signal EN is at the L level. By controlling the value, the register control signal GCK can be prevented from being held at a constant potential for a long time.
従って、このクロック信号制御回路1を使用することで、同期回路として図8に示すラッチ回路を使用したものにおいて、ラッチ回路のトランジスタP20,P22,N21,N22および反転回路X21,X22を構成するトランジスタの駆動能力の劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり動作速度を向上させることができる。
Therefore, by using this clock
また、選択回路10〜13を有することにより、固定出力切換信号INVによるレジスタ制御信号GCKの電位切換時に、ラッチ回路40〜43の出力が更新されることを防止することが可能となる。
In addition, by including the
(実施の形態4)
この実施の形態4は請求項6,7の発明に対応するものである。
図9は本発明の実施の形態4による半導体装置を示すもので、クロック信号制御回路として第1,第2のものを有し、同期回路としてフリップフロップ回路を使用した場合の一例を示す。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment corresponds to the sixth and seventh aspects of the invention.
FIG. 9 shows a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and shows an example in which the first and second clock signal control circuits are used and the flip-flop circuit is used as the synchronization circuit.
図9において、1は実施の形態1ないし3と同様のクロック制御回路(第1のクロック信号制御回路)、50ないし53は第2のクロック信号制御回路、20ないし23はフリップフロップ回路、CLKはクロック信号端子、INVは固定出力切換信号端子、ENは第1のクロック停止信号端子、E0ないしE3は第2のクロック停止信号端子、GCKは第1のレジスタ制御信号、G0ないしG3は第2のレジスタ制御信号、D0ないしD3はデータ入力端子、Y0ないしY3はデータ出力端子を示し、これらそれぞれの端子から入力・出力されるデータ・信号も端子と同じ符号を用いて説明する。 In FIG. 9, 1 is the same clock control circuit (first clock signal control circuit) as in the first to third embodiments, 50 to 53 are second clock signal control circuits, 20 to 23 are flip-flop circuits, and CLK is Clock signal terminal, INV is a fixed output switching signal terminal, EN is a first clock stop signal terminal, E0 to E3 are second clock stop signal terminals, GCK is a first register control signal, and G0 to G3 are second signals. Register control signals, D0 to D3 are data input terminals, Y0 to Y3 are data output terminals, and data / signals input / output from these terminals will be described using the same reference numerals.
図10は第2のクロック信号制御回路50ないし53の構成の一例であり、3つの入力信号A,B,Cを入力して1つの出力信号Yを出力する。
この図10の例ではクロック信号制御回路50ないし53は3入力の論理積回路AND6により実現されており、第1のレジスタ制御信号端子GCK,クロック停止信号端子EN, 第2のレジスタ制御信号E0ないしE3の論理積をレジスタ制御信号GCKとして出力する。
FIG. 10 shows an example of the configuration of the second clock
In the example of FIG. 10, the clock
図9の構成例では、説明の簡単のため、第1のレジスタ制御信号GCKが1つであり、かつ第2のレジスタ制御信号G0ないしG3で制御されるフリップフロップの数が各1個の場合を示しているが、通常は第1のクロック停止信号端子が複数個あり、共通な第1のレジスタ制御信号GCKで制御される第2のクロック信号制御回路の数に制約はなく、1以上の整数であればいくつでもかまわない。また、第2のレジスタ制御信号で制御されるフリップフロップの個数にも制約はなく、1以上の整数であればいくつでも構わない。 In the configuration example of FIG. 9, for the sake of simplicity of explanation, there is one first register control signal GCK and one flip-flop controlled by the second register control signals G0 to G3. However, there are usually a plurality of first clock stop signal terminals, and the number of second clock signal control circuits controlled by the common first register control signal GCK is not limited, and one or more. Any number of integers can be used. Further, the number of flip-flops controlled by the second register control signal is not limited, and any number of flip-flops may be used as long as it is an integer of 1 or more.
負荷分散のため第1のレジスタ制御信号GCKまたは第2のレジスタ制御信号G0ないしG3にバッファセルが単体またはツリー状に挿入される場合でも、本発明は有効である。
本実施の形態4におけるフリップフロップ回路20ないし23は、図14に示す従来例と同じ構成である。
The present invention is effective even when buffer cells are inserted into the first register control signal GCK or the second register control signals G0 to G3 alone or in a tree shape for load distribution.
Flip-
また、第1のクロック信号制御回路1は、実施の形態1におけるクロック制御回路と同様に動作する。
即ち、第1のクロック信号制御回路1は、クロック信号CLKと第1のクロック停止信号ENと固定出力切換信号INVとを入力とし、クロック信号CLKに同期した第1のレジスタ制御信号GCKを出力する。
The first clock
That is, the first clock
第1のクロック停止信号ENがHレベルの場合、第1のレジスタ制御信号GCKの内容はクロック信号CLKに同期した信号となる。これは図14に示す従来例の場合と同じであり、また固定出力切換信号INVがHレベルであってもLレベルであっても、第1のレジスタ制御信号GCKの内容は同等である。 When the first clock stop signal EN is at the H level, the content of the first register control signal GCK is a signal synchronized with the clock signal CLK. This is the same as in the case of the conventional example shown in FIG. 14, and the contents of the first register control signal GCK are the same regardless of whether the fixed output switching signal INV is at H level or L level.
一方、第1のクロック停止信号ENがLレベルの場合、固定出力切換信号INVがHレベルであれば、第1のレジスタ制御信号GCKはクロック信号CLKの状態に関係なくLレベルを示し、固定出力切換信号INVがLレベルであれば第1のレジスタ制御信号GCKはクロック信号CLKの状態に関係なくLレベルを示し、固定出力切換信号がLレベルであれば第1のレジスタ制御信号GCKはクロック信号CLKの状態に関係なくHレベルを示す。 On the other hand, when the first clock stop signal EN is at the L level, if the fixed output switching signal INV is at the H level, the first register control signal GCK indicates the L level regardless of the state of the clock signal CLK, and the fixed output If the switching signal INV is at L level, the first register control signal GCK indicates L level regardless of the state of the clock signal CLK, and if the fixed output switching signal is at L level, the first register control signal GCK is clock signal. Shows H level regardless of the state of CLK.
以上のように、固定出力切換信号INVによってクロック停止状態(クロック停止信号ENがHレベルの状態)における第1のレジスタ制御信号GCKの内容を反転させることが可能となる。 As described above, it is possible to invert the contents of the first register control signal GCK in the clock stop state (the state where the clock stop signal EN is at the H level) by the fixed output switching signal INV.
一方、第2のクロック信号制御回路50ないし53により、固定出力切換信号INVによる第1のレジスタ制御信号GCKの電位切換時にフリップフロップ回路20ないし23の出力が更新されることを防止することができる。
On the other hand, the second clock
すなわち、第2のレジスタ制御信号E0ないしE3がLレベルの場合は、第1のレジスタ制御信号GCKの状態によらずフリップフロップ回路20ないし23の出力は更新されない。これにより第1のクロック停止信号ENがLレベルの場合でもレジスタ制御信号GCKの内容を固定出力切換信号INVにより切換えることが可能となるため、固定出力切換信号INVの値を制御することによりレジスタ制御信号GCKが長時間一定電位に保持されることを防止することができる。
That is, when the second register control signals E0 to E3 are at the L level, the outputs of the flip-
第1のクロック停止信号ENがLレベルの場合にはフリップフロップ20ないし23の出力データ更新が抑制されるが、第1のクロック停止信号ENがHレベルの場合にはフリップフロップ20ないし23は第2のレジスタ制御信号E0ないしE3により個別に制御される。
When the first clock stop signal EN is at the L level, the update of the output data of the flip-
このように、本実施の形態4によれば、クロック停止信号ENがLレベルの場合でもレジスタ制御信号GCKの内容を固定出力切換信号INVにより切換えることが可能となり、固定出力切換信号INVの値を制御することによりレジスタ制御信号GCKが長時間一定電位に保持されることを防止することができる。 Thus, according to the fourth embodiment, even when the clock stop signal EN is at the L level, the contents of the register control signal GCK can be switched by the fixed output switching signal INV, and the value of the fixed output switching signal INV can be changed. By controlling, it is possible to prevent the register control signal GCK from being held at a constant potential for a long time.
従って、第2の制御回路50ないし53を構成するトランジスタの駆動能力劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり、動作速度を向上させることができる。
Accordingly, the drive capability deterioration of the transistors constituting the
また、この場合、第2のクロック信号制御回路50ないし53から出力される第2のレジスタ制御信号G0ないしG3がLとなるため、フリップフロップ回路20ないし23を構成するトランジスタの駆動能力の劣化が危惧される。しかしながら、駆動能力の劣化の影響の大小は遅延時間の大小に比例し、実際のLSIでは、CLK→GCK間の遅延時間(T1)の方が、GCK→G0(ないしG3)の遅延時間(T2とする)よりも大きくなる場合が多いため、T1>>T2となるように実装することにより、フリップフロップ回路20ないし23を構成するトランジスタの駆動能力の劣化を低減でき、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり、動作速度を向上させることが可能となる。
In this case, since the second register control signals G0 to G3 output from the second clock
(実施の形態5)
この実施の形態5は請求項6,8の発明に対応するものである。
図11は本発明の実施の形態5による半導体装置を示すもので、クロック信号制御回路として第1,第2のものを有し、同期回路としてラッチ回路を使用した場合の一例を示す。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment corresponds to the sixth and eighth aspects of the invention.
FIG. 11 shows a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, and shows an example in which the first and second clock signal control circuits are provided and the latch circuit is used as the synchronization circuit.
この実施の形態5は、図9の実施の形態4による半導体装置におけるフリップフロップ回路20ないし23に代えてラッチ回路40ないし43を設けたもので、第2のクロック信号制御回路20ないし23から出力される第2のレジスタ制御信号G0ないしG3をフリップフロップ40ないし43のG端子に入力するようにした他は実施の形態4の構成と同様である。
In the fifth embodiment,
このように、本実施の形態5によれば、クロック停止信号ENがLレベルの場合でもレジスタ制御信号GCKの内容を固定出力切換信号INVにより切換えることが可能となり、固定出力切換信号INVの値を制御することによりレジスタ制御信号GCKが長時間一定電位に保持されることを防止することができる。 Thus, according to the fifth embodiment, even when the clock stop signal EN is at the L level, the contents of the register control signal GCK can be switched by the fixed output switching signal INV, and the value of the fixed output switching signal INV can be changed. By controlling, it is possible to prevent the register control signal GCK from being held at a constant potential for a long time.
従って、第2の制御回路50ないし53を構成するトランジスタの駆動能力劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり、動作速度を向上させることができる。
Accordingly, the drive capability deterioration of the transistors constituting the
また、この場合、第2のクロック信号制御回路50ないし53から出力される第2のレジスタ制御信号G0ないしG3がLとなるため、ラッチ回路40ないし43を構成するトランジスタの駆動能力の劣化が危惧される。しかしながら、駆動能力の劣化の影響の大小は遅延時間の大小に比例し、実際のLSIでは、CLK→GCK間の遅延時間(T1)の方が、GCK→G0(ないしG3)の遅延時間(T2とする)よりも大きくなる場合が多いため、T1>>T2となるように実装することにより、ラッチ回路40ないし43を構成するトランジスタの駆動能力の劣化を低減でき、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり、動作速度を向上させることが可能となる。
Further, in this case, since the second register control signals G0 to G3 output from the second clock
なお、上記実施の形態1ないし5におけるフリップフロップ回路もしくはラッチ回路は、レジスタであるとして説明したが、これらはメモリの一部であってもよい。従って、本発明は、マイクロプロセッサ,マイクロコンピュータ,DSP(Digital Signal Processor),各種メモリ,各種論理回路,システムLSI等に適用できる。 Although the flip-flop circuit or the latch circuit in the first to fifth embodiments has been described as a register, these may be part of a memory. Therefore, the present invention can be applied to a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), various memories, various logic circuits, a system LSI, and the like.
また、出力切換信号発生回路は、例えばクロック信号CLKを十分大きな分周比で分周する分周器によりこれを構成することにより、周期的にハイ,ロウが切換わる信号を発生するものとしたが、分周器以外の回路によりこれを構成してもよい。 Further, the output switching signal generation circuit generates a signal that periodically switches between high and low by, for example, forming a clock signal CLK by a frequency divider that divides the clock signal CLK by a sufficiently large frequency dividing ratio. However, this may be configured by a circuit other than the frequency divider.
また、トランジスタの劣化は非常に長い時間(〜数年)で発生する現象なのでその出力信号である固定出力切換信号INVの周期はクロック信号CLKの〜10億倍くらいでも問題ない。
また、時間の経過とともにハイ,ロウが順次切換わるのであれば、その周期は必ずしも一定でなくてもよい。
Further, since the deterioration of the transistor occurs in a very long time (up to several years), there is no problem even if the cycle of the fixed output switching signal INV which is the output signal is about 1 billion times the clock signal CLK.
Moreover, the period may not necessarily be constant as long as high and low are sequentially switched over time.
さらに、実施の形態1の図4に示したクロック信号制御回路の構成は実施の形態2ないし2のクロック信号制御回路に適用してもよく、さらには、実施の形態4および5の第1のクロック信号制御回路に適用してもよい。 Furthermore, the configuration of the clock signal control circuit shown in FIG. 4 of the first embodiment may be applied to the clock signal control circuit of the second or second embodiment, and further, the first of the fourth and fifth embodiments. You may apply to a clock signal control circuit.
以上のように、本願発明に係る半導体装置は、同期回路でレジスタ制御信号により駆動されるトランジスタの駆動能力劣化が低減し、遅延変動による動作マージンの減少が防止されるため、設計時の余分な動作マージン確保が不要となり動作速度を向上させることができるという効果を有し、MOSトランジスタで構成されたLSI等の半導体装置に内蔵されるレジスタの動作を制御するための回路として有用である。 As described above, the semiconductor device according to the present invention reduces the drive capability deterioration of the transistor driven by the register control signal in the synchronous circuit, and prevents the operation margin from being reduced due to the delay variation. It has the effect that it is not necessary to secure an operation margin and the operation speed can be improved, and is useful as a circuit for controlling the operation of a register built in a semiconductor device such as an LSI composed of MOS transistors.
1 クロック信号制御回路
2 クロック信号制御回路
10〜13 選択回路
20〜23 フリップフロップ回路
30〜33 ロードホールド型フリップフロップ回路
40〜43 ラッチ回路
50〜53 クロック信号制御回路
100 クロック発生回路
101 コントローラ
102 出力切替信号発生回路
X1〜X5,X14〜X25,X101〜X103,X101−1,X101−2,X102−1,X102−2,X111,X112,X121,X122 反転回路
OR1〜OR3,OR1−1,OR1−2,OR2−1,OR2−2,OR11,OR12,OR21,OR22 論理和回路
AND1〜AND6,AND60,AND1−1,AND1−2,AND2−1,AND2−2,AND11,AND12,AND21,AND22 論理積回路
INV,INV1,INV2 固定出力切換信号端子
CLK クロック信号端子
EN,EN1,EN2 クロック停止信号端子
GCK,GCK1,GCK2 レジスタ制御信号
D0〜D3 データ入力端子
Y0〜Y3 データ出力端子
A、B、C、S、CK、D 入力端子
Y、Q 出力端子
P1〜P7,P11〜P22 PMOSトランジスタ
N1〜N7,N11〜N22 NMOSトランジスタ
n1〜n6,n11〜n19,n21〜n25 節点
DESCRIPTION OF
Claims (9)
第1のデータ信号と、第2のデータ信号と、前記クロック停止信号とを入力とし、該クロック停止信号が前記第1の論理値のときには該第1のデータ信号に対応する信号を生成出力し、前記クロック停止信号が前記第2の論理値のときには該第2のデータ信号に対応する信号を生成出力する選択回路と、
前記選択回路の出力信号と、前記レジスタ制御信号とを入力とし、該レジスタ制御信号に同期して出力を更新する同期回路と、
前記固定出力切替信号として前記クロック信号に比し十分長い周期で前記第1,第2の論理値を繰り返す論理信号を発生する出力切替信号発生回路とを備え、
前記同期回路の出力ノードが前記第2のデータ信号の入力ノードに接続されている、
ことを特徴とする半導体装置。 A clock signal that periodically repeats the first logic value and the second logic value, a clock stop signal for stopping the output of the clock signal, and a value of the output signal when output as a fixed value are switched. And a signal corresponding to the clock signal is generated and output as a register control signal when the clock stop signal is the first logic value, and the clock stop signal is the second logic signal. A clock signal control circuit that generates and outputs a signal corresponding to the fixed output switching signal as the register control signal when it is a value;
The first data signal, the second data signal, and the clock stop signal are input, and when the clock stop signal is the first logic value, a signal corresponding to the first data signal is generated and output. A selection circuit that generates and outputs a signal corresponding to the second data signal when the clock stop signal is the second logic value;
A synchronization circuit that receives the output signal of the selection circuit and the register control signal as input, and updates the output in synchronization with the register control signal;
An output switching signal generating circuit for generating a logic signal that repeats the first and second logic values at a sufficiently longer period than the clock signal as the fixed output switching signal;
An output node of the synchronization circuit is connected to an input node of the second data signal;
A semiconductor device.
前記同期回路は、前記選択回路の出力信号と、前記レジスタ制御信号とを入力とし、該レジスタ制御信号が前記第2の論理値から前記第1の論理値に遷移するときに前記選択回路の出力信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものである、
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The synchronization circuit receives an output signal of the selection circuit and the register control signal, and outputs the output of the selection circuit when the register control signal transits from the second logic value to the first logic value. A signal corresponding to the signal is generated and output, otherwise the previous output value is retained.
A semiconductor device.
前記同期回路は、前記選択回路の出力信号と、前記レジスタ制御信号とを入力とし、前記レジスタ制御信号が第1の論理値のときには前記選択回路の出力信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものである、
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The synchronization circuit receives the output signal of the selection circuit and the register control signal, and generates and outputs a signal corresponding to the output signal of the selection circuit when the register control signal is a first logical value, In other cases, the previous output value is retained.
A semiconductor device.
第1のデータ信号と、前記レジスタ制御信号と、前記クロック停止信号とを入力とし、前記クロック停止信号が前記第2の論理値であってかつ前記レジスタ制御信号が該第2の論理値から前記第1の論理値に遷移するときに前記第1のデータ信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持する同期回路と、
前記固定出力切替信号として前記クロック信号に比し十分長い周期で前記第1,第2の論理値を繰り返す論理信号を発生する出力切替信号発生回路とを備えた、
ことを特徴とする半導体装置。 A clock signal that periodically repeats the first logic value and the second logic value, a clock stop signal for stopping the output of the clock signal, and a value of the output signal when output as a fixed value are switched. And a signal corresponding to the clock signal is generated and output as a register control signal when the clock stop signal is the first logic value, and the clock stop signal is the second logic signal. A clock signal control circuit that generates and outputs a signal corresponding to the fixed output switching signal as the register control signal when it is a value;
The first data signal, the register control signal, and the clock stop signal are input, the clock stop signal is the second logical value, and the register control signal is derived from the second logical value. A synchronization circuit that generates and outputs a signal corresponding to the first data signal when transitioning to a first logic value, and holds a previous output value otherwise;
An output switching signal generating circuit for generating a logic signal that repeats the first and second logic values at a sufficiently longer period than the clock signal as the fixed output switching signal;
A semiconductor device.
前記クロック信号制御回路は、
前記クロック信号と前記クロック停止信号との論理積信号を生成出力する第1の論理積回路と、
前記クロック停止信号の反転信号を生成出力する第1の反転回路と、
前記クロック信号と前記第1の反転回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第1の論理和回路と、
前記第1の論理積回路の出力信号と前記固定出力切換信号との論理積信号を生成出力する第2の論理積回路と、
前記固定出力切換信号の反転信号を生成出力する第2の反転回路と、
前記第1の論理和回路の出力信号と前記第2の反転回路の出力信号との論理積信号を生成出力する第3の論理積回路と、
前記第2の論理積回路の出力信号と前記第3の論理積回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第2の論理和回路とを備え、
該第2の論理和回路の出力結果を前記レジスタ制御信号として出力する、
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 4,
The clock signal control circuit includes:
A first AND circuit that generates and outputs an AND signal of the clock signal and the clock stop signal;
A first inverting circuit that generates and outputs an inverted signal of the clock stop signal;
A first logical sum circuit that generates and outputs a logical sum signal of the clock signal and the output signal of the first inversion circuit;
A second AND circuit for generating and outputting a logical product signal of the output signal of the first AND circuit and the fixed output switching signal;
A second inverting circuit for generating and outputting an inverted signal of the fixed output switching signal;
A third AND circuit that generates and outputs a logical product signal of the output signal of the first logical sum circuit and the output signal of the second inversion circuit;
A second logical sum circuit that generates and outputs a logical sum signal of the output signal of the second logical product circuit and the output signal of the third logical product circuit;
Outputting an output result of the second OR circuit as the register control signal;
A semiconductor device.
前記第1のレジスタ制御信号と、前記第1のクロック停止信号と、前記クロック信号の出力を停止するための第2のクロック停止信号とを入力とし、前記第1のクロック停止信号と前記第2のクロック停止信号とがともに前記第1の論理値のときには前記第1のレジスタ制御信号に対応する信号を第2のレジスタ制御信号として生成出力し、前記第1のクロック停止信号が前記第2の論理値のときには固定値を該第2のレジスタ制御信号として生成出力する第2のクロック信号制御回路と、
前記第2のレジスタ制御信号に同期して出力を更新する同期回路と、
前記固定出力切替信号として前記クロック信号に比し十分長い周期で前記第1,第2の論理値を繰り返す論理信号を発生する出力切替信号発生回路とを備えた、
ことを特徴とする半導体装置。 A clock signal that periodically repeats the first logic value and the second logic value, a first clock stop signal for stopping the output of the clock signal, and an output signal when output as a fixed value A fixed output switching signal for switching a value, and when the first clock stop signal is the first logic value, a signal corresponding to the clock signal is generated and output as a first register control signal; A first clock signal control circuit that generates and outputs a signal corresponding to the fixed output switching signal as the first register control signal when the first clock signal has a second logic value;
The first register control signal, the first clock stop signal, and a second clock stop signal for stopping the output of the clock signal are input, and the first clock stop signal and the second clock stop signal are input. When both of the clock stop signals are at the first logic value, a signal corresponding to the first register control signal is generated and output as a second register control signal, and the first clock stop signal is output as the second register control signal. A second clock signal control circuit that generates and outputs a fixed value as the second register control signal when it is a logical value;
A synchronization circuit for updating an output in synchronization with the second register control signal;
An output switching signal generating circuit that generates a logic signal that repeats the first and second logic values at a sufficiently longer period than the clock signal as the fixed output switching signal;
A semiconductor device.
前記同期回路は、前記第1のデータ信号と、前記第2のレジスタ制御信号とを入力とし、該第2のレジスタ制御信号が前記第2の論理値から前記第1の論理値に遷移するときには前記第1のデータ信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものである、ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
The synchronization circuit has the first data signal and the second register control signal as inputs, and the second register control signal transitions from the second logic value to the first logic value. A semiconductor device that generates and outputs a signal corresponding to the first data signal, and holds a previous output value in other cases.
前記同期回路は、前記第1のデータ信号と、前記第2のレジスタ制御信号とを入力とし、該第2のレジスタ制御信号が前記第1の論理値のときには前記第1のデータ信号に対応した信号を生成出力し、それ以外の場合には以前の出力値を保持するものである、
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
The synchronization circuit receives the first data signal and the second register control signal as input, and corresponds to the first data signal when the second register control signal is the first logic value. Generate and output a signal, otherwise hold the previous output value,
A semiconductor device.
前記第1のクロック信号制御回路は、
前記クロック信号と前記第1のクロック停止信号との論理積信号を生成出力する第1の論理積回路と、
前記第1のクロック停止信号の反転信号を生成出力する第1の反転回路と、
前記クロック信号と前記第1の反転回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第1の論理和回路と、
前記第1の論理積回路の出力信号と前記固定出力切換信号との論理積信号を生成出力する第2の論理積回路と、
前記固定出力切換信号の反転信号を生成出力する第2の反転回路と、
前記第1の論理和回路の出力信号と前記第2の反転回路の出力信号との論理積信号を生成出力する第3の論理積回路と、
前記第2の論理積回路の出力信号と前記第3の論理積回路の出力信号との論理和信号を生成出力する第2の論理和回路とを備え、
該第2の論理和回路の出力結果を前記第1のレジスタ制御信号として出力する、
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
The first clock signal control circuit includes:
A first AND circuit that generates and outputs an AND signal of the clock signal and the first clock stop signal;
A first inverting circuit that generates and outputs an inverted signal of the first clock stop signal;
A first logical sum circuit that generates and outputs a logical sum signal of the clock signal and the output signal of the first inversion circuit;
A second AND circuit for generating and outputting a logical product signal of the output signal of the first AND circuit and the fixed output switching signal;
A second inverting circuit for generating and outputting an inverted signal of the fixed output switching signal;
A third AND circuit that generates and outputs a logical product signal of the output signal of the first logical sum circuit and the output signal of the second inversion circuit;
A second logical sum circuit that generates and outputs a logical sum signal of the output signal of the second logical product circuit and the output signal of the third logical product circuit;
Outputting an output result of the second OR circuit as the first register control signal;
A semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004292878A JP2006109091A (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004292878A JP2006109091A (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006109091A true JP2006109091A (en) | 2006-04-20 |
Family
ID=36378292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004292878A Pending JP2006109091A (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006109091A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009296548A (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit device |
JP2011171999A (en) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
JP2012129851A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
-
2004
- 2004-10-05 JP JP2004292878A patent/JP2006109091A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009296548A (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit device |
US7948261B2 (en) | 2008-06-09 | 2011-05-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor integrated circuit device and countermeasure method against NBTI degradation |
JP2011171999A (en) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
US8552793B2 (en) | 2010-02-18 | 2013-10-08 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
JP2012129851A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
US8947971B2 (en) | 2010-12-16 | 2015-02-03 | Ps4 Luxco S.A.R.L. | Semiconductor device generating a clock signal when required |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6320418B1 (en) | Self-timed pipelined datapath system and asynchronous signal control circuit | |
JP5807333B2 (en) | Delay latch circuit and delay flip-flop | |
EP0624950B1 (en) | Delay matching circuit | |
US8166286B2 (en) | Data pipeline with large tuning range of clock signals | |
JP2007028532A (en) | Flip-flop circuit | |
TW201547201A (en) | D-type flip-flop and clock generating circuit | |
TW201724743A (en) | Skew-tolerant flip-flop | |
US5306962A (en) | Qualified non-overlapping clock generator to provide control lines with non-overlapping clock timing | |
US7492205B2 (en) | Clock generator | |
JPH11186882A (en) | D flip-flop | |
JPH01221911A (en) | Flip-flop circuit | |
KR100487652B1 (en) | Flip-flop that can reduce load to a clock signal line | |
US10903824B2 (en) | Pulsed level shifter circuitry | |
JP2003043108A (en) | Flip-flop and scan-path circuit | |
JP2008061169A (en) | Electronic circuit | |
JP2006344224A (en) | Control method and control device of clock skew between boundaries of clock regions | |
JP2004064557A (en) | Flip-flop circuit and shift register | |
JP2001237675A (en) | D-ff circuit | |
JP2003156540A (en) | Scan flip-flop and semiconductor integrated circuit device | |
JP2008172779A (en) | High speed flip-flop | |
JP2006109091A (en) | Semiconductor device | |
US11824539B2 (en) | Clock multiplexer circuitry with glitch reduction | |
KR101699241B1 (en) | Flip Flop Circuit with High Speed and Low Power | |
JPWO2009069597A1 (en) | Synchronization device and synchronization method | |
JP2000165208A (en) | Flip-flop |