JP2011228944A - Flip-flop circuit - Google Patents

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Satoshi Ishiguro
聡 石黒
Hiroaki Suzuki
宏明 鈴木
Yasunori Tanaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flip-flop circuit that can reduce a power consumption of a semiconductor integrated circuit and reduce a chip area.SOLUTION: A node A as an output terminal of a master latch 1 and a node F as an output terminal of a slave latch 2 are connected to each other by an NMOS transistor NT1 as a pass transistor whose conduction is controlled by a clock signal CK, and a node C as an output terminal of the master latch 1 and a node E as an output terminal of the slave latch 2 are connected to each other by an NMOS transistor NT2 as a pass transistor whose conduction is controlled by the clock signal CK.

Description

本発明は、フリップフロップ回路に関する。   The present invention relates to a flip-flop circuit.

フリップフロップ回路は、順序回路を構成する基本的な回路であるため、半導体集積回路の中で多数使用される。したがって、フリップフロップ回路を構成するためのゲート数を削減することができれば、半導体集積回路のゲート数削減に対する効果が大きい。半導体集積回路のゲート数を削減できれば、半導体集積回路のチップ面積が小さくなり、製造歩留りの向上、チップコストの低減などのメリットが得られる。   Since the flip-flop circuit is a basic circuit constituting a sequential circuit, many flip-flop circuits are used in a semiconductor integrated circuit. Therefore, if the number of gates for forming the flip-flop circuit can be reduced, the effect of reducing the number of gates in the semiconductor integrated circuit is great. If the number of gates of the semiconductor integrated circuit can be reduced, the chip area of the semiconductor integrated circuit can be reduced, and advantages such as improvement in manufacturing yield and reduction in chip cost can be obtained.

そのため、従来、フリップフロップ回路を構成するマスタラッチとスレーブラッチの間で、それぞれのラッチを構成するフィードバック回路の一部を共有することにより、ゲート数を削減するようにしたフリップフロップ回路が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Therefore, conventionally, a flip-flop circuit has been proposed in which the number of gates is reduced by sharing a part of the feedback circuit that constitutes each latch between the master latch and the slave latch that constitute the flip-flop circuit. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、CMOS型のフリップフロップ回路の動作時の消費電流は、回路を構成するMOSトランジスタのゲート容量とドレイン容量の充放電電流が主なものである。この充放電電流は、入力されるクロックの周波数と入力されるデータの変化率に依存する。   By the way, the current consumption during the operation of the CMOS flip-flop circuit is mainly the charge / discharge current of the gate capacitance and drain capacitance of the MOS transistor constituting the circuit. This charge / discharge current depends on the frequency of the input clock and the rate of change of the input data.

一般に、論理LSIでは、フリップフロップ回路へ入力されるデータがクロックサイクルごとに変化する割合は、10%から30%程度であることが多い。したがって、入力データの平均周波数は、クロックの周波数の5%から15%程度となる。すなわち、入力データの平均周波数は、クロックの周波数に比較して、一般的にかなり低い値となる。そのため、フリップフロップ回路のゲート数を削減する場合、クロックが入力されるMOSトランジスタの数を削減した方が、消費電流削減効果がより大きい。   In general, in a logic LSI, the rate at which data input to a flip-flop circuit changes every clock cycle is often about 10% to 30%. Therefore, the average frequency of the input data is about 5% to 15% of the clock frequency. That is, the average frequency of the input data is generally much lower than the clock frequency. For this reason, when reducing the number of gates of the flip-flop circuit, reducing the number of MOS transistors to which a clock is input has a greater effect of reducing current consumption.

しかし、上述の提案のフリップフロップ回路のゲート数削減手法はデータ系の回路のゲートを削減するものであり、ゲート数の削減が、半導体集積回路全体の消費電流の削減に及ぼす効果が小さい、という問題があった。   However, the proposed method for reducing the number of gates in the flip-flop circuit is to reduce the number of gates in the data circuit, and that the reduction in the number of gates has little effect on the reduction in the current consumption of the entire semiconductor integrated circuit. There was a problem.

特開平7−135449号公報 (第3−4ページ、図1)JP-A-7-135449 (page 3-4, FIG. 1)

そこで、本発明の目的は、半導体集積回路の消費電力の低減とチップ面積の縮小を可能とするフリップフロップ回路を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flip-flop circuit that can reduce the power consumption and the chip area of a semiconductor integrated circuit.

本発明の一態様によれば、データ信号が入力される第1のAND−NOR型論理ゲート回路と、第1のインバータにより反転された自身の出力信号が入力される第2のAND−NOR型論理ゲート回路とを、たすき掛け接続して構成されるマスタラッチと、前記第2の論理ゲート回路の出力信号が入力される第3のAND−NOR型論理ゲート回路と、前記第1のインバータの出力信号が入力される第4のAND−NOR型論理ゲート回路とを、たすき掛け接続して構成されるスレーブラッチとを備え、前記第1のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号が入力される第1のPチャネル型トランジスタと、クロック信号が入力される第2のPチャネル型トランジスタとが共有され、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第1のインバータの出力信号が入力される第3のPチャネル型トランジスタと、前記クロック信号が入力される第4のPチャネル型トランジスタと、が共有されるフリップフロップ回路であって、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子と前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子との間に、前記クロック信号により導通が制御される第1のNチャネル型パストランジスタが接続され、前記第1のインバータの出力端子と前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子との間に、前記クロック信号により導通が制御される第2のNチャネル型パストランジスタが接続されていることを特徴とするフリップフロップ回路が提供される。   According to one aspect of the present invention, a first AND-NOR type logic gate circuit to which a data signal is input, and a second AND-NOR type to which its output signal inverted by a first inverter is input. A master latch configured by stakingly connecting logic gate circuits, a third AND-NOR logic gate circuit to which an output signal of the second logic gate circuit is input, and an output of the first inverter A slave latch configured by slidably connecting a fourth AND-NOR type logic gate circuit to which a signal is input, and the first AND-NOR type logic gate circuit and the third AND- A first P-channel transistor to which an output signal of the second AND-NOR logic gate circuit connected to a power supply terminal in parallel with the NOR logic gate circuit is input; A second P-channel transistor to which a clock signal is input is shared, and is parallel to the power supply terminal between the second AND-NOR logic gate circuit and the fourth AND-NOR logic gate circuit. A flip-flop circuit that is connected to a third P-channel transistor to which the output signal of the first inverter is input and a fourth P-channel transistor to which the clock signal is input. And a first N whose conduction is controlled by the clock signal between the output terminal of the second AND-NOR type logic gate circuit and the output terminal of the fourth AND-NOR type logic gate circuit. A channel-type pass transistor is connected, and the clock terminal is connected between the output terminal of the first inverter and the output terminal of the third AND-NOR logic gate circuit. Flip-flop circuit in which the second N-channel pass transistor conduction is controlled by the click signal, characterized in that it is connected is provided.

また、本発明の別の一態様によれば、データ信号が入力される第1のAND−NOR型論理ゲート回路と、第1のインバータにより反転された自身の出力信号が入力される第2のAND−NOR型論理ゲート回路を、たすき掛け接続して構成されるマスタラッチと、前記第2の論理ゲート回路の出力信号が入力される第3のAND−NOR型論理ゲート回路と、前記第1のインバータの出力信号が入力される第4のAND−NOR型論理ゲート回路とを、たすき掛け接続して構成されるスレーブラッチとを備え、前記第1のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号が入力される第1のPチャネル型トランジスタと、クロック信号が入力される第2のPチャネル型トランジスタとが共有され、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第1のインバータの出力信号が入力される第3のPチャネル型トランジスタと、前記クロック信号が入力される第4のPチャネル型トランジスタと、が共有されるフリップフロップ回路であって、クロック信号により導通が制御される第1のNチャネル型パストランジスタの一端が、前記第1のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号により導通が制御される第2のNチャネル型パストランジスタ、および前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第1のインバータの出力信号により導通が制御される第3のNチャネル型パストランジスタに共通に接続され、前記第1のNチャネル型パストランジスタの他端が、前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号により導通が制御される第4のNチャネル型パストランジスタ、および前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第1のインバータの出力信号により導通が制御される第5のNチャネル型パストランジスタに共通に接続されていることを特徴とするフリップフロップ回路が提供される。   According to another aspect of the present invention, a first AND-NOR type logic gate circuit to which a data signal is input and a second output signal to which the output signal inverted by the first inverter is input are provided. A master latch constituted by AND-NOR logic gate circuits connected to each other, a third AND-NOR logic gate circuit to which an output signal of the second logic gate circuit is input, and the first A slave latch configured by slidably connecting a fourth AND-NOR logic gate circuit to which an output signal of the inverter is input; and the first AND-NOR logic gate circuit and the third The first P-channel type transistor to which the output signal of the second AND-NOR type logic gate circuit connected in parallel to the power supply terminal is input to the AND-NOR type logic gate circuit. And a second P-channel transistor to which a clock signal is input are shared, and a power source is connected between the second AND-NOR logic gate circuit and the fourth AND-NOR logic gate circuit. Flip shared by a third P-channel transistor to which the output signal of the first inverter is input and a fourth P-channel transistor to which the clock signal is input, connected in parallel to the terminal One end of a first N-channel type pass transistor whose conduction is controlled by a clock signal is connected to an output terminal of the first AND-NOR type logic gate circuit to be connected to the second AND- A second N-channel type pass transistor whose conduction is controlled by an output signal of the NOR type logic gate circuit, and the second AND-NOR type logic gate; A third N-channel pass transistor connected to an output terminal of the circuit and controlled in conduction by an output signal of the first inverter, and the other end of the first N-channel pass transistor is connected to A fourth N-channel pass transistor connected to an output terminal of the third AND-NOR type logic gate circuit and controlled in conduction by an output signal of the second AND-NOR type logic gate circuit; and 4 and an AND-NOR type logic gate circuit connected to the output terminal of the AND gate and connected in common to a fifth N-channel type pass transistor whose conduction is controlled by the output signal of the first inverter. A flip-flop circuit is provided.

本発明によれば、半導体集積回路の消費電力の低減とチップ面積の縮小が可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce the power consumption and the chip area of the semiconductor integrated circuit.

本発明の実施例1に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to Embodiment 1 of the present invention; 本発明の実施例2に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a flip-flop circuit according to a second embodiment of the invention. 本発明の実施例3に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a flip-flop circuit according to a third embodiment of the invention. 本発明の実施例4に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施例5に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a flip-flop circuit according to a fifth embodiment of the invention. 本発明の実施例6に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a flip-flop circuit according to a sixth embodiment of the present invention. 低電圧動作対応フリップフロップ回路の論理ゲートレベルの回路図。The circuit diagram of the logic gate level of the flip-flop circuit corresponding to a low voltage operation. 本発明の実施例7に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a flip-flop circuit according to a seventh embodiment of the invention. 本発明の実施例8に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a flip-flop circuit according to an eighth embodiment of the present invention. 本発明の実施例9に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a flip-flop circuit according to a ninth embodiment of the present invention. 本出願人の先行出願に開示されたフリップフロップ回路の論理ゲートレベルの回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a logic gate level of a flip-flop circuit disclosed in the applicant's prior application. 本出願人の先行出願に開示されたフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図。The circuit diagram which shows the example of a structure of the flip-flop circuit disclosed by the prior application of the present applicant.

本発明のフリップフロップ回路は、本出願人による先行出願(特願2010−32560)の改良に係るものである。そこで、本発明の実施形態を説明する前に、当該先行出願に開示されたフリップフロップ回路について説明する。   The flip-flop circuit of the present invention relates to the improvement of the prior application (Japanese Patent Application No. 2010-32560) by the present applicant. Therefore, before describing the embodiment of the present invention, the flip-flop circuit disclosed in the prior application will be described.

図11は、上述の先行出願に開示されたフリップフロップ回路の論理ゲートレベルの回路図である。   FIG. 11 is a circuit diagram of the logic gate level of the flip-flop circuit disclosed in the above-mentioned prior application.

図11に示すフリップフロップ回路は、マスタラッチ100と、スレーブラッチ200とから構成されるD型フリップフロップ回路である。   The flip-flop circuit shown in FIG. 11 is a D-type flip-flop circuit including a master latch 100 and a slave latch 200.

マスタラッチ100は、たすき掛け接続されたAND−NOR型の複合ゲートANR11およびANR12と、複合ゲートANR12の出力に接続されたインバータIV11により構成され、スレーブラッチ200は、AND−NOR型の複合ゲートANR21とANR22のたすき掛け回路で構成されている。   The master latch 100 is composed of AND-NOR type composite gates ANR11 and ANR12 that are connected to each other and an inverter IV11 connected to the output of the composite gate ANR12, and the slave latch 200 is composed of an AND-NOR type composite gate ANR21. It is composed of a stacking circuit of ANR22.

マスタラッチ100では、複合ゲートANR11のANDゲートへクロック信号CKと複合ゲートANR12の出力信号Aが入力され、複合ゲートANR11のNORゲートへデータ信号Dが入力される。また、複合ゲートANR12のANDゲートへ、クロック信号CKと、自身の出力信号Aの反転信号であるインバータIV11の出力信号Cが入力され、複合ゲートANR12のNORゲートへ複合ゲートANR11の出力信号Bが入力される。   In the master latch 100, the clock signal CK and the output signal A of the composite gate ANR12 are input to the AND gate of the composite gate ANR11, and the data signal D is input to the NOR gate of the composite gate ANR11. Further, the clock signal CK and the output signal C of the inverter IV11 which is an inverted signal of its own output signal A are input to the AND gate of the composite gate ANR12, and the output signal B of the composite gate ANR11 is input to the NOR gate of the composite gate ANR12. Entered.

スレーブラッチ200では、複合ゲートANR21のANDゲートへ複合ゲートANR12の出力信号Aとクロック信号CKが入力され、複合ゲートANR22のANDゲートへインバータIV11の出力信号Cとクロック信号CKが入力される。また、複合ゲートANR21の出力信号Eが複合ゲートANR22のNORゲートへ入力され、複合ゲートANR22の出力信号Fが複合ゲートANR21のNORゲートへ入力される。   In the slave latch 200, the output signal A and the clock signal CK of the composite gate ANR12 are input to the AND gate of the composite gate ANR21, and the output signal C and the clock signal CK of the inverter IV11 are input to the AND gate of the composite gate ANR22. The output signal E of the composite gate ANR21 is input to the NOR gate of the composite gate ANR22, and the output signal F of the composite gate ANR22 is input to the NOR gate of the composite gate ANR21.

図12は、図11に示したフリップフロップ回路をCMOS回路として構成したときの例であり、上述の先行出願にて、低消費電力化を図るために考案されたフリップフロップ回路の一例である。   FIG. 12 shows an example in which the flip-flop circuit shown in FIG. 11 is configured as a CMOS circuit, and is an example of a flip-flop circuit devised in order to reduce power consumption in the above-mentioned prior application.

図12に示したフリップフロップ回路では、マスタラッチ100の複合ゲートANR11と複合ゲートANR12の間で、クロック信号CKがゲート端子へ入力されるNMOSトランジスタN115が共有され、スレーブラッチ200の複合ゲートANR21と複合ゲートANR22の間で、クロック信号CKがゲート端子へ入力されるNMOSトランジスタN215が共有されている。また、マスタラッチ100とスレーブラッチ200の間で、PMOSトランジスタP211とPMOSトランジスタP212で構成される回路が共有され、PMOSトランジスタP214とPMOSトランジスタP215で構成される回路が共有されている。ここで、PMOSトランジスタP212およびPMOSトランジスタP214のゲート端子へはクロック信号CKが入力されている。   In the flip-flop circuit shown in FIG. 12, the NMOS transistor N115 to which the clock signal CK is input to the gate terminal is shared between the composite gate ANR11 and the composite gate ANR12 of the master latch 100, and combined with the composite gate ANR21 of the slave latch 200. An NMOS transistor N215 to which the clock signal CK is input to the gate terminal is shared between the gates ANR22. Further, between the master latch 100 and the slave latch 200, a circuit composed of the PMOS transistor P211 and the PMOS transistor P212 is shared, and a circuit composed of the PMOS transistor P214 and the PMOS transistor P215 is shared. Here, the clock signal CK is input to the gate terminals of the PMOS transistor P212 and the PMOS transistor P214.

このような図12に示したフリップフロップ回路では、クロック信号CKがゲート端子へ入力されるトランジスタの数を少なくすることにより、クロック信号のレベルの変化によって消費される電流が低減されている。   In the flip-flop circuit shown in FIG. 12, the current consumed by the change in the level of the clock signal is reduced by reducing the number of transistors to which the clock signal CK is input to the gate terminal.

本発明は、図12に示した本出願人による先行出願のフリップフロップ回路に対して、さらに、トランジスタの数の削減、消費電力の低減等の改良を施すものである。   The present invention further improves the flip-flop circuit of the prior application of the present applicant shown in FIG. 12 by reducing the number of transistors and power consumption.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の実施例1に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。図1に示す回路を図12の先行出願の回路と比較すると、図12のNMOSトランジスタN211、N213、N215で構成される回路部分が、図1では、NMOSトランジスタNT1、NT2で構成される回路に変換されている。この変換により、この回路部分のトランジスタの数を1個少なくすることができる。   1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to a first embodiment of the present invention. When the circuit shown in FIG. 1 is compared with the circuit of the prior application shown in FIG. 12, the circuit portion constituted by NMOS transistors N211, N213, and N215 in FIG. 12 is changed to a circuit constituted by NMOS transistors NT1 and NT2 in FIG. It has been converted. By this conversion, the number of transistors in this circuit portion can be reduced by one.

NMOSトランジスタNT1は、複合ゲートANR11の出力端子A(ノードA)と複合ゲートANR22の出力端子F(ノードF)との間に接続されたパストランジスタであり、その導通がクロック信号CKにより制御される。   The NMOS transistor NT1 is a pass transistor connected between the output terminal A (node A) of the composite gate ANR11 and the output terminal F (node F) of the composite gate ANR22, and its conduction is controlled by the clock signal CK. .

同様に、NMOSトランジスタNT2は、インバータIV11の出力端子C(ノードC)と複合ゲートANR21の出力端子E(ノードE)との間に接続されたパストランジスタであり、その導通がクロック信号CKにより制御される。   Similarly, the NMOS transistor NT2 is a pass transistor connected between the output terminal C (node C) of the inverter IV11 and the output terminal E (node E) of the composite gate ANR21, and its conduction is controlled by the clock signal CK. Is done.

ここで、図12のNMOSトランジスタN211、N213、N215で構成される回路部分は、クロック信号CKが‘H’(高)レベルに変化したとき、次のように動作する。   Here, the circuit portion constituted by the NMOS transistors N211, N213, and N215 of FIG. 12 operates as follows when the clock signal CK changes to the 'H' (high) level.

すなわち、クロック信号CKが‘H’レベルに変化したときに、ノードAが‘L’レベルでノードCが‘H’レベルであるときは、NMOSトランジスタN211、N215が導通して、ノードFは‘L’(低)レベルとなる。これにより、ノードFの信号が入力されるNMOSトランジスタN214は非導通となる。また、ノードAの信号が入力されるNMOSトランジスタN213も、ノードAが‘L’レベルであるため、非導通となる。したがって、ノードEは‘H’レベルとなる。   That is, when the clock signal CK changes to the “H” level and the node A is at the “L” level and the node C is at the “H” level, the NMOS transistors N211 and N215 are turned on and the node F is L '(low) level. As a result, the NMOS transistor N214 to which the signal of the node F is input is turned off. Further, the NMOS transistor N213 to which the signal of the node A is input is also turned off because the node A is at the “L” level. Therefore, the node E becomes the “H” level.

一方、クロック信号CKが‘H’レベルに変化したときに、ノードAが‘H’レベルでノードCが‘L’レベルであるときは、上述の動作とは逆の動作となり、ノードFが‘H’レベルとなり、ノードEが‘L’レベルとなる。   On the other hand, when the node A is at the “H” level and the node C is at the “L” level when the clock signal CK changes to the “H” level, the operation is the reverse of the above-described operation, and the node F becomes “ It becomes H level and node E becomes L level.

また、クロック信号CKが‘L’レベルのときは、NMOSトランジスタN215が非導通となるので、この場合、ノードFは、NMOSトランジスタN212によって‘L’レベルが制御され、ノードEは、NMOSトランジスタN214によって‘L’レベルが制御される。   Further, when the clock signal CK is at the “L” level, the NMOS transistor N215 becomes non-conductive. In this case, the node F is controlled at the “L” level by the NMOS transistor N212, and the node E is at the NMOS transistor N214. To control the 'L' level.

これに対して、図1のNMOSトランジスタNT1、NT2で構成される回路部分は、クロック信号CKが‘H’(高)レベルに変化したとき、次のように動作する。   On the other hand, the circuit portion constituted by the NMOS transistors NT1 and NT2 of FIG. 1 operates as follows when the clock signal CK changes to the 'H' (high) level.

クロック信号CKが‘H’レベルに変化したときに、ノードAが‘L’レベルでノードCが‘H’レベルであるときは、PMOSトランジスタP21、P22がともに非導通、すなわち、Pチャネル側がオフしているため、ノードFへは、パストランジスタであるNMOSトランジスタNT1によりノードAのレベルが伝達され、ノードFは‘L’レベルとなる。また、ノードEへは、パストランジスタであるNMOSトランジスタNT2によりノードCのレベルが伝達される。このとき、ノードFが‘L’レベルに変化するまで、NMOSトランジスタN24には瞬間的な貫通電流が流れるが、ノードFが‘L’レベルに達するとNMOSトランジスタN24は非導通となり、ノードEは‘H’レベルとなる。   When the clock signal CK changes to the “H” level and the node A is at the “L” level and the node C is at the “H” level, both the PMOS transistors P21 and P22 are non-conductive, that is, the P channel side is off. Therefore, the level of the node A is transmitted to the node F by the NMOS transistor NT1 which is a pass transistor, and the node F becomes the “L” level. Further, the level of the node C is transmitted to the node E by the NMOS transistor NT2 which is a pass transistor. At this time, an instantaneous through current flows through the NMOS transistor N24 until the node F changes to the “L” level. However, when the node F reaches the “L” level, the NMOS transistor N24 becomes non-conductive, and the node E Becomes 'H' level.

一方、クロック信号CKが‘H’レベルに変化したときに、ノードAが‘H’レベルでノードCが‘L’レベルであるときは、上述の動作とは逆の動作となり、ノードFが‘H’レベルとなり、ノードEが‘L’レベルとなる。   On the other hand, when the node A is at the “H” level and the node C is at the “L” level when the clock signal CK changes to the “H” level, the operation is the reverse of the above-described operation, and the node F becomes “ It becomes H level and node E becomes L level.

また、クロック信号CKが‘L’レベルのときは、NMOSトランジスタNT1、NT2がともに非導通となるので、この場合、ノードFは、NMOSトランジスタN22によって‘L’レベルが制御され、ノードEは、NMOSトランジスタN24によって‘L’レベルが制御される。   When the clock signal CK is at the “L” level, the NMOS transistors NT1 and NT2 are both non-conductive. In this case, the node F is controlled to be at the “L” level by the NMOS transistor N22. The NMOS transistor N24 controls the “L” level.

上述したように、本実施例のNMOSトランジスタNT1、NT2で構成される回路部分は、図12の先行出願の回路のN211、N213、N215で構成される回路部分と同じ動作を行なう。   As described above, the circuit portion constituted by the NMOS transistors NT1 and NT2 of this embodiment performs the same operation as the circuit portion constituted by N211, N213, and N215 of the prior application circuit of FIG.

このような本実施例によれば、図12に示す先行出願の回路に比べて、トランジスタの数を1個少なくすることができる。   According to this embodiment, the number of transistors can be reduced by one as compared with the circuit of the prior application shown in FIG.

図2は、本発明の実施例2に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。本実施例のフリップフロップ回路は、図1に示した実施例1のフリップフロップ回路からNMOSトランジスタN11を削除したものである。以下、このNMOSトランジスタN11の削除について説明する。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the flip-flop circuit according to the second embodiment of the present invention. The flip-flop circuit of this embodiment is obtained by removing the NMOS transistor N11 from the flip-flop circuit of the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, the deletion of the NMOS transistor N11 will be described.

実施例1のフリップフロップ回路において、NMOSトランジスタN15、N11は、図11の論理回路図からもわかるように、クロック信号CKが‘H’レベルの場合でノードAが‘L’レベルのときに、入力信号Dの変化によりノードBが‘H’レベルから‘L’レベルに変化し、N12が非導通になっても、ノードAを‘L’レベルに保持する働きをする。   In the flip-flop circuit according to the first embodiment, the NMOS transistors N15 and N11, as can be seen from the logic circuit diagram of FIG. 11, when the clock signal CK is at “H” level and the node A is at “L” level, Even if the node B changes from the “H” level to the “L” level due to the change of the input signal D and N12 becomes non-conductive, the node A is held at the “L” level.

その一方で、実施例1のフリップフロップ回路では、ノードAが‘L’レベルでクロック信号CKが‘H’レベルへ立ち上がった場合、ノードFが‘L’レベル、ノードEが‘H’レベルになり、NMOSトランジスタN22が導通する。これにより、NMOSトランジスタN22およびNMOSトランジスタNT1を介して、ノードAは、接地電位電源と繋がることになる。   On the other hand, in the flip-flop circuit of the first embodiment, when the node A is at the “L” level and the clock signal CK rises to the “H” level, the node F is at the “L” level and the node E is at the “H” level. Thus, the NMOS transistor N22 becomes conductive. As a result, the node A is connected to the ground potential power supply via the NMOS transistor N22 and the NMOS transistor NT1.

したがって、図1の回路からNMOSトランジスタN11を削除しても、クロック信号CKが‘H’レベルの場合に、ノードAの‘L’レベルは保持されることになる。   Therefore, even if the NMOS transistor N11 is deleted from the circuit of FIG. 1, the ‘L’ level of the node A is held when the clock signal CK is ‘H’ level.

このような本実施例によれば、実施例1のフリップフロップ回路から、さらにトランジスタを1個削減することができる。   According to this embodiment, one transistor can be further reduced from the flip-flop circuit according to the first embodiment.

図3は、本発明の実施例3に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the flip-flop circuit according to the third embodiment of the present invention.

本実施例のフリップフロップ回路が実施例2のフリップフロップ回路と異なる点は、NMOSトランジスタNT2の一端を、ノードCに接続する代わりに、ノードAの出力信号により導通が制御されるパストランジスタであるNMOSトランジスタNT3を介して、ノードBに接続するようにした点である。この接続の変更により、実施例2のフリップフロップ回路からNMOSトランジスタN15を削除することができ、ゲート端子へクロック信号CKが入力されるトランジスタ数を削減することができる。また、この削減により、トランジスタの総数も削減される。以下、この、NMOSトランジスタNT2の接続先の変更について説明する。   The flip-flop circuit of the present embodiment is different from the flip-flop circuit of the second embodiment in that a pass transistor whose conduction is controlled by the output signal of the node A instead of connecting one end of the NMOS transistor NT2 to the node C. The point is that the node B is connected via the NMOS transistor NT3. By changing the connection, the NMOS transistor N15 can be eliminated from the flip-flop circuit according to the second embodiment, and the number of transistors to which the clock signal CK is input to the gate terminal can be reduced. This reduction also reduces the total number of transistors. Hereinafter, the change of the connection destination of the NMOS transistor NT2 will be described.

クロック信号CKが‘L’レベルの期間では、ノードAの信号極性はノードBの反転極性、ノードCの信号極性はノードAの反転極性との関係が成り立っている。この反転関係は、クロック信号CKが‘L’から‘H’へ変化した直後も、クロックに対するデータのホールド時間内であれば、成り立つ。したがって、上述のホールド時間内では、ノードBとノードCの信号極性は同じである。   In a period in which the clock signal CK is at the ‘L’ level, the signal polarity of the node A is related to the inverted polarity of the node B, and the signal polarity of the node C is related to the inverted polarity of the node A. This inversion relationship is valid as long as the clock signal CK changes from “L” to “H” as long as it is within the data hold time with respect to the clock. Therefore, the signal polarities of the node B and the node C are the same within the hold time described above.

図2の回路で、ノードEを‘H’レベルから‘L’レベルへ変化させるのは、ノードCが‘L’レベルでクロック信号CKが‘L’から‘H’へ変化した瞬間なので、上述のホールド時間内に限れば、NMOSトランジスタNT2を介したノードEとノードCの接続は、NMOSトランジスタNT2を介したノードEとノードBの接続に置き換えることができる。また、このホールド時間内に限れば、ノードAは‘H’レベルなので、ノードAの出力信号により導通が制御されるNMOSトランジスタNT3は導通しており、NMOSトランジスタNT2とNMOSトランジスタNT3を介してノードEとノードBを接続した図3の回路も、同等の働きを行う。   In the circuit of FIG. 2, the node E is changed from the “H” level to the “L” level because the node C is at the “L” level and the clock signal CK is changed from “L” to “H”. The connection between the node E and the node C through the NMOS transistor NT2 can be replaced with the connection between the node E and the node B through the NMOS transistor NT2. In addition, since the node A is at the “H” level within this hold time, the NMOS transistor NT3 whose conduction is controlled by the output signal of the node A is conducting, and the node is connected via the NMOS transistor NT2 and the NMOS transistor NT3. The circuit of FIG. 3 in which E and node B are connected performs the same function.

図3の回路で、ノードEが‘L’レベルへ変化した後は、実施例1で説明したような瞬間的な貫通電流の発生はあるが、ノードFは、‘L’レベルから‘H’レベルへ変化する。   In the circuit of FIG. 3, after the node E changes to the “L” level, an instantaneous through current is generated as described in the first embodiment, but the node F changes from the “L” level to the “H” level. Change to level.

また、図3の回路で、クロック信号CKが‘L’から‘H’へ立ち上がった後にデータホールド期間が経過し、データ入力信号Dが変化することになっても、ノードBと高電圧電源とのパスは、PMOSトランジスタP24、P25がともに非導通となっているため、ノードBが‘H’レベルになることはない。ノードBへは、導通しているNMOSトランジスタNT2、NT3を介して、ノードEの‘L’レベルが供給されるので、クロック信号CKが‘H’レベルである期間、ノードBはL’レベルが保持される。したがって、スレーブラッチ2の状態も、クロック信号CKが立ち上がった瞬間に変化した後、クロック信号CKが‘H’レベルである期間は変化しない。   In the circuit of FIG. 3, even if the data hold period elapses after the clock signal CK rises from 'L' to 'H' and the data input signal D changes, the node B and the high voltage power supply In this path, since both the PMOS transistors P24 and P25 are non-conductive, the node B does not become the “H” level. Since the node B is supplied with the 'L' level of the node E through the conducting NMOS transistors NT2 and NT3, the node B has the L 'level during the period when the clock signal CK is at the' H 'level. Retained. Accordingly, the state of the slave latch 2 does not change during the period in which the clock signal CK is at the “H” level after changing at the instant when the clock signal CK rises.

図3の回路で、ノードBが‘H’レベル、ノードAが‘L’レベル、ノードCが‘H’レベルの場合には、クロック信号CKが‘L’から‘H’へ変化したときにNMOSトランジスタNT1が導通するので、ノードFは、ノードAの出力によって‘L’レベルに引かれる。このときNMOSトランジスタNT3が非導通となっているため、瞬間的な貫通電流が生じることなく、ノードEは‘H’レベルに変化する。   In the circuit of FIG. 3, when the node B is at the “H” level, the node A is at the “L” level, and the node C is at the “H” level, the clock signal CK changes from “L” to “H”. Since the NMOS transistor NT1 becomes conductive, the node F is pulled to the “L” level by the output of the node A. At this time, since the NMOS transistor NT3 is non-conductive, the node E changes to the 'H' level without causing an instantaneous through current.

その後、データホールド時間の経過後にデータ入力信号Dが‘H’レベルに変化した場合、ノードBは‘L’レベルへ変化する。しかし、ノードAは、PMOSトランジスタP21、P22がともに非導通となっているため、NMOSトランジスタNT1を介して供給されるノードFの‘L’レベルによって、‘L’レベルを保持し続ける。その結果、ノードCも‘H’レベルを保持し続ける。   Thereafter, when the data input signal D changes to the “H” level after the lapse of the data hold time, the node B changes to the “L” level. However, since both the PMOS transistors P21 and P22 are non-conductive, the node A continues to maintain the 'L' level due to the 'L' level of the node F supplied via the NMOS transistor NT1. As a result, the node C also keeps the “H” level.

クロック信号CKが‘L’になると、NMOSトランジスタNT2が非導通となるため、ノードBのレベルは、データ入力信号Dのレベルによって変化する。これは、図2においてNMOSトランジスタN15が非導通となったときの動作と等価である。すなわち、本実施例のフリップフロップ回路は、実施例2のフリップフロップ回路と等価な動作を行なう。   When the clock signal CK becomes ‘L’, the NMOS transistor NT <b> 2 becomes non-conductive, so that the level of the node B changes depending on the level of the data input signal D. This is equivalent to the operation when the NMOS transistor N15 is turned off in FIG. That is, the flip-flop circuit of this embodiment performs an operation equivalent to that of the flip-flop circuit of the second embodiment.

このような本実施例によれば、実施例2のフリップフロップ回路から、さらにトランジスタを1個削減することができる。また、ゲート端子へクロック信号が入力されるトランジスタが1個削減されるので、クロック信号の変化に伴う電力消費も削減することができる。   According to this embodiment, one transistor can be further reduced from the flip-flop circuit according to the second embodiment. In addition, since one transistor for inputting a clock signal to the gate terminal is reduced, power consumption accompanying a change in the clock signal can be reduced.

上述の各実施例では、クロック信号CKで導通が制御されるパストランジスタを2個(NMOSトランジスタNT1、NT2)使用した例を示したが、本実施例では、そのパストランジスタを1個に削減する例を示す。   In each of the above embodiments, two pass transistors (NMOS transistors NT1 and NT2) whose conduction is controlled by the clock signal CK have been used. However, in this embodiment, the number of pass transistors is reduced to one. An example is shown.

図4は、本発明の実施例4に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。   FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to Embodiment 4 of the present invention.

本実施例のフリップフロップ回路は、クロック信号CKにより導通が制御されるパストランジスタであるNMOSトランジスタNT11の一端が、ノードBへ接続されてノードAの出力信号により導通が制御されるパストランジスタであるNMOSトランジスタNT12、およびノードAへ接続されてノードCの出力信号により導通が制御されるパストランジスタNMOSトランジスタNT13に共通に接続され、NMOSトランジスタNT11の他端が、ノードEへ接続されてノードAの出力信号により導通が制御されるパストランジスタであるNMOSトランジスタNT14、およびノードFへ接続されてノードCの出力信号により導通が制御されるパストランジスタであるNMOSトランジスタNT15に共通に接続されている。   The flip-flop circuit of this embodiment is a pass transistor in which one end of an NMOS transistor NT11 which is a pass transistor whose conduction is controlled by a clock signal CK is connected to the node B and its conduction is controlled by an output signal of the node A. The NMOS transistor NT12 and the pass transistor NMOS transistor NT13 connected to the node A and controlled in conduction by the output signal of the node C are connected in common. The other end of the NMOS transistor NT11 is connected to the node E and connected to the node A. The NMOS transistor NT14 which is a pass transistor whose conduction is controlled by the output signal and the NMOS transistor NT15 which is connected to the node F and whose conduction is controlled by the output signal of the node C are commonly connected.

本実施例では、クロック信号CKが‘H’レベルのとき、ノードBが‘L’レベル、ノードAが‘H’レベル、ノードCが‘L’レベルの場合、NMOSトランジスタNT12、NT11、NT14が導通して、ノードBとノードEの間に伝導パスが形成される。一方、クロック信号CKが‘H’レベルのときに、ノードBが‘H’レベル、ノードAが‘L’レベル、ノードCが‘H’レベルであると、NMOSトランジスタNT13、NT11、NT15が導通して、ノードAとノードFの間に伝導パスが形成される。   In this embodiment, when the clock signal CK is at the “H” level, the node B is at the “L” level, the node A is at the “H” level, and the node C is at the “L” level, the NMOS transistors NT12, NT11, NT14 are Conduction is established and a conduction path is formed between node B and node E. On the other hand, when the clock signal CK is at the “H” level, if the node B is at the “H” level, the node A is at the “L” level, and the node C is at the “H” level, the NMOS transistors NT13, NT11, and NT15 are turned on. Thus, a conduction path is formed between node A and node F.

このように、本実施例では、クロック信号CKが‘H’レベルのとき、マスタラッチ10とスレーブラッチ20の間に、ノードBとノードEを結ぶ伝導パスもしくはノードAとノードFを結ぶ伝導パスのいずれかが、必ず形成される。本実施例では、この伝導パスがマスタラッチ10のフィードバックループ形成に利用され、マスタラッチ10のデータ保持動作が行われる。   As described above, in this embodiment, when the clock signal CK is at the “H” level, a conduction path connecting the node B and the node E or a conduction path connecting the node A and the node F between the master latch 10 and the slave latch 20. Either is always formed. In this embodiment, this conduction path is used to form a feedback loop of the master latch 10 and the data holding operation of the master latch 10 is performed.

すなわち、クロック信号CKが‘L’レベルのときマスタラッチ10へ読み込まれ、クロック信号CKが‘H’レベルのときスレーブラッチ20へ転送されたデータは、上述の伝導パスによりマスタラッチ10へフィードバックされ、マスタラッチ10内に保持される。   That is, data read to the master latch 10 when the clock signal CK is at the “L” level and transferred to the slave latch 20 when the clock signal CK is at the “H” level are fed back to the master latch 10 through the above-described conduction path, 10 is held.

このような本実施例によれば、実施例3のフリップフロップ回路に比べて、ゲート端子へクロック信号が入力されるトランジスタの数が1個少ないので、クロック信号の変化に伴う電力消費をさらに削減することができる。   According to the present embodiment, since the number of transistors to which the clock signal is input to the gate terminal is one less than that of the flip-flop circuit of the third embodiment, the power consumption accompanying the change of the clock signal is further reduced. can do.

図5は、本発明の実施例5に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to the fifth embodiment of the present invention.

本実施例のフリップフロップ回路は、実施例4のフリップフロップ回路に対して、NMOSトランジスタNT12とNMOSトランジスタNT14が、NMOSトランジスタNT11との接続端子を交換したものである。   In the flip-flop circuit of this embodiment, the NMOS transistor NT12 and the NMOS transistor NT14 replace the connection terminal of the NMOS transistor NT11 with respect to the flip-flop circuit of the fourth embodiment.

本実施例でも、実施例4と同じく、クロック信号CKが‘H’レベルのとき、ノードBが‘L’レベル、ノードAが‘H’レベル、ノードCが‘L’レベルの場合は、NMOSトランジスタNT12、NT11、NT14が導通して、ノードBとノードEの間に伝導パスが形成され、ノードBが‘H’レベル、ノードAが‘L’レベル、ノードCが‘H’レベルの場合は、NMOSトランジスタNT13、NT11、NT15が導通して、ノードAとノードFの間に伝導パスが形成される。   In this embodiment, as in the fourth embodiment, when the clock signal CK is at the “H” level, the node B is at the “L” level, the node A is at the “H” level, and the node C is at the “L” level, the NMOS When transistors NT12, NT11, and NT14 are turned on to form a conduction path between node B and node E, node B is at 'H' level, node A is at 'L' level, and node C is at 'H' level NMOS transistors NT13, NT11, NT15 are rendered conductive, and a conduction path is formed between node A and node F.

このような本実施例においても、実施例4と同じ動作が行われ、実施例4と同じ効果が得られる。   In this embodiment, the same operation as that of the fourth embodiment is performed, and the same effect as that of the fourth embodiment is obtained.

上述の各実施例では、クロック信号CKで導通が制御されるNMOSトランジスタの数を削減する例を示したが、本実施例では、さらに、PMOSトランジスタの数も削減する例を示す。   In each of the above-described embodiments, an example in which the number of NMOS transistors whose conduction is controlled by the clock signal CK is shown. However, in this embodiment, an example in which the number of PMOS transistors is further reduced is shown.

図6は、本発明の実施例6に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。本実施例のフリップフロップ回路は、図4に示した実施例4のフリップフロップ回路に対して、PMOSトランジスタP22とPMOSトランジスタP24の代わりに、PMOSトランジスタP21のドレイン端子とPMOSトランジスタP25のドレイン端子間に、クロック信号CKにより導通が制御されるパストランジスタであるPMOSトランジスタPT1を接続するようにしたものである。   FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to Embodiment 6 of the present invention. The flip-flop circuit of this embodiment is different from the flip-flop circuit of the fourth embodiment shown in FIG. 4 between the drain terminal of the PMOS transistor P21 and the drain terminal of the PMOS transistor P25 instead of the PMOS transistor P22 and the PMOS transistor P24. In addition, a PMOS transistor PT1, which is a pass transistor whose conduction is controlled by the clock signal CK, is connected.

図4の回路で、クロック信号CKが‘H’レベルのとき、PMOSトランジスタP22、P24は非導通であり、PMOSトランジスタP22、P24は、マスタラッチ10およびスレーブラッチ20への‘H’レベルの供給に寄与しない。   In the circuit of FIG. 4, when the clock signal CK is at the “H” level, the PMOS transistors P22 and P24 are non-conductive, and the PMOS transistors P22 and P24 are used to supply the “H” level to the master latch 10 and the slave latch 20. Does not contribute.

同様に、図6の回路でも、クロック信号CKが‘H’レベルのとき、PMOSトランジスタPT1は非導通であり、PMOSトランジスタPT1は、マスタラッチ10およびスレーブラッチ20Aへの‘H’レベルの供給に寄与しない。   Similarly, in the circuit of FIG. 6, when the clock signal CK is at “H” level, the PMOS transistor PT1 is non-conductive, and the PMOS transistor PT1 contributes to supply of “H” level to the master latch 10 and the slave latch 20A. do not do.

一方、図4の回路で、クロック信号CKが‘L’レベルのときは、PMOSトランジスタP22、P24が導通し、PMOSトランジスタP22、P24は、マスタラッチ10およびスレーブラッチ20へ‘H’レベルを供給する。   On the other hand, in the circuit of FIG. 4, when the clock signal CK is at the “L” level, the PMOS transistors P22 and P24 are turned on, and the PMOS transistors P22 and P24 supply the “H” level to the master latch 10 and the slave latch 20. .

これに対して、図6の回路では、クロック信号CKが‘L’レベルときは、PMOSトランジスタPT1が導通して、PMOSトランジスタP21のドレイン端子とPMOSトランジスタP25のドレイン端子を結ぶ伝導パスが形成される。このとき、PMOSトランジスタP21とPMOSトランジスタP25は、そのゲート端子へ入力される信号が逆相であるので、PMOSトランジスタP21とPMOSトランジスタP25のいずれかが必ず導通し、そのドレイン端子へ‘H’レベルを供給する。この‘H’レベルが、PMOSトランジスタPT1を介して、相手方のドレイン端子へ伝達される。   On the other hand, in the circuit of FIG. 6, when the clock signal CK is at “L” level, the PMOS transistor PT1 becomes conductive, and a conduction path is formed connecting the drain terminal of the PMOS transistor P21 and the drain terminal of the PMOS transistor P25. The At this time, since the signals input to the gate terminals of the PMOS transistor P21 and the PMOS transistor P25 are in reverse phase, either the PMOS transistor P21 or the PMOS transistor P25 is always turned on, and the drain terminal thereof is set to the “H” level. Supply. This 'H' level is transmitted to the counterpart drain terminal via the PMOS transistor PT1.

これにより、図6の回路でも、クロック信号CKが‘L’レベルとき、マスタラッチ10およびスレーブラッチ20へ‘H’レベルが供給される。   Accordingly, even in the circuit of FIG. 6, when the clock signal CK is at the “L” level, the “H” level is supplied to the master latch 10 and the slave latch 20.

このような本実施例によれば、実施例4のフリップフロップ回路から、さらにトランジスタを1個削減することができる。また、ゲート端子へクロック信号が入力されるトランジスタが1個削減されるので、クロック信号の変化に伴う電力消費をさらに削減することができる。   According to this embodiment, one transistor can be further reduced from the flip-flop circuit according to the fourth embodiment. In addition, since one transistor for inputting the clock signal to the gate terminal is reduced, it is possible to further reduce power consumption due to a change in the clock signal.

実施例6では、PMOSトランジスタを1個削減する例を示したが、クロック信号CKが‘L’レベルで、ノードAが‘L’レベルから‘H’レベルへ変化するとき、ノードAがゲート端子へ入力されるPMOSトランジスタP25およびPMOSトランジスタPT1を介して、ノードAに‘H’レベルが供給される。そのため、PMOSトランジスタ25のしきい値電圧分だけ、ノードAに供給される‘H’レベルが低下し、電源電圧が低くなった場合、動作速度が大幅に低下することになる。そこで、本実施例では、電源電圧が低くなった場合でも動作速度の低下を少なくすることのできる回路の例を示す。   In the sixth embodiment, an example in which one PMOS transistor is reduced is shown. However, when the clock signal CK is at the “L” level and the node A changes from the “L” level to the “H” level, the node A is the gate terminal. The “H” level is supplied to the node A through the PMOS transistor P25 and the PMOS transistor PT1 input to. Therefore, when the 'H' level supplied to the node A is lowered by the threshold voltage of the PMOS transistor 25 and the power supply voltage is lowered, the operation speed is greatly reduced. Therefore, in this embodiment, an example of a circuit that can reduce the decrease in the operation speed even when the power supply voltage becomes low is shown.

図7は、上述の動作速度低下問題への対策を施した、低電圧動作対応フリップフロップ回路の論理ゲートレベルの回路図である。   FIG. 7 is a circuit diagram of the logic gate level of the low-voltage operation-compatible flip-flop circuit in which a countermeasure against the above-described operation speed reduction problem is taken.

図7に示す回路は、図11に示した本出願人による先行出願に開示のフリップフロップ回路に対して、マスタラッチ100Aに、ノードCの出力信号を入力とするインバータIV12を追加し、このインバータIV12の出力端子をノードAAとして、このノードAAの出力信号をノードAの出力信号に代えて、スレーブラッチ200のAND−NOR型の複合ゲートANR21へ入力するようにしたものである。   In the circuit shown in FIG. 7, an inverter IV12 that receives the output signal of the node C is added to the master latch 100A as compared with the flip-flop circuit disclosed in the prior application by the applicant shown in FIG. And the output signal of the node AA is input to the AND-NOR type composite gate ANR21 of the slave latch 200 in place of the output signal of the node A.

図8は、図7に示した回路に対応した、本発明の実施例7に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the flip-flop circuit according to the seventh embodiment of the present invention, corresponding to the circuit shown in FIG.

図8に示す回路では、PMOSトランジスタP18およびNMOSトランジスタN18により構成される回路部分が追加されたインバータIV12であり、その出力端子のノードAAが、PMOSトランジスタP25およびNMOSトランジスタNT12、NT14へ入力されている。   The circuit shown in FIG. 8 is an inverter IV12 to which a circuit portion constituted by a PMOS transistor P18 and an NMOS transistor N18 is added. The node AA at the output terminal is input to the PMOS transistor P25 and the NMOS transistors NT12 and NT14. Yes.

PMOSトランジスタP18は電源電圧で直接駆動されるため、ノードAAの‘H’レベルの低下がなくなり、ノードAの出力信号で負荷を駆動するよりも、フリップフロップ回路の動作速度が向上する。   Since the PMOS transistor P18 is directly driven by the power supply voltage, the “A” level of the node AA is not lowered, and the operation speed of the flip-flop circuit is improved as compared with driving the load by the output signal of the node A.

このような本実施例によれば、電源電圧が低くなった場合でも、動作速度の低下を少なくすることができる。   According to such a present Example, even if a power supply voltage becomes low, the fall of operation speed can be decreased.

図9は、本発明の実施例8に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。本実施例は、図8に示した実施例7の回路構成に対して、実施例5と同様の置換を行ったものである。   FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to Embodiment 8 of the present invention. In this embodiment, the circuit configuration of the seventh embodiment shown in FIG. 8 is replaced in the same manner as in the fifth embodiment.

すなわち、図8のNMOSトランジスタNT12およびNMOSトランジスタNT14が、NMOSトランジスタNT11との接続端子を交換したものである。   That is, the NMOS transistor NT12 and the NMOS transistor NT14 of FIG. 8 are obtained by exchanging the connection terminals with the NMOS transistor NT11.

したがって、本実施例においても、実施例7と同様の作用および効果が得られる。   Therefore, also in the present embodiment, the same operation and effect as those of the seventh embodiment can be obtained.

さらに、実施例7で示した回路の置換は、実施例1〜実施例3で示した回路にも適用することができる。本実施例では、その一例として、図1に示した実施例1の回路構成に対して、実施例7と同様の置換を行った例を示す。   Furthermore, the circuit replacement shown in the seventh embodiment can also be applied to the circuits shown in the first to third embodiments. In the present embodiment, as an example, an example in which the circuit configuration of the first embodiment shown in FIG.

図10は、本発明の実施例9に係るフリップフロップ回路の構成の例を示す回路図である。   FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a flip-flop circuit according to Embodiment 9 of the present invention.

本実施例においても、実施例1のPMOSトランジスタP22とPMOSトランジスタP24で構成される回路をPMOSトランジスタPT1に置換するとともに、実施例1においてノードAの出力信号で駆動されていた部分を、PMOSトランジスタP18およびNMOSトランジスタN18で構成されるインバータの出力端子であるノードAAの出力信号で駆動するようにしたものである。   Also in this embodiment, the circuit composed of the PMOS transistor P22 and the PMOS transistor P24 of the first embodiment is replaced with the PMOS transistor PT1, and the portion driven by the output signal of the node A in the first embodiment is replaced with the PMOS transistor. It is driven by the output signal of the node AA which is the output terminal of the inverter composed of P18 and NMOS transistor N18.

このような本実施例によれば、実施例1に比べて、ゲート端子へクロック信号が入力されるPMOSトランジスタの数を1個削減できるとともに、電源電圧が低くなった場合でも、動作速度の低下を少なくすることができる。   According to the present embodiment, the number of PMOS transistors to which the clock signal is input to the gate terminal can be reduced by one as compared with the first embodiment, and the operation speed is reduced even when the power supply voltage is lowered. Can be reduced.

1、1A、1B、10、10A、10B マスタラッチ
2、20、20A、20B スレーブラッチ
P13、P16、P17、P18、P21〜P26、PT1 PMOSトランジスタ
N11〜N15、N17、N18、NT1〜NT3、NT11〜NT15 NMOSトランジスタ
1, 1A, 1B, 10, 10A, 10B Master latch 2, 20, 20A, 20B Slave latch P13, P16, P17, P18, P21-P26, PT1 PMOS transistors N11-N15, N17, N18, NT1-NT3, NT11- NT15 NMOS transistor

Claims (7)

データ信号が入力される第1のAND−NOR型論理ゲート回路と、第1のインバータにより反転された自身の出力信号が入力される第2のAND−NOR型論理ゲート回路とを、たすき掛け接続して構成されるマスタラッチと、前記第2の論理ゲート回路の出力信号が入力される第3のAND−NOR型論理ゲート回路と、前記第1のインバータの出力信号が入力される第4のAND−NOR型論理ゲート回路とを、たすき掛け接続して構成されるスレーブラッチとを備え、
前記第1のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号が入力される第1のPチャネル型トランジスタと、クロック信号が入力される第2のPチャネル型トランジスタと、が共有され、
前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第1のインバータの出力信号が入力される第3のPチャネル型トランジスタと、前記クロック信号が入力される第4のPチャネル型トランジスタとが共有される
フリップフロップ回路であって、
前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子と前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子との間に、前記クロック信号により導通が制御される第1のNチャネル型パストランジスタが接続され、
前記第1のインバータの出力端子と前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子との間に、前記クロック信号により導通が制御される第2のNチャネル型パストランジスタが接続されている
ことを特徴とするフリップフロップ回路。
A first AND-NOR type logic gate circuit to which a data signal is inputted and a second AND-NOR type logic gate circuit to which its own output signal inverted by the first inverter is inputted are connected by staking connection. A master latch configured as described above, a third AND-NOR type logic gate circuit to which the output signal of the second logic gate circuit is input, and a fourth AND to which the output signal of the first inverter is input A slave latch configured by stakingly connecting a NOR type logic gate circuit;
The output of the second AND-NOR type logic gate circuit connected in parallel to the power supply terminal between the first AND-NOR type logic gate circuit and the third AND-NOR type logic gate circuit. A first P-channel transistor to which a signal is input and a second P-channel transistor to which a clock signal is input are shared,
An output signal of the first inverter connected in parallel to the power supply terminal is input between the second AND-NOR logic gate circuit and the fourth AND-NOR logic gate circuit. A flip-flop circuit in which a third P-channel transistor and a fourth P-channel transistor to which the clock signal is input are shared,
A first N-channel path whose conduction is controlled by the clock signal between the output terminal of the second AND-NOR logic gate circuit and the output terminal of the fourth AND-NOR logic gate circuit. The transistor is connected,
A second N-channel pass transistor whose conduction is controlled by the clock signal is connected between the output terminal of the first inverter and the output terminal of the third AND-NOR logic gate circuit. A flip-flop circuit characterized by that.
前記第2のNチャネル型パストランジスタが、
前記第1のインバータの出力端子へ接続される代わりに、
前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号により導通が制御される第3のNチャネル型パストランジスタを介して前記第1のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ回路。
The second N-channel pass transistor comprises:
Instead of being connected to the output terminal of the first inverter,
Connected to the output terminal of the first AND-NOR type logic gate circuit via a third N-channel type pass transistor whose conduction is controlled by the output signal of the second AND-NOR type logic gate circuit. The flip-flop circuit according to claim 1.
前記第1のNチャネル型パストランジスタと前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子との間に、さらに、
前記第1のインバータの出力信号により導通が制御される第4のNチャネル型パストランジスタが直列に接続されている
ことを特徴とする請求項2に記載のフリップフロップ回路。
Between the first N-channel pass transistor and the output terminal of the second AND-NOR logic gate circuit,
3. The flip-flop circuit according to claim 2, wherein a fourth N-channel pass transistor whose conduction is controlled by an output signal of the first inverter is connected in series.
前記第2のPチャネル型トランジスタと前記第4のPチャネル型トランジスタの代わりに、前記第1のPチャネル型トランジスタのドレイン端子と前記第3のPチャネル型トランジスタのドレイン端子間に、前記クロック信号により導通が制御されるPチャネル型パストランジスタが接続され、
前記第1のPチャネル型トランジスタへ、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号の代わりに、前記第1のインバータの出力信号を反転させた第2のインバータの出力信号が入力される
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のフリップフロップ回路。
Instead of the second P-channel transistor and the fourth P-channel transistor, the clock signal is connected between the drain terminal of the first P-channel transistor and the drain terminal of the third P-channel transistor. Is connected to a P-channel pass transistor whose conduction is controlled by
Instead of the output signal of the second AND-NOR logic gate circuit, the output signal of the second inverter obtained by inverting the output signal of the first inverter is input to the first P-channel transistor. The flip-flop circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein
データ信号が入力される第1のAND−NOR型論理ゲート回路と、第1のインバータにより反転された自身の出力信号が入力される第2のAND−NOR型論理ゲート回路を、たすき掛け接続して構成されるマスタラッチと、前記第2の論理ゲート回路の出力信号が入力される第3のAND−NOR型論理ゲート回路と、前記第1のインバータの出力信号が入力される第4のAND−NOR型論理ゲート回路とを、たすき掛け接続して構成されるスレーブラッチとを備え、
前記第1のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号が入力される第1のPチャネル型トランジスタと、クロック信号が入力される第2のPチャネル型トランジスタと、が共有され、
前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路と前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路との間で、電源端子に並列に接続される、前記第1のインバータの出力信号が入力される第3のPチャネル型トランジスタと、前記クロック信号が入力される第4のPチャネル型トランジスタとが共有される
フリップフロップ回路であって、
クロック信号により導通が制御される第1のNチャネル型パストランジスタの一端が、
前記第1のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号により導通が制御される第2のNチャネル型パストランジスタ、および前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第1のインバータの出力信号により導通が制御される第3のNチャネル型パストランジスタに共通に接続され、
前記第1のNチャネル型パストランジスタの他端が、
前記第3のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号により導通が制御される第4のNチャネル型パストランジスタ、および前記第4のAND−NOR型論理ゲート回路の出力端子へ接続されて前記第1のインバータの出力信号により導通が制御される第5のNチャネル型パストランジスタに共通に接続されている
ことを特徴とするフリップフロップ回路。
A first AND-NOR type logic gate circuit to which a data signal is input and a second AND-NOR type logic gate circuit to which an output signal inverted by the first inverter is input are connected to each other. A master latch configured as described above, a third AND-NOR type logic gate circuit to which the output signal of the second logic gate circuit is input, and a fourth AND- to which the output signal of the first inverter is input. A slave latch configured by stakingly connecting a NOR type logic gate circuit;
The output of the second AND-NOR type logic gate circuit connected in parallel to the power supply terminal between the first AND-NOR type logic gate circuit and the third AND-NOR type logic gate circuit. A first P-channel transistor to which a signal is input and a second P-channel transistor to which a clock signal is input are shared,
An output signal of the first inverter connected in parallel to the power supply terminal is input between the second AND-NOR logic gate circuit and the fourth AND-NOR logic gate circuit. A flip-flop circuit in which a third P-channel transistor and a fourth P-channel transistor to which the clock signal is input are shared,
One end of the first N-channel pass transistor whose conduction is controlled by the clock signal is
A second N-channel pass transistor connected to an output terminal of the first AND-NOR type logic gate circuit and controlled in conduction by an output signal of the second AND-NOR type logic gate circuit; Connected to the output terminal of the second AND-NOR type logic gate circuit and connected in common to a third N-channel type pass transistor whose conduction is controlled by the output signal of the first inverter,
The other end of the first N-channel pass transistor is
A fourth N-channel pass transistor connected to an output terminal of the third AND-NOR type logic gate circuit and controlled in conduction by an output signal of the second AND-NOR type logic gate circuit; and 4 and an AND-NOR type logic gate circuit connected to the output terminal of the AND gate and connected in common to a fifth N-channel type pass transistor whose conduction is controlled by the output signal of the first inverter. Flip-flop circuit.
前記第1のNチャネル型パストランジスタの前記一端が共通に接続される接続先の1つを、前記第2のNチャネル型パストランジスタに代えて前記第4のNチャネル型パストランジとし、
前記第1のNチャネル型パストランジスタの前記他端が共通に接続される接続先の1つを、前記第4のNチャネル型パストランジスタに代えて前記第2のNチャネル型パストランジスタとした
ことを特徴とする請求項5に記載のフリップフロップ回路。
One of the connection destinations to which the one ends of the first N-channel pass transistors are connected in common is the fourth N-channel pass transistor instead of the second N-channel pass transistor,
One of the connection destinations to which the other ends of the first N-channel pass transistors are connected in common is the second N-channel pass transistor instead of the fourth N-channel pass transistor. The flip-flop circuit according to claim 5.
前記第2のPチャネル型トランジスタと前記第4のPチャネル型トランジスタの代わりに、前記第1のPチャネル型トランジスタのドレイン端子と前記第3のPチャネル型トランジスタのドレイン端子間に、前記クロック信号により導通が制御されるPチャネル型パストランジスタが接続され、
前記第1のPチャネル型トランジスタへ、前記第2のAND−NOR型論理ゲート回路の出力信号の代わりに、前記第1のインバータの出力信号を反転させた第2のインバータの出力信号が入力される
ことを特徴とする請求項5または6に記載のフリップフロップ回路。
Instead of the second P-channel transistor and the fourth P-channel transistor, the clock signal is connected between the drain terminal of the first P-channel transistor and the drain terminal of the third P-channel transistor. Is connected to a P-channel pass transistor whose conduction is controlled by
Instead of the output signal of the second AND-NOR logic gate circuit, the output signal of the second inverter obtained by inverting the output signal of the first inverter is input to the first P-channel transistor. The flip-flop circuit according to claim 5 or 6,
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016076864A (en) * 2014-10-08 2016-05-12 株式会社東芝 Latch circuit and flip-flop circuit

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