JP2853726B2 - D型フリップフロップ回路 - Google Patents

D型フリップフロップ回路

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JP2853726B2
JP2853726B2 JP5351531A JP35153193A JP2853726B2 JP 2853726 B2 JP2853726 B2 JP 2853726B2 JP 5351531 A JP5351531 A JP 5351531A JP 35153193 A JP35153193 A JP 35153193A JP 2853726 B2 JP2853726 B2 JP 2853726B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はD型フリップフロップ回
路に関し、特にCMOS・D型フリップフロップ回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のD型フリップフロップ回路の構成
について図4を参照して説明する。図4において、CM
OSインバータ回路111の入力には、入力端子CKか
らの入力クロック信号CLKが入力され、CMOSイン
バータ回路111の出力とCMOSインバータ回路11
2の入力はノードCBに共通に接続され、CMOSイン
バータ回路112の出力はノードCに接続される。CM
OSインバータ回路101の入力は入力端子Dに接続さ
れ、入力信号を受け、該入力信号を反転して反転信号を
送出する。CMOSインバータ回路101の出力とCM
OSインバータ回路103の入力との間にCMOSトラ
ンスファーゲート102が接続される。又、CMOSト
ランスファーゲート102のPチャンネルゲートとNチ
ャンネルゲートはそれぞれノードCとノードCBに接続
される。
【0003】CMOSインバータ回路104の入力はC
MOSインバータ回路103の出力に接続され、CMO
Sインバータ回路104の出力とCMOSインバータ回
路103の入力の間にCMOSトランスファーゲート1
05が接続される。即ち、CMOSトランスファーゲー
ト102の出力とCMOSインバータ回路103の入力
とCMOSトランスファーゲート105の出力とはノー
ドEに共通に接続されている。又、CMOSトランスフ
ァーゲート105のPチャンネルゲートとNチャンネル
ゲートはそれぞれノードCBとノードCに接続される。
【0004】CMOSインバータ回路103の出力とC
MOSインバータ回路107の入力の間にCMOSトラ
ンスファーゲート106が接続される。即ち、CMOS
インバータ回路103の出力とCMOSトランスファー
ゲート106の入力とCMOSインバータ回路104の
入力はノードFに共通に接続されている。又、CMOS
トランスファーゲート106のPチャンネルゲートとN
チャンネルゲートはそれぞれノードCBとノードCに接
続される。
【0005】CMOSインバータ回路107の出力はC
MOSインバータ回路108の入力に接続される。CM
OSインバータ回路108の入力はCMOSインバータ
回路107の出力に接続され、CMOSインバータ回路
108の出力とCMOSインバータ回路107の入力の
間にCMOSトランスファーゲート109が接続され
る。即ち、CMOSトランスファーゲート106の出力
とCMOSインバータ回路107の入力とCMOSトラ
ンスファーゲート109の出力とはノードHに共通に接
続されている。又、CMOSトランスファーゲート10
9のPチャンネルゲートとNチャンネルゲートはそれぞ
れノードCとノードCBに接続される。
【0006】CMOSインバータ回路107の出力と出
力端子Qの間にはCMOSインバータ回路110が接続
される。即ち、CMOSインバータ回路107の出力と
CMOSインバータ回路110の入力とCMOSインバ
ータ回路108の入力はノードIに共通に接続されてい
る。
【0007】次に、この従来のD型フリップフロップ回
路の動作について詳細に説明する。入力クロック信号
(CLK)を反転した反転クロック信号(I−CLK)
はノードCBへ送出され、反転クロック信号(NI−C
LK)を反転した非反転クロック信号(NI−CLK)
はノードCへ送出される。
【0008】ノードCにおける非反転クロック信号(N
I−CLK)がローレベルの時、CMOSトランスファ
ーゲート102,109がONして時刻Tn の時の入力
端子Dに入力されるデータ信号Dn を取り入れて、非反
転クロック信号(NI−CLK)がローレベルからハイ
レベルになった時、CMOSトランスファーゲート10
5,106がオンになり、CMOSトランスファーゲー
ト102,109がオフとなり、CMOSトランスファ
ーゲート102,105とCMOSインバータ回路10
3,104で前記データ信号Dn を取り込む(ラッチす
る)。
【0009】次に非反転クロック信号(NI−CLK)
がハイレベルからローレベルに変わると、CMOSトラ
ンスファーゲート102,109がオンになり、CMO
Sトランスファーゲート105,106がオフして、次
の時刻Tn+1 のデータ信号Dn+1 に関係なく、非反転ク
ロック信号(NI−CLK)がひとつ前の状態の時、即
ち時刻Tn の時に取り入れたデータ信号Dn をCMOS
トランスファーゲート109とCMOSインバータ回路
107,108で保持する(ホールドする)。
【0010】図5は従来のD型フリップフロップ回路の
タイミングチャートを示した図である。入力データの状
態がDn-1 →Dn (Dn :入力端子Dに入力される時間
nの時の信号)と変わり、入力クロック信号CLKが
立ち上がる際、データを取り入れるための準備時間とし
て必要なセットアップ時間t(set)は、データ信号
n が入力端子DからノードGまでのデータを認識する
までの遅延時間tpd(D)と、クロック信号が入力端子
CKからノードCに到達するまでの遅延時間tpd(CL
K)との差で与えられ、以下に示す数式1で表わされ
る。
【0011】
【数1】
【0012】そのため、CMOSトランスファーゲート
の遅延時間をt1 、CMOSインバータ回路の遅延時間
をt2 とした時、セットアップ時間t(set)は、以
下に示す数式2で表される。
【0013】
【数2】
【0014】上記数式2で示されるt1 +t2 がセット
アップタイムとして最低限必要となる時間である。
【0015】またデータDn を認識し、CMOSトラン
スファーゲート105,106かONしてデータDn
出力するまでの遅延時間はノードFから出力端子までの
pd(F→Q)とクロック信号の遅延時間tpd(CL
K)の和で与えられ、以下に示す数式3で表される。
【0016】
【数3】
【0017】即ち、一端取り入れた入力データを出力端
子Qに読み出すまでの時間がt1 +4t2 かかることを
意味する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
CMOSインバータ2段とCMOSトランスファーゲー
ト1段を直列に接続して、フィードバックループを形成
しているため。セットアップ時間がt1 +t2 、データ
を出力に読み出す時間がt1 +4t2 と多くかかるた
め、高速化に向かないという問題がある。
【0019】本発明の課題は、上記問題点を解消し、セ
ットアップ時間及びデータを出力に読み出す時間があま
りかからず、セットアップ及びデータの読み出しの高速
化に寄与するD型フリップフロップ回路を提供すること
である。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力デ
ータ信号を入力クロック信号に応答してラッチして保持
し、出力データ信号を出力するD型フリップフロップ回
路において、前記入力クロック信号を反転した反転クロ
ック信号と該反転クロック信号を反転した非反転クロッ
ク信号とを発生するクロック発生手段と、前記入力デー
タ信号を反転して第1の反転データ信号を出力する第1
のインバータ回路と、前記反転クロック信号と前記非反
転クロック信号とに応答して、前記非反転クロック信号
がローレベルのときに前記第1の反転データ信号を取り
込み、前記非反転クロック信号がハイレベルのときには
前記第1の反転データ信号の取り込みを遮断し、第1の
転送データ信号を出力する第1のトランスファーゲート
と、前記第1のトランスファーゲートの出力端子に接続
され、基準電圧が与えられ、前記反転クロック信号と前
記非反転クロック信号とに応答して、該非反転クロック
信号の立上がりで前記第1の転送データ信号をラッチ
し、ラッチしたデータ信号を前記第1のトランスファー
ゲートの出力端子に出力するオープンループ型ラッチ用
フリップ・フロップ回路と、前記第1のトランスファー
ゲートの出力端子に接続され、前記反転クロック信号と
前記非反転クロック信号とに応答して、前記非反転クロ
ック信号がハイレベルのときに前記ラッチしたデータ信
号を取り込み、前記非反転クロック信号がロウレベルの
ときには前記ラッチしたデータ信号の取り込みを遮断
し、第2の転送データ信号を出力する第2のトランスフ
ァーゲートと、前記第2のトランスファーゲートの出力
端子に接続され、前記基準電圧が与えられ、前記反転ク
ロック信号と前記非反転クロック信号とに応答して、前
記非反転クロック信号の立下がりで前記第2の転送デー
タ信号を保持し、保持したデータ信号を前記第2のトラ
ンスファーゲートの出力端子に出力するオープンループ
型保持用フリップ・フロップ回路と、前記第2のトラン
スファーゲートの出力端子に接続され、前記第2の転送
データ信号および/または前記保持したデータ信号を反
転して第2の反転データ信号を前記出力データ信号とし
て出力する第2のインバータ回路とを具備することを特
徴とするD型フリップフロップ回路が得られる。
【0021】
【実施例】本発明の1実施例について図1、図2を参照
して説明する。図1は本発明に係るD型フリップフロッ
プ回路の1実施例を示した図である。入力端子CKにC
MOSインバータ回路5の入力が接続され、クロック発
生手段としての前記CMOSインバータ回路5の出力と
クロック発生手段としてのCMOSインバータ回路6の
入力は共通に第2のノードCBに接続され、CMOSイ
ンバータ回路6の出力は第1のノードCに接続されてい
る。
【0022】CMOSインバータ回路5は、入力端子C
Kからの入力クロック信号CLKを反転し、反転クロッ
ク信号I−CLKを発生する。反転クロック信号I−C
LKは、ノードCBとCMOSインバータ回路6とに送
出される。CMOSインバータ回路6は、反転クロック
信号I−CLKを反転し、非反転クロック信号NI−C
LKを発生する。非反転クロック信号NI−CLKは、
ノードCに送出される。
【0023】第1のインバータ回路としてのCMOSイ
ンバータ回路1は、入力データ信号Dを受け、第1の反
転データ信号を送出する。CMOSインバータ回路1の
出力と出力端子A(以下、ノードAと呼ぶ)との間には
第1のトランスファーゲートとしてのCMOSトランス
ファーゲート2が接続されている。CMOSトランスフ
ァーゲート2のPチャンネルゲートはノードCに接続さ
れ、前記CMOSトランスファーゲート2のNチャンネ
ルゲートはノードCBに接続され、ノードAと出力端子
B(以下、ノードBと呼ぶ)との間には第2のトランス
ファーゲートとしてのCMOSトランスファーゲート3
が接続されている。トランスファーゲート3のPチャン
ネルゲートはノードCBに接続され、CMOSトランス
ファーゲート3のNチャンネルゲートはノードCに接続
されている。オープンループ型ラッチ用フリップフロッ
プ回路としてのフリップフロップ回路10はノードAに
接続され、フリップフロップ回路20はノードBに接続
されている。CMOSインバータ回路4の入力はノード
Bに接続されており、CMOSインバータ回路4からは
出力データ信号Qが出力される。
【0024】フリップフロップ回路10,20はクロッ
クドインバータで構成されるフリップフロップ回路であ
る。ここで、フリップフロップ回路10,20の構成を
詳細に説明する。フリップフロップ回路10において、
P型MOSトランジスタ13のゲートとN型MOSトラ
ンジスタ14のゲートとP型MOSトランジスタ11の
ドレインとN型MOSトランジスタ12のドレインは出
力端子Aに共通に接続されている。P型MOSトランジ
スタ11のゲートとN型MOSトランジスタ12のゲー
トとP型MOSトランジスタ13のドレインとN型MO
Sトランジスタ14のドレインとN型MOSトランジス
タ17のドレインは、ノードA10に共通に接続されて
いる。P型MOSトランジスタ15のベースはノードC
Bに接続され、P型MOSトランジスタ15のドレイン
とP型MOSトランジスタ11のソースとP型MOSト
ランジスタ13のソースは共通に接続されている。P型
MOSトランジスタ15のソースには最高電位としての
電圧VDDが供給され、N型MOSトランジスタ16の
ベースはノードCに接続され、N型MOSトランジスタ
16のドレインとN型MOSトランジスタ12のソース
とN型MOSトランジスタ14のソースは共通に接続さ
れている。N型MOSトランジスタ16のソースは接地
され、N型MOSトランジスタ17のソースは基準電源
VRに接続され、基準電圧が供給され、N型MOSトラ
ンジスタ17のベースはノードCBに接続されている。
【0025】オープンループ型保持用フリップ・フロッ
プとしてのフリップ・フロップ回路20は、クロック信
号の位相がフリップフロップ回路10に対し反転して入
るような構成となっている。P型MOSトランジスタ2
3のゲートとN型MOSトランジスタ24のゲートとP
型MOSトランジスタ21のドレインとN型MOSトラ
ンジスタ22のドレインはトランスファーゲート3の出
力端子Bに共通に接続されている。P型MOSトランジ
スタ21のゲートとN型MOSトランジスタ22のゲー
トとP型MOSトランジスタ23のドレインとN型MO
Sトランジスタ24のドレインとN型MOSトランジス
タ27のドレインはノードB20に共通に接続されてい
る。P型MOSトランジスタ25のベースはノードCに
接続され、P型MOSトランジスタ25のドレインとP
型MOSトランジスタ21のソースとP型MOSトラン
ジスタ23のソースは共通に接続されている。N型MO
Sトランジスタ25のソースには電圧VDDが供給さ
れ、N型MOSトランジスタ26のゲートはノードCB
に接続され、N型MOSトランジスタ26のドレインと
N型MOSトランジスタ22のソースとN型MOSトラ
ンジスタ24のソースは共通に接続されている。N型M
OSトランジスタ26のソースは接地され、N型MOS
トランジスタ27のソースは、基準電源VRに接続さ
れ、基準電圧が供給され、N型MOSトランジスタ27
のベースがノードCに接続されている。
【0026】ここで、入力クロック信号CLKの状態が
ローレベルのとき、CMOSトランスファーゲート2
は、前記第1の反転データ信号を取り込み、非反転クロ
ック信号NI−CLKがハイレベルのときには、前記第
1の反転データ信号の取り込みを遮断し、第1の転送デ
ータ信号を出力する。
【0027】入力クロック信号CLKの状態がローレベ
ルからハイレベルになると、P型MOSトランジスタ1
5とN型MOSトランジスタ16がオンとなり、N型M
OAトランジスタ17がオフとなることによって、フリ
ップフロップ回路10が動作し、前記第1の転送データ
信号がフリップフロップ回路10にラッチされる。それ
と同時にラッチされたデータ信号はノードAに出力され
る。このときCMOSトランスファーゲート3はオンし
ているので、前記ラッチされたデータ信号は出力データ
信号Qとして出力され続ける。
【0028】CMOSトランスファーゲート3は、非反
転クロック信号NI−CLKがハイレベルのとき、前記
ラッチされたデータ信号を取り込み、非反転クロック信
号NI−CLKがハイレベルからローレベルになると
き、前記ラッチされたデータ信号の取り込みを遮断し、
前記ラッチされたデータ信号を第2の転送データとして
出力する。
【0029】又、入力クロック信号がハイレベルからロ
ーレベルになると、P型MOSトランジスタ15とN型
MOSトランジスタ16がオフで、N型MOSトランジ
スタ17がオンであるのでフリップフロップ回路10は
ノードA10がVDD/2のレベルとなり、平衡状態と
なる。従って、入力クロック信号CLKの状態がハイレ
ベルになった瞬間はノードA10のレベルがVDD/2
であるので、P型MOSトランジスタ13とN型MOS
トランジスタ14で構成しているCMOSインバータ回
路が素早くオンすることができる。
【0030】入力クロック信号CLKの状態がハイレベ
ルからローレベルになると、フリップフロップ回路20
は動作し、前記第2の転送データ信号がフリップフロッ
プ回路20に保持される。それと同時に保持されたデー
タ信号はノードBに出力される。即ち、前記保持された
データ信号は、ノードBを通り、第2のインバータ回路
としてのCMOSインバータ回路4に入力される。CM
OSインバータ回路4は、前記保持されたデータ信号を
受け、第2の反転データ信号を送出する。該第2の反転
データ信号は出力データ信号Qとして出力される。
【0031】入力クロック信号CLKの状態がローレベ
ルのときは、CMOSトランスファーゲート3がオフす
るため、入力クロック信号CLKの状態がハイレベルに
なるまでは前記第2の反転データ信号を出力し続ける。
【0032】次に、図2に示すタイミングチャートを参
照して本発明に係るD型フリップフロップ回路の動作を
説明する。入力クロック信号CLKの状態がローレベル
のとき、CMOSトランスファーゲート2がオンして、
CMOSトランスファーゲート2に前記第1の反転デー
タ信号が取り込まれる。次に、入力クロック信号CLK
がローレベルからハイレベルになると、CMOSトラン
スファーゲート2はオフとなり、CMOSトランスファ
ーゲート3はオンとなり、フリップフロップ回路10が
動作する。この時、ラッチ動作に入る準備のために必要
なセットアップ時間t(set)は、入力データ信号が
入力されてその信号がフリップフロップ回路10の入力
(ノードA)に到達するまでの遅延時間tpd(D)と入
力クロック信号CLKの遅延時間tpd(CLK)の差で
与えられ、以下に示す数式4で表される。
【0033】
【数4】
【0034】又、CMOSトランスファーゲート2,3
の各遅延時間をt1 、CMOSインバータ回路1,4,
5,6の各遅延時間をt2 とすると、入力データ信号が
入力されてその信号がフリップフロップ回路10の入力
(ノードA)に到達するまでの遅延時間tpd(D)はt
1 とt2 の和となり、入力クロック信号CLKの遅延時
間tpd(CLK)は2t2 となり、セットアップ時間t
(set)は以下に示す数式5で表される。
【0035】
【数5】
【0036】一般にt1 <t2 であるので、t1 −t2
は負となり、セットアップ時間t(set)は零とな
る。又、フリップフロップ回路10にラッチされたデー
タを出力データ信号Qとして読み出すまでの時間は、ノ
ードAから出力端子Qまでの遅延時間tpd(A−Q)と
クロック信号の遅延時間tpd(CLK)の和で与えら
れ、以下に示す数式6で表される。
【0037】
【数6】
【0038】ここで、前記数式5,数式6と上記した数
式2,数式3を参照して、本発明に係るD型フリップフ
ロップ回路と従来のD型フリップフロップ回路における
セットアップ時間及びデータを読み出す遅延時間につい
て比較し、検討する。
【0039】本発明において、セットアップ時間t(s
et)は、上記数式5で示されるので、例えば、CMO
Sトランスファーゲートの遅延時間t1 を0.2ns、
CMOSインバータ回路の遅延時間t2 を0.3nsと
した場合、セットアップ時間t(set)は0となるこ
とがわかる。一方、従来のフリップフロップ回路によれ
ばセットアップ時間t(set)は、上記数式2で示さ
れるので、上記同様にt1 を0.2ns、t2 を0.3
nsとした場合、0.5nsとなる。従って、本発明の
D型フリップフロップ回路はセットアップ時間を零にす
ることができ、セットアップに必要な時間が全くかから
ない。
【0040】次に、本発明において、データを読み出す
遅延時間tpd(Q)は、上記数式6で示されるので、例
えば、CMOSトランスファーゲートの遅延時間t1
0.2ns、CMOSインバータ回路の遅延時間t2
0.3nsとした場合、1.1nsとなる。一方、従来
のフリップフロップ回路によれば、データを読み出す遅
延時間tpd(Q)は、上記数式3で示されるので上記同
様にt1 を0.2ns、t2 を0.3nsとした場合、
1.4nsとなる。従って、本発明のD型フリップフロ
ップ回路は、従来に比べて、データを読み出す遅延時間
を0.3ns短縮することができる。
【0041】次に、本発明に係るD型フリップフロップ
回路の第2の実施例について図3を参照して説明する。
オープンループ型ラッチ用フリップフロップ回路として
のフリップフロップ回路30とオープンループ型保持用
フリップフロップ回路としてのフリップフロップ回路4
0は、それぞれ上記した第1の実施例におけるフリップ
フロップ回路10のCMOSインバータ回路17を抵抗
37に、フリップフロップ回路20のCMOSインバー
タ回路27を抵抗47に置き換えた構成となっている。
【0042】次に、第2の実施例におけるD型フリップ
フロップ回路の具体的な動作について説明する。フリッ
プフロップ回路30はP型MOSトランジスタ31,3
3とN型MOSトランジスタ32,34で構成されてい
る。クロック信号CLKの状態がローレベルからハイレ
ベルになるとP型MOSトランジスタ35とN型MOS
トランジスタ36がオンして、フリップフロップ回路と
して動作し、CMOSトランスファーゲート2から出力
される第1の転送データ信号をラッチする。それと同時
にCMOSトランスファーゲート3がオンして、前記ラ
ッチされた信号が出力データ信号Qとして出力され続け
る。又、入力クロック信号CLKの状態がローレベルの
とき、P型MOSトランジスタ35とN型MOSトラン
ジスタ36がオフとなり、抵抗47には電流が流れなく
なる。従って、ノードA30の電位がVDD/2のレベ
ルとなり、平衡状態となる。よって入力クロック信号C
LKの状態がハイレベルになった瞬間もノードA30の
電位はVDD/2であるので、P型MOSトランジスタ
33とN型MOSトランジスタ34で構成しているCM
OSインバータ回路が素早くオンすることができる。
【0043】一方、フリップフロップ回路40は、入力
クロック信号CLKの位相がフリップフロップ回路30
に対し反転して入るような構成となっている。入力クロ
ック信号CLKの状態がハイレベルからローレベルにな
るとフリップフロップ回路40が動作し、CMOSトラ
ンスファーゲート3から出力される第2の転送データ信
号がフリップフロップ回路40に保持される。それと同
時に保持されたデータ信号はノードBに出力される。即
ち、前記保持されたデータ信号は、ノードBを通り、第
2のインバータ回路としてのCMOSインバータ回路4
に入力される。CMOSインバータ回路4は、前記保持
されたデータ信号を受け、第2の反転データ信号を送出
する。該第2の反転データ信号は、入力クロック信号C
LKの状態がローレベルのとき、出力データ信号Qとし
て出力され続ける。
【0044】第2の実施例は第1の実施例におけるN型
MOSトランジスタ17,27を抵抗37,47に置き
換えただけであるので、データ信号及びクロック信号の
タイミングは図3に示すタイミングと同様である。
【0045】また第2の実施例では、第1の実施例のN
型MOSトランジスタ17,27を抵抗37,47に置
き換えたことによってCMOSインバータ5,6の負荷
を小さくすることができる。
【0046】尚、オープンループ型ラッチ用フリップフ
ロップ回路としてのフリップフロップ回路10又はフリ
ップフロップ回路30のいずれか一方とオープンループ
型保持用フリップフロップ回路としてのフリップフロッ
プ回路20又はフリップフロップ回路40のいずれか一
方とが組み合わされることによって本発明の効果が得ら
れる。即ち、4通りの組み合わせが可能である。
【0047】尚、入力クロック信号CLKを図2に示す
入力クロック信号CLKを反転させた信号とし、トラン
スファーゲート2のNチャンネルゲートとPチャンネル
ゲートにそれぞれノードC、ノードCBを接続し、トラ
ンスファーゲート3のNチャンネルゲートとPチャンネ
ルゲートにそれぞれノードCB、ノードCを接続し、フ
リップフロップ回路10において、N型MOSトランジ
スタ16のベースにノードCBを接続し、P型MOSト
ランジスタ15のベースにノードCを接続し、N型MO
Sトランジスタ17のベースにノードCを接続し、フリ
ップフロップ回路20において、N型MOSトランジス
タ26のベースにノードCを接続し、P型MOSトラン
ジスタ25のベースにノードCBを接続し、N型MOS
トランジスタ27のベースにノードCBを接続して構成
されるD型フリップフロップ回路でも上記同様の効果が
得られる。即ち、入力クロック信号CLKがハイレベル
からローレベルになったときフリップフロップ回路10
が動作し、入力クロック信号CLKがローレベルからハ
イレベルになったときフリップフロップ回路20が動作
するというものである。この場合においてもフリップフ
ロップ回路10,20,30,40の間で4つの組み合
わせが考えられることは言うまでもない。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、フリップフロップ回路
のフィードバック用のCMOSトランスファーゲートを
用いず、CMOSフリップフロップ回路の電源VDD側
にP型MOSトランジスタ、アースGND側にN型MO
Sトランジスタを接続してなるクロックドインバータに
よって構成されているので、セットアップ時間を零にで
き、又、データ読み出し遅延時間を短縮することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るD型フリップフロップ回路の第1
の実施例を示す回路図である。
【図2】本発明に係るD型フリップフロップ回路のタイ
ミングチャートを示す図である。
【図3】本発明に係るD型フリップフロップ回路の第2
の実施例を示す回路図である。
【図4】従来のD型フリップフロップ回路の構成を示す
回路図である。
【図5】従来のD型フリップフロップ回路のタイミング
チャートを示す図である。
【符号の説明】
1 CMOSインバータ回路 2 CMOSトランスファーゲート 3 CMOSトランスファーゲート 4 CMOSインバータ回路 5 CMOSインバータ回路 6 CMOSインバータ回路 10,20,30,40 フリップフロップ回路 11,13,15,21,23 P型MOSトランジ
スタ 12,14,16,17,22,24 N型MOSト
ランジスタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−316914(JP,A) 特開 平4−337597(JP,A) 特開 平6−291614(JP,A) 特開 平6−45879(JP,A) 特開 平5−199079(JP,A) 特開 平4−317212(JP,A) 特開 平3−93310(JP,A) 特開 平2−105611(JP,A) 特開 昭61−101113(JP,A)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力データ信号(D)を入力クロック信
    号(CLK)に応答してラッチして保持し、出力データ
    信号(Q)を出力するD型フリップフロップ回路におい
    て、前記入力クロック信号(CLK)を反転した反転ク
    ロック信号(I−CLK)と該反転クロック信号(NI
    −CLK)を反転した非反転クロック信号(NI−CL
    K)とを発生するクロック発生手段(5,6)と、前記
    入力データ信号(D)を反転して第1の反転データ信号
    を出力する第1のインバータ回路(1)と、前記反転ク
    ロック信号(I−CLK)と前記非反転クロック信号
    (NI−CLK)とに応答して、前記非反転クロック信
    号(NI−CLK)がローレベルのときに前記第1の反
    転データ信号を取り込み、前記非反転クロック信号(N
    I−CLK)がハイレベルのときには前記第1の反転デ
    ータ信号の取り込みを遮断し、第1の転送データ信号を
    出力する第1のトランスファーゲート(2)と、前記第
    1のトランスファーゲート(2)の出力端子(A)に接
    続され、基準電圧(VR)が与えられ、前記反転クロッ
    ク信号(I−CLK)と前記非反転クロック信号(NI
    −CLK)とに応答して、該非反転クロック信号(NI
    −CLK)の立上がりで前記第1の転送データ信号をラ
    ッチし、ラッチしたデータ信号を前記第1のトランスフ
    ァーゲート(2)の出力端子に出力するオープンループ
    型ラッチ用フリップ・フロップ回路(10又は30)
    と、前記第1のトランスファーゲート(2)の出力端子
    (A)に接続され、前記反転クロック信号(I−CL
    K)と前記非反転クロック信号(NI−CLK)とに応
    答して、前記非反転クロック信号(NI−CLK)がハ
    イレベルのときに前記ラッチしたデータ信号を取り込
    み、前記非反転クロック信号(NI−CLK)がロウレ
    ベルのときには前記ラッチしたデータ信号の取り込みを
    遮断し、第2の転送データ信号を出力する第2のトラン
    スファーゲート(3)と、前記第2のトランスファーゲ
    ート(3)の出力端子(B)に接続され、前記基準電圧
    (VR)が与えられ、前記反転クロック信号(I−CL
    K)と前記非反転クロック信号(NI−CLK)とに応
    答して、前記非反転クロック信号(NI−CLK)の立
    下がりで前記第2の転送データ信号を保持し、保持した
    データ信号を前記第2のトランスファーゲート(2)の
    出力端子に出力するオープンループ型保持用フリップ・
    フロップ回路(20又は40)と、前記第2のトランス
    ファーゲート(3)の出力端子(B)に接続され、前記
    第2の転送データ信号および/または前記保持したデー
    タ信号を反転して第2の反転データ信号を前記出力デー
    タ信号(Q)として出力する第2のインバータ回路
    (4)とを具備することを特徴とするD型フリップフロ
    ップ回路。
  2. 【請求項2】 入力データ信号(D)を入力クロック信
    号(CLK)に応答してラッチして保持し、出力データ
    信号(Q)を出力するD型フリップフロップ回路におい
    て、前記入力クロック信号(CLK)を反転した反転ク
    ロック信号(I−CLK)と該反転クロック信号(NI
    −CLK)を反転した非反転クロック信号(NI−CL
    K)とを発生するクロック発生手段(5,6)と、前記
    入力データ信号(D)を反転して第1の反転データ信号
    を出力する第1のインバータ回路(1)と、前記反転ク
    ロック信号(I−CLK)と前記非反転クロック信号
    (NI−CLK)とに応答して、前記非反転クロック信
    号(NI−CLK)がハイレベルのときに前記第1の反
    転データ信号を取り込み、前記非反転クロック信号(N
    I−CLK)がローレベルのときには前記第1の反転デ
    ータ信号の取り込みを遮断し、第1の転送データ信号を
    出力する第1のトランスファーゲート(2)と、前記第
    1のトランスファーゲート(2)の出力端子(A)に接
    続され、基準電圧(VR)が与えられ、前記反転クロッ
    ク信号(I−CLK)と前記非反転クロック信号(NI
    −CLK)とに応答して、該非反転クロック信号(NI
    −CLK)の立下がりで前記第1の転送データ信号をラ
    ッチし、ラッチしたデータ信号を前記第1のトランスフ
    ァーゲート(2)の出力端子に出力するオープンループ
    型ラッチ用フリップ・フロップ回路(10又は30)
    と、前記第1のトランスファーゲート(2)の出力端子
    (A)に接続され、前記反転クロック信号(I−CL
    K)と前記非反転クロック信号(NI−CLK)とに応
    答して、前記非反転クロック信号(NI−CLK)がロ
    ーレベルのときに前記ラッチしたデータ信号を取り込
    み、前記非反転クロック信号(NI−CLK)がハイレ
    ベルのときには前記ラッチしたデータ信号の取り込みを
    遮断し、第2の転送データ信号を出力する第2のトラン
    スファーゲート(3)と、前記第2のトランスファーゲ
    ート(3)の出力端子(B)に接続され、前記基準電圧
    (VR)が与えられ、前記反転クロック信号(I−CL
    K)と前記非反転クロック信号(NI−CLK)とに応
    答して、前記非反転クロック信号(NI−CLK)の立
    上がりで前記第2の転送データ信号を保持し、保持した
    データ信号を前記第2のトランスファーゲート(2)の
    出力端子に出力するオープンループ型保持用フリップ・
    フロップ回路(20又は40)と、前記第2のトランス
    ファーゲート(3)の出力端子(B)に接続され、前記
    第2の転送データ信号および/または前記保持したデー
    タ信号を反転して第2の反転データ信号を前記出力デー
    タ信号(Q)として出力する第2のインバータ回路
    (4)とを具備することを特徴とするD型フリップフロ
    ップ回路。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のD型フリップフロップ回
    路において、前記第1のトランスファーゲート(2)の
    PチャンネルゲートとNチャンネルゲートは、それぞれ
    第1のノード(C)と第2のノード(CB)に接続さ
    れ、前記第2のトランスファーゲート(3)のPチャン
    ネルゲートとNチャンネルゲートは、それぞれ前記第2
    のノード(CB)と前記第1のノード(C)に接続さ
    れ、前記第2のノード(CB)には前記反転クロック信
    号(I−CLK)が入力され、前記第1のノード(C)
    には前記非反転クロック信号(NI−CLK)が入力さ
    れることを特徴とするD型フリップフロップ回路。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のD型フリップフロップ回
    路において、前記第1のトランスファーゲート(2)の
    NチャンネルゲートとPチャンネルゲートは、それぞれ
    第1のノード(C)と第2のノード(CB)に接続さ
    れ、前記第2のトランスファーゲート(3)のNチャン
    ネルゲートとPチャンネルゲートは、それぞれ前記第2
    のノード(CB)と前記第1のノード(C)に接続さ
    れ、前記第2のノード(CB)には前記反転クロック信
    号(I−CLK)が入力され、前記第1のノード(C)
    には前記非反転クロック信号(NI−CLK)が入力さ
    れることを特徴とするD型フリップフロップ回路。
  5. 【請求項5】 請求項3記載のD型フリップフロップ回
    路において、前記オープンループ型ラッチ用フリップ・
    フロップ回路(10)は、P型MOSトランジスタ(1
    3)のゲートとN型MOSトランジスタ(14)のゲー
    トとP型MOSトランジスタ(11)のドレインとN型
    MOSトランジスタ(12)のドレインが前記出力端子
    (A)に共通に接続され、前記P型MOSトランジスタ
    (11)のゲートと前記N型MOSトランジスタ(1
    2)のゲートと前記P型MOSトランジスタ(13)の
    ドレインと前記N型MOSトランジスタ(14)のドレ
    インとN型MOSトランジスタ(17)のドレインが共
    通に接続され、P型MOSトランジスタ(15)のベー
    スが前記第2のノード(CB)に接続され、前記P型M
    OSトランジスタ(15)のドレインと前記P型MOS
    トランジスタ(11)のソースと前記P型MOSトラン
    ジスタ(13)のソースが共通に接続され、前記P型M
    OSトランジスタ(15)のソースに電圧(VDD)が
    供給され、N型MOSトランジスタ(16)のベースが
    前記第1のノード(C)に接続され、前記N型MOSト
    ランジスタ(16)のドレインと前記N型MOSトラン
    ジスタ(12)のソースと前記N型MOSトランジスタ
    (14)のソースが共通に接続され、前記N型MOSト
    ランジスタ(16)のソースが接地され、N型MOSト
    ランジスタ(17)のソースが基準電源(VR)に接続
    され、前記N型MOSトランジスタ17のベースが前記
    第2のノード(CB)に接続されて構成されていること
    を特徴とするD型フリップフロップ回路。
  6. 【請求項6】 請求項3記載のD型フリップフロップ回
    路において、前記オープンループ型ラッチ用フリップ・
    フロップ回路(30)は、P型MOSトランジスタ(3
    3)のゲートとN型MOSトランジスタ(34)のゲー
    トとP型MOSトランジスタ(31)のドレインとN型
    MOSトランジスタ(32)のドレインが前記出力端子
    (A)に共通に接続され、前記P型MOSトランジスタ
    (31)のゲートと前記N型MOSトランジスタ(3
    2)のゲートと前記P型MOSトランジスタ(33)の
    ドレインと前記N型MOSトランジスタ(34)のドレ
    インと抵抗(37)が共通に接続され、P型MOSトラ
    ンジスタ(35)のベースが前記第2のノード(CB)
    に接続され、前記P型MOSトランジスタ(35)のド
    レインと前記P型MOSトランジスタ(31)のソース
    と前記P型MOSトランジスタ(33)のソースが共通
    に接続され、前記P型MOSトランジスタ(35)のソ
    ースに電圧(VDD)が供給され、N型MOSトランジ
    スタ(36)のベースが前記第1のノード(C)に接続
    され、前記N型MOSトランジスタ(36)のドレイン
    と前記N型MOSトランジスタ(32)のソースと前記
    N型MOSトランジスタ(34)のソースが共通に接続
    され、前記N型MOSトランジスタ(36)のソースが
    接地され、前記抵抗(37)が基準電源(VR)に接続
    されて構成されていることを特徴とするD型フリップフ
    ロップ回路。
  7. 【請求項7】 請求項5又は6記載のD型フリップフロ
    ップ回路において、前記オープンループ型保持用フリッ
    プ・フロップ回路(20)は、P型MOSトランジスタ
    (23)のゲートとN型MOSトランジスタ(24)の
    ゲートとP型MOSトランジスタ(21)のドレインと
    N型MOSトランジスタ(22)のドレインが前記第2
    のトランスファーゲート(3)の出力端子(B)に共通
    に接続され、前記P型MOSトランジスタ(21)のゲ
    ートと前記N型MOSトランジスタ(22)のゲートと
    前記P型MOSトランジスタ(23)のドレインと前記
    N型MOSトランジスタ(24)のドレインとN型MO
    Sトランジスタ(27)のドレインが共通に接続され、
    P型MOSトランジスタ(25)のベースが前記第1の
    ノード(C)に接続され、前記P型MOSトランジスタ
    (25)のドレインと前記P型MOSトランジスタ(2
    1)のソースと前記P型MOSトランジスタ(23)の
    ソースは共通に接続され、前記N型MOSトランジスタ
    (25)のソースに電圧(VDD)が供給され、N型M
    OSトランジスタ(26)のゲートは前記第2のノード
    (CB)に接続され、前記N型MOSトランジスタ(2
    6)のドレインと前記N型MOSトランジスタ(22)
    のソースと前記N型MOSトランジスタ(24)のソー
    スは共通に接続され、前記N型MOSトランジスタ(2
    6)のソースが接地され、前記N型MOSトランジスタ
    (27)のソースが基準電源VRに接続され、前記N型
    MOSトランジスタ27のベースが前記第1のノード
    (C)に接続されて構成されていることを特徴とするD
    型フリップフロップ回路。
  8. 【請求項8】 請求項5乃至7記載のD型フリップフロ
    ップ回路において、前記オープンループ型保持用フリッ
    プ・フロップ回路(40)は、P型MOSトランジスタ
    (43)のゲートとN型MOSトランジスタ(44)の
    ゲートとP型MOSトランジスタ(41)のドレインと
    N型MOSトランジスタ(42)のドレインが前記第2
    のトランスファーゲート(3)の出力端子(B)に共通
    に接続され、前記P型MOSトランジスタ(41)のゲ
    ートと前記N型MOSトランジスタ(42)のゲートと
    前記P型MOSトランジスタ(43)のドレインと前記
    N型MOSトランジスタ(44)のドレインと抵抗(4
    7)が共通に接続され、P型MOSトランジスタ(4
    5)のベースが前記第1のノード(C)に接続され、前
    記P型MOSトランジスタ(45)のドレインと前記P
    型MOSトランジスタ(41)のソースと前記P型MO
    Sトランジスタ(43)のソースは共通に接続され、前
    記N型MOSトランジスタ(45)のソースに電圧(V
    DD)が供給され、N型MOSトランジスタ(46)の
    ゲートは前記第2のノード(CB)に接続され、前記N
    型MOSトランジスタ(46)のドレインと前記N型M
    OSトランジスタ(42)のソースと前記N型MOSト
    ランジスタ(44)のソースは共通に接続され、前記N
    型MOSトランジスタ(46)のソースが接地され、前
    記抵抗(47)が基準電源VRに接続されて構成されて
    いることを特徴とするD型フリップフロップ回路。
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