JP2006287822A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体装置に関し、例えば非同期信号を同期クロックで取り込む同期化回路等を備えた半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device including a synchronization circuit that captures an asynchronous signal with a synchronous clock.
特開平05−152904号公報にはメタステーブルを防止したレジスタ回路が開示されている。この公報では、従来のレジスタの問題点として、メタステーブル状態が発生して論理不具合になるためメタステーブル状態の発生をする範囲を狭めるようにするものである。また、特開平11−150458号公報には単層信号から相補信号を発生するレジスタ回路が開示されている。また、本願発明に用いられるパルス化回路の原型は、特開平10−150358号公報に記載されている同期期型論理回路を利用するものである。
図8は、前記特許文献1の中に示されている従来回路である。図9は、本願発明者により図5の回路をシミュレーションして得られた特性を示す。図9の縦軸はクロックからの遅延時間を示し、横軸は入力(IN)とクロック(CKT)との差を示している。このようにクロックと入力の時間が接近すると回路の遅延時間が極端に大きくなることがわかる。これはメタステーブルが発生していることを表している。また、横軸0の近傍は動作していなく、この不動作の範囲が小さいほどセットアップ、ホールド特性が良いことを表すものである。
FIG. 8 shows a conventional circuit shown in
上記特許文献1では、上記メタステーブル状態が発生を抑える方式を提案しているが、これはマスターラッチ用クロックに対して、スレーブフリップフロップ回路のクロックを遅らすことで解決しようとしている。しかしながら、スレーブフリップフロップ回路のクロックを遅らせることは、クロックからスレーブフリップフロップ回路出力までの遅延時間が大きくなり、スレーブフリップフロップ回路以後の回路のタイミングを狂わせる。又は、タイミングマージンが少なくなる等の問題が発生するものである。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 proposes a method of suppressing the occurrence of the metastable state, but this is being solved by delaying the clock of the slave flip-flop circuit with respect to the master latch clock. However, delaying the clock of the slave flip-flop circuit increases the delay time from the clock to the output of the slave flip-flop circuit, and detracts from the timing of the circuits after the slave flip-flop circuit. Or a problem such as a decrease in timing margin occurs.
上記特許文献2には単層信号から相補信号を発生するレジスタ回路の提案があるが、セットアップ時間が十分にある場合は問題無く動作するが、セットアップ時間に余裕が無くなると相補出力信号Q,/Qにインバータ分の遅延時間差が生じてしまい相補信号と成らなくなり、後段回路のタイミングマージンに問題を生じさせるものとなる。
本発明の目的は、入力信号のセットアップ/ホールド特性及びタイミングマージンの改善を図った同期化回路を備えた半導体装置を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device including a synchronization circuit that improves the setup / hold characteristics and timing margin of an input signal. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、第1導電型の第1と第2MOSFETの共通接続されたソースと第1電位との間に第1導電型第3MOSFETを設け、上記第1電位と異なる第2電位と上記第1と第2MOSFETのドレインと間に第2導電型の第4と第5MOSFETを設け、上記第4と第5MOSFETに並列形態に、ゲートとドレインが交差接続された第2導電型の第6と第7MOSFETを設ける。上記第1MOSFETのゲートに入力信号を供給し、上記第2MOSFETのゲートを上記第1MOSFETのドレインに接続し、上記第3MOSFETのゲートにクロックを供給し、上記第4と第5MOSFETのゲートに上記クロックと同相クロックを供給して、上記第1と第2MOSFETのドレインから第1、第2信号を出力してRS−フリップフロップ回路に伝える。 The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. In other words, a first conductivity type third MOSFET is provided between a first potential and a first source of the first conductivity type first and second MOSFETs, and a second potential different from the first potential and the first and second potentials. 2nd conductivity type 4th and 5th MOSFETs are provided between the drains of 2MOSFETs, and 6th and 7th MOSFETs of 2nd conductivity type in which the gate and drain are cross-connected are provided in parallel with the 4th and 5th MOSFETs. . An input signal is supplied to the gate of the first MOSFET, the gate of the second MOSFET is connected to the drain of the first MOSFET, a clock is supplied to the gate of the third MOSFET, and the clock is supplied to the gates of the fourth and fifth MOSFETs. An in-phase clock is supplied, and first and second signals are output from the drains of the first and second MOSFETs and transmitted to the RS flip-flop circuit.
上記構成により入力信号のセットアップ/ホールド特性及びタイミングマージンの改善を図ることができる。 With the above configuration, it is possible to improve the setup / hold characteristics and timing margin of the input signal.
図1には、この発明に係るマスタースレーブフリップフロップ回路の一実施例のブロック図が示されている。この実施例のマスタースレーブフリップフロップ回路1は、クロック端子CKと入力端子D及び出力端子Qと/Qを備えている。上記マスタースレーブフリップフロップ回路1は、マスターフリップフロップ回路2、スレーブフリップフロップ回路3及びクロックタイミング調整部8から構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a master-slave flip-flop circuit according to the present invention. The master-slave flip-
上記マスターフリップフロップ回路2は、特に制限されないが、D−フリップフロップ回路5から構成される。スレーブフリップフロップ回路3は、上記D−フリップフロップ回路5の出力信号Qを受けるパルス化回路6と−フリップフロップ回路7から構成される。上記マスターフリップフロップ回路2の回路形式はとくに規定する必要は無い。ただし、セットアップ時間の小さいレジスタを構成するために、信号系の遅延時間の小さいスルーラッチ回路からなるD−フリップフロップ回路5を採用することが望ましい。
The master flip-
この実施例では、上記マスタースレーブフリップフロップ回路1に入力される外部クロックCKは、正極性(トルー信号)又は負極性(バー信号)の1本だけ供給される。クロックタイミング調整部8は、上記外部クロックCKを受けて、インバータ等を用いて反転クロック信号を生成する。クロックタイミング調整部8で生成された内部の正極性クロック及び負極性クロックのタイミングであるが、後述するように通常のインバータ1段の遅延時間に比べ小さくされる。こうすることで、フリップフロップ回路が入力信号をハイレベルともロウレベルとも判定しない領域を小さくする。つまり、セットアップ時間、ホールド時間の確定しない範囲を小さくするものである。
In this embodiment, only one external clock CK having a positive polarity (true signal) or a negative polarity (bar signal) is supplied to the master-slave flip-
図2には、この発明に係るマスタースレーブフリップフロップ回路の一実施例の回路図が示されている。マスターフリップフロップ回路2(5)は、スルーラッチ回路から構成される。つまり、入力信号INは、NチャネルMOSFETcとPチャネルMOSFETdからなるCMOSスイッチを通してCMOSインバータ回路N4の入力に供給される。このインバータ回路N4の出力信号は、MOSFETe〜hからなる反転帰還回路としてのクロックドインバータを通して上記インバータ回路N4の入力に帰還される。 FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of a master-slave flip-flop circuit according to the present invention. The master flip-flop circuit 2 (5) is composed of a through latch circuit. That is, the input signal IN is supplied to the input of the CMOS inverter circuit N4 through a CMOS switch composed of an N-channel MOSFETc and a P-channel MOSFETd. The output signal of the inverter circuit N4 is fed back to the input of the inverter circuit N4 through a clocked inverter as an inverting feedback circuit composed of MOSFETs e to h.
スレーブフリップフロップ回路3に含まれるパルス化回路6は、差動形態のNチャネルMOSFETi,jと、その動作の制御を行うNチャネルMOSFETk及び負荷回路を構成するMOSFETl〜oから構成される。差動MOSFETiのゲートには、上記マスターフリップフロップ回路2の出力信号MBが供給される。差動MOSFETjのゲートは、上記差動MOSFETiのドレインに接続される。上記MOSFETkは、上記差動MOSFETi,jの共通接続されたソースと接地電位との間に設けられ、内部クロックCLKTに対応して差動MOSFETi,jに動作電流を流す。負荷回路を構成するPチャネルMOSFETlとmは、上記差動MOSFETiとjのドレインと電源電圧VDDとの間に設けられる。また、負荷回路を構成するPチャネルMOSFETnとoは、ソース−ドレイン経路が上記MOSFETlとmに並列接続され、ゲートとドレインが交差接続されてラッチ形態にされる。上記差動MOSFETi,jのドレインから出力信号OT及びOBが出力される。
The
スレーブフリップフロップ回路3に含まれる−フリップフロップ回路7は、入力回路とCMOSラッチ回路から構成される。入力回路を構成するPチャネルMOSFETp,qのソースは電源電圧VDDが供給され、ゲートにはパルス化回路6の出力信号OTが供給される。入力回路を構成するPチャネルMOSFETt,uのソースは電源電圧VDDが供給され、ゲートにはパルス化回路6の出力信号OBが供給される。上記MOSFETqのドレインと回路の接地電位とのNチャネルMOSFETrが設けられ、ゲートに上記信号OTが供給される。上記MOSFETuのドレインと回路の接地電位とのNチャネルMOSFETvが設けられ、ゲートに上記信号OBが供給される。そして、上記MOSFETpのドレインと回路の接地電位との間にNチャネルMOSFETsが設けられ、ゲートには上記MOSFETu,vのドレイン出力が供給される。上記MOSFETtのドレインと回路の接地電位との間にNチャネルMOSFETwが設けられ、ゲートには上記MOSFETq,rのドレイン出力が供給される。
The flip-
上記CMOSラッチ回路は、NチャネルMOSFETxとPチャネルMOSFETyからなるCMOSインバータ回路と、NチャネルMOSFETzとPチャネルMOSFETa’からなるCMOSインバータ回路の入力と出力とが交差接続されて構成される。これらの交差接続された入出力ノードは、上記入力回路の出力信号が伝えられる。すなわち、CMOSインバータ回路(x,y)の入力には、上記MOSFETt,wのドレイン出力信号が供給され、CMOSインバータ回路(z,a’)の入力には、上記MOSFETp,sのドレイン出力信号が供給される。そして、CMOSインバータ回路(x,y)から出力信号/Qが出力され、CMOSインバータ回路(z,a’)から出力信号Qが出力される。 The CMOS latch circuit is configured by cross-connecting the input and output of a CMOS inverter circuit composed of an N-channel MOSFETx and a P-channel MOSFETy and a CMOS inverter circuit composed of an N-channel MOSFETz and a P-channel MOSFETa '. These cross-connected input / output nodes carry the output signal of the input circuit. That is, the drain output signal of the MOSFETs t and w is supplied to the input of the CMOS inverter circuit (x, y), and the drain output signal of the MOSFETs p and s is input to the input of the CMOS inverter circuit (z, a ′). Supplied. The output signal / Q is output from the CMOS inverter circuit (x, y), and the output signal Q is output from the CMOS inverter circuit (z, a ').
タイミングクロック調整部は、正極性の外部クロックCKTが供給される。このクロックCKTは、一方においてインバータ回路N1とN2を通した遅延され、正極性の内部クロックCLKTとされる。このクロックCLKTは、上記マスターフリップフロップ回路2(5)のCMOSスイッチを構成するPチャネルMOSFETd及び反転帰還回路を構成するNチャネルMOSFETe及びパルス化回路6のNチャネルMOSFETkのゲートに供給される。このクロックCKTは、他方において遅延手段としてのNチャネルMOSFETa及びPチャネルMOSFETbの並列回路を通して正極性の内部クロック信号CLKT0とされ、更にインバータ回路N3を通して遅延されて負極性の内部クロックCLKBとされる。上記内部クロックCLKT0は、上記パルス化回路6のPチャネルMOSFETlとmのゲートに供給される。上記内部クロックCLKBは、上記マスターフリップフロップ回路2(5)のCMOSスイッチを構成するNチャネルMOSFETc及び反転帰還回路を構成するPチャネルMOSFEThのゲートに供給される。
The timing clock adjustment unit is supplied with a positive external clock CKT. The clock CKT is delayed on the one hand through the inverter circuits N1 and N2, and becomes a positive internal clock CLKT. This clock CLKT is supplied to the gates of the P-channel MOSFETd constituting the CMOS switch of the master flip-flop circuit 2 (5), the N-channel MOSFETe constituting the inverting feedback circuit, and the N-channel MOSFETk of the
入力信号のロウレベル側(又はハイレベル側)の入力レベル変化に対して遅延時間の変化が殆ど無いという上記スレーブフリップフロップ回路3の特徴を生かすため、上記マスターフリップフロップ回路2の出力はハイレベル(又はロウレベル)が出やすい様にインバータ部の論理スレッショールドが高めに設定される。
In order to take advantage of the feature of the slave flip-flop circuit 3 that the delay time hardly changes with respect to the input level change on the low level side (or high level side) of the input signal, the output of the master flip-
上記スレーブフリップフロップ回路3の構成要素の1つであるパルス化回路6は、通常(入力クロックレベルがロウレベルの場合、2つの出力信号OTとOBはハイレベルに固定されており、クロックCLKTがハイレベルになると入力信号MBに応じて出力信号OT又はOBにロウレベルを出力する回路である。この回路の特徴として、ハイレベルが低下すると出力の遅延時間が増加するが、ロウレベルは約電源電位の2分の1程度上昇しても出力の遅延時間は増加しないということである。これは、回路が差動形式であり、他方の入力が反転出力に接続していることにより生じている。
The
この回路に供給するクロックCLKは速い方が出力までの遅延時間が速く、マスタースレーブフリップフロップ回路等からなるレジスタの特性が良くなり好ましいが、メタステーブルが発生しやすくなることがあり、遅延回路でタイミングを調整することが必要になる場合がある。そして、スレーブフリップフロップ回路3の後段はRS−フリップフロップ回路7で構成する。この回路7は、通常のRS−フリップフロップ回路、たとえば、2個のNANDゲートをクロスカップルした回路でも動作は自体は問題無いが、この実施例では、クロック入力から出力信号Q,/Qまでの遅延時間および、出力の立ち上がりの遅延時間、立ち下りの遅延時間を揃えられる高速なRS−フリップフロップ回路で構成することで、高速でクロックから出力までの遅延時間が合った、反転信号/Qと非反転信号Qの相補信号を時間差無く生成出来る。
The faster the clock CLK supplied to this circuit, the faster the delay time until output and the better the characteristics of the register consisting of a master-slave flip-flop circuit, etc., but metastability is likely to occur. It may be necessary to adjust the timing. The subsequent stage of the slave flip-flop circuit 3 is constituted by an RS-
この実施例では、前記のように外部入力クロックCKTが正極性で、内部正極性クロックCLKTはインバータN1とN2の2段で生成し、内部負極性クロックCLKBは遅延素子として、MOSFETaとbで形成した抵抗素子とインバータN3で生成し、時間差を通常(論理スレッショールドがVDD/2)のインバータ1段以下に設定している。これにより、上記パルス化回路6においては、出力信号OTとOBをハイレベルに固定しているMOSFETlとmを先行してオフ状態にした後に、MOSFETkをオン状態にして差動MOSFETiとjによる入力信号MBに対応して出力信号OT又はOBのいずれかをロウレベルにするという動作を高速に行うようにできる。
In this embodiment, as described above, the external input clock CKT is positive, the internal positive clock CLKT is generated in two stages of inverters N1 and N2, and the internal negative clock CLKB is formed of MOSFETs a and b as delay elements. The time difference is set to be equal to or less than one stage of the normal inverter (the logic threshold is VDD / 2). As a result, in the
図3には、この発明に係るマスタースレーブフリップフロップ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、外部入力クロックCKBが負極性の場合で、内部負極性クロックCLKBがインバータN5とN3の2段で形成され、内部正極性クロックCLKTがインバータN1の1段で形成される。そして、上記インバータN4の出力から得られるクロックCLKT0を上記パルス化回路6のMOSFETlとmのゲートに供給している。他の構成は、前記図2の実施例と同様である。この実施例では、クロックCLKBとCLKTの時間差は、インバータの1段分の遅延時間に相当する。しかし、インバータ回路N5の論理スレッショールド電圧をVDD/2からずらすことで、外部クロックCKBの立ち下がり時のみ、時間差を通常のインバータの1段分以下にしている。これにより、インバータN5の出力から得られるクロックCLKT0の立ち上がりタイミングを上記内部正極性クロックCLKTの立ち上がりタイミングに比べて前記図2の実施例と同様に早くしている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the master-slave flip-flop circuit according to the present invention. In this embodiment, when the external input clock CKB is negative, the internal negative clock CLKB is formed by two stages of inverters N5 and N3, and the internal positive clock CLKT is formed by one stage of the inverter N1. The clock CLKT0 obtained from the output of the inverter N4 is supplied to the gates of the MOSFETs l and m of the
図4には、この発明に係るマスタースレーブフリップフロップ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、前記図2の実施例と同様に外部入力クロックCKTが正極性の場合で、そのまま内部正極性クロックCLKTとしてパルス化回路6のMOSFETk,l,mのゲートに供給される。内部負極性クロックCLKBはインバータN3の1段で形成される。この実施例でも、同様にマスターフリップフロップ回路2のインバータN4の論理スレッショールドをVDD/2からずらしている。他の構成は、前記実施例と同様である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the master-slave flip-flop circuit according to the present invention. In this embodiment, as in the embodiment of FIG. 2, the external input clock CKT is positive and is supplied as it is to the gates of the MOSFETs k, l, m of the
上記パルス化回路6は、前記特許文献3(特開平10−150358号公報)で示された同期型論理回路を用いる。この実施例では、上記同期型論理回路において、クロックCLKTのハイレベルの印加時に入力信号MBがハイレベルならば出力信号OBのみがロウレベルとなり、入力信号MBがロウレベルの場合は出力信号OTのみがロウレベルとなるパルス化回路として使用する。本願発明者においては、上記パルス化回路6においては、図5に示す入力レベルVinと出力遅延時間tPDのような特性を持っていることを見出し、それを利用してセットアップ/ホールド特性及びタイミングマージンを改善したフリップフロップ回路を構成する。
The
つまり、上記スレーブフリップフロップ回路3は、入力信号Vinのハイレベルに対しては通常のインバータと同様に振幅が小さくなると遅延時間が増大するが、入力信号Vinのロウレベルに対しては殆ど依存性が無く、VDD/2まで上昇しても遅延時間が増加しない特性がある。したがって、入力信号Vinのロウレベルの上昇は気にかけなくてもよく、極力ハイレベルを保つ様に設計すれば良いことを示している。つまり、上記スレーブフリップフロップ回路3においては、入力信号Vinのロウレベルマージンが大きなフリップフロップ回路であるという特徴を持っている。したがって、例えばロウレベル側に比較的大きなノイズが乗るような入力信号VinをクロックCLKTに同期して取り込む入力回路等として有益なものとなる。 In other words, the slave flip-flop circuit 3 increases the delay time when the amplitude becomes small with respect to the high level of the input signal Vin in the same manner as a normal inverter, but has almost dependency on the low level of the input signal Vin. There is a characteristic that the delay time does not increase even when the voltage rises to VDD / 2. Therefore, the increase in the low level of the input signal Vin does not need to be taken care of, and it is indicated that the design should be made so as to keep the high level as much as possible. That is, the slave flip-flop circuit 3 has a characteristic that the input signal Vin has a large low level margin. Therefore, for example, it is useful as an input circuit that takes in an input signal Vin in which a relatively large noise is placed on the low level side in synchronization with the clock CLKT.
前記図2と図3の実施例では、プルアップのPチャネルMOSFETlとmのゲートに印加する正論理のクロックCLKT0を、NチャネルMOSFETkのゲートに印加するクロックCLKTとは違う場所のクロックを使用しているが、これはNチャネルMOSFETkのクロックの負荷を小さくし、さらに、前記説明したようにCLKTより速いクロックを使うことでパルス化回路6を高速化している。
2 and FIG. 3, the positive logic clock CLKT0 applied to the gates of the pull-up P-
前記図2、図3及び図4のRS−フリップフロップ回路7は、通常2つの信号OTとOBは共にハイレベルに保っているが、上記信号OTがロウレベルに下がると出力信号Qがロウレベル、出力信号/Qがハイレベルになる。上記信号OBがロウレベルに下がると出力信号/Qがロウレベル、出力信号Qがハイレベルになる。上記信号OTとOBがハイレベルに戻っても、上記状態をCMOSラッチ回路で保持する。この実施例のRS−フリップフロップ回路7は、出力信号Q,/Qの遅延時間、さらに立ち上がりの遅延時間と立ち下がりの遅延時間が等しくなる様に設定可能なRS−フリップフロップ回路である。
In the RS-flip-
図6には、この発明に係るマスタースレーブフリップフロップ回路の動作を説明するための特性図が示されている。同図は、図2の実施例回路を図8の回路と同一条件でコンピュータシミュレーションした結果である。同図に示すように、メタステーブルの発生は極力抑えられており、セットアップ時間/ホールド時間が改善されており、出力信号のQ,/Qの時間差及び立ち上がり遅延時間と立ち下がり遅延時間の差も抑えられており、さらに、遅延時間がより高速であることがわかる。 FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining the operation of the master-slave flip-flop circuit according to the present invention. This figure shows the result of computer simulation of the embodiment circuit of FIG. 2 under the same conditions as the circuit of FIG. As shown in the figure, the occurrence of metastable is suppressed as much as possible, the set-up time / hold time is improved, and the time difference between Q and / Q of the output signal and the difference between the rise delay time and the fall delay time are also It can also be seen that the delay time is faster.
この実施例では、内部正極性クロックのCLKT(速い側)と内部負極性クロックCLKB(遅い側)の時間差を通常のインバータの遅延時間より小さくすることで、セットアップ時間+ホールド時間つまり不感帯を小さくすることが出来る。そして、スレーブフリップフロップ回路3は入力レベルのロウレベル(又はハイレベル)の遅延時間依存性の無いパルス化回路6と出力信号Q,/Qの遅延時間及び立ち上がりの遅延時間と立ち下がりの遅延時間を合わせたRS−フリップフロップ回路7で構成することで、高速な反転出力/Qと非反転出力Qが得られる。そして、上記スレーブフリップフロップ回路3の入力特性により、マスターフリップフロップ回路2の出力は極力ハイレベルが得られやすい様に内部のインバータN4の論理スレッショールドをVDD/2より高く設定することで、メタステーブルが発生を抑えることが出来る。又、メタステーブルが発生してもマスタースレーブフリップフロップ回路2の出力MBではメタステーブルの発生を抑えることが出来る。
In this embodiment, the time difference between the internal positive clock CLKT (fast side) and the internal negative clock CLKB (slow side) is made smaller than the delay time of the normal inverter, thereby reducing the setup time + hold time, that is, the dead zone. I can do it. Then, the slave flip-flop circuit 3 determines the delay time of the input signal low level (or high level) and the delay time of the output signals Q and / Q, the rise delay time, and the fall delay time. By configuring with the combined RS-
図7には、この発明に係るマスタースレーブフリップフロップ回路の更に他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、回路を構成するMOSFETの導電型が前記実施例とは逆にされる。つまり、パルス化回路6に示すように差動MOSFETが前記図2〜4とは異なりPチャネルMOSFETにより構成される。これに対応して、差動MOSFETに動作電流を流すMOSFETがPチャネルMOSFETに、出力OT,OBのプルダウンを行うMOSFET及びラッチ形態のMOSFETがNチャネルMOSFETにより構成される。また、タイミング調整部8は、前記実施例と異なり2段のインバータ回路で構成し、パルス化回路6の差動MOSFETに動作電流を流すPチャネルMOSFET及びプルダウンを行うNチャネルMOSFETのゲートには、同じ内部負極性クロックが供給される。この実施例のパルス化回路6では、前記実施例と逆にハイレベル側に大きなレベルマージンを持つようにされる。
FIG. 7 is a circuit diagram showing still another embodiment of the master-slave flip-flop circuit according to the present invention. In this embodiment, the conductivity type of the MOSFET constituting the circuit is reversed from that of the previous embodiment. That is, as shown in the
以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、スレーブフリップフロップ回路3を構成するRS−フリップフロップ回路7は、前記のようにナンド回路を用いたRS−フリップフロップ回路であってもよい。マスターフリップフロップ回路2は、上記のようにパルス化回路6の持つ図6に示すような特徴を生かして入力信号MBを形成するものであればよい。この発明は、入力信号をクロックに同期して取り込む同期化回路等を含む半導体装置に広く利用することができる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the RS flip-
1…マスタースレーブフリップフロップ回路、2…マスターフリップフロップ回路、3…スレーブフリップフロップ回路、4…D−フリップフロップ回路、6…パルス化回路、7…RS−フリップフロップ回路、8…クロックタイミング調整部、a〜z,a’…MOSFET、N1〜N5…インバータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記同期化回路で形成された相補的な第1信号と第2信号とを受けるRS−フリップフロップ回路とを備え、
上記同期化回路は、
第1導電型の第1と第2MOSFETと、
上記第1と第2MOSFETの共通接続されたソースと第1電位との間に設けられ、第1導電型の第3MOSFETと、
上記第1電位と異なる第2電位と上記第1と第2MOSFETのドレインと間に設けられた第2導電型の第4と第5MOSFETと、
上記第4と第5MOSFETとソース−ドレイン経路が並列形態にされ、ゲートとドレインが交差接続された第2導電型の第6と第7MOSFETとを有し、
上記第1MOSFETのゲートには入力信号が供給され、
上記第2MOSFETのゲートは上記第1MOSFETのドレインに接続され、
上記第3MOSFETのゲートには上記クロックに対応した内部クロックが供給され、
上記第4と第5MOSFETのゲートには上記内部クロックと同相の内部クロックが供給され、
上記第1MOSFETのドレインから上記第1信号を出力し、上記第2MOSFETのドレインから上記第2信号を出力することを特徴とする半導体装置。 A synchronization circuit that receives a clock and an asynchronous signal; and
An RS-flip-flop circuit that receives the first and second complementary signals formed by the synchronization circuit;
The synchronization circuit is
First and second MOSFETs of a first conductivity type;
A third MOSFET of a first conductivity type, provided between a commonly connected source of the first and second MOSFETs and a first potential;
A second conductivity type fourth and fifth MOSFET provided between a second potential different from the first potential and the drains of the first and second MOSFETs;
The fourth and fifth MOSFETs and the sixth and seventh MOSFETs of the second conductivity type in which the source-drain paths are arranged in parallel, and the gates and drains are cross-connected,
An input signal is supplied to the gate of the first MOSFET,
The gate of the second MOSFET is connected to the drain of the first MOSFET;
An internal clock corresponding to the clock is supplied to the gate of the third MOSFET,
An internal clock in phase with the internal clock is supplied to the gates of the fourth and fifth MOSFETs,
A semiconductor device, wherein the first signal is output from a drain of the first MOSFET, and the second signal is output from a drain of the second MOSFET.
上記RS−フリップフロップ回路は、
上記第1信号がゲートに供給され、ソースに上記第2電位が印加された第2導電型の第8、第9MOSFETと、
上記第2信号がゲートに供給され、ソースに上記第2電位が印加された第2導電型の第10、第11MOSFETと、
上記第1信号がゲートに供給され、上記第9MOSFETのドレインと第1電位との間に設けられた第1導電型の第12MOSFETと、
上記第2信号がゲートに供給され、上記第11MOSFETのドレインと第1電位との間に設けられた第1導電型の第13MOSFETと、
上記第11MOSFETと第13MOSFETのドレイン出力がゲートに供給され、上記第8MOSFETのドレインと第1電位との間に設けられた第1導電型の第14MOSFETと、
上記第9MOSFETと第11MOSFETのドレイン出力がゲートに供給され、上記第10MOSFETのドレインと第1電位との間に設けられた第1導電型の第15MOSFETと、
入力と出力とが交差接続された一対のCMOSインバータ回路からなるラッチ回路とを有し、
上記第8MOSFETと第14MOSFETのドレイン出力及び上記第10MOSFETと第15MOSFETのドレイン出力は、上記ラッチ回路の上記交差接続された一対の入出力ノードに接続されてなることを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The RS flip-flop circuit is
The second conductivity type eighth and ninth MOSFETs, wherein the first signal is supplied to the gate and the second potential is applied to the source;
A second conductivity type tenth and eleventh MOSFET in which the second signal is supplied to the gate and the second potential is applied to the source;
A first conductivity type twelfth MOSFET provided between the drain of the ninth MOSFET and a first potential, the first signal being supplied to the gate;
A first conductivity type thirteenth MOSFET provided between the drain of the eleventh MOSFET and a first potential, the second signal being supplied to the gate;
Drain outputs of the eleventh and thirteenth MOSFETs are supplied to the gates, and a fourteenth MOSFET of the first conductivity type provided between the drain of the eighth MOSFET and the first potential;
A drain output of the ninth MOSFET and the eleventh MOSFET is supplied to the gate, and a fifteenth conductivity type fifteen MOSFET provided between the drain of the tenth MOSFET and the first potential;
A latch circuit composed of a pair of CMOS inverter circuits whose inputs and outputs are cross-connected,
The drain output of the eighth MOSFET and the fourteenth MOSFET and the drain output of the tenth MOSFET and the fifteen MOSFET are connected to the pair of cross-connected input / output nodes of the latch circuit.
上記第4と第5MOSFETのゲートに供給される内部クロックは、上記第3MOSFETのゲートに供給される内部クロックよりも速いか又は同時のタイミングで変化させられるものであることを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The semiconductor device characterized in that the internal clock supplied to the gates of the fourth and fifth MOSFETs is faster than the internal clock supplied to the gate of the third MOSFET or can be changed at the same time.
第1タイミング信号に対応して入力信号をCMOSインバータ回路の入力に伝えるスイッチ手段と、第2タイミング信号に対応して上記CMOSインバータ回路の出力信号を上記CMOSインバータ回路の入力に帰還させる反転帰還回路からなるスルーラッチ回路と、上記第1及び第2のタイミング調整部とを更に備え、
上記スルーラッチ回路をマスターフリップフロップ回路とし、
上記マスターフリップフロップ回路の出力信号を上記同期化回路の入力信号とし、上記同期化回路とRS−フリップフロップ回路をスレーブフリップフロップ回路とし、
上記タイミング調整部は、上記クロックを受けて、上記マスターフリップフロップ回路に供給する上記第1及び第2タイミング信号及び上記内部クロックを生成することを特徴とする半導体装置。 In claim 3,
Switch means for transmitting an input signal to the input of the CMOS inverter circuit corresponding to the first timing signal, and an inverting feedback circuit for feeding back the output signal of the CMOS inverter circuit to the input of the CMOS inverter circuit corresponding to the second timing signal A through latch circuit comprising: and the first and second timing adjustment units,
The through latch circuit is a master flip-flop circuit,
The output signal of the master flip-flop circuit is the input signal of the synchronization circuit, the synchronization circuit and the RS-flip-flop circuit are slave flip-flop circuits,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the timing adjustment unit receives the clock and generates the first and second timing signals and the internal clock supplied to the master flip-flop circuit.
上記CMOSインバータ回路は、上記同期化回路における入力特性の遅延時間依存性が小さくなる方向に論理しきい値電圧に設定されてなることを特徴とする半導体装置。 In claim 4,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the CMOS inverter circuit is set to a logical threshold voltage in a direction in which the delay characteristic dependency of input characteristics in the synchronization circuit is reduced.
上記第4と第5MOSFETのゲートに供給される内部クロックは、上記第3MOSFETのゲートに供給される内部クロックよりも速いか又は同時のタイミングで変化させられるものであることを特徴とする半導体装置。
In claim 5,
The semiconductor device characterized in that the internal clock supplied to the gates of the fourth and fifth MOSFETs is faster than the internal clock supplied to the gate of the third MOSFET or can be changed at the same time.
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