JP2014027465A - Flip-flop circuit - Google Patents

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JP2014027465A JP2012166008A JP2012166008A JP2014027465A JP 2014027465 A JP2014027465 A JP 2014027465A JP 2012166008 A JP2012166008 A JP 2012166008A JP 2012166008 A JP2012166008 A JP 2012166008A JP 2014027465 A JP2014027465 A JP 2014027465A
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Sachihiro Tomita
祥弘 富田
Juichi Fukuda
寿一 福田
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the rate of reading out data from a balloon latch in repowering a master latch and a slave latch.SOLUTION: A flip-flop circuit includes: a master latch ML for capturing data DA on the basis of a clock signal CLK; a slave latch SL for holding the data DA captured by the master latch ML on the basis of the clock signal CLK; a balloon latch BL for holding the data DA captured by the master latch ML on the basis of a save signal SAVE; and a bypass circuit BP1 for outputting the data DA captured by the master latch ML as bypassing the slave latch SL and the balloon latch BL. The master latch ML and the slave latch SL are driven by a different power supply from the balloon latch BL and the bypass circuit BP1.

Description

本発明の実施形態は、フリップフロップ回路に関する。   Embodiments described herein relate generally to a flip-flop circuit.

フリップフロップ回路では、マスターラッチおよびスレーブラッチに加え、バルーンラッチを設け、マスターラッチおよびスレーブラッチの電源をオフした時にバルーンラッチにデータを保持させることにより、低消費電力化を図る方法がある。   In the flip-flop circuit, there is a method of reducing power consumption by providing a balloon latch in addition to the master latch and the slave latch, and holding the data in the balloon latch when the power source of the master latch and the slave latch is turned off.

特開2007−110728号公報JP 2007-110728 A

本発明の一つの実施形態は、マスターラッチおよびスレーブラッチの電源復帰時におけるバルーンラッチからのデータ読み出し速度を高速化することが可能なフリップフロップ回路を提供することを目的とする。   An object of one embodiment of the present invention is to provide a flip-flop circuit capable of increasing the data reading speed from the balloon latch when the master latch and the slave latch are powered back.

本発明の一つの実施形態によれば、マスターラッチと、スレーブラッチと、バルーンラッチと、バイパス回路とが設けられている。マスターラッチは、クロック信号に基づいてデータを取り込む。スレーブラッチは、前記マスターラッチに取り込まれたデータを前記クロック信号に基づいて保持する。バルーンラッチは、前記マスターラッチに取り込まれたデータをセーブ信号に基づいて保持する。バイパス回路は、前記マスターラッチに取り込まれたデータを前記スレーブラッチおよび前記バルーンラッチをバイパスして出力する。前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチは、前記バルーンラッチおよび前記バイパス回路と別電源にて駆動される。   According to one embodiment of the present invention, a master latch, a slave latch, a balloon latch, and a bypass circuit are provided. The master latch captures data based on the clock signal. The slave latch holds the data fetched into the master latch based on the clock signal. The balloon latch holds the data fetched into the master latch based on the save signal. The bypass circuit bypasses the slave latch and the balloon latch and outputs the data fetched by the master latch. The master latch and the slave latch are driven by a separate power source from the balloon latch and the bypass circuit.

図1は、第1の実施形態に係るフリップフロップ回路の概略構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a flip-flop circuit according to the first embodiment. 図2は、図1のマスターラッチおよびスレーブラッチの動作時の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart showing voltage waveforms at various parts during operation of the master latch and slave latch of FIG. 図3は、図1のバルーンラッチの動作時の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing voltage waveforms at various parts during the operation of the balloon latch of FIG. 図4は、図1のマスターラッチおよびスレーブラッチの電源復帰時におけるバルーンラッチからのデータの流れを示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing the flow of data from the balloon latch when the master latch and slave latch of FIG. 1 return to power. 図5は、第2の実施形態に係るフリップフロップ回路の概略構成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a flip-flop circuit according to the second embodiment.

以下に添付図面を参照して、実施形態に係るフリップフロップ回路を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a flip-flop circuit according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るフリップフロップ回路の概略構成を示す回路図である。
図1において、このフリップフロップ回路には、マスターラッチML、スレーブラッチSL、バルーンラッチBLおよびバイパス回路BP1が設けられている。マスターラッチMLは、クロック信号CLKに基づいてデータDAを取り込むことができる。スレーブラッチSLは、マスターラッチMLに取り込まれたデータをクロック信号CLKに基づいて保持することができる。バルーンラッチBLは、マスターラッチMLに取り込まれたデータをセーブ信号SAVEに基づいて保持することができる。バイパス回路BP1は、マスターラッチMLに取り込まれたデータをスレーブラッチSLおよびバルーンラッチBLをバイパスして出力することができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a flip-flop circuit according to the first embodiment.
In FIG. 1, the flip-flop circuit is provided with a master latch ML, a slave latch SL, a balloon latch BL, and a bypass circuit BP1. The master latch ML can take in the data DA based on the clock signal CLK. The slave latch SL can hold the data fetched into the master latch ML based on the clock signal CLK. The balloon latch BL can hold the data fetched into the master latch ML based on the save signal SAVE. The bypass circuit BP1 can bypass the slave latch SL and the balloon latch BL and output the data fetched by the master latch ML.

ここで、マスターラッチMLには、インバータV1、V2、クロックドインバータV3およびトランスファーゲートT1が設けられている。そして、インバータV1の出力端子はトランスファーゲートT1を介してインバータV2の入力端子に接続されている。インバータV2の出力端子はクロックドインバータV3の入力端子に接続され、クロックドインバータV3の出力端子はインバータV2の入力端子に接続されている。   Here, the master latch ML is provided with inverters V1 and V2, a clocked inverter V3, and a transfer gate T1. The output terminal of the inverter V1 is connected to the input terminal of the inverter V2 via the transfer gate T1. The output terminal of the inverter V2 is connected to the input terminal of the clocked inverter V3, and the output terminal of the clocked inverter V3 is connected to the input terminal of the inverter V2.

スレーブラッチSLには、インバータV4、V6、クロックドインバータV5およびトランスファーゲートT4が設けられている。そして、インバータV4の出力端子はクロックドインバータV5の入力端子に接続され、クロックドインバータV5の出力端子はトランスファーゲートT4を介してインバータV4の入力端子に接続されている。また、インバータV4の出力端子はインバータV6の入力端子に接続されている。   In the slave latch SL, inverters V4 and V6, a clocked inverter V5, and a transfer gate T4 are provided. The output terminal of the inverter V4 is connected to the input terminal of the clocked inverter V5, and the output terminal of the clocked inverter V5 is connected to the input terminal of the inverter V4 via the transfer gate T4. The output terminal of the inverter V4 is connected to the input terminal of the inverter V6.

バルーンラッチBLには、インバータV7、クロックドインバータV8およびトランスファーゲートT3が設けられている。そして、トランスファーゲートT3の出力端子はインバータV7の入力端子に接続されている。インバータV7の出力端子はクロックドインバータV8の入力端子に接続され、クロックドインバータV8の出力端子はインバータV7の入力端子に接続されている。   The balloon latch BL is provided with an inverter V7, a clocked inverter V8, and a transfer gate T3. The output terminal of the transfer gate T3 is connected to the input terminal of the inverter V7. The output terminal of the inverter V7 is connected to the input terminal of the clocked inverter V8, and the output terminal of the clocked inverter V8 is connected to the input terminal of the inverter V7.

バイパス回路BP1には、クロックドインバータV9が設けられている。そして、クロックドインバータV9の出力端子はインバータV11の入力端子に接続されている。クロックドインバータV9の入力端子はインバータV2の出力端子に接続されている。   The bypass circuit BP1 is provided with a clocked inverter V9. The output terminal of the clocked inverter V9 is connected to the input terminal of the inverter V11. The input terminal of the clocked inverter V9 is connected to the output terminal of the inverter V2.

また、インバータV2の出力端子は、トランスファーゲートT2を介してインバータV4の入力端子、トランスファーゲートT3の入力端子およびトランスファーゲートT4の入力端子に接続されている。また、インバータV6の出力端子はクロックドインバータV10を介してインバータV11の入力端子に接続されている。   The output terminal of the inverter V2 is connected to the input terminal of the inverter V4, the input terminal of the transfer gate T3, and the input terminal of the transfer gate T4 via the transfer gate T2. The output terminal of the inverter V6 is connected to the input terminal of the inverter V11 via the clocked inverter V10.

また、このフリップフロップ回路には、インバータV12〜V16が設けられている。そして、インバータV12、V13は互いに直列接続され、インバータV14、V15は互いに直列接続されている。そして、インバータV12にはクロック信号CLKが入力され、インバータV12からはクロック反転信号CNが出力され、インバータV13からはクロック非反転信号CPが出力される。インバータV14にはトランスファー信号RSTRが入力され、インバータV14からはトランスファー反転信号STRNが出力され、インバータV15からはトランスファー非反転信号STRが出力される。インバータV16にはセーブ信号SAVEが入力され、インバータV16からはセーブ反転信号SAVENが出力される。   The flip-flop circuit is provided with inverters V12 to V16. The inverters V12 and V13 are connected in series with each other, and the inverters V14 and V15 are connected in series with each other. A clock signal CLK is input to the inverter V12, a clock inverted signal CN is output from the inverter V12, and a clock non-inverted signal CP is output from the inverter V13. A transfer signal RSTR is input to the inverter V14, a transfer inverted signal STRN is output from the inverter V14, and a transfer non-inverted signal STR is output from the inverter V15. A save signal SAVE is input to the inverter V16, and a save inversion signal SAVE is output from the inverter V16.

クロック反転信号CNは、クロックドインバータV3、V9のクロック端子およびトランスファーゲートT2のクロック端子に入力される。クロック非反転信号CPは、クロックドインバータV5、V10のクロック端子およびトランスファーゲートT1のクロック端子に入力される。トランスファー反転信号STRNは、トランスファーゲートT3のクロック端子に入力される。トランスファー非反転信号STRは、トランスファーゲートT4のクロック端子に入力される。セーブ反転信号SAVENは、クロックドインバータV8のクロック端子に入力される。   The clock inversion signal CN is input to the clock terminals of the clocked inverters V3 and V9 and the clock terminal of the transfer gate T2. The clock non-inverted signal CP is input to the clock terminals of the clocked inverters V5 and V10 and the clock terminal of the transfer gate T1. The transfer inversion signal STRN is input to the clock terminal of the transfer gate T3. The transfer non-inverted signal STR is input to the clock terminal of the transfer gate T4. The save inversion signal SAVEN is input to the clock terminal of the clocked inverter V8.

ここで、マスターラッチML、スレーブラッチSL、クロックドインバータV10およびインバータV12、V13はウェルWL1に形成されている。バルーンラッチBL、バイパス回路BP1、トランスファーゲートT2およびインバータV11、V14〜V16はウェルWL2に形成されている。なお、ウェルWL1、WL2は同一半導体チップに設けることができる。そして、マスターラッチML、スレーブラッチSL、クロックドインバータV10およびインバータV12、V13は電源電圧VD1にて駆動され、バルーンラッチBL、バイパス回路BP1、トランスファーゲートT2およびインバータV11、V14〜V16は電源電圧VD2にて駆動される。なお、電源電圧VD1、VD2は互いに別電源から供給することができる。   Here, the master latch ML, the slave latch SL, the clocked inverter V10, and the inverters V12 and V13 are formed in the well WL1. The balloon latch BL, the bypass circuit BP1, the transfer gate T2, and the inverters V11 and V14 to V16 are formed in the well WL2. The wells WL1 and WL2 can be provided on the same semiconductor chip. Master latch ML, slave latch SL, clocked inverter V10 and inverters V12, V13 are driven by power supply voltage VD1, and balloon latch BL, bypass circuit BP1, transfer gate T2, and inverters V11, V14-V16 are supplied with power supply voltage VD2. It is driven by. The power supply voltages VD1 and VD2 can be supplied from different power sources.

そして、クロック信号CLKがインバータV12にて反転されることでクロック反転信号CNが生成され、クロックドインバータV3、V9およびトランスファーゲートT2に入力される。また、クロック反転信号CNがインバータV13にて反転されることでクロック非反転信号CPが生成され、クロックドインバータV5、V10およびトランスファーゲートT1に入力される。   Then, the clock signal CLK is inverted by the inverter V12 to generate the clock inverted signal CN, which is input to the clocked inverters V3 and V9 and the transfer gate T2. Further, the clock inversion signal CN is inverted by the inverter V13 to generate the clock non-inversion signal CP, which is input to the clocked inverters V5 and V10 and the transfer gate T1.

さらに、トランスファー信号RSTRがインバータV14にて反転されることでトランスファー反転信号STRNが生成され、トランスファーゲートT3に入力される。また、トランスファー反転信号STRNがインバータV15にて反転されることでトランスファー非反転信号STRが生成され、トランスファーゲートT4に入力される。また、セーブ信号SAVEがインバータV16にて反転されることでセーブ反転信号SAVENが生成され、クロックドインバータV8に入力される。   Further, the transfer signal RSTR is inverted by the inverter V14 to generate the transfer inverted signal STRN and input to the transfer gate T3. Further, the transfer inversion signal STRN is inverted by the inverter V15, whereby the transfer non-inversion signal STR is generated and input to the transfer gate T4. Further, the save inversion signal SAVE is generated by inverting the save signal SAVE by the inverter V16, and is input to the clocked inverter V8.

そして、データDAはインバータV1を介してトランスファーゲートT1に入力される。そして、クロック信号CLKが立ち下がると、トランスファーゲートT1を介してデータDAがインバータV2に入力され、インバータV2を介してトランスファーゲートT2およびクロックドインバータV3、V9に入力される。   Data DA is input to transfer gate T1 via inverter V1. When the clock signal CLK falls, the data DA is input to the inverter V2 via the transfer gate T1, and is input to the transfer gate T2 and the clocked inverters V3 and V9 via the inverter V2.

次に、クロック信号CLKが立ち上がると、データDAがクロックドインバータV3を介してインバータV2の入力端子に戻され、マスターラッチMLに保持される。また、データDAがクロックドインバータV9およびインバータV11を介してデータZとして出力される。さらに、データDAは、トランスファーゲートT2を介してインバータV4およびトランスファーゲートT3、T4に入力される。この時、インバータV4に入力されたデータDAは、クロックドインバータV5に入力されるとともにインバータV6を介してクロックドインバータV10に入力される。   Next, when the clock signal CLK rises, the data DA is returned to the input terminal of the inverter V2 via the clocked inverter V3 and held in the master latch ML. Data DA is output as data Z through clocked inverter V9 and inverter V11. Further, the data DA is input to the inverter V4 and the transfer gates T3 and T4 via the transfer gate T2. At this time, the data DA input to the inverter V4 is input to the clocked inverter V5 and also to the clocked inverter V10 via the inverter V6.

ここで、データDAがマスターラッチMLに保持される時に、クロックドインバータV9およびインバータV11を介してデータDAをデータZとして出力させることにより、ノードIQ2を通す必要がなくなる。このため、スレーブラッチSLに加えてバルーンラッチBLがノードIQ2に接続されたために、ノードIQ2の負荷容量が大きい場合においても、データDAの遷移に伴う電圧の立ち上がりが遅くなるのを抑制することができ、フリップフロップ回路の高速化を図ることができる。   Here, when the data DA is held in the master latch ML, the data DA is output as the data Z through the clocked inverter V9 and the inverter V11, thereby eliminating the need to pass the node IQ2. For this reason, since the balloon latch BL is connected to the node IQ2 in addition to the slave latch SL, even when the load capacity of the node IQ2 is large, it is possible to suppress the slow rise of the voltage accompanying the transition of the data DA. Thus, the speed of the flip-flop circuit can be increased.

次に、クロック信号CLKが立ち下がり、トランスファー信号RSTRが立ち下がると、データDAがクロックドインバータV5およびトランスファーゲートT4を介してインバータV4の入力端子に戻され、スレーブラッチSLに保持されるとともに、クロックドインバータV10およびインバータV11を介してデータZとして出力される。   Next, when the clock signal CLK falls and the transfer signal RSTR falls, the data DA is returned to the input terminal of the inverter V4 via the clocked inverter V5 and the transfer gate T4, and held in the slave latch SL. Data Z is output via clocked inverter V10 and inverter V11.

一方、セーブ信号SAVEが立ち上がり、トランスファー信号RSTRが立ち上がると、データDAがトランスファーゲートT3を介してインバータV7に入力されるとともに、クロックドインバータV8を介してインバータV7の入力端子に戻され、バルーンラッチBLに保持される。この時、省電力モードにおいて電源電圧VD1が遮断された場合においても、バルーンラッチBLに電源電圧VD2を供給することができ、バルーンラッチBLに保持されたデータDAが破壊されるのを防止することができる。   On the other hand, when the save signal SAVE rises and the transfer signal RSTR rises, the data DA is input to the inverter V7 via the transfer gate T3, and is returned to the input terminal of the inverter V7 via the clocked inverter V8. Held in BL. At this time, even when the power supply voltage VD1 is cut off in the power saving mode, the power supply voltage VD2 can be supplied to the balloon latch BL, and the data DA held in the balloon latch BL can be prevented from being destroyed. Can do.

次に、電源復帰時において、クロック信号CLKが立ち上がり、トランスファー信号RSTRが立ち上がると、バルーンラッチBLに保持されているデータDAがトランスファーゲートT2およびクロックドインバータV9を介してインバータV11に入力され、データZとして出力される。ここで、電源復帰時において、バルーンラッチBLに保持されているデータDAをトランスファーゲートT2およびクロックドインバータV9を介して出力させることにより、スレーブラッチSLを介して出力させる必要がなくなり、バルーンラッチBLからのデータ読み出し速度を高速化することが可能となる。   Next, when the clock signal CLK rises and the transfer signal RSTR rises when the power is restored, the data DA held in the balloon latch BL is input to the inverter V11 via the transfer gate T2 and the clocked inverter V9. Output as Z. Here, when the power is restored, the data DA held in the balloon latch BL is output via the transfer gate T2 and the clocked inverter V9, so that it is not necessary to output the data DA via the slave latch SL. It becomes possible to increase the data reading speed from the.

図2は、図1のマスターラッチおよびスレーブラッチの動作時の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
図2において、クロック信号CLKが立ち上がる前にデータDAの電位が立ち上がると、データDAの電位はインバータV1、トランスファーゲートT1およびインバータV2を順次介して伝送され、ノードIQ1の電位が立ち上がる。
FIG. 2 is a timing chart showing voltage waveforms at various parts during operation of the master latch and slave latch of FIG.
In FIG. 2, when the potential of the data DA rises before the clock signal CLK rises, the potential of the data DA is sequentially transmitted through the inverter V1, the transfer gate T1, and the inverter V2, and the potential of the node IQ1 rises.

次に、クロック信号CLKが立ち上がると、データDAの電位はトランスファーゲートT2を介して伝送され、ノードIQ2の電位が立ち上がる。このノードIQ2の電位はインバータV2、V3を介して伝送され、クロックドインバータV3の出力Qが立ち上がる。この時、スレーブラッチSLに加えてバルーンラッチBLがノードIQ2に接続されているため、ノードIQ2の負荷容量が大きくなり、インバータV3の出力Qの立ち上がりが遅くなる。   Next, when the clock signal CLK rises, the potential of the data DA is transmitted via the transfer gate T2, and the potential of the node IQ2 rises. The potential of the node IQ2 is transmitted through the inverters V2 and V3, and the output Q of the clocked inverter V3 rises. At this time, since the balloon latch BL is connected to the node IQ2 in addition to the slave latch SL, the load capacity of the node IQ2 increases and the rise of the output Q of the inverter V3 is delayed.

また、クロック信号CLKが立ち上がると、データDAの電位はクロックドインバータV9およびインバータV11を介して伝送され、データZとして出力される。データDAの電位がクロックドインバータV9およびインバータV11を介して伝送される場合、ノードIQ2がバイパスされるため、ノードIQ2の負荷容量の影響を受けなくなり、インバータV3の出力Qの立ち上がりに比べてデータZの電位の立ち上がりを速くすることができる。   When the clock signal CLK rises, the potential of the data DA is transmitted via the clocked inverter V9 and the inverter V11 and output as data Z. When the potential of the data DA is transmitted through the clocked inverter V9 and the inverter V11, the node IQ2 is bypassed, so that it is not affected by the load capacity of the node IQ2, and the data is compared with the rise of the output Q of the inverter V3. The rise of the potential of Z can be made faster.

図3は、図1のバルーンラッチの動作時の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
図3において、セーブ信号SAVEが立ち上がり、トランスファー信号RSTRが立ち上がると、データDAがトランスファーゲートT3を介してインバータV7に入力され、ノードIQ3の電位が立ち上がることで、データDAがバルーンラッチBLに取り込まれる。
FIG. 3 is a timing chart showing voltage waveforms at various parts during the operation of the balloon latch of FIG.
In FIG. 3, when the save signal SAVE rises and the transfer signal RSTR rises, the data DA is input to the inverter V7 via the transfer gate T3, and the potential of the node IQ3 rises, whereby the data DA is taken into the balloon latch BL. .

そして、ノードIQ3の電位がクロックドインバータV8を介してインバータV7の入力端子に戻された状態で、トランスファー信号RSTRが立ち下がることで、データDAがバルーンラッチBLに保持される。この時、省電力モードにおいて、電源電圧VD1が遮断された場合においても、バルーンラッチBLには電源電圧VD2が供給され、データDAがバルーンラッチBLに保持される。   Then, when the potential of the node IQ3 is returned to the input terminal of the inverter V7 via the clocked inverter V8, the transfer signal RSTR falls, whereby the data DA is held in the balloon latch BL. At this time, even when the power supply voltage VD1 is cut off in the power saving mode, the power supply voltage VD2 is supplied to the balloon latch BL, and the data DA is held in the balloon latch BL.

次に、電源復帰時において、クロック信号CLKが立ち上がり、トランスファー信号RSTRが立ち上がると、バルーンラッチBLに保持されているデータDAがトランスファーゲートT2およびクロックドインバータV9を介してインバータV11に入力され、データZとして出力される。   Next, when the clock signal CLK rises and the transfer signal RSTR rises when the power is restored, the data DA held in the balloon latch BL is input to the inverter V11 via the transfer gate T2 and the clocked inverter V9. Output as Z.

図4は、図1のマスターラッチおよびスレーブラッチの電源復帰時におけるバルーンラッチからのデータの流れを示す回路図である。
図4において、バルーンラッチBLおよびバイパス回路BP1をマスターラッチMLおよびスレーブラッチSLと別電源にすることにより、バルーンラッチBLに保持されているデータDAをノードIQ3→トランスファーゲートT3→トランスファーゲートT2→クロックドインバータV9→インバータV11という経路で出力させることができる。このため、電源復帰時において、バルーンラッチBLに保持されているデータDAをスレーブラッチSLを介して出力させる必要がなくなり、バルーンラッチBLからのデータ読み出し速度を高速化することが可能となる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the flow of data from the balloon latch when the master latch and slave latch of FIG. 1 return to power.
In FIG. 4, by making the balloon latch BL and bypass circuit BP1 separate from the master latch ML and slave latch SL, the data DA held in the balloon latch BL is changed from node IQ3 → transfer gate T3 → transfer gate T2 → clock. It is possible to output via the route of the inverter V9 → the inverter V11. For this reason, it is not necessary to output the data DA held in the balloon latch BL via the slave latch SL when the power is restored, and the data reading speed from the balloon latch BL can be increased.

(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係るフリップフロップ回路の概略構成を示す回路図である。
図5において、このフリップフロップ回路では、図1のフリップフロップ回路のバイパス回路BP1、クロックドインバータV10およびインバータV11の代わりにバイパス回路BP2およびトランスファーゲートT6が設けられている。バイパス回路BP2にはトランスファーゲートT5が設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a flip-flop circuit according to the second embodiment.
5, in this flip-flop circuit, a bypass circuit BP2 and a transfer gate T6 are provided instead of the bypass circuit BP1, the clocked inverter V10, and the inverter V11 of the flip-flop circuit of FIG. The bypass circuit BP2 is provided with a transfer gate T5.

そして、トランスファーゲートT5、T6の出力端子は互いに接続されている。トランスファーゲートT5の入力端子はインバータV2の出力端子に接続されている。トランスファーゲートT6の入力端子はインバータV6の出力端子に接続されている。トランスファーゲートT5のクロック端子にはクロック反転信号CNが入力され、トランスファーゲートT6のクロック端子にはクロック非反転信号CPが入力される。   The output terminals of the transfer gates T5 and T6 are connected to each other. The input terminal of the transfer gate T5 is connected to the output terminal of the inverter V2. The input terminal of the transfer gate T6 is connected to the output terminal of the inverter V6. A clock inversion signal CN is input to the clock terminal of the transfer gate T5, and a clock non-inversion signal CP is input to the clock terminal of the transfer gate T6.

ここで、マスターラッチML、スレーブラッチSL、トランスファーゲートT6およびインバータV12、V13はウェルWL1に形成されている。バルーンラッチBL、バイパス回路BP2、トランスファーゲートT2およびインバータV14〜V16はウェルWL2に形成されている。そして、マスターラッチML、スレーブラッチSL、トランスファーゲートT6およびインバータV12、V13は電源電圧VD1にて駆動され、バルーンラッチBL、バイパス回路BP2、トランスファーゲートT2およびインバータV14〜V16は電源電圧VD2にて駆動される。   Here, the master latch ML, the slave latch SL, the transfer gate T6, and the inverters V12 and V13 are formed in the well WL1. The balloon latch BL, the bypass circuit BP2, the transfer gate T2, and the inverters V14 to V16 are formed in the well WL2. Master latch ML, slave latch SL, transfer gate T6 and inverters V12, V13 are driven by power supply voltage VD1, and balloon latch BL, bypass circuit BP2, transfer gate T2, and inverters V14-V16 are driven by power supply voltage VD2. Is done.

そして、クロック信号CLKがインバータV12にて反転されることでクロック反転信号CNが生成され、クロックドインバータV3およびトランスファーゲートT2、T5に入力される。また、クロック反転信号CNがインバータV13にて反転されることでクロック非反転信号CPが生成され、クロックドインバータV5およびトランスファーゲートT1、T6に入力される。   Then, the clock signal CLK is inverted by the inverter V12 to generate the clock inverted signal CN, which is input to the clocked inverter V3 and the transfer gates T2 and T5. Further, the clock inversion signal CN is inverted by the inverter V13 to generate the clock non-inversion signal CP, which is input to the clocked inverter V5 and the transfer gates T1 and T6.

さらに、トランスファー信号RSTRがインバータV14にて反転されることでトランスファー反転信号STRNが生成され、トランスファーゲートT3に入力される。また、トランスファー反転信号STRNがインバータV15にて反転されることでトランスファー非反転信号STRが生成され、トランスファーゲートT4に入力される。また、セーブ信号SAVEがインバータV16にて反転されることでセーブ反転信号SAVENが生成され、クロックドインバータV8に入力される。   Further, the transfer signal RSTR is inverted by the inverter V14 to generate the transfer inverted signal STRN and input to the transfer gate T3. Further, the transfer inversion signal STRN is inverted by the inverter V15, whereby the transfer non-inversion signal STR is generated and input to the transfer gate T4. Further, the save inversion signal SAVE is generated by inverting the save signal SAVE by the inverter V16, and is input to the clocked inverter V8.

そして、データDAはインバータV1を介してトランスファーゲートT1に入力される。そして、クロック信号CLKが立ち下がると、トランスファーゲートT1を介してデータDAがインバータV2に入力され、インバータV2を介してトランスファーゲートT2、T5およびクロックドインバータV3に入力される。   Data DA is input to transfer gate T1 via inverter V1. When the clock signal CLK falls, the data DA is input to the inverter V2 via the transfer gate T1, and is input to the transfer gates T2 and T5 and the clocked inverter V3 via the inverter V2.

次に、クロック信号CLKが立ち上がると、データDAがクロックドインバータV3を介してインバータV2の入力端子に戻され、マスターラッチMLに保持される。また、データDAがトランスファーゲートT5を介してデータZとして出力される。さらに、データDAは、トランスファーゲートT2を介してインバータV4およびトランスファーゲートT3、T4に入力される。この時、インバータV4に入力されたデータDAは、クロックドインバータV5に入力されるとともにインバータV6を介してトランスファーゲートT6に入力される。   Next, when the clock signal CLK rises, the data DA is returned to the input terminal of the inverter V2 via the clocked inverter V3 and held in the master latch ML. Data DA is output as data Z through transfer gate T5. Further, the data DA is input to the inverter V4 and the transfer gates T3 and T4 via the transfer gate T2. At this time, the data DA input to the inverter V4 is input to the clocked inverter V5 and to the transfer gate T6 via the inverter V6.

ここで、データDAがマスターラッチMLに保持される時に、トランスファーゲートT5を介してデータDAをデータZとして出力させることにより、ノードIQ2を通す必要がなくなる。このため、スレーブラッチSLに加えてバルーンラッチBLがノードIQ2に接続されたために、ノードIQ2の負荷容量が大きい場合においても、データDAの遷移に伴う電圧の立ち上がりが遅くなるのを抑制することができ、フリップフロップ回路の高速化を図ることができる。   Here, when the data DA is held in the master latch ML, the data DA is output as the data Z through the transfer gate T5, so that it is not necessary to pass through the node IQ2. For this reason, since the balloon latch BL is connected to the node IQ2 in addition to the slave latch SL, even when the load capacity of the node IQ2 is large, it is possible to suppress the slow rise of the voltage accompanying the transition of the data DA. Thus, the speed of the flip-flop circuit can be increased.

次に、クロック信号CLKが立ち下がり、トランスファー信号RSTRが立ち下がると、データDAがクロックドインバータV5およびトランスファーゲートT4を介してインバータV4の入力端子に戻され、スレーブラッチSLに保持されるとともに、トランスファーゲートT6を介してデータZとして出力される。   Next, when the clock signal CLK falls and the transfer signal RSTR falls, the data DA is returned to the input terminal of the inverter V4 via the clocked inverter V5 and the transfer gate T4, and held in the slave latch SL. Data Z is output via the transfer gate T6.

一方、セーブ信号SAVEが立ち上がり、トランスファー信号RSTRが立ち上がると、データDAがトランスファーゲートT3を介してインバータV7に入力されるとともに、クロックドインバータV8を介してインバータV7の入力端子に戻され、バルーンラッチBLに保持される。この時、省電力モードにおいて電源電圧VD1が遮断された場合においても、バルーンラッチBLに電源電圧VD2を供給することができ、バルーンラッチBLに保持されたデータDAが破壊されるのを防止することができる。   On the other hand, when the save signal SAVE rises and the transfer signal RSTR rises, the data DA is input to the inverter V7 via the transfer gate T3, and is returned to the input terminal of the inverter V7 via the clocked inverter V8. Held in BL. At this time, even when the power supply voltage VD1 is cut off in the power saving mode, the power supply voltage VD2 can be supplied to the balloon latch BL, and the data DA held in the balloon latch BL can be prevented from being destroyed. Can do.

次に、電源復帰時において、クロック信号CLKが立ち上がり、トランスファー信号RSTRが立ち上がると、バルーンラッチBLに保持されているデータDAがトランスファーゲートT2、T5を介してデータZとして出力される。ここで、電源復帰時において、バルーンラッチBLに保持されているデータDAをトランスファーゲートT2、T5を介して出力させることにより、スレーブラッチSLを介して出力させる必要がなくなり、バルーンラッチBLからのデータ読み出し速度を高速化することが可能となる。   Next, at the time of power recovery, when the clock signal CLK rises and the transfer signal RSTR rises, the data DA held in the balloon latch BL is output as data Z through the transfer gates T2 and T5. Here, when the power is restored, the data DA held in the balloon latch BL is output via the transfer gates T2 and T5, so that it is not necessary to output the data DA via the slave latch SL. It is possible to increase the reading speed.

また、図1のクロックドインバータV9、V10の代わりにトランスファーゲートT5、T6を用いることにより、素子数を減らすことができ、回路規模を低減することが可能となる。   Further, by using transfer gates T5 and T6 instead of clocked inverters V9 and V10 in FIG. 1, the number of elements can be reduced, and the circuit scale can be reduced.

なお、上述した実施形態では、クロックパルスの立ち上がりの際にデータが遷移するポジティブエッジシフトタイプを例にとったが、クロックパルスが立ち下がりの際にデータが遷移するネガティブエッジシフトタイプに適用してもよい。また、フリップフロップの構成としてディレイタイプリテンションフリップフロップを例にとったが、テストイネーブル端子、クリア端子またはスキャン端子などが付いたフリップフロップに適用してもよい。   In the above-described embodiment, the positive edge shift type in which data transitions at the rising edge of the clock pulse is taken as an example. However, it is applied to the negative edge shift type in which data transitions at the falling edge of the clock pulse. Also good. Although the delay type retention flip-flop is taken as an example of the flip-flop configuration, the flip-flop may be applied to a flip-flop having a test enable terminal, a clear terminal, a scan terminal, or the like.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

ML マスターラッチ、SL スレーブラッチ、BL バルーンラッチ、BP1、BP2 バイパス回路、WL1、WL2 ウェル、V1、V2、V4、V6、V7、V11〜V16 インバータ、V3、V5、V8〜V10 クロックドインバータ、T1〜T6 トランスファーゲート   ML master latch, SL slave latch, BL balloon latch, BP1, BP2 bypass circuit, WL1, WL2 well, V1, V2, V4, V6, V7, V11 to V16 inverter, V3, V5, V8 to V10 clocked inverter, T1 ~ T6 Transfer Gate

Claims (6)

クロック信号に基づいてデータを取り込むマスターラッチと、
前記マスターラッチに取り込まれたデータを前記クロック信号に基づいて保持するスレーブラッチと、
前記マスターラッチに取り込まれたデータをセーブ信号に基づいて保持するバルーンラッチと、
前記マスターラッチに取り込まれたデータを前記スレーブラッチおよび前記バルーンラッチをバイパスして出力するバイパス回路とを備え、
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチは第1ウェルに形成され、
前記バルーンラッチおよび前記バイパス回路は第2ウェルに形成され、
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチは、前記バルーンラッチおよび前記バイパス回路と別電源にて駆動され、
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチの電源が遮断されている間に前記マスターラッチに取り込まれたデータが前記バルーンラッチに保持され、
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチの電源復帰時に前記バルーンラッチに保持されたデータが前記バイパス回路を介して出力されることを特徴とするフリップフロップ回路。
A master latch that captures data based on a clock signal;
A slave latch that holds data captured in the master latch based on the clock signal;
A balloon latch that holds data captured in the master latch based on a save signal;
A bypass circuit that bypasses the slave latch and the balloon latch and outputs the data captured in the master latch;
The master latch and the slave latch are formed in a first well;
The balloon latch and the bypass circuit are formed in a second well;
The master latch and the slave latch are driven by a separate power source from the balloon latch and the bypass circuit,
The data latched in the master latch while the power supply of the master latch and the slave latch is cut off is held in the balloon latch,
A flip-flop circuit wherein data held in the balloon latch is output via the bypass circuit when the master latch and the slave latch are powered back on.
クロック信号に基づいてデータを取り込むマスターラッチと、
前記マスターラッチに取り込まれたデータを前記クロック信号に基づいて保持するスレーブラッチと、
前記マスターラッチに取り込まれたデータをセーブ信号に基づいて保持するバルーンラッチと、
前記マスターラッチに取り込まれたデータを前記スレーブラッチおよび前記バルーンラッチをバイパスして出力するバイパス回路とを備え、
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチは、前記バルーンラッチおよび前記バイパス回路と別電源にて駆動されることを特徴とするフリップフロップ回路。
A master latch that captures data based on a clock signal;
A slave latch that holds data captured in the master latch based on the clock signal;
A balloon latch that holds data captured in the master latch based on a save signal;
A bypass circuit that bypasses the slave latch and the balloon latch and outputs the data captured in the master latch;
The flip-flop circuit, wherein the master latch and the slave latch are driven by a separate power source from the balloon latch and the bypass circuit.
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチは第1ウェルに形成され、
前記バルーンラッチおよび前記バイパス回路は第2ウェルに形成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。
The master latch and the slave latch are formed in a first well;
The flip-flop circuit according to claim 2, wherein the balloon latch and the bypass circuit are formed in a second well.
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチの電源が遮断されている間に前記マスターラッチに取り込まれたデータが前記バルーンラッチに保持され、
前記マスターラッチおよび前記スレーブラッチの電源復帰時に前記バルーンラッチに保持されたデータが前記バイパス回路を介して出力され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。
The data latched in the master latch while the power supply of the master latch and the slave latch is cut off is held in the balloon latch,
3. The flip-flop circuit according to claim 2, wherein the data held in the balloon latch is output via the bypass circuit when the power supply of the master latch and the slave latch is restored.
前記バイパス回路は、前記クロック信号に基づいて動作するクロックドインバータであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のフリップフロップ回路。   5. The flip-flop circuit according to claim 1, wherein the bypass circuit is a clocked inverter that operates based on the clock signal. 6. 前記バイパス回路は、前記クロック信号に基づいて動作するトランスファーゲートであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のフリップフロップ回路。   5. The flip-flop circuit according to claim 1, wherein the bypass circuit is a transfer gate that operates based on the clock signal. 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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