JP2010056592A - Flip-flop circuit - Google Patents

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浩一 神田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flip-flop circuit which eliminates the asymmetry of delay time and shortens delay time from an input up to an output. <P>SOLUTION: The flip-flop circuit includes: a clocked amplifier which is a master latch for outputting first and second signals having mutually complementary relationship and third and fourth signals having mutually complementary relationship in accordance with a differential input signal and a differential clock signal; and a symmetric slave latch for outputting two output signals in accordance with the first to fourth signals. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本願の開示は、一般に電子回路に関し、詳しくはフリップフロップ回路に関する。   The present disclosure generally relates to electronic circuits, and more particularly to flip-flop circuits.

フリップフロップ回路の種類は、大きく分けてスタティック型、ダイナミック型、及びCML(電流モード論理)型の3つに分けることができる。スタティック型のフリップフロップは、静的な電流を消費することなくまた動作マージンも広いことから幅広く使われているが、上記の3種類のフリップフロップの中で動作速度が最も遅いという問題点がある。   The types of flip-flop circuits can be roughly divided into three types: static type, dynamic type, and CML (current mode logic) type. Static flip-flops are widely used because they do not consume static current and have a wide operation margin, but have the problem of the slowest operating speed among the above three types of flip-flops. .

スタティック型のフリップフロップとしては、CMOSを用いた非常に多くの回路形態が提案されている。そのうち最も高速な動作が可能な種類のフリップフロップとして、センスアンプ型フリップフロップが知られている。   As the static flip-flop, a large number of circuit forms using CMOS have been proposed. A sense amplifier type flip-flop is known as a type of flip-flop capable of operating at the highest speed.

図1は、センスアンプ型フリップフロップの構成の一例を示す図である。図1のセンスアンプ型フリップフロップは、マスターラッチ10とスレーブラッチ24とを含む。マスターラッチ10は、PMOSトランジスタ11乃至16及びNMOSトランジスタ17乃至21を含む。スレーブラッチ24は、NAND回路22及び23を含む。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a sense amplifier type flip-flop. The sense amplifier type flip-flop of FIG. 1 includes a master latch 10 and a slave latch 24. The master latch 10 includes PMOS transistors 11 to 16 and NMOS transistors 17 to 21. The slave latch 24 includes NAND circuits 22 and 23.

マスターラッチ10はクロックドアンプであり、NMOSトランジスタ19乃至21を基本部分として差動増幅器が構成されている。差動増幅器の定電流源として機能するNMOSトランジスタ21のゲート端にクロック信号CLKが印加されている。クロック信号CLKがHIGHになると、NMOSトランジスタ21が導通して定電流源として機能し、NMOSトランジスタ19及び20のゲートに入力される差動入力信号IN及びINBに応じて、出力信号SB及びRBが差動信号として出力される。クロック信号CLKがLOWのときには、PMOSトランジスタ11及び14が導通状態となることにより、出力信号SB及びRBは共にHIGHとなる。   The master latch 10 is a clocked amplifier, and a differential amplifier is configured with NMOS transistors 19 to 21 as a basic part. A clock signal CLK is applied to the gate terminal of the NMOS transistor 21 that functions as a constant current source of the differential amplifier. When the clock signal CLK becomes HIGH, the NMOS transistor 21 conducts and functions as a constant current source, and the output signals SB and RB are changed according to the differential input signals IN and INB input to the gates of the NMOS transistors 19 and 20. Output as a differential signal. When the clock signal CLK is LOW, the PMOS transistors 11 and 14 are turned on, so that the output signals SB and RB are both HIGH.

スレーブラッチ24において、2入力のNAND回路22及び23の各々の出力は、他方の入力の一方に供給されている。NAND回路22及び23の他方の入力には、マスターラッチ10からの出力信号SB及びRBが供給される。NAND回路22及び23の各出力が、スレーブラッチ24の出力信号Q及びQBとなる。   In the slave latch 24, the outputs of the two-input NAND circuits 22 and 23 are supplied to one of the other inputs. Output signals SB and RB from the master latch 10 are supplied to the other inputs of the NAND circuits 22 and 23. Outputs of the NAND circuits 22 and 23 become output signals Q and QB of the slave latch 24, respectively.

クロック信号CLKがLOWの場合、信号SB及びRBが共にHIGHであるのでスレーブラッチ24はデータ保持状態にあり、出力信号Q及びQBの論理レベルを保持する。このとき入力信号IN及びINBは遮断された状態にある。クロック信号CLKがHIGHになると、入力信号IN及びINBに応じた差動信号出力が、信号SB及びRBとしてマスターラッチ10からスレーブラッチ24に供給される。この一方がHIGHで他方がLOWの信号SB及びRBに応じて、NAND回路22及び23が構成するラッチが、入力信号IN及びINBに応じた新たなデータをラッチする。その後クロック信号CLKがLOWになると、信号SB及びRBが共にHIGHになり、スレーブラッチ24はデータ保持状態となり、出力信号Q及びQBの論理レベルを保持する。   When the clock signal CLK is LOW, the signals SB and RB are both high, so that the slave latch 24 is in the data holding state and holds the logic levels of the output signals Q and QB. At this time, the input signals IN and INB are cut off. When the clock signal CLK becomes HIGH, differential signal outputs corresponding to the input signals IN and INB are supplied from the master latch 10 to the slave latch 24 as signals SB and RB. In response to the signals SB and RB, one of which is HIGH and the other is LOW, the latches formed by the NAND circuits 22 and 23 latch new data corresponding to the input signals IN and INB. Thereafter, when the clock signal CLK becomes LOW, both the signals SB and RB become HIGH, the slave latch 24 enters the data holding state, and holds the logic levels of the output signals Q and QB.

図1のセンスアンプ型フリップフロップは、クロックドアンプであるマスターラッチ10の動作速度が高速であるという利点がある。しかしながら、入力信号IN及びINBの値に応じて、出力信号Q及びQBの信号変化のタイミングが異なってしまうという問題がある。   The sense amplifier type flip-flop of FIG. 1 has an advantage that the operation speed of the master latch 10 which is a clocked amplifier is high. However, there is a problem that the timings of signal changes of the output signals Q and QB differ depending on the values of the input signals IN and INB.

例えば出力信号QがHIGHで出力信号QBがLOWである状態において、信号SB及びRBが共にHIGHである第1の状態から、信号SB及びRBがそれぞれHIGH及びLOWである第2の状態に変化したとする。この場合、まず出力信号QBがHIGHに変化し、そのHIGHの出力信号QBがNAND回路22に入力されることにより、出力信号QがLOWになる。従って、出力信号Qの方が出力信号QBよりも遷移が起きる時間が遅いことになる。遅い方の信号は、マスターラッチ10をゲート1段と数えると、入力信号IN及びINBの取り込みからゲート3段分遅れることになる。   For example, in a state where the output signal Q is HIGH and the output signal QB is LOW, the signal SB and RB are both HIGH, and the signal SB and RB are HIGH and LOW, respectively. And In this case, first, the output signal QB changes to HIGH, and the HIGH output signal QB is input to the NAND circuit 22, whereby the output signal Q becomes LOW. Therefore, the time for the transition to occur in the output signal Q is later than that in the output signal QB. When the master latch 10 is counted as one gate, the slower signal is delayed by three gates from the input signals IN and INB.

また例えば出力信号QがLOWで出力信号QBがHIGHである状態において、信号SB及びRBが共にHIGHである第1の状態から、信号SB及びRBがそれぞれLOW及びHIGHである第2の状態に変化したとする。この場合、まず出力信号QがHIGHに変化し、そのHIGHの出力信号QがNAND回路23に入力されることにより、出力信号QBがLOWになる。従って、出力信号QBの方が出力信号Qよりも遷移が起きる時間が遅いことになる。遅い方の信号は、マスターラッチ10をゲート1段と数えると、入力信号IN及びINBの取り込みからゲート3段分遅れることになる。   Further, for example, when the output signal Q is LOW and the output signal QB is HIGH, the signal SB and RB are both HIGH, and the signal SB and RB are LOW and HIGH, respectively. Suppose that In this case, first, the output signal Q changes to HIGH, and the HIGH output signal Q is input to the NAND circuit 23, whereby the output signal QB becomes LOW. Therefore, the output signal QB has a slower transition time than the output signal Q. When the master latch 10 is counted as one gate, the slower signal is delayed by three gates from the input signals IN and INB.

上記のような出力信号Q及びQBの信号変化のタイミングが異なってしまうという問題を解決する回路構成として、シンメトリックスレーブラッチを図1のスレーブラッチ24の代わりに用いるものがある。図2は、シンメトリックスレーブラッチの構成の一例を示す図である。   As a circuit configuration for solving the problem that the timing of the signal changes of the output signals Q and QB is different, there is a circuit configuration using a symmetric slave latch instead of the slave latch 24 of FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a symmetric slave latch.

図2のシンメトリックスレーブラッチは、キーパー回路25及びドライブ回路26を含む。キーパー回路25は、PMOSトランジスタ31乃至34及びNMOSトランジスタ35乃至38を含む。またドライブ回路26は、PMOSトランジスタ39及び40と、NMOSトランジスタ41及び42とを含む。シンメトリックスレーブラッチに入力される信号SB及びRBは、図1に示すマスターラッチ10の出力である。また信号Sは信号SBの反転信号であり、インバータ43により生成される。更に、信号Rは信号RBの反転信号であり、インバータ44により生成される。   The symmetric slave latch of FIG. 2 includes a keeper circuit 25 and a drive circuit 26. The keeper circuit 25 includes PMOS transistors 31 to 34 and NMOS transistors 35 to 38. The drive circuit 26 includes PMOS transistors 39 and 40 and NMOS transistors 41 and 42. Signals SB and RB input to the symmetric slave latch are outputs of the master latch 10 shown in FIG. The signal S is an inverted signal of the signal SB and is generated by the inverter 43. Further, the signal R is an inverted signal of the signal RB and is generated by the inverter 44.

シンメトリックスレーブラッチでは、PMOSトランジスタ32及びNMOSトランジスタ35で構成されるインバータとPMOSトランジスタ34及びNMOSトランジスタ37で構成されるインバータとが、クロスカップルされてラッチを構成している。このラッチにより、キーパー回路25のデータ保持機能を実現している。信号SB及びRBが両方共にHIGHの場合、PMOSトランジスタ31、PMOSトランジスタ33、NMOSトランジスタ36、及びNMOSトランジスタ38が全て導通状態となり、上記ラッチがデータ保持機能を発揮する。このときドライブ回路26において、PMOSトランジスタ39、PMOSトランジスタ40、NMOSトランジスタ41、及びNMOSトランジスタ42が全て非導通状態となっており、ドライブ回路26は出力信号Q及びQBに影響しない。   In the symmetric slave latch, an inverter constituted by the PMOS transistor 32 and the NMOS transistor 35 and an inverter constituted by the PMOS transistor 34 and the NMOS transistor 37 are cross-coupled to constitute a latch. The data holding function of the keeper circuit 25 is realized by this latch. When both the signals SB and RB are HIGH, the PMOS transistor 31, the PMOS transistor 33, the NMOS transistor 36, and the NMOS transistor 38 are all turned on, and the latch performs a data holding function. At this time, in the drive circuit 26, the PMOS transistor 39, the PMOS transistor 40, the NMOS transistor 41, and the NMOS transistor 42 are all non-conductive, and the drive circuit 26 does not affect the output signals Q and QB.

信号SB及びRBが共にHIGHである第1の状態から、例えば信号SB及びRBがそれぞれHIGH及びLOWである第2の状態に変化したとする。この場合、ドライブ回路26において、PMOSトランジスタ39が非導通状態、PMOSトランジスタ40が導通状態、NMOSトランジスタ41が導通状態、NMOSトランジスタ42が非導通状態となる。従って、ドライブ回路26による信号駆動力により、出力信号QがLOWになり且つ出力信号QBがHIGHになる。ドライブ回路26の各トランジスタにより出力信号Q及びQBを同時に駆動しているので、出力信号Q及びQBの状態遷移は同時に起こる。またこのとき、信号RBがLOWであるので、PMOSトランジスタ31及びNMOSトランジスタ38が両方共に非導通となる。従って、ドライブ回路26による信号駆動力により出力信号Q及び出力信号QBをそれぞれLOW及びHIGHに設定する際に、キーパー回路25はその信号変化に抗うことはない。   It is assumed that the signals SB and RB are changed from the first state where both signals SB and RB are HIGH to the second state where signals SB and RB are HIGH and LOW, respectively. In this case, in the drive circuit 26, the PMOS transistor 39 is turned off, the PMOS transistor 40 is turned on, the NMOS transistor 41 is turned on, and the NMOS transistor 42 is turned off. Therefore, the output signal Q becomes LOW and the output signal QB becomes HIGH by the signal driving force by the drive circuit 26. Since the output signals Q and QB are simultaneously driven by the transistors of the drive circuit 26, the state transitions of the output signals Q and QB occur simultaneously. At this time, since the signal RB is LOW, both the PMOS transistor 31 and the NMOS transistor 38 become non-conductive. Therefore, when the output signal Q and the output signal QB are set to LOW and HIGH, respectively, by the signal driving force of the drive circuit 26, the keeper circuit 25 does not resist the signal change.

信号SB及びRBが共にHIGHである第1の状態から、信号SB及びRBがそれぞれLOW及びHIGHである第2の状態に変化する場合も同様である。この場合には、ドライブ回路26による信号駆動力により、出力信号QがHIGHになり且つ出力信号QBがLOWになる。この信号遷移の際、キーパー回路25はその信号変化に抗うことはない。   The same applies when the first state in which the signals SB and RB are both HIGH changes to the second state in which the signals SB and RB are LOW and HIGH, respectively. In this case, due to the signal driving force by the drive circuit 26, the output signal Q becomes HIGH and the output signal QB becomes LOW. During this signal transition, the keeper circuit 25 does not resist the signal change.

このように、キーパー回路25においては、2つのインバータの各々の出力が他方の入力に接続されるようにクロスカップルされてラッチ回路を形成し、ラッチ回路の2つのインバータの出力がキーパー回路25の2つの出力となっている。また2つの入力信号に応じたドライブ回路26の信号駆動力により、キーパー回路25の2つの出力を同時に遷移させる。2つの入力がHIGHであるときには、キーパー回路25のラッチ機能が有効となりデータを保持する。また2つの入力の一方がLOWで他方がHIGHであるときには、ドライブ回路26によりキーパー回路25の2つの出力を変化させる。この際、キーパー回路25は、ドライブ回路26による信号変化に抗う保持力を発揮しない。   Thus, in the keeper circuit 25, a latch circuit is formed by cross-coupling so that the outputs of the two inverters are connected to the other input, and the outputs of the two inverters of the latch circuit are the outputs of the keeper circuit 25. There are two outputs. Further, the two outputs of the keeper circuit 25 are simultaneously shifted by the signal driving force of the drive circuit 26 corresponding to the two input signals. When the two inputs are HIGH, the latch function of the keeper circuit 25 is valid and holds data. When one of the two inputs is LOW and the other is HIGH, the drive circuit 26 changes the two outputs of the keeper circuit 25. At this time, the keeper circuit 25 does not exhibit a holding force against a signal change by the drive circuit 26.

上記のように、図2のシンメトリックスレーブラッチにおいては、2つの出力の遷移が起きる時間が同時である。また一方の出力に着目したときに、HIGHからLOWへ遷移する場合の遅延時間とLOWからHIGHへ遷移する場合の遅延時間とは等しくなる。このように遅延時間の非対称性については図2の回路構成により無くすことができるが、入力取り込みから出力までの遅延時間については、図1の回路と比較して特に改善されていない。マスターラッチ10をゲート1段と数えると、シンメトリックスレーブラッチの出力信号Q及びQBは、入力信号IN及びINBの取り込みからゲート3段分遅れることになる。即ち、マスターラッチ10で1段分遅れ、インバータ43及び44で1段分遅れ、更にドライブ回路26で1段分遅れることになる。
特開2004−48757号公報 特表2003−512752号公報
As described above, in the symmetric slave latch of FIG. 2, the time at which two output transitions occur is the same. When attention is paid to one of the outputs, the delay time when transitioning from HIGH to LOW is equal to the delay time when transitioning from LOW to HIGH. As described above, the asymmetry of the delay time can be eliminated by the circuit configuration of FIG. 2, but the delay time from the input capture to the output is not particularly improved as compared with the circuit of FIG. If the master latch 10 is counted as one gate, the output signals Q and QB of the symmetric slave latch are delayed by three gates from the input signals IN and INB. That is, the master latch 10 is delayed by one stage, the inverters 43 and 44 are delayed by one stage, and the drive circuit 26 is delayed by one stage.
JP 2004-48757 A Japanese translation of PCT publication No. 2003-512752

以上を鑑みて、遅延時間の非対称性を無くし且つ入力から出力までの遅延時間を短縮したフリップフロップ回路が望まれる。   In view of the above, a flip-flop circuit that eliminates the asymmetry of the delay time and shortens the delay time from input to output is desired.

フリップフロップ回路は、差動入力信号及び差動クロック信号に応じて互いに相補関係にある第1の信号及び第2の信号と互いに相補関係にある第3の信号及び第4の信号とを出力するマスターラッチであるクロックドアンプと、前記第1乃至第4の信号に応じて2つの出力信号を出力するシンメトリックスレーブラッチとを含むことを特徴とする。   The flip-flop circuit outputs a third signal and a fourth signal complementary to each other in a complementary relationship with each other in accordance with the differential input signal and the differential clock signal. A clocked amplifier that is a master latch and a symmetric slave latch that outputs two output signals in response to the first to fourth signals.

少なくとも1つの実施例によれば、差動入力信号の取り込みタイミングから出力信号の遷移までの遅延を抑制することができる。   According to at least one embodiment, it is possible to suppress the delay from the differential input signal capture timing to the transition of the output signal.

以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図3は、遅延時間の非対称性を無くし且つ入力から出力までの遅延時間を短縮したフリップフロップ回路の原理構成を示す図である。図3(a)には遅延時間の長い従来のセンスアンプ型フリップフロップ回路50が示され、図3(b)には遅延時間を短縮したセンスアンプ型フリップフロップ回路51が示される。図3において、図1及び図2と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。   FIG. 3 is a diagram showing the principle configuration of a flip-flop circuit in which the asymmetry of the delay time is eliminated and the delay time from input to output is shortened. FIG. 3A shows a conventional sense amplifier type flip-flop circuit 50 having a long delay time, and FIG. 3B shows a sense amplifier type flip-flop circuit 51 having a reduced delay time. In FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted.

図3(a)に示すセンスアンプ型フリップフロップ回路50は、クロックドアンプ10、インバータ43、インバータ44、及びシンメトリックスレーブラッチ27を含む。クロックドアンプ10は図1に示すマスターラッチ10と同一の構成である。シンメトリックスレーブラッチ27は、図2に示すシンメトリックスレーブラッチ27であり、キーパー回路25及びドライブ回路26を含む。また図3に示すインバータ43及び44は、図2に示すインバータ43及び44である。   The sense amplifier type flip-flop circuit 50 shown in FIG. 3A includes a clocked amplifier 10, an inverter 43, an inverter 44, and a symmetric slave latch 27. The clocked amplifier 10 has the same configuration as the master latch 10 shown in FIG. The symmetric slave latch 27 is the symmetric slave latch 27 shown in FIG. 2 and includes a keeper circuit 25 and a drive circuit 26. Moreover, the inverters 43 and 44 shown in FIG. 3 are the inverters 43 and 44 shown in FIG.

センスアンプ型フリップフロップ回路50の構成及び動作は、図1及び図2を参照して前述した通りである。このセンスアンプ型フリップフロップ回路50では、遅延時間の非対称性については解消されているが、入力信号IN及びINBの取り込みから出力信号Q及びQBまでにはゲート3段分の遅延時間が存在する。この3段分の遅延時間のうち、インバータ43及び44が1段分の遅れをもたらしている。   The configuration and operation of the sense amplifier type flip-flop circuit 50 are as described above with reference to FIGS. In this sense amplifier type flip-flop circuit 50, the asymmetry of the delay time is eliminated, but there is a delay time corresponding to three stages of gates from the capture of the input signals IN and INB to the output signals Q and QB. Of these three stages of delay time, the inverters 43 and 44 cause a delay of one stage.

図3(b)に示すセンスアンプ型フリップフロップ回路51は、クロックドアンプ53及びシンメトリックスレーブラッチ27を含む。シンメトリックスレーブラッチ27は、図2に示すキーパー回路25及びドライブ回路26を含む。クロックドアンプ53は、差動入力信号IN及びINB及び差動クロック信号CLK及びCLKXに応じて互いに相補関係にある第1の信号SBH及び第2の信号SBLと互いに相補関係にある第3の信号RBH及び第4の信号RBLとを出力するマスターラッチである。またシンメトリックスレーブラッチ27は、これら第1乃至第4の信号に応じて2つの出力信号Q及びQBを出力するシンメトリックスレーブラッチである。図3(a)の構成と異なり、クロックドアンプ53が4つの信号を出力するよう構成され、インバータ43及び44は用いられていない。   The sense amplifier type flip-flop circuit 51 shown in FIG. 3B includes a clocked amplifier 53 and a symmetric slave latch 27. The symmetric slave latch 27 includes the keeper circuit 25 and the drive circuit 26 shown in FIG. The clocked amplifier 53 is a third signal complementary to the first signal SBH and the second signal SBL that are complementary to each other in accordance with the differential input signals IN and INB and the differential clock signals CLK and CLKX. The master latch outputs RBH and the fourth signal RBL. The symmetric slave latch 27 is a symmetric slave latch that outputs two output signals Q and QB in response to the first to fourth signals. Unlike the configuration of FIG. 3A, the clocked amplifier 53 is configured to output four signals, and the inverters 43 and 44 are not used.

図4は、センスアンプ型フリップフロップ回路51の回路構成の一例を示す図である。図4において、図2及び図3と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。   FIG. 4 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the sense amplifier type flip-flop circuit 51. As shown in FIG. 4, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted.

クロックドアンプ53は、差動クロック信号の第1のクロック信号CLKに同期して動作し第1の信号SBH及び第3の信号RBHを出力する第1のクロックドアンプ55を含む。またクロックドアンプ53は、差動クロック信号の第2のクロック信号CLKXに同期して動作し第2の信号SBL及び第4の信号RBLを出力する第2のクロックドアンプ56を含む。   The clocked amplifier 53 includes a first clocked amplifier 55 that operates in synchronization with the first clock signal CLK of the differential clock signal and outputs the first signal SBH and the third signal RBH. The clocked amplifier 53 includes a second clocked amplifier 56 that operates in synchronization with the second clock signal CLKX of the differential clock signal and outputs the second signal SBL and the fourth signal RBL.

クロックドアンプ55の回路構成は、図1に示すマスターラッチ10の回路構成と同一である。クロックドアンプ55は、PMOSトランジスタ61乃至66及びNMOSトランジスタ67乃至71を含む。クロックドアンプ55においては、NMOSトランジスタ69乃至71を基本部分として差動増幅器が構成されている。差動増幅器の定電流源として機能するNMOSトランジスタ71のゲート端にクロック信号CLKが印加されている。クロック信号CLKがHIGHになると、NMOSトランジスタ71が導通して定電流源として機能し、NMOSトランジスタ69及び70のゲートに入力される差動入力信号IN及びINBに応じて、出力信号SBH及びRBHが差動信号として出力される。クロック信号CLKがLOWのときには、PMOSトランジスタ61及び64が導通状態となることにより、出力信号SBH及びRBHは共にHIGHとなる。   The circuit configuration of the clocked amplifier 55 is the same as that of the master latch 10 shown in FIG. The clocked amplifier 55 includes PMOS transistors 61 to 66 and NMOS transistors 67 to 71. In the clocked amplifier 55, a differential amplifier is configured with the NMOS transistors 69 to 71 as basic portions. The clock signal CLK is applied to the gate terminal of the NMOS transistor 71 that functions as a constant current source of the differential amplifier. When the clock signal CLK becomes HIGH, the NMOS transistor 71 conducts and functions as a constant current source, and the output signals SBH and RBH are output according to the differential input signals IN and INB input to the gates of the NMOS transistors 69 and 70. Output as a differential signal. When the clock signal CLK is LOW, the PMOS transistors 61 and 64 are turned on, so that the output signals SBH and RBH are both HIGH.

クロックドアンプ56の回路構成は、クロックドアンプ55の回路構成においてNMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタをそれぞれPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタで置き換えたものに相当する。クロックドアンプ56は、NMOSトランジスタ81乃至86及びPMOSトランジスタ87乃至91を含む。クロックドアンプ56においては、PMOSトランジスタ89乃至91を基本部分として差動増幅器が構成されている。差動増幅器の定電流源として機能するPMOSトランジスタ91のゲート端にクロック信号CLKが印加されている。クロック信号CLKXがLOWになると、PMOSトランジスタ91が導通して定電流源として機能し、PMOSトランジスタ89及び00のゲートに入力される差動入力信号IN及びINBに応じて、出力信号SBL及びRBLが差動信号として出力される。クロック信号CLKXがHIGHのときには、NMOSトランジスタ81及び84が導通状態となることにより、出力信号SBH及びRBHは共にLOWとなる。   The circuit configuration of the clocked amplifier 56 corresponds to the circuit configuration of the clocked amplifier 55 in which the NMOS transistor and the PMOS transistor are replaced with a PMOS transistor and an NMOS transistor, respectively. The clocked amplifier 56 includes NMOS transistors 81 to 86 and PMOS transistors 87 to 91. In the clocked amplifier 56, a differential amplifier is configured with PMOS transistors 89 to 91 as a basic part. The clock signal CLK is applied to the gate terminal of the PMOS transistor 91 that functions as a constant current source of the differential amplifier. When the clock signal CLKX becomes LOW, the PMOS transistor 91 becomes conductive and functions as a constant current source, and the output signals SBL and RBL are changed according to the differential input signals IN and INB input to the gates of the PMOS transistors 89 and 00. Output as a differential signal. When the clock signal CLKX is HIGH, the NMOS transistors 81 and 84 are turned on, so that the output signals SBH and RBH are both LOW.

上記の構成により、クロックドアンプ53により、第1乃至第4の信号SBH、SBL、RBH、及びRBLを生成する。ここで信号SBHと信号SBLとは互いに相補関係にあり、信号SBLは信号SBHの反転信号である。また信号RBHと信号RBLとは互いに相補関係にあり、信号RBLは信号RBHの反転信号である。これらの反転信号は、図3(a)のセンスアンプ型フリップフロップ回路50の場合のようにインバータにより生成されるのではなく、クロックドアンプ53により直接生成される。従って、第1乃至第4の信号SBH、SBL、RBH、及びRBLは全て、入力信号IN及びINBの取り込みからゲート1段分遅れた信号となっている。   With the above configuration, the clocked amplifier 53 generates the first to fourth signals SBH, SBL, RBH, and RBL. Here, the signal SBH and the signal SBL are complementary to each other, and the signal SBL is an inverted signal of the signal SBH. The signal RBH and the signal RBL are complementary to each other, and the signal RBL is an inverted signal of the signal RBH. These inverted signals are not generated by the inverter as in the sense amplifier type flip-flop circuit 50 of FIG. 3A, but are directly generated by the clocked amplifier 53. Accordingly, the first to fourth signals SBH, SBL, RBH, and RBL are all delayed by one gate from the input signals IN and INB.

シンメトリックスレーブラッチ27は、第1乃至第4の信号SBH、SBL、RBH、及びRBLを入力として2つの出力信号Q及びQBを出力するキーパー回路25を含む。またシンメトリックスレーブラッチ27は、第1乃至第4の信号SBH、SBL、RBH、及びRBLに応じて2つの出力信号Q及びQBを同時に信号遷移させるドライブ回路26を含む。   The symmetric slave latch 27 includes a keeper circuit 25 that receives the first to fourth signals SBH, SBL, RBH, and RBL and outputs two output signals Q and QB. In addition, the symmetric slave latch 27 includes a drive circuit 26 that simultaneously transitions two output signals Q and QB according to the first to fourth signals SBH, SBL, RBH, and RBL.

信号SBH及びRBHが両方共にHIGHの場合、PMOSトランジスタ31、PMOSトランジスタ33、NMOSトランジスタ36、及びNMOSトランジスタ38が全て導通状態となり、キーパー回路25のラッチがデータ保持機能を発揮する。このときドライブ回路26において、PMOSトランジスタ39、PMOSトランジスタ40、NMOSトランジスタ41、及びNMOSトランジスタ42が全て非導通状態となっており、ドライブ回路26は出力信号Q及びQBに影響しない。   When both the signals SBH and RBH are HIGH, the PMOS transistor 31, the PMOS transistor 33, the NMOS transistor 36, and the NMOS transistor 38 are all in a conductive state, and the latch of the keeper circuit 25 exhibits a data holding function. At this time, in the drive circuit 26, the PMOS transistor 39, the PMOS transistor 40, the NMOS transistor 41, and the NMOS transistor 42 are all non-conductive, and the drive circuit 26 does not affect the output signals Q and QB.

信号SBH及びRBHが共にHIGHである第1の状態から、例えば信号SBH及びRBHがそれぞれHIGH及びLOWである第2の状態に変化したとする。この場合、ドライブ回路26において、PMOSトランジスタ39が非導通状態、PMOSトランジスタ40が導通状態、NMOSトランジスタ41が導通状態、NMOSトランジスタ42が非導通状態となる。従って、ドライブ回路26による信号駆動力により、出力信号QがLOWになり且つ出力信号QBがHIGHになる。ドライブ回路26の各トランジスタにより出力信号Q及びQBを同時に駆動しているので、出力信号Q及びQBの状態遷移は同時に起こる。またこのとき、信号RBHがLOWであるので、PMOSトランジスタ31及びNMOSトランジスタ38が両方共に非導通となる。従って、ドライブ回路26による信号駆動力により出力信号Q及び出力信号QBをそれぞれLOW及びHIGHに設定する際に、キーパー回路25はその信号変化に抗うことはない。   Assume that the signals SBH and RBH are changed from the first state in which both the signals SBH and RBH are HIGH to the second state in which the signals SBH and RBH are HIGH and LOW, respectively. In this case, in the drive circuit 26, the PMOS transistor 39 is turned off, the PMOS transistor 40 is turned on, the NMOS transistor 41 is turned on, and the NMOS transistor 42 is turned off. Therefore, the output signal Q becomes LOW and the output signal QB becomes HIGH by the signal driving force by the drive circuit 26. Since the output signals Q and QB are simultaneously driven by the transistors of the drive circuit 26, the state transitions of the output signals Q and QB occur simultaneously. At this time, since the signal RBH is LOW, both the PMOS transistor 31 and the NMOS transistor 38 become non-conductive. Therefore, when the output signal Q and the output signal QB are set to LOW and HIGH, respectively, by the signal driving force of the drive circuit 26, the keeper circuit 25 does not resist the signal change.

信号SBH及びRBHが共にHIGHである第1の状態から、信号SBH及びRBHがそれぞれLOW及びHIGHである第2の状態に変化する場合も同様である。この場合には、ドライブ回路26による信号駆動力により、出力信号QがHIGHになり且つ出力信号QBがLOWになる。この信号遷移の際、キーパー回路25はその信号変化に抗うことはない。   The same applies to the case where the signals SBH and RBH change from the first state where both the signals SBH and RBH are HIGH to the second state where the signals SBH and RBH are LOW and HIGH, respectively. In this case, due to the signal driving force by the drive circuit 26, the output signal Q becomes HIGH and the output signal QB becomes LOW. During this signal transition, the keeper circuit 25 does not resist the signal change.

上記のように、クロックドアンプ53は、差動クロック信号の第1の状態(CLK=LOW、CLKX=HIGH)において、差動入力信号IN及びINBの信号値に関わらず第1の信号SBHと第3の信号RBHとを共に第1レベル(HIGH)に設定する。また差動クロック信号の第2の状態(CLK=HIGH、CLKX=LOW)において、差動入力信号IN及びINBの信号値に応じて第1の信号SBHと第3の信号RBHとの一方を第1レベル(例えばHIGH)に設定し他方を第2レベル(例えばLOW)に設定する。シンメトリックスレーブラッチ27は、第1の信号SBHと第3の信号RBHとが共に第1レベル(HIGH)のときに2つの出力信号Q及びQBの論理状態を保持する。またシンメトリックスレーブラッチ27は、第1の信号SBHと第3の信号RBHとの一方が第1レベル(HIGH)で他方が第2レベル(LOW)のときに、2つの出力信号Q及びQBを第1の信号SBHと第3の信号RBHとに応じたレベルに設定する。またキーパー回路25はラッチ回路を含み、ドライブ回路26が2つの出力信号Q及びQBを同時に信号遷移させる際に、このラッチ回路は信号の変化を妨げるような保持力を発揮しない。   As described above, in the first state of the differential clock signal (CLK = LOW, CLKX = HIGH), the clocked amplifier 53 receives the first signal SBH regardless of the signal values of the differential input signals IN and INB. Both the third signals RBH are set to the first level (HIGH). In addition, in the second state of the differential clock signal (CLK = HIGH, CLKX = LOW), one of the first signal SBH and the third signal RBH is changed to the first signal according to the signal values of the differential input signals IN and INB. One level (for example, HIGH) is set, and the other is set to the second level (for example, LOW). The symmetric slave latch 27 holds the logic states of the two output signals Q and QB when both the first signal SBH and the third signal RBH are at the first level (HIGH). The symmetric slave latch 27 outputs two output signals Q and QB when one of the first signal SBH and the third signal RBH is at the first level (HIGH) and the other is at the second level (LOW). The level is set according to the first signal SBH and the third signal RBH. Further, the keeper circuit 25 includes a latch circuit, and when the drive circuit 26 makes the signal transition of the two output signals Q and QB simultaneously, the latch circuit does not exhibit a holding power that prevents the signal from changing.

図5は、図3(a)のセンスアンプ型フリップフロップ回路50の各信号の変化タイミングを示すタイミング図である。図6は、図3(b)のセンスアンプ型フリップフロップ回路51の各信号の変化タイミングを示すタイミング図である。   FIG. 5 is a timing chart showing the change timing of each signal in the sense amplifier type flip-flop circuit 50 of FIG. FIG. 6 is a timing chart showing the change timing of each signal in the sense amplifier type flip-flop circuit 51 of FIG.

図5において、クロック信号CLKの立ち上がりのタイミングで入力信号IN及びINBが取り込まれ、そのタイミングからT1時間後に、クロックドアンプ10の出力である信号SB及びRBが遷移する。また信号SB及びRBの遷移タイミングからT2時間後に信号S及びRが遷移する。更に、信号S及びRの遷移タイミングからT3時間後に出力信号Q及びQBが遷移する。T1はクロックドアンプ10によるゲート1段分の遅れ、T2はインバータ43及び44によるゲート1段分の遅れ、T3はシンメトリックスレーブラッチ27によるゲート1段分の遅れである。   In FIG. 5, the input signals IN and INB are taken in at the rising timing of the clock signal CLK, and the signals SB and RB that are the outputs of the clocked amplifier 10 transition after T1 time from the timing. Further, the signals S and R transition after T2 hours from the transition timing of the signals SB and RB. Further, the output signals Q and QB transition after T3 time from the transition timing of the signals S and R. T1 is a delay of one gate by the clocked amplifier 10, T2 is a delay of one gate by the inverters 43 and 44, and T3 is a delay of one gate by the symmetric slave latch 27.

図6において、クロック信号CLKの立ち上がりのタイミングで入力信号IN及びINBが取り込まれ、そのタイミングからT1時間後に、クロックドアンプ53の出力である信号SBH及びRBHが遷移する。また信号SBH及びRBHの遷移タイミングと殆ど同時に信号SBL及びRBLが遷移する。更に、信号SBH、RBH、SBL、及びRBLの遷移タイミングからT3時間後に出力信号Q及びQBが遷移する。T1はクロックドアンプ10によるゲート1段分の遅れ、T3はシンメトリックスレーブラッチ27によるゲート1段分の遅れである。このように図3(b)に示すセンスアンプ型フリップフロップ回路51の場合には、入力信号IN及びINBの取り込みタイミングから出力信号Q及びQBの遷移までにはゲート2段分の遅れしかない。   In FIG. 6, the input signals IN and INB are taken in at the rising timing of the clock signal CLK, and the signals SBH and RBH, which are the outputs of the clocked amplifier 53, transition after T1 time from the timing. Further, the signals SBL and RBL transition almost simultaneously with the transition timing of the signals SBH and RBH. Further, the output signals Q and QB transition after T3 hours from the transition timing of the signals SBH, RBH, SBL, and RBL. T1 is a delay of one gate by the clocked amplifier 10, and T3 is a delay of one gate by the symmetric slave latch 27. As described above, in the sense amplifier type flip-flop circuit 51 shown in FIG. 3B, there is only a delay of two stages of gates from the input signal IN and INB capture timing to the transition of the output signals Q and QB.

なおクロックドアンプ53でのNMOSトランジスタとPMOSトランジスタとの閾値設定が、両者の応答速度が同一となるように設定されているとすると、信号SBH及びRBHの遷移タイミングと信号SBL及びRBLの遷移タイミングとは殆ど同時となる。しかしながらNMOSトランジスタとPMOSトランジスタとの閾値設定がそのようになっていない場合、信号SBH及びRBHの遷移タイミングと信号SBL及びRBLの遷移タイミングとは若干異なることになる。しかしながらクロックドアンプ53において、入力信号IN及びINBの取り込みタイミングから信号SBH、RBH、SBL、及びRBLの遷移タイミングまでは、ゲート1段分の遅れであることに変わりはない。   If the threshold setting of the NMOS transistor and the PMOS transistor in the clocked amplifier 53 is set so that the response speeds of both are the same, the transition timing of the signals SBH and RBH and the transition timing of the signals SBL and RBL And almost at the same time. However, when the threshold setting of the NMOS transistor and the PMOS transistor is not so, the transition timing of the signals SBH and RBH and the transition timing of the signals SBL and RBL are slightly different. However, in the clocked amplifier 53, the delay from the input signal IN and INB capture timing to the signal SBH, RBH, SBL, and RBL transition timing is still a delay of one gate stage.

図7は、図3(a)のセンスアンプ型フリップフロップ回路50と図3(b)のセンスアンプ型フリップフロップ回路51との動作速度の違いを示すシミュレーション結果の図である。図7において横軸は時間(ピコ秒)であり、縦軸は電圧(ミリボルト)である。クロック波形101は、周波数が4GHzのクロック信号の波形を示している。信号波形102は、センスアンプ型フリップフロップ回路51の出力信号Qの遷移を示す波形である。また信号波形103は、センスアンプ型フリップフロップ回路50の出力信号Qの遷移を示す波形である。なお入力信号IN及びINBの取り込みは、クロック波形101の立ち上がりのタイミングで行なわれる。図7から分かるように、センスアンプ型フリップフロップ回路51ではセンスアンプ型フリップフロップ回路50に比較して、このシミュレーションの場合には約13ピコ秒もの応答速度の改善が見られている。   FIG. 7 is a diagram of simulation results showing the difference in operating speed between the sense amplifier type flip-flop circuit 50 of FIG. 3A and the sense amplifier type flip-flop circuit 51 of FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents time (picoseconds), and the vertical axis represents voltage (millivolts). A clock waveform 101 indicates a waveform of a clock signal having a frequency of 4 GHz. A signal waveform 102 is a waveform showing a transition of the output signal Q of the sense amplifier type flip-flop circuit 51. A signal waveform 103 is a waveform showing a transition of the output signal Q of the sense amplifier type flip-flop circuit 50. The input signals IN and INB are taken in at the rising timing of the clock waveform 101. As can be seen from FIG. 7, the response speed of the sense amplifier type flip-flop circuit 51 is improved by about 13 picoseconds in this simulation compared to the sense amplifier type flip-flop circuit 50.

図8は、シンメトリックスレーブラッチの変形例を示す図である。図8において、図4と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。図8に示すシンメトリックスレーブラッチ27Aは、図4に示されるシンメトリックスレーブラッチ27と回路構成は同一である。但し、PMOSトランジスタ31、PMOSトランジスタ33、NMOSトランジスタ36、及びNMOSトランジスタ38のゲート端へ印加される信号が、図4の場合と異なる。   FIG. 8 is a diagram showing a modification of the symmetric slave latch. In FIG. 8, the same components as those of FIG. 4 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted. The symmetric slave latch 27A shown in FIG. 8 has the same circuit configuration as the symmetric slave latch 27 shown in FIG. However, signals applied to the gate ends of the PMOS transistor 31, the PMOS transistor 33, the NMOS transistor 36, and the NMOS transistor 38 are different from those in FIG.

シンメトリックスレーブラッチ27Aでは、PMOSトランジスタ31及びPMOSトランジスタ33のゲート端にクロック信号CLKが印加され、NMOSトランジスタ36及びNMOSトランジスタ38のゲート端にクロック信号CLKXが印加される。これにより、クロック信号CLKがLOW(CLKX=HIGH)の時には、キーパー回路25のデータ保持機能が有効となり、クロック信号CLKがHIGH(CLKX=LOW)の時には、キーパー回路25のデータ保持機能が無効となる。これにより、シンメトリックスレーブラッチ27と同様に、適切なデータ保持動作及びデータ書き替え動作を実現することができる。   In the symmetric slave latch 27A, the clock signal CLK is applied to the gate terminals of the PMOS transistor 31 and the PMOS transistor 33, and the clock signal CLKX is applied to the gate terminals of the NMOS transistor 36 and the NMOS transistor 38. Accordingly, when the clock signal CLK is LOW (CLKX = HIGH), the data holding function of the keeper circuit 25 is enabled, and when the clock signal CLK is HIGH (CLKX = LOW), the data holding function of the keeper circuit 25 is disabled. Become. Thereby, similar to the symmetric slave latch 27, an appropriate data holding operation and data rewriting operation can be realized.

このシンメトリックスレーブラッチ27Aの構成では、クロックドアンプ53(図3(b)参照)の出力信号が遷移する前に、クロック信号によりキーパー回路25のデータ保持機能を無効化できる。従って、より高速な動作を実現することができる。   In the configuration of the symmetric slave latch 27A, the data holding function of the keeper circuit 25 can be invalidated by the clock signal before the output signal of the clocked amplifier 53 (see FIG. 3B) transitions. Therefore, a higher speed operation can be realized.

図9は、シンメトリックスレーブラッチの変形例を示す図である。図9において、図4と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は省略する。図9に示すシンメトリックスレーブラッチ27Bは、図4に示されるシンメトリックスレーブラッチ27のPMOSトランジスタ31、PMOSトランジスタ33、NMOSトランジスタ36、及びNMOSトランジスタ38を取り除いてある。また更に、シンメトリックスレーブラッチ27Bは、トランスミッションゲート111及び112を含む。このトランスミッションゲート111及び112により、ラッチ部分回路113とドライブ回路26との間を接続している。   FIG. 9 is a diagram showing a modification of the symmetric slave latch. 9, the same components as those of FIG. 4 are referred to by the same numerals, and a description thereof will be omitted. The symmetric slave latch 27B shown in FIG. 9 is obtained by removing the PMOS transistor 31, the PMOS transistor 33, the NMOS transistor 36, and the NMOS transistor 38 of the symmetric slave latch 27 shown in FIG. Furthermore, the symmetric slave latch 27B includes transmission gates 111 and 112. The transmission gates 111 and 112 connect between the latch circuit 113 and the drive circuit 26.

トランスミッションゲート111及び112の各々は、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタの並列接続により構成される。PMOSトランジスタのゲート端にはクロック信号CLKが印加され、NMOSトランジスタのゲート端にはクロック信号CLKXが印加される。これにより、クロック信号CLKがLOW(CLKX=HIGH)の時には、トランスミッションゲート111及び112が導通して、ラッチ部分回路113のクロスカップル接続が確立しデータ保持機能が有効となる。またクロック信号CLKがHIGH(CLKX=LOW)の時には、トランスミッションゲート111及び112が非導通となり、ラッチ部分回路113のクロスカップル接続が遮断されデータ保持機能が無効となる。これにより、シンメトリックスレーブラッチ27と同様に、適切なデータ保持動作及びデータ書き替え動作を実現することができる。   Each of the transmission gates 111 and 112 is configured by parallel connection of a PMOS transistor and an NMOS transistor. A clock signal CLK is applied to the gate terminal of the PMOS transistor, and a clock signal CLKX is applied to the gate terminal of the NMOS transistor. Thereby, when the clock signal CLK is LOW (CLKX = HIGH), the transmission gates 111 and 112 are brought into conduction, the cross-coupled connection of the latch circuit 113 is established, and the data holding function is enabled. When the clock signal CLK is HIGH (CLKX = LOW), the transmission gates 111 and 112 are turned off, the cross-coupled connection of the latch circuit 113 is cut off, and the data holding function is disabled. Thereby, similar to the symmetric slave latch 27, an appropriate data holding operation and data rewriting operation can be realized.

このシンメトリックスレーブラッチ27Bの構成では、クロックドアンプ53(図3(b)参照)の出力信号が遷移する前に、クロック信号によりラッチ部分回路113のデータ保持機能を無効化できる。従って、より高速な動作を実現することができる。   In the configuration of the symmetric slave latch 27B, the data holding function of the latch partial circuit 113 can be invalidated by the clock signal before the output signal of the clocked amplifier 53 (see FIG. 3B) transitions. Therefore, a higher speed operation can be realized.

以上の説明にあるように、図3(b)に示すセンスアンプ型フリップフロップ回路51においては、差動クロック信号CLK及びCLKXを利用することにより、第1乃至第4の信号SBH、SBL、RBH、及びRBLを生成している。一般に、数GHz〜10GHz以上の高速のクロック周波数で動作する回路の場合、回路を差動構成で構成することが普通である。差動構成の回路とした場合、単相構成の回路と比較して、雑音に強い安定した動作を実現できる。従って、高いクロック周波数で動作する高速動作回路においては、クロック信号CLKとその相補信号CLKXとが用意されているのが、通常の回路構成である。   As described above, in the sense amplifier type flip-flop circuit 51 shown in FIG. 3B, the first to fourth signals SBH, SBL, RBH are used by using the differential clock signals CLK and CLKX. , And RBL. In general, in the case of a circuit that operates at a high-speed clock frequency of several GHz to 10 GHz or more, it is common to configure the circuit in a differential configuration. In the case of a circuit having a differential configuration, stable operation resistant to noise can be realized as compared with a circuit having a single phase configuration. Therefore, in a high-speed operation circuit that operates at a high clock frequency, the normal circuit configuration is that the clock signal CLK and its complementary signal CLKX are prepared.

図10は、高速動作回路の構成の一例を示す図である。図10の構成では、VCO(Voltage Controlled Oscillator)回路121により、例えば20GHzの差動クロック信号を生成する。高周波数で発振するVCO回路は差動回路で構成されるのが一般的であり、既にクロック信号源であるVCO回路121において差動構成となっている。VCO回路121で生成した差動クロック信号を、分周器122乃至124により順次1/2の周波数に分周する。これにより、10GHzの差動クロック信号や5GHZの差動クロック信号が生成される。これらの差動クロック信号はマルチプレクサ125乃至127に供給される。マルチプレクサ125乃至127は、供給された差動クロック信号に同期して動作して差動データ信号を多重化することにより、元の差動データ信号の16倍の周波数の差動データ信号を生成する。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of the high-speed operation circuit. In the configuration of FIG. 10, for example, a differential clock signal of 20 GHz is generated by a VCO (Voltage Controlled Oscillator) circuit 121. A VCO circuit that oscillates at a high frequency is generally composed of a differential circuit, and already has a differential structure in the VCO circuit 121 that is a clock signal source. The differential clock signal generated by the VCO circuit 121 is sequentially divided into ½ frequency by the frequency dividers 122 to 124. As a result, a 10 GHz differential clock signal and a 5 GHz differential clock signal are generated. These differential clock signals are supplied to multiplexers 125-127. The multiplexers 125 to 127 operate in synchronization with the supplied differential clock signal and multiplex the differential data signal to generate a differential data signal having a frequency 16 times that of the original differential data signal. .

図11は、1/2分周器の構成の一例を示す図である。1/2分周器122は、フリップフロップ131及び132を含む。各フリップフロップ131及び132は、差動クロック信号CLK及びCLKXに同期して差動データ信号D及び/Dを内部に取り込み保持する。フリップフロップ131及び132を縦続接続して、フリップフロップ132の出力をフリップフロップ131の入力に戻すことにより、1/2分周回路を構成することができる。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of the 1/2 frequency divider. 1/2 divider 122 includes flip-flops 131 and 132. Each flip-flop 131 and 132 takes in and holds the differential data signals D and / D in synchronization with the differential clock signals CLK and CLKX. By cascading the flip-flops 131 and 132 and returning the output of the flip-flop 132 to the input of the flip-flop 131, a 1/2 frequency divider circuit can be configured.

図12は、図10に示すマルチプレクサの構成の一例を示す図である。図12において、クロック信号CLK、データ信号DIN1、及びデータ信号DIN2は、図示を簡単にするために一本の信号線で示してあるが、何れも2本の信号線を伝搬する一対の差動信号である。2:1マルチプレクサ127は、2:1セレクタ141及びラッチ回路142乃至146を含む。ラッチ回路142乃至144が縦続接続され、差動データ信号DIN1を2クロックサイクル遅延させる。ラッチ回路145及び146が縦続接続され、差動データ信号DIN2を1クロックサイクル遅延させる。これらの遅延後の差動データ信号DIN1及び差動データ信号DIN2を、差動クロック信号に同期して動作する2:1セレクタ141により、クロックサイクル毎に交互に選択することにより、2:1の多重化が行なわれる。 FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the multiplexer shown in FIG. In FIG. 12, the clock signal CLK, the data signal D IN1 , and the data signal D IN2 are shown as a single signal line for the sake of simplicity of illustration, but all of them are a pair of signals that propagate through the two signal lines. It is a differential signal. The 2: 1 multiplexer 127 includes a 2: 1 selector 141 and latch circuits 142 to 146. Latch circuits 142 to 144 are cascaded to delay the differential data signal DIN1 by two clock cycles. Latch circuits 145 and 146 are cascaded to delay differential data signal DIN2 by one clock cycle. A differential data signal D IN1 and the differential data signal D IN2 after these delays, 2 operates in synchronization with the differential clock signal: a first selector 141, by selecting alternately every clock cycle, 2: Multiplexing of 1 is performed.

図10乃至12に示されるような高速動作回路の構成において、図3(b)に示すセンスアンプ型フリップフロップ51を用いることができる。例えば図11のフリップフロップ131及び132にセンスアンプ型フリップフロップ51を用いることができる。また図12において、ラッチ回路142及び143に相当する部分のフリップフロップ147並びにラッチ回路145及び146に相当する部分のフリップフロップ148に、センスアンプ型フリップフロップ51を用いることができる。   In the configuration of the high-speed operation circuit as shown in FIGS. 10 to 12, the sense amplifier type flip-flop 51 shown in FIG. 3B can be used. For example, a sense amplifier type flip-flop 51 can be used for the flip-flops 131 and 132 in FIG. In FIG. 12, a sense amplifier type flip-flop 51 can be used for the flip-flop 147 corresponding to the latch circuits 142 and 143 and the flip-flop 148 corresponding to the latch circuits 145 and 146.

上記のように、高い周波数で動作する回路、即ち、高い周波数のクロック信号を分周する分周器や高い周波数のクロック信号で動作するマルチプレクサ回路については、全て差動回路として構成するのが一般的である。このような構成においては、図3(b)に示すセンスアンプ型フリップフロップ51のクロックドアンプ53のように、差動クロック信号を利用する回路構成とすることに何ら支障はない。   As described above, a circuit that operates at a high frequency, that is, a frequency divider that divides a high-frequency clock signal or a multiplexer circuit that operates with a high-frequency clock signal is generally configured as a differential circuit. Is. In such a configuration, there is no problem in adopting a circuit configuration using a differential clock signal like the clocked amplifier 53 of the sense amplifier type flip-flop 51 shown in FIG.

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible within the range as described in a claim.

センスアンプ型フリップフロップの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a sense amplifier type flip-flop. シンメトリックスレーブラッチの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a symmetric slave latch. 遅延時間の非対称性を無くし且つ入力から出力までの遅延時間を短縮したフリップフロップ回路の原理構成を示す図である。It is a figure which shows the principle structure of the flip-flop circuit which eliminated the asymmetry of delay time and shortened the delay time from an input to an output. センスアンプ型フリップフロップ回路の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of a sense amplifier type flip-flop circuit. 図3(a)のセンスアンプ型フリップフロップ回路の各信号の変化タイミングを示すタイミング図である。FIG. 4 is a timing chart showing the change timing of each signal in the sense amplifier type flip-flop circuit of FIG. 図3(b)のセンスアンプ型フリップフロップ回路の各信号の変化タイミングを示すタイミング図である。FIG. 4 is a timing chart showing the change timing of each signal in the sense amplifier type flip-flop circuit of FIG. 図3(a)のセンスアンプ型フリップフロップと図3(b)のセンスアンプ型フリップフロップ回路との動作速度の違いを示すシミュレーション結果の図である。FIG. 4 is a diagram of a simulation result showing a difference in operating speed between the sense amplifier type flip-flop of FIG. 3A and the sense amplifier type flip-flop circuit of FIG. シンメトリックスレーブラッチの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a symmetric slave latch. シンメトリックスレーブラッチの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a symmetric slave latch. 高速動作回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a high-speed operation circuit. 1/2分周器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a 1/2 frequency divider. マルチプレクサの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a multiplexer.

符号の説明Explanation of symbols

10 クロックドアンプ
25 キーパー回路
26 ドライブ回路
27 シンメトリックスレーブラッチ
50 センスアンプ型フリップフロップ回路
51 センスアンプ型フリップフロップ回路
53 クロックドアンプ
10 clocked amplifier 25 keeper circuit 26 drive circuit 27 symmetric slave latch 50 sense amplifier type flip-flop circuit 51 sense amplifier type flip-flop circuit 53 clocked amplifier

Claims (5)

差動入力信号及び差動クロック信号に応じて、互いに相補関係にある第1の信号及び第2の信号と互いに相補関係にある第3の信号及び第4の信号とを出力するマスターラッチであるクロックドアンプと、
前記第1乃至第4の信号に応じて、互いに相補関係にある第1出力信号及び第2出力信号を出力するシンメトリックスレーブラッチと
を含むことを特徴とするフリップフロップ回路。
A master latch that outputs a third signal and a fourth signal that are complementary to each other in a complementary relationship with each other in accordance with the differential input signal and the differential clock signal. Clocked amplifier,
A flip-flop circuit comprising: a symmetric slave latch that outputs a first output signal and a second output signal that are complementary to each other in accordance with the first to fourth signals.
前記クロックドアンプは、前記差動クロック信号の第1の状態において前記差動入力信号の信号値に関わらず前記第1の信号と前記第3の信号とを共に第1レベルに設定し、前記差動クロック信号の第2の状態において前記差動入力信号の信号値に応じて前記第1の信号と前記第3の信号との一方を第1レベルに設定し他方を第2レベルに設定し、前記シンメトリックスレーブラッチは、前記第1の信号と前記第3の信号とが共に第1レベルのときに前記2つの出力信号の論理状態を保持し、前記第1の信号と前記第3の信号との一方が第1レベルで他方が第2レベルのときに前記第1出力信号及び前記第2出力信号を前記第1の信号と前記第3の信号とに応じたレベルに設定することを特徴とする請求項1記載のフリップフロップ回路。   The clocked amplifier sets both the first signal and the third signal to the first level regardless of the signal value of the differential input signal in the first state of the differential clock signal, In the second state of the differential clock signal, one of the first signal and the third signal is set to the first level and the other is set to the second level according to the signal value of the differential input signal. The symmetric slave latch holds the logic state of the two output signals when the first signal and the third signal are both at the first level, and the first signal and the third signal When one of the signals is at the first level and the other is at the second level, the first output signal and the second output signal are set to levels according to the first signal and the third signal. 2. The flip-flop circuit according to claim 1, wherein 前記差動クロック信号は互いに逆相の第1のクロック信号と第2のクロック信号とを含み、前記クロックドアンプは、
前記差動クロック信号の前記第1のクロック信号に同期して動作し前記第1の信号及び第3の信号を出力する第1のクロックドアンプと、
前記差動クロック信号の前記第2のクロック信号に同期して動作し前記第2の信号及び第4の信号を出力する第2のクロックドアンプと
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のフリップフロップ回路。
The differential clock signal includes a first clock signal and a second clock signal having opposite phases, and the clocked amplifier includes:
A first clocked amplifier that operates in synchronization with the first clock signal of the differential clock signal and outputs the first signal and the third signal;
3. A second clocked amplifier that operates in synchronization with the second clock signal of the differential clock signal and outputs the second signal and the fourth signal. The flip-flop circuit described in 1.
前記シンメトリックスレーブラッチは、
前記第1乃至第4の信号を入力として前記第1出力信号及び前記第2出力信号を出力するキーパー回路と、
前記第1乃至第4の信号に応じて前記第1出力信号及び前記第2出力信号を同時に信号遷移させるドライブ回路と
を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のフリップフロップ回路。
The symmetric slave latch is
A keeper circuit that receives the first to fourth signals as inputs and outputs the first output signal and the second output signal;
4. A drive circuit that simultaneously transitions the first output signal and the second output signal in accordance with the first to fourth signals, according to claim 1. Flip-flop circuit.
前記キーパー回路はラッチ回路を含み、前記ドライブ回路が前記第1出力信号及び前記第2出力信号を同時に信号遷移させる際に前記ラッチ回路は信号の変化を妨げるような保持力を発揮しないことを特徴とする請求項4記載のフリップフロップ回路。   The keeper circuit includes a latch circuit, and the latch circuit does not exhibit a holding power that prevents a change in the signal when the drive circuit simultaneously changes the first output signal and the second output signal. The flip-flop circuit according to claim 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104506168A (en) * 2014-12-10 2015-04-08 深圳市国微电子有限公司 Radiation-proof ultrahigh-speed triggering circuit and spaceflight ultrahigh-speed trigger

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