JP2856102B2 - Flip-flop circuit - Google Patents

Flip-flop circuit

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JP2856102B2
JP2856102B2 JP7086127A JP8612795A JP2856102B2 JP 2856102 B2 JP2856102 B2 JP 2856102B2 JP 7086127 A JP7086127 A JP 7086127A JP 8612795 A JP8612795 A JP 8612795A JP 2856102 B2 JP2856102 B2 JP 2856102B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はフリップフロップ回路に
関し、特に縦型2段のエミッタ結合論理(ECL;Emit
ter Coupled Logic)構成のマスタースレーブ型フリッ
プフロップ回路のデータスルーを防止する機能を有する
フリップフロップ回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flip-flop circuit, and more particularly to a vertical two-stage emitter coupled logic (ECL; Emit).
The present invention relates to a flip-flop circuit having a function of preventing data through of a master-slave flip-flop circuit having a “ter Coupled Logic” configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ECL構成のフリップフロップ回
路は、高電位側の基準電位に対してデータ信号を入力す
る第1の差動回路と、そのデータを保持するための第2
の差動回路と、データ読み込み・保持の機能を制御する
ために低電位側の基準電位に対してクロック信号を入力
する第3差動回路と、による縦型2段ECL構成のラッ
チ回路を2個用い、マスター側ラッチ回路の出力信号を
スレーブ側ラッチ回路のデータ信号として読み込むよう
にした、いわゆる縦型2段のECL構成のマスタースレ
ーブ型フリップフロップ回路として構成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a flip-flop circuit having an ECL structure has a first differential circuit for inputting a data signal with respect to a high-potential reference potential and a second differential circuit for holding the data.
And a third differential circuit for inputting a clock signal with respect to a low-potential reference potential for controlling the function of reading and holding data. It is configured as a so-called master-slave flip-flop circuit having a so-called vertical two-stage ECL configuration in which an output signal of the master-side latch circuit is read as a data signal of the slave-side latch circuit.

【0003】そして、クロック信号に応じてマスター側
ラッチ回路とスレーブ側ラッチ回路とでデータの読み込
み機能とデータの保持機能を交互に行うことにより、入
力信号データをクロックの立ち上がりまたは立ち下がり
エッジをトリガにして出力する。
The master latch circuit and the slave latch circuit alternately perform a data reading function and a data holding function in response to a clock signal, so that input signal data is triggered by a rising or falling edge of a clock. And output.

【0004】このような構成のマスタースレーブ型フリ
ップフロップ回路においては、トリガのエッジと反対方
向にクロック信号が動いた場合に、自らの出力信号を保
持すべきところをマスター及びスレーブの両ラッチ回路
がともに過渡的にデータの読み込み状態となり、データ
信号がそのまま出力されてしまうというデータスルー現
象という問題が生じる。
In the master-slave type flip-flop circuit having such a configuration, when the clock signal moves in the direction opposite to the edge of the trigger, both the master and slave latch circuits determine where to hold their own output signal. In both cases, a data reading state occurs transiently, and a problem of a data through phenomenon that a data signal is output as it is occurs.

【0005】データスルーを回避する手段を備えた従来
のマスタースレーブ型フリップフロップ回路として、図
5に示すような回路構成(「第1の従来例」という)が
ある。
[0005] As a conventional master-slave type flip-flop circuit provided with means for avoiding data through, there is a circuit configuration as shown in FIG. 5 (referred to as a "first conventional example").

【0006】このフリップフロップ回路は、縦型2段E
CL構成のマスタースレーブ型フリップフロップ回路で
構成され、クロック(CK)入力端子1、データ(D)
入力端子2と、Q,QB出力端子3、4と、VCC電源
端子5、VEE電源端子6と、npn型トランジスタ1
1〜29と、抵抗31〜42と、定電流源80〜82と
から構成される。
This flip-flop circuit has a vertical two-stage E
It is composed of a master-slave flip-flop circuit having a CL configuration, and has a clock (CK) input terminal 1 and data (D)
Input terminal 2, Q and QB output terminals 3, 4, VCC power supply terminal 5, VEE power supply terminal 6, npn transistor 1
1 to 29, resistors 31 to 42, and constant current sources 80 to 82.

【0007】トランジスタ12、15、トランジスタ1
3、14、トランジスタ16、17はそれぞれエミッタ
同士が共通接続されマスター側ラッチ回路の第1〜第3
の差動対トランジスタを構成し(それぞれ「第1〜第3
の差動回路」ともいう)、トランジスタ18、19はマ
スター側のエミッタフォロワ回路を構成し、抵抗33、
34はエミッタフォロワ抵抗であり、また抵抗31、3
2はマスター側のコレクタ負荷抵抗である。第1の定電
流源80は、第3の差動対トランジスタ16、17の共
通接続されたエミッタとVEE電源端子6との間に接続
され、定電流ICS1を流す。
[0007] Transistors 12, 15, Transistor 1
The emitters of the transistors 3 and 14 and the transistors 16 and 17 are commonly connected to each other, and the first to third transistors of the master side latch circuit are connected.
(Referred to as “first to third”, respectively).
Transistors 18 and 19 constitute a master-side emitter follower circuit, and include resistors 33 and
Reference numeral 34 denotes an emitter follower resistor.
2 is a collector load resistance on the master side. The first constant current source 80 is connected between the commonly connected emitters of the third differential pair transistors 16 and 17 and the VEE power supply terminal 6, and flows the constant current ICS1.

【0008】また、トランジスタ20、23、トランジ
スタ21、22、トランジスタ24、25はそれぞれエ
ミッタ同士が共通接続されスレーブ側の第4〜第6の差
動対トランジスタを構成し(それぞれ「第4〜第6の差
動回路」ともいう)、トランジスタ26、27はスレー
ブ側のエミッタフォロワ回路を構成し、抵抗37、38
はエミッタフォロワ抵抗であり、抵抗35、36はスレ
ーブ側のコレクタ負荷抵抗である。第2の定電流源81
は、第6の差動対トランジスタ24、25の共通接続さ
れたエミッタとVEE電源端子6との間に接続され、定
電流ICS1を流す。
Further, the transistors 20, 23, the transistors 21, 22, and the transistors 24, 25 have their emitters commonly connected to each other to form fourth to sixth differential pair transistors on the slave side ("fourth to sixth", respectively). 6), the transistors 26 and 27 form an emitter follower circuit on the slave side, and the resistors 37 and 38
Is an emitter follower resistance, and the resistors 35 and 36 are collector load resistors on the slave side. Second constant current source 81
Is connected between the commonly connected emitters of the sixth differential pair transistors 24 and 25 and the VEE power supply terminal 6, and flows the constant current ICS1.

【0009】ベースをクロック入力端子1に接続したト
ランジスタ11はエミッタフォロワ回路を構成し、抵抗
41はエミッタフォロワ抵抗である。
The transistor 11 whose base is connected to the clock input terminal 1 forms an emitter follower circuit, and the resistor 41 is an emitter follower resistor.

【0010】ベースをトランジスタ20、23のコレク
タに接続したトランジスタ28、29は出力段のエミッ
タフォロワトランジスタであり、抵抗39、40は出力
のエミッタフォロワ抵抗である。
The transistors 28 and 29 whose bases are connected to the collectors of the transistors 20 and 23 are emitter follower transistors at the output stage, and the resistors 39 and 40 are emitter follower resistors at the output.

【0011】VCC電源端子5には高電位側の電源が印
加され、VEE電源端子6には低電位側の電源電圧が印
加される。
A power supply on the high potential side is applied to the VCC power supply terminal 5, and a power supply voltage on the low potential side is applied to the VEE power supply terminal 6.

【0012】データ入力端子2に入力されたデータ信号
はマスター側の第1の差動回路のトランジスタ12のベ
ースに入力され、クロック入力端子1に入力されたクロ
ック(CK)はエミッタフォロワトランジスタ11を介
して第3、第6の差動回路のトランジスタ16、25の
ベースに入力される。またマスター側のコレクタ負荷抵
抗31、32に現われた電位降下をエミッタフォロワト
ランジスタ18、19を介してマスター側ラッチ回路の
出力データ信号として取り出し、スレーブ側の第4の差
動対トランジスタ23、20のベースに入力する。
The data signal input to the data input terminal 2 is input to the base of the transistor 12 of the first differential circuit on the master side, and the clock (CK) input to the clock input terminal 1 causes the emitter follower transistor 11 to operate. The signal is input to the bases of the transistors 16 and 25 of the third and sixth differential circuits through the third and sixth differential circuits. The potential drop appearing on the master-side collector load resistors 31 and 32 is extracted as an output data signal of the master-side latch circuit via the emitter-follower transistors 18 and 19, and the fourth differential pair transistors 23 and 20 on the slave side are extracted. Fill in the base.

【0013】トランジスタ30はベースが基準電位(V
R1)に接続され、コレクタがVCC電源5に接続さ
れ、エミッタがスレーブ側の低電位側に位置する第6の
差動回路のトランジスタ24のベースと抵抗42の一端
の共通接続点に接続されている。なお、基準電位(VR
1)は第1の差動回路のトランジスタ15のベースにも
続され、高電位側の基準電位を与える。抵抗42の他端
(低電位側)はマスター側の低電位側に位置する第3の
差動回路のトランジスタ17のベースと第3の定電流源
82に接続され、第3の定電流源82は定電流ICS2
が流される。
The base of the transistor 30 has a reference potential (V
R1), the collector is connected to the VCC power supply 5, and the emitter is connected to a common connection point between the base of the transistor 24 and one end of the resistor 42 of the sixth differential circuit located on the low potential side on the slave side. I have. Note that the reference potential (VR
1) is also connected to the base of the transistor 15 of the first differential circuit, and gives a high-potential-side reference potential. The other end (low potential side) of the resistor 42 is connected to the base of the transistor 17 of the third differential circuit and the third constant current source 82 located on the low potential side of the master side. Is the constant current ICS2
Is shed.

【0014】図5の従来例のマスタースレーブ型フリッ
プフロップ回路の動作について説明する。
The operation of the conventional master-slave flip-flop circuit shown in FIG. 5 will be described.

【0015】クロック信号入力端子1に低電位(Low
レベル)のクロック信号(CK)が入力されている状態
では、マスター側の低電位側に位置する第3の差動回路
のトランジスタ17がオン状態、トランジスタ16がオ
フ状態にあり、データ信号入力端子2に入力されるデー
タ信号の電位に応じてマスター側の高電位側に位置する
第1の差動対トランジスタ12、15のいずれか一方が
動作状態となり、データの読み込みの機能を有する。な
お、その際、トランジスタ16がオフ状態にあるために
電流路が遮断されマスター側の高電位側に位置する第2
の差動対トランジスタ13、14は共にオフ状態とな
る。
A low potential (Low) is applied to the clock signal input terminal 1.
Level), the transistor 17 of the third differential circuit located on the low potential side of the master is on, the transistor 16 is off, and the data signal input terminal Either one of the first differential pair transistors 12 and 15 located on the high potential side on the master side operates according to the potential of the data signal input to 2, and has a data reading function. At this time, since the transistor 16 is in the off state, the current path is cut off and the second path located on the high potential side on the master side is turned off.
The differential pair transistors 13 and 14 are both turned off.

【0016】この時、スレーブ側の低電位側の第6の差
動回路のトランジスタ24がオン状態とされ、トランジ
スタ25がオフ状態にあり、このためスレーブ側の高電
位側の第4の差動対トランジスタ20、23はオフ状態
とされ、スレーブ側ラッチ回路は自らの出力信号状態が
エミッタフォロワ構成のトランジスタ26、27により
第5の差動対トランジスタ21、22のベースに帰還さ
れ、トランジスタ21、22のいずれか一方が動作状態
となり、データ保持の機能を有する。
At this time, the transistor 24 of the sixth low-potential differential circuit on the slave side is turned on and the transistor 25 is off, so that the fourth high-potential differential circuit on the slave side is turned off. The paired transistors 20 and 23 are turned off, and the output signal state of the slave side latch circuit is fed back to the bases of the fifth differential paired transistors 21 and 22 by the transistors 26 and 27 having an emitter follower configuration. Either one of them becomes active and has a data holding function.

【0017】一方、クロック信号入力端子1に入力され
るクロック信号(CK)が高電位(Highレベル)時
には、前述の動作とは逆の動作がマスター側及びスレー
ブ側の各ラッチ回路で行なわれる。より詳細には、マス
ター側ラッチ回路は自らの出力信号状態がエミッタフォ
ロワ構成のトランジスタ18、19により第2の差動対
トランジスタ13、14のベースに帰還されてトランジ
スタ13、14のいずれか一方が動作状態となり、デー
タ保持の機能を有し、スレーブ側においては、マスター
側のエミッタフォロワ構成のトランジスタ18、19の
出力をベース入力とする第4の差動対トランジスタ2
0、23のいずれか一方が動作状態となり、マスター側
ラッチ回路からの出力データの読み込み機能を有するこ
とになる。
On the other hand, when the clock signal (CK) input to the clock signal input terminal 1 is at a high potential (High level), the operation opposite to the above-described operation is performed in each of the master and slave latch circuits. More specifically, the output signal state of the master side latch circuit is fed back to the bases of the second differential pair transistors 13 and 14 by the transistors 18 and 19 having an emitter follower configuration, and one of the transistors 13 and 14 is turned on. The fourth differential pair transistor 2 has an operation state, has a data holding function, and has, on the slave side, the base inputs of the outputs of the transistors 18 and 19 having an emitter follower configuration on the master side.
Either one of 0 and 23 becomes an operating state, and has a function of reading output data from the master side latch circuit.

【0018】次に、図5に示す第1の従来例のマスター
スレーブ型フリップフロップ回路が、データスルーを防
止する動作について説明する。
Next, the operation of the first conventional master-slave flip-flop circuit shown in FIG. 5 for preventing data through will be described.

【0019】この従来例では、低電位側の第3、第6の
差動回路の基準電圧発生回路(基準電位VR1をベース
入力とするトランジスタ30で構成される)に抵抗42
と第3の定電流源82を直列形態に接続し、抵抗42の
高電位側の端子をスレーブ側の第3の差動回路のトラン
ジスタ24のベースに接続して基準電位を印加し、抵抗
42の低電位側の端子をマスター側の第6の差動回路の
トランジスタ17のベースに接続して基準電位を印加す
る構成としている。
In this conventional example, the resistor 42 is connected to the reference voltage generating circuit (constituted by the transistor 30 having the reference potential VR1 as a base input) of the third and sixth differential circuits on the low potential side.
And the third constant current source 82 are connected in series, the high-potential terminal of the resistor 42 is connected to the base of the transistor 24 of the third differential circuit on the slave side, and a reference potential is applied. Is connected to the base of the transistor 17 of the sixth differential circuit on the master side to apply a reference potential.

【0020】このような回路構成により、マスター側の
低電位側の差動回路の基準電位は、スレーブ側の基準電
位よりも抵抗値R42を有する抵抗42に定電流源82
の定電流が流れることによって生じる電位降下(R42
×ICS2)分だけ低い。
With such a circuit configuration, the reference potential of the differential circuit on the low potential side on the master side is supplied to the resistor 42 having a resistance value R42 higher than the reference potential on the slave side.
Potential drop (R42)
× ICS2).

【0021】このため、図6に示すとおり、クロック信
号(CK)が高電位から低電位へ(High→Low)
の遷移する際、マスター側ラッチ回路におけるデータ保
持からデータ読み込み動作への移行は、スレーブ側ラッ
チ回路におけるデータ読み込みからデータ保持動作への
移行時点から、クロック信号(CK)がさらに電位(=
R42×ICS2)分だけ下がった電圧に達した時点で
行われる。すなわち、スレーブ側でのデータ読み込みか
らデータ保持動作への移行時点と、マスター側でのデー
タ保持からデータ読み込み動作への移行時点との間に、
時間差Δtが設けられ、マスター及びスレーブの両ラッ
チ回路がともに読み込み状態となることが回避され、デ
ータスルーを防止している。
For this reason, as shown in FIG. 6, the clock signal (CK) changes from a high potential to a low potential (High → Low).
In the transition from the data holding operation to the data reading operation in the master-side latch circuit, the clock signal (CK) further increases the potential (=
R42 × ICS2) is performed when the voltage has dropped by the amount of (R42 × ICS2). In other words, between the point in time when the data is read from the slave and the time when the data is read, the time when the data is read from the data in the master and the data is read.
A time difference Δt is provided to prevent both the master and slave latch circuits from being in the read state, thereby preventing data through.

【0022】しかし、抵抗42による電位降下(=R4
2×ICS2)が例えば36mVであるとすると、これ
に伴いクロック信号(CK)の低電位(Low)側のノ
イズマージン(雑音余裕度)が36mV減少し、動作が
不安定になる。
However, the potential drop (= R4
If (2 × ICS2) is, for example, 36 mV, the noise margin (noise margin) on the low potential (Low) side of the clock signal (CK) is reduced by 36 mV, and the operation becomes unstable.

【0023】また、マスター側の低電位側の第3の差動
回路の基準電圧を調整することなく閾値電圧(スレッシ
ュホールド電圧)を信号振幅の中心より低くすることに
より、時間差Δtを発生させデータスルーを防止するよ
うに構成した従来のマスタースレーブ型フリップフロッ
プ回路の構成(「第2の従来例」という)を図7に示す
(特開平2−135913号公報参照)。
Further, the time difference Δt is generated by lowering the threshold voltage (threshold voltage) from the center of the signal amplitude without adjusting the reference voltage of the third differential circuit on the low potential side on the master side. FIG. 7 shows a configuration of a conventional master-slave type flip-flop circuit configured to prevent the through (referred to as "second conventional example") (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-135913).

【0024】図7において、図5と同一の機能を有する
要素には同一の参照符号が付されている。以下では図5
に示した前記第1の従来例との構成上の相違点のみを説
明する。
In FIG. 7, elements having the same functions as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. In the following, FIG.
Only the structural differences from the first conventional example shown in FIG.

【0025】図7を参照して、図5に示した前記第1の
従来例で設けられた抵抗42は省かれ、マスター側の低
電位側の第3の差動回路のトランジスタ16は複数個
(例えば3個)互いに並列形態に接続されたトランジス
タ16−1〜16−3で構成され、第3の定電流源82
は抵抗44置き換えられている。トランジスタ16−1
〜16−3は、クロック信号(CK)のトランジスタ1
1によるエミッタフォロワ出力信号がベースに共通入力
され、コレクタは共通に接続されて第2の差動対トラン
ジスタ13、14の共通接続されたエミッタに接続さ
れ、エミッタも共通接続されて第1の定電流源80に接
続されている。
Referring to FIG. 7, the resistor 42 provided in the first conventional example shown in FIG. 5 is omitted, and a plurality of transistors 16 of the third differential circuit on the low potential side on the master side are provided. (For example, three) transistors 16-1 to 16-3 connected in parallel with each other, and a third constant current source 82
Is replaced by a resistor 44. Transistor 16-1
16-3 are the transistors 1 of the clock signal (CK)
1, the emitter follower output signal is commonly input to the base, the collector is commonly connected to the commonly connected emitters of the second differential pair transistors 13, 14, and the emitter is also commonly connected to the first constant It is connected to a current source 80.

【0026】図7のフリップフロップ回路の動作につい
て以下に説明する。
The operation of the flip-flop circuit shown in FIG. 7 will be described below.

【0027】マスター側とスレーブ側の第1、第2の定
電流源80、81により、定電流ICS1が第3の差動
対トランジスタ16、17、第6の差動対トランジスタ
24、25に流れるとすると、トランジスタ16は、他
のトランジスタ17、24、25と同一形状(寸法)を
有する3個のトランジスタ16−1、16−2、16−
3の共通接続により構成されていることから、トランジ
スタ16−1、16−2、16−3の1個あたりに流れ
る電流は第1の定電流源80の電流値ICS1の3分の
1(=ICS1/3)となる。
The first and second constant current sources 80 and 81 on the master side and the slave side cause a constant current ICS1 to flow through the third differential pair transistors 16, 17 and the sixth differential pair transistors 24, 25. Then, the transistor 16 has three transistors 16-1, 16-2, 16- having the same shape (dimensions) as the other transistors 17, 24, 25.
3, the current flowing per one of the transistors 16-1, 16-2, and 16-3 is one third (=) of the current value ICS1 of the first constant current source 80. ICS1 / 3).

【0028】トランジスタの動作電圧と電流との関係
は、次式(1)が成立する。
The relationship between the operating voltage and the current of the transistor satisfies the following equation (1).

【0029】[0029]

【数1】 (Equation 1)

【0030】ここで、Iは動作エミッタ電流、Vは動作
ベース・エミッタ間電圧、Ieは飽和電流密度、qは電
荷量、nはエミッション係数、kはボルツマン定数、T
は温度を示す。
Where I is the operating emitter current, V is the operating base-emitter voltage, Ie is the saturation current density, q is the charge, n is the emission coefficient, k is the Boltzmann constant,
Indicates a temperature.

【0031】図7に示すように、トランジスタ16−
1、16−2、16−3に定電流ICS1が流れた時の
ベース・エミッタ間電圧をVfとすると、3個のトラン
ジスタ16−1、16−2、16−3には電流が分流す
るため、次式(2)が成り立つ。
As shown in FIG. 7, the transistor 16-
Assuming that the base-emitter voltage when the constant current ICS1 flows through 1, 16-2 and 16-3 is Vf, the current is shunted to the three transistors 16-1, 16-2 and 16-3. And the following equation (2) holds.

【0032】[0032]

【数2】 (Equation 2)

【0033】すなわち、上式(2)から複数のトランジ
スタ16−1、16−2、16−3からなるトランジス
タ16における動作電圧はΔVf=28mVだけ低くな
る。
That is, from the above equation (2), the operating voltage of the transistor 16 including the plurality of transistors 16-1, 16-2, and 16-3 is reduced by ΔVf = 28 mV.

【0034】このため、クロック信号(CK)が高電位
から低電位(High→Low)への遷移時に、図8に
示すように、クロック信号(CK)に対してマスター側
の閾値レベルがクロック信号(CK)の振幅中心である
スレーブ側の閾値レベルよりΔVf=28mV分低いた
め、マスター側におけるデータ保持からデータ読み込み
動作への移行は、スレーブ側におけるデータ読み込みか
らデータ保持動作への移行時点に比べ、時間差Δtだけ
遅くなり、データスルーを防止することができる。
Therefore, when the clock signal (CK) transitions from the high potential to the low potential (High → Low), the threshold level of the master side with respect to the clock signal (CK) is changed as shown in FIG. Since ΔVf = 28 mV lower than the threshold level on the slave side, which is the center of the amplitude of (CK), the transition from the data holding on the master side to the data reading operation is shorter than the transition from the data reading on the slave side to the data holding operation. , The time difference Δt, and data through can be prevented.

【0035】しかしながら、この場合、マスター側のラ
ッチ回路において、クロック信号(CK)の低電位(L
ow)側のノイズマージンがΔVf(=28mV)分減
少し、動作が不安定になるという問題がある。
In this case, however, in the latch circuit on the master side, the low potential (L) of the clock signal (CK) is applied.
There is a problem that the noise margin on the ow) side is reduced by ΔVf (= 28 mV) and the operation becomes unstable.

【0036】[0036]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の縦型2
段ECL構成のマスタースレーブ型フリップフロップ回
路は、データ読み込み、保持機能を制御する差動回路の
マスター側の基準電位を低位側に調整、あるいはマスタ
ー側のクロック信号に対するスレッシュホールドレベル
を低電位側に調整するため、マスター側のクロック信号
に対するノイズマージンを大幅に減少させるという問題
があった。
The above-mentioned conventional vertical type 2
The master-slave flip-flop circuit having the stage ECL configuration adjusts the master-side reference potential of the differential circuit that controls the data reading and holding functions to a lower potential side, or shifts the threshold level for the master-side clock signal to the lower potential side. For the adjustment, there is a problem that the noise margin for the clock signal on the master side is significantly reduced.

【0037】従って、本発明は上記問題点を解消し、縦
型2段ECL構成のマスタースレーブ型フリップフロッ
プ回路において、ノイズマージンを確保しつつデータス
ルーを防ぐマスターフレーブ型フリップフロップ回路を
提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and to provide a master-flavor type flip-flop circuit which prevents data through while securing a noise margin in a vertical two-stage ECL configuration master-slave type flip-flop circuit. With the goal.

【0038】[0038]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、データを入力する第1の差動回路と、前
記データを保持する第2の差動回路と、前記第1及び第
2の差動回路のデータ入力とデータ保持を制御する第3
の差動回路と、を有するマスター側ラッチ回路と、前記
マスター側ラッチ回路の出力データを入力する第4の差
動回路と、前記第4の差動回路の出力データを保持する
第5の差動回路と、前記第4及び第5の差動回路のデー
タ入力とデータ保持を制御する第6の差動回路と、を有
するスレーブ側ラッチ回路と、を含む縦型2段のエミッ
タ結合論理のフリップフロップ回路において、前記第3
の差動回路は、信号の振幅の中心より第1の所定電圧離
れたレベルを基準電とし、前記第6の差動回路は、信
号の振幅の中心より前記第1の所定電圧と反対の符号の
電圧である第2の所定電圧離れたレベルを基準電とす
る、ことを特徴とするフリップフロップ回路を提供す
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first differential circuit for inputting data, a second differential circuit for holding the data, and the first and second differential circuits. The third controlling the data input and data retention of the second differential circuit
Master-side latch circuit, a fourth differential circuit for inputting output data of the master-side latch circuit, and a fifth differential circuit for holding output data of the fourth differential circuit. And the data of the fourth and fifth differential circuits .
A slave-side latch circuit having a sixth differential circuit for controlling data input and data retention , and a vertical two-stage emitter-coupled logic flip-flop circuit including the third circuit.
Differential circuit, a first predetermined electric 圧離 from the center of the amplitude of the signal
Levels with respect conductive position, said sixth differential circuit is opposite to the first predetermined voltage from the center of the amplitude of the signal of the code
To a second predetermined electric 圧離levels is a voltage with a reference electric position
A flip-flop circuit characterized in that:

【0039】本発明においては、好ましくは、前記第3
の差動回路が、同一形状のトランジスタ対で構成され信
号の振幅の略中心より前記所定電位(ΔV1)低いレベ
ルを基準電位とし、前記第6の差動回路が同一形状のト
ランジスタ対で構成され信号の振幅の中心より前記所定
電位(ΔV2)高いレベルを基準電位とすることを特徴
とする。
In the present invention, preferably, the third
And the sixth differential circuit is composed of a pair of transistors having the same shape. The differential circuit is composed of a pair of transistors having the same shape. A level higher than the center of the amplitude of the signal by the predetermined potential (ΔV2) is set as a reference potential.

【0040】本発明においては、好ましくは、前記ΔV
1とΔV2がともに数mV〜数10mVの範囲に設定さ
れたことを特徴とする。本発明においては、好ましく
は、前記ΔV1とΔV2とが略等しい値に設定される。
In the present invention, preferably, ΔV
1 and ΔV2 are both set in the range of several mV to several tens mV. In the present invention, preferably, ΔV1 and ΔV2 are set to substantially equal values.

【0041】本発明は、好ましい態様として、前記第3
の差動回路の信号入力側の第1のトランジスタのベース
と前記第6の差動回路の信号入力側の第2のトランジス
タのベースとが接続され、前記第3の差動回路の基準電
位側の第3のトランジスタのベースと前記第6の差動回
路の基準電位側の第4のトランジスタのベースとが接続
され、前記第1のトランジスタが前記第3のトランジス
タと同一形状の複数のトランジスタを互いに並列形態に
接続して構成され、前記第4のトランジスタが前記第2
のトランジスタと同一形状のトランジスタを前記第1の
トランジスタを構成するトランジスタの個数と同数の互
いに並列形態に接続して構成されるフリップフロップを
提供する。
According to a preferred embodiment of the present invention, the third
The base of the first transistor on the signal input side of the differential circuit is connected to the base of the second transistor on the signal input side of the sixth differential circuit, and the reference potential side of the third differential circuit is connected. The base of the third transistor is connected to the base of the fourth transistor on the reference potential side of the sixth differential circuit, and the first transistor is composed of a plurality of transistors having the same shape as the third transistor. The fourth transistor is connected in parallel with each other, and the fourth transistor is connected to the second transistor.
And a transistor having the same shape as that of the first transistor and connected in parallel with each other in the same number as the number of transistors constituting the first transistor.

【0042】本発明は、好ましい態様として、前記第3
の差動回路の信号入力側の第1のトランジスタのベース
と前記第6の差動回路の信号入力側の第2のトランジス
タのベースとが接続され、前記第3の差動回路の基準電
位側の第3のトランジスタのベースと前記第6の差動回
路の基準電位側の第4のトランジスタのベースとが接続
され、前記第1のトランジスタが前記第3のトランジス
タのサイズの所定倍(A倍、A>1)のトランジスタで
構成され、前記第4のトランジスタが前記第2のトラン
ジスタのサイズのA倍のトランジスタで構成してもよ
い。
According to a preferred embodiment of the present invention, the third
The base of the first transistor on the signal input side of the differential circuit is connected to the base of the second transistor on the signal input side of the sixth differential circuit, and the reference potential side of the third differential circuit is connected. The base of the third transistor is connected to the base of the fourth transistor on the reference potential side of the sixth differential circuit, and the first transistor has a predetermined multiple (A times) the size of the third transistor. , A> 1), and the fourth transistor may be a transistor having a size A times the size of the second transistor.

【0043】また、本発明は、好ましい態様として、前
記第3及び第6の差動回路の一の入力端にそれぞれ基準
電圧を供給する回路が、高電位電源と低電位電源の間に
直列に接続された第1のエミッタフォロワトランジスタ
と、エミッタフォロワ抵抗と、第1の定電流源とから構
成され、前記第3及び第6の差動回路の他の入力端にそ
れぞれクロック信号を供給する回路が、クロック信号を
ベース入力とする第2のエミッタフォロワトランジスタ
と、前記第1の定電流源と同一の電流値を流す第2の定
電流源とから構成され、前記第1のエミッタフォロワト
ランジスタのベースに所定の基準電圧が入力され、前記
エミッタフォロワ抵抗の高電位側端子を前記スレーブ側
の前記第6の差動回路の前記一の入力端に接続し、前記
エミッタフォロワ抵抗の低電位側端子を前記マスター側
の前記第3の差動回路の前記一の入力端に接続し、前記
第1のエミッタフォロワトランジスタが前記第2のエミ
ッタフォロワトランジスタと同一形状のトランジスタを
複数個並列形態に接続して構成されることを特徴とす
る。
In a preferred aspect of the present invention, a circuit for supplying a reference voltage to one input terminal of each of the third and sixth differential circuits is connected in series between a high potential power supply and a low potential power supply. A circuit configured to include a first emitter follower transistor, an emitter follower resistor, and a first constant current source, and to supply a clock signal to the other input terminals of the third and sixth differential circuits, respectively; Comprises a second emitter follower transistor having a clock signal as a base input, and a second constant current source flowing the same current value as the first constant current source. A predetermined reference voltage is input to a base, and a high potential side terminal of the emitter follower resistor is connected to the one input terminal of the sixth differential circuit on the slave side, and the emitter follower is connected to the input terminal. A low-potential-side terminal of the resistor is connected to the one input terminal of the third differential circuit on the master side, and the first emitter follower transistor includes a plurality of transistors having the same shape as the second emitter follower transistor. It is characterized by being connected in a parallel configuration.

【0044】さらに、本発明は、好ましい態様として、
前記第3及び第6の差動回路の一の入力端にそれぞれ基
準電圧を供給する回路が、高電位電源と低電位電源の間
に直列に接続された第1のエミッタフォロワトランジス
タと、第1のエミッタフォロワ抵抗と、第1の定電流源
とから構成され、前記第3及び第6の差動回路の他の入
力端にそれぞれクロック信号を供給する回路が、クロッ
ク信号をベース入力とする第2のエミッタフォロワトラ
ンジスタと、第2のエミッタフォロワ抵抗と、前記第1
の定電流源と同一の電流値を流す第2の定電流源とから
構成され、前記第1のエミッタフォロワトランジスタの
ベースに所定の基準電圧が入力され、前記第1のエミッ
タフォロワ抵抗が前記第2のエミッタフォロワ抵抗の所
定倍の抵抗値を有し、前記第1のエミッタフォロワ抵抗
の高電位側端子を前記スレーブ側の前記第6の差動回路
の前記一の入力端に接続し、前記第1のエミッタフォロ
ワ抵抗の低電位側端子を前記マスター側の前記第3の差
動回路の前記一の入力端に接続し、前記第1のエミッタ
フォロワトランジスタが前記第2のエミッタフォロワト
ランジスタと同一形状のトランジスタを複数個並列形態
に接続して構成される。
Further, the present invention provides, as a preferred embodiment,
A circuit for supplying a reference voltage to one input terminal of each of the third and sixth differential circuits includes a first emitter follower transistor connected in series between a high-potential power supply and a low-potential power supply; And a circuit that supplies a clock signal to each of the other input terminals of the third and sixth differential circuits, the circuit including a clock signal as a base input. Two emitter follower transistors, a second emitter follower resistor, and the first
, And a second constant current source that supplies the same current value. A predetermined reference voltage is input to the base of the first emitter follower transistor, and the first emitter follower resistor is connected to the second emitter. 2 having a resistance value that is a predetermined multiple of the emitter follower resistance of 2, and connecting a high potential side terminal of the first emitter follower resistance to the one input terminal of the sixth differential circuit on the slave side; A low potential side terminal of a first emitter follower resistor is connected to the one input terminal of the third differential circuit on the master side, and the first emitter follower transistor is the same as the second emitter follower transistor A plurality of transistors having different shapes are connected in parallel.

【0045】[0045]

【作用】本発明によれば、マスター側ラッチ回路におい
てクロックが入力される差動回路がクロックの信号振幅
の中心より数mV〜数10mV程度低いレベルを閾値と
し、スレーブ側ラッチ回路においてクロックが入力され
る差動回路がクロックの信号振幅の中心より数mV〜数
10mV高いレベルを閾値としたことにより、データス
ルーを防止する共に、クロック信号の雑音マージンの減
少を前記従来例よりも約1/2に抑えることが可能とさ
れ、安定動作を実現するものである。本発明において第
3、第5の差動回路の閾値レベルの調整をトランジスタ
のみで行なった場合、より安定なフリップフロップ回路
を実現できる。また、本発明によれば、トランジスタの
電流増幅率hFEが著しく低下した場合でも、電流増幅
率hFEの変動による各々のレベルシフト量の差を低減
するように構成したことによりトランジスタの製造バラ
ツキ等に対してより安定なフリップフロップを実現でき
る。
According to the present invention, the differential circuit to which the clock is input in the master-side latch circuit has a threshold value which is lower by about several mV to several tens mV than the center of the signal amplitude of the clock, and the clock is input to the slave-side latch circuit. The differential circuit used as the threshold has a level several mV to several tens mV higher than the center of the signal amplitude of the clock, thereby preventing data through and reducing the noise margin of the clock signal by about 1 / 2 to achieve stable operation. In the present invention, when the threshold levels of the third and fifth differential circuits are adjusted only by transistors, a more stable flip-flop circuit can be realized. Further, according to the present invention, even when the current amplification factor hFE of the transistor is significantly reduced, the difference in the level shift amount due to the fluctuation of the current amplification factor hFE is reduced, thereby reducing the variation in transistor manufacturing. A more stable flip-flop can be realized.

【0046】[0046]

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0047】[0047]

【実施例1】図1は本発明の第1の実施例の縦型2段E
CL構成のマスタースレーブ型フリップフロップ回路の
回路構成を示す図である。図1において、図5と同一の
機能を有する要素には同一の参照符号が付されている。
FIG. 1 shows a vertical two-stage E according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a master-slave flip-flop circuit having a CL configuration. In FIG. 1, elements having the same functions as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

【0048】図1を参照して、本実施例は、CK(クロ
ック)入力端子1、D(データ)入力端子2と、Q,Q
B出力端子3、4と、VCC電源端子5、VEE電源端
子6と、npn型トランジスタ11〜30、抵抗31〜
42と、4つの定電流源80〜83とから構成される。
Referring to FIG. 1, in the present embodiment, a CK (clock) input terminal 1, a D (data) input terminal 2, and Q, Q
B output terminals 3 and 4, a VCC power terminal 5, a VEE power terminal 6, npn transistors 11 to 30, resistors 31 to
42 and four constant current sources 80 to 83.

【0049】トランジスタ12、15、トランジスタ1
3、14、トランジスタ16、17はそれぞれエミッタ
同士が共通接続されマスター側の第1〜第3の差動対ト
ランジスタ(それぞれ「第1〜第3の差動回路」ともい
う)を構成し、トランジスタ18、19はマスター側の
エミッタフォロワ回路を構成し、抵抗33、34はエミ
ッタフォロワ抵抗であり、抵抗31、32はマスター側
のコレクタ負荷抵抗である。第1の定電流源80は、第
3の差動対トランジスタ16、17の共通接続されたエ
ミッタとVEE電源端子6の間に接続され、定電流IC
S1を流す。
Transistors 12, 15, Transistor 1
The emitters of the transistors 3, 14 and the transistors 16, 17 are commonly connected to each other to form master-side first to third differential pair transistors (also referred to as "first to third differential circuits", respectively). Reference numerals 18 and 19 constitute a master-side emitter follower circuit, resistors 33 and 34 are emitter follower resistors, and resistors 31 and 32 are master-side collector load resistors. The first constant current source 80 is connected between the commonly connected emitters of the third differential pair transistors 16 and 17 and the VEE power supply terminal 6, and has a constant current IC
Flow S1.

【0050】また、トランジスタ20、23、トランジ
スタ21、22、トランジスタ24、25はそれぞれエ
ミッタ同士が共通接続されスレーブ側の第4〜第6の差
動対トランジスタ(それぞれ「第4〜第6の差動回路」
ともいう)を構成し、トランジスタ26、27はスレー
ブ側のエミッタフォロワ回路を構成し、抵抗37、38
はエミッタフォロワ抵抗であり、抵抗35、36はスレ
ーブ側のコレクタ負荷抵抗である。第2の定電流源81
は、第6の差動対トランジスタ24、25の共通接続さ
れたエミッタとVEE電源端子6の間に接続され、定電
流ICS1を流す。
The transistors 20 and 23, the transistors 21 and 22, and the transistors 24 and 25 have their emitters commonly connected to each other and have the fourth to sixth differential pair transistors on the slave side (each of which is called the "fourth to sixth differential transistor"). Motion circuit ''
), And transistors 26 and 27 constitute an emitter follower circuit on the slave side, and resistors 37 and 38
Is an emitter follower resistance, and the resistors 35 and 36 are collector load resistors on the slave side. Second constant current source 81
Is connected between the commonly connected emitters of the sixth differential pair transistors 24 and 25 and the VEE power supply terminal 6, and flows a constant current ICS1.

【0051】トランジスタ28、29は出力段のエミッ
タフォロワトランジスタであり、抵抗39、40は出力
のエミッタフォロワ抵抗である。
The transistors 28 and 29 are output-follower emitter follower transistors, and the resistors 39 and 40 are output emitter-follower resistors.

【0052】ベースをクロック入力端子1に接続したト
ランジスタ11はエミッタフォロワ回路を構成し、第4
の定電流源83はエミッタフォロワの電流源である。
The transistor 11 whose base is connected to the clock input terminal 1 forms an emitter follower circuit.
Is a current source of an emitter follower.

【0053】本実施例においては、トランジスタ30
は、トランジスタ11と同一特性を有する2個のトラン
ジスタ30−1、30−2のコレクタ、ベース、エミッ
タ同士をそれぞれ共通接続して構成され、ベースには基
準電位(VR1)が接続されている。
In this embodiment, the transistor 30
Is configured by commonly connecting collectors, bases, and emitters of two transistors 30-1 and 30-2 having the same characteristics as the transistor 11, and a base is connected to a reference potential (VR1).

【0054】VCC電源端子5は高電位側の電源が印加
され、VEE電源端子6は低電位側の電源電圧が印加さ
れ、第3、第4の定電流源82、83には互いに等しい
定電流ICS2が流される。
The VCC power supply terminal 5 is supplied with a high-potential-side power supply, the VEE power supply terminal 6 is supplied with a low-potential-side power supply voltage, and the third and fourth constant current sources 82 and 83 have the same constant current. ICS2 is played.

【0055】次に、本実施例のマスタースレーブ型フリ
ップフロップ回路の動作について説明する。
Next, the operation of the master-slave flip-flop circuit of this embodiment will be described.

【0056】クロック信号入力端子1に低電位(Low
レベル)のクロック信号(CK)が入力されている状態
では、マスター側の低電位側の第3の差動回路のトラン
ジスタ17がオン状態、トランジスタ16がオフ状態に
あり、マスター側ラッチ回路は、データ信号入力端子2
に入力されるデータ信号(D)の電位に応じて、第1の
差動対トランジスタ12、15のいずれか一方が動作状
態となり、データの読み込みの機能を有する。
A low potential (Low) is applied to the clock signal input terminal 1.
Level), the transistor 17 of the third differential circuit on the low potential side on the master side is in the ON state, the transistor 16 is in the OFF state, and the master side latch circuit is Data signal input terminal 2
One of the first differential pair transistors 12 and 15 is activated according to the potential of the data signal (D) input to the first transistor, and has a data reading function.

【0057】この時、スレーブ側の低電位側の第6の差
動回路のトランジスタ24がオン状態、トランジスタ2
5がオフ状態にあり、スレーブ側ラッチ回路は、自らの
出力信号状態がエミッタフォロワトランジスタ26、2
7を介して第5の差動トランジスタ21、22のベース
に帰還され、第5の差動トランジスタ21、22のいず
れか一方が動作状態となり、データ保持の機能を有す
る。
At this time, the transistor 24 of the sixth differential circuit on the low potential side on the slave side is turned on, and the transistor 2 is turned on.
5 is in the OFF state, and the slave side latch circuit outputs its own output signal state to the emitter follower transistors 26, 2
7, the signal is fed back to the bases of the fifth differential transistors 21 and 22 and one of the fifth differential transistors 21 and 22 is activated, and has a data holding function.

【0058】一方、クロック信号が高電位(Highレ
ベル)時には、前記第1の従来例で説明したと同様に、
上記動作とは逆の動作がマスター側及びスレーブ側の各
ラッチ回路で行なわれ、マスター側はデータ保持の機能
を有し、スレーブ側はデータ読み込みの機能を有する。
On the other hand, when the clock signal is at a high potential (High level), as described in the first conventional example,
The operation opposite to the above operation is performed in each of the latch circuits on the master side and the slave side. The master side has a data holding function, and the slave side has a data reading function.

【0059】次に、本実施例のマスタースレーブ型フリ
ップフロップ回路がデータスルーを防止する動作につい
て説明する。
Next, the operation of the master-slave type flip-flop circuit of this embodiment for preventing data through will be described.

【0060】本実施例では、低電位側の第3、第6の差
動回路の基準電位側(トランジスタ17、24のベー
ス)に入力する基準電圧発生回路に抵抗42と第3の定
電流源82を直列形態に接続し、抵抗42の高電位側端
子をスレーブ側の第6の差動回路のトランジスタ24の
ベースに接続し、抵抗42の低電位側端子をマスター側
の第3の差動回路のトランジスタ17のベースに接続す
る回路構成をとる。
In this embodiment, the resistor 42 and the third constant current source are connected to the reference voltage generating circuit input to the reference potential side (bases of the transistors 17 and 24) of the third and sixth differential circuits on the low potential side. 82 is connected in series, the high potential side terminal of the resistor 42 is connected to the base of the transistor 24 of the sixth differential circuit on the slave side, and the low potential side terminal of the resistor 42 is connected to the third differential terminal on the master side. The circuit is connected to the base of the transistor 17 of the circuit.

【0061】このような回路構成により、基準電位VR
1をクロック信号(CK)の振幅の中心に設定すると、
第3の定電流源82の電流はトランジスタ30−1、3
0−2にて分流されるため、次式(3)が成り立つ。
With such a circuit configuration, the reference potential VR
When 1 is set at the center of the amplitude of the clock signal (CK),
The current of the third constant current source 82 is
Since the current is diverted at 0-2, the following equation (3) holds.

【0062】[0062]

【数3】 (Equation 3)

【0063】スレーブ側の低電位側の第6の差動回路の
基準電位(トランジスタ24のベース電位)は、トラン
ジスタ25のベースに入力されるクロック信号(CK)
の振幅の中心に対して、ΔVf=約18mV高めに設定
される。
The reference potential (base potential of the transistor 24) of the sixth low-potential side differential circuit on the slave side is a clock signal (CK) input to the base of the transistor 25.
.DELTA.Vf = about 18 mV higher than the center of the amplitude.

【0064】また、マスター側の低電位側の第3の差動
回路の基準電位(トランジスタ17のベース電位)は、
スレーブ側よりも抵抗値R42を有する抵抗42に定電
流源83の定電流ICS2が流れることによって生じる
電圧降下(R42×ICS2)だけ低い。
The reference potential (base potential of transistor 17) of the third differential circuit on the low potential side on the master side is:
The voltage is lower by a voltage drop (R42 × ICS2) caused by the flow of the constant current ICS2 of the constant current source 83 through the resistor 42 having the resistance value R42 than the slave side.

【0065】抵抗42の電位降下を例えば36mVとな
るように設定すると、マスター側の低電位側の第3の差
動回路の基準電位はクロック信号(CK)の振幅の中心
より18mV低くなる。
When the potential drop of the resistor 42 is set to, for example, 36 mV, the reference potential of the third differential circuit on the low potential side on the master side becomes lower by 18 mV than the center of the amplitude of the clock signal (CK).

【0066】図2に示すように、クロック信号(CK)
が高電位から低電位への(High→Low)の遷移時
に、マスター側ラッチ回路におけるデータ保持からデー
タ読み込み動作への移行は、スレーブ側ラッチ回路にお
けるデータ読み込みからデータ保持動作への移行時点に
比べ、クロック信号電圧がさらに36mVだけ下がった
時点で行われるため、スレーブ側でのデータ読み込みか
らデータ保持への移行時点と、マスター側でのデータ保
持からデータ読み込みへの移行時点との間に時間差Δt
が設けられ、このためマスター及びスレーブの両ラッチ
回路がともに読み込み状態となることが回避されデータ
スルーを防止している。
As shown in FIG. 2, the clock signal (CK)
At the time of transition from High potential to low potential (High → Low), the transition from data holding to data reading operation in the master latch circuit is compared with the transition from data reading to data holding operation in the slave latch circuit. Is performed when the clock signal voltage further decreases by 36 mV, the time difference Δt between the transition from the data reading on the slave side to the data holding and the transition from the data holding on the master side to the data reading on the master side
This prevents both the master and slave latch circuits from being in a read state, thereby preventing data through.

【0067】本実施例においては、データの読み込み及
びデータの保持を制御するマスター側及びスレーブ側の
第3、第6の差動回路の基準電圧の差を例えば36mV
としてデータスルーを防止するようにした場合でも、ク
ロック信号の振幅の中心とそれぞれの基準電圧との差
は、マスター側では低電位側方向に18mV調整し、ス
レーブ側では高電位側方向に18mV調整しているた
め、クロック信号(CK)のノイズマージンの減少は前
記第1の従来例のように36mVとはならず、低電位側
及び高電位側ともに18mVとなり、従って前記第1の
従来例と比較してノイズマージンの減少を1/2にする
ことができ、安定動作を実現するものである。
In this embodiment, the difference between the reference voltages of the third and sixth differential circuits on the master side and the slave side for controlling data reading and data holding is, for example, 36 mV.
Even when the data through is prevented, the difference between the center of the amplitude of the clock signal and each reference voltage is adjusted by 18 mV in the low potential direction on the master side and by 18 mV in the high potential side direction on the slave side. Therefore, the reduction of the noise margin of the clock signal (CK) does not become 36 mV as in the first conventional example, but becomes 18 mV on both the low potential side and the high potential side. In comparison, the reduction of the noise margin can be halved, and a stable operation is realized.

【0068】[0068]

【実施例2】図3は本発明の第2の実施例のフリップフ
ロップ回路の回路構成を示す図である。図3において、
図1と同一の機能を有する要素には同一の参照符号が付
されている。
Embodiment 2 FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a flip-flop circuit according to a second embodiment of the present invention. In FIG.
Elements having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0069】本実施例では、図7に示した前記第2の従
来例のフリップフロップ回路において、マスター側の第
3の差動回路のトランジスタ16を2個のトランジスタ
16−1、16−2で構成し、スレーブ側の第6の差動
回路のトランジスタ24を2個のトランジスタ24−
1、24−2で構成し、図7のエミッタフォロワ抵抗4
1を第3の定電流源82と等しい電流を流す第4の電流
源83で置き換えて構成したものである。
In this embodiment, in the flip-flop circuit of the second conventional example shown in FIG. 7, the transistor 16 of the third differential circuit on the master side is replaced by two transistors 16-1 and 16-2. And the transistor 24 of the sixth differential circuit on the slave side is replaced with two transistors 24-
1, 24-2, and the emitter follower resistor 4 shown in FIG.
1 is replaced by a fourth current source 83 that allows a current equal to that of the third constant current source 82 to flow.

【0070】基準電圧VR1をクロック信号入力端子1
の振幅の中心に設定した場合、クロック信号入力端子1
に入力されるクロック信号(CK)と、基準電圧VR1
は、電流値が互いに等しい第4、第3定電流源83、8
2をそれぞれエミッタに接続したエミッタフォロワトラ
ンジスタ11、30に入力されて等しくレベルシフトす
るため、差動対トランジスタ16、17からなる第3の
差動回路の閾値レベルは、クロック信号(CK)の振幅
の中心よりも18mV(=ΔVf)程低くなり、差動対
トランジスタ24、25からなる第6の差動回路の閾値
レベルは18mV程高くなり、前記第1の実施例と同様
のノイズマージンを確保しつつデータスルーを防止でき
る。
The reference voltage VR1 is applied to the clock signal input terminal 1
Clock signal input terminal 1
Clock signal (CK) input to the reference voltage VR1
Are the fourth and third constant current sources 83 and 8 having the same current value.
2 are input to the emitter follower transistors 11 and 30 respectively connected to the emitters and are level-shifted equally. Therefore, the threshold level of the third differential circuit including the differential pair transistors 16 and 17 is determined by the amplitude of the clock signal (CK). 18mV (= ΔVf) lower than the center, and the threshold level of the sixth differential circuit including the differential pair transistors 24 and 25 becomes higher by about 18 mV, thereby securing the same noise margin as in the first embodiment. While preventing data through.

【0071】前記第1の実施例では閾値レベルの調整
を、トランジスタ(トランジスタ30−1、30−2)
と抵抗42とを用いて行っていたが、本実施例ではトラ
ンジスタ(16−1、16−2、24−1、24−2)
のみで行っているため、抵抗の製造バラツキ等の影響を
受けず、より安定なフリップフロップ回路を実現でき
る。
In the first embodiment, the threshold level is adjusted by using transistors (transistors 30-1 and 30-2).
In this embodiment, the transistors (16-1, 16-2, 24-1, 24-2) are used.
Since the operation is performed only by the resistor, a more stable flip-flop circuit can be realized without being affected by manufacturing variations of the resistor.

【0072】なお、本実施例においては、マスター側の
第3の差動回路のトランジスタ16のサイズを基準電圧
をベース入力とするトランジス17の所定倍(例えばエ
ミッタ面積を2倍)とし、スレーブ側の第6の差動回路
のトランジスタ24のサイズをクロック信号電圧をベー
ス入力とするトランジス25の所定倍(例えばエミッタ
面積を2倍)として構成してもよい。
In the present embodiment, the size of the transistor 16 of the third differential circuit on the master side is set to a predetermined value (for example, the emitter area is twice) the size of the transistor 17 having the reference voltage as the base input, and The size of the transistor 24 of the sixth differential circuit may be configured to be a predetermined multiple (for example, the emitter area is twice) of the transistor 25 having the clock signal voltage as the base input.

【0073】[0073]

【実施例3】図4は本発明の第3の実施例のフリップフ
ロップ回路の構成を示す図である。図4において、図1
と同一の機能を有する要素には同一の参照符号が付され
ている。
Third Embodiment FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a flip-flop circuit according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, FIG.
Elements having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals.

【0074】本実施例においては、図1に示した前記第
1の実施例の抵抗42を互いに等しい抵抗値R42を持
つ2個の抵抗42−1、42−2を直列接続して構成し
ている。また、エミッタフォロワ構成のトランジスタ1
1のエミッタと、第3、第6の差動回路のトランジスタ
16、25のベース、及び電流値がICS2の第4の定
電流源83の接続点との間に抵抗値R42を有する抵抗
43が接続されている。なお、トランジスタ30は、ト
ランジスタ11と同一特性を有する2個のトランジスタ
30−1、30−2のコレクタ、ベース、エミッタ同士
をそれぞれ共通接続して構成され、ベースには基準電位
(VR1)が入力される。
In this embodiment, the resistor 42 of the first embodiment shown in FIG. 1 is constructed by connecting two resistors 42-1 and 42-2 having the same resistance value R42 in series. I have. In addition, a transistor 1 having an emitter follower configuration
A resistor 43 having a resistance value R42 is provided between the emitter 1 of the first differential circuit, the bases of the transistors 16 and 25 of the third and sixth differential circuits, and the connection point of the fourth constant current source 83 of the ICS2. It is connected. The transistor 30 is configured by commonly connecting the collectors, bases, and emitters of two transistors 30-1 and 30-2 having the same characteristics as the transistor 11, and the base is supplied with a reference potential (VR1). Is done.

【0075】クロック信号(CK)を入力とするマスタ
ー側の第3の差動回路のトランジスタ16のベース電位
は抵抗43によりICS2×R42=18mV分レベル
シフトされ、トランジスタ17のベース電位は2個の抵
抗42−1、42−2により基準電圧からICS2×R
42×2=36mV分レベルシフトされ、レベル差は前
記第1の実施例と同様に18mVとなり、前記第1の実
施例と同様のノイズマージンを確保しつつ、データスル
ーを防止できる。
The base potential of the transistor 16 of the third differential circuit on the master side to which the clock signal (CK) is input is level-shifted by ICS2 × R42 = 18 mV by the resistor 43, and the base potential of the transistor 17 is two. ICS2 × R from reference voltage by resistors 42-1 and 42-2
The level is shifted by 42 × 2 = 36 mV, and the level difference becomes 18 mV, as in the first embodiment. The data margin can be prevented while securing the same noise margin as in the first embodiment.

【0076】本実施例ではマスター側の差動対トランジ
スタ16、17の各ベースにそれぞれ抵抗43、42に
よりレベルシフトした信号及び定電位を接続しているた
め、トランジスタの電流増幅率hFEが著しく低下した
場合でも、電流増幅率hFEの変動による各々のレベル
シフト量の差は、前記1の実施例に比較し略1/2にな
り、トランジスタの製造バラツキ等に対してより安定な
フリップフロップを実現できる。
In this embodiment, since the level-shifted signal and the constant potential are connected to the respective bases of the differential pair transistors 16 and 17 on the master side by the resistors 43 and 42, the current amplification factor hFE of the transistors is significantly reduced. In this case, the difference between the respective level shift amounts due to the fluctuation of the current amplification factor hFE is approximately 比較 compared to the first embodiment, and a flip-flop more stable against variations in transistor manufacturing and the like is realized. it can.

【0077】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。
Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, but includes various embodiments according to the principle of the present invention.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、縦型2
段ECLからなるマスタースレーブ型フリップフロップ
回路において、マスター側のクロックが入力される差動
回路がクロックの振幅の中心より数mV〜数10mV低
いレベルを閾値とする手段と、スレーブ側のクロックが
入力される差動回路がクロックの振幅の中心より数mV
〜数10mV高いレベルを閾値とする手段とを有するこ
とにより、クロック信号の電圧マージンの減少を約1/
2に抑えつつ、データスルーを防止するという効果を有
する。また、本発明によれば、トランジスタの電流増幅
率hFEが著しく低下した場合でも、電流増幅率hFE
の変動による各々のレベルシフト量の差を低減するよう
に構成したことによりトランジスタの製造バラツキ等に
対してより安定なフリップフロップを実現できる。
As described above, according to the present invention, the vertical type 2
In a master-slave flip-flop circuit including a stage ECL, a differential circuit to which a master-side clock is input has a threshold value set at a level several mV to several tens mV lower than the center of the clock amplitude, and a slave-side clock is input. Is several mV from the center of the clock amplitude.
Means for setting a high level to a threshold of several tens of mV to reduce the voltage margin of the clock signal by about 1 /
2, while preventing data through. Further, according to the present invention, even when the current amplification factor hFE of the transistor is significantly reduced, the current amplification factor hFE is reduced.
Is configured to reduce the difference between the respective level shift amounts due to the fluctuation of the transistor, it is possible to realize a flip-flop that is more stable against variations in transistor manufacturing and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の回路構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例におけるデータスルー防
止の動作を模式的に示したタイミング図である。
FIG. 2 is a timing chart schematically showing an operation of preventing data through in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例の回路構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例の回路構成を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a third embodiment of the present invention.

【図5】従来例の回路構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional example.

【図6】図5の回路のデータスルー防止の動作を模式的
に示したタイミング図である。
FIG. 6 is a timing chart schematically showing an operation of preventing data through of the circuit of FIG. 5;

【図7】別の従来例の回路構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of another conventional example.

【図8】図7の回路のデータスルー防止の動作を模式的
に示したタイミング図である。
8 is a timing chart schematically showing an operation of preventing data through of the circuit of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クロック信号入力端子 2 データ信号入力端子 3、4 出力信号端子 5 高電位側の電源電圧端子 6 低電位側の電源電圧端子 11 入力のエミッタフォロワトランジスタ 12〜17 マスター側の差動トランジスタ 20〜25 スレーブ側の差動トランジスタ 18、19 エミッタフォロワトランジスタ 26、27 エミッタフォロワトランジスタ 28、29 出力のエミッタフォロワトランジスタ 31、32 コレクタ負荷抵抗 33、34 エミッタフォロワ抵抗 35、36 コレクタ負荷抵抗 37、38 エミッタフォロワ抵抗 39、40 出力のエミッタフォロワ抵抗 41 入力のエミッタフォロワ抵抗 42、43 レベルシフト抵抗 44 基準電位のエミッタフォロワ抵抗 80、81、82、83 定電流源 REFERENCE SIGNS LIST 1 clock signal input terminal 2 data signal input terminal 3, 4 output signal terminal 5 high-potential-side power supply voltage terminal 6 low-potential-side power supply voltage terminal 11 input emitter follower transistor 12 to 17 master-side differential transistor 20 to 25 Slave-side differential transistor 18, 19 Emitter follower transistor 26, 27 Emitter follower transistor 28, 29 Emitter follower transistor 31, 32 Collector load resistance 33, 34 Emitter follower resistance 35, 36 Collector load resistance 37, 38 Emitter follower resistance 39, 40 Emitter follower resistance of output 41 Emitter follower resistance of input 42, 43 Level shift resistance 44 Emitter follower resistance of reference potential 80, 81, 82, 83 Constant current source

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】データを入力する第1の差動回路と、 前記データを保持する第2の差動回路と、 前記第1及び第2の差動回路のデータ入力とデータ保持
を制御する第3の差動回路と、を有するマスター側ラッ
チ回路と、 前記マスター側ラッチ回路の出力データを入力する第4
の差動回路と、 前記第4の差動回路の出力データを保持する第5の差動
回路と、 前記第4及び第5の差動回路のデータ入力とデータ保持
を制御する第6の差動回路と、を有するスレーブ側ラッ
チ回路と、を含む縦型2段のエミッタ結合論理のフリッ
プフロップ回路において、 前記第3の差動回路は、信号の振幅の中心より第1の
定電圧離れたレベルを基準電とし、 前記第6の差動回路は、信号の振幅の中心より前記第1
の所定電圧と反対の符号の電圧である第2の所定電圧離
れたレベルを基準電とする、ことを特徴とするフリッ
プフロップ回路。
A first differential circuit for inputting data; a second differential circuit for holding the data; and a data input and data holding for the first and second differential circuits. A master-side latch circuit having a third differential circuit that controls the output voltage of the master-side latch circuit;
A fifth differential circuit that holds output data of the fourth differential circuit , and controls data input and data holding of the fourth and fifth differential circuits. A vertical two-stage emitter-coupled logic flip-flop circuit including: a sixth differential circuit; and a slave-side latch circuit having the same. where <br/> a constant-圧離levels reference potential level, said sixth differential circuits, the the center of the amplitude of the signal first
The second predetermined electric 圧離 a predetermined voltage between the opposite voltage sign
The reference potential level of the level, the flip-flop circuit, characterized in that.
【請求項2】前記第3及び第6の差動回路の一の入力端
にそれぞれ基準電圧を供給する回路が、高電位電源と低
電位電源の間に直列に接続された第1のエミッタフォロ
ワトランジスタと、エミッタフォロワ抵抗と、第1の定
電流源とから構成され、 前記第3及び第6の差動回路の他の入力端にそれぞれク
ロック信号を供給する回路が、クロック信号をベース入
力とする第2のエミッタフォロワトランジスタと、前記
第1の定電流源と同一の電流値を流す第2の定電流源と
から構成され、 前記第1のエミッタフォロワトランジスタのベースに所
定の基準電圧が入力され、 前記第1のエミッタフォロワ抵抗の高電位側端子を前記
スレーブ側の前記第6の差動回路の前記一の入力端に接
続し、 前記エミッタフォロワ抵抗の低電位側端子を前記マスタ
ー側の前記第3の差動回路の前記一の入力端に接続し、 前記第1のエミッタフォロワトランジスタのエミッタ面
積が前記第2のエミッタフォロワトランジスタのエミッ
タ面積よりも広く構成されている、 ことを特徴とする請
求項1記載のフリップフロップ回路。
2. An input terminal of one of the third and sixth differential circuits.
The circuits that supply the reference voltage to the
First emitter follower connected in series between potential power supplies
Transistor, an emitter follower resistor, and a first constant
And a current source, and connected to the other input terminals of the third and sixth differential circuits, respectively.
A circuit that supplies the lock signal
A second emitter-follower transistor,
A second constant current source that supplies the same current value as the first constant current source;
At the base of the first emitter follower transistor.
A constant reference voltage is input, and the high potential side terminal of the first emitter follower resistor is connected to the
Connected to the one input terminal of the sixth differential circuit on the slave side
Continued, and the master the low potential side terminal of the emitter follower resistor
Connected to the one input terminal of the third differential circuit on the negative side, and an emitter surface of the first emitter follower transistor.
The product is the emission of the second emitter follower transistor.
2. The flip-flop circuit according to claim 1, wherein the flip-flop circuit is configured to be wider than the data area .
【請求項3】前記第1のエミッタフォロワトランジスタ
を、複数のトランジスタを並列形態に接続して構成した
ことを特徴とする請求項記載のフリップフロップ回
路。
3. The first emitter follower transistor
The flip-flop circuit according to claim 2 , wherein a plurality of transistors are connected in parallel .
【請求項4】前記第3及び第6の差動回路の一の入力端
にそれぞれ基準電圧を供給する回路が、高電位電源と低
電位電源の間に直列に接続された第1のエミッタフォロ
ワトランジスタと、第1のエミッタフォロワ抵抗と、第
1の定電流源とから構成され、 前記第3及び第6の差動回路の他の入力端にそれぞれク
ロック信号を供給する回路が、クロック信号をベース入
力とする第2のエミッタフォロワトランジスタと、第2
のエミッタフォロワ抵抗と、前記第1の定電流源と同一
の電流値を流す第2の定電流源とから構成され、 前記第1のエミッタフォロワ抵抗が前記第2のエミッタ
フォロワ抵抗の所定倍の抵抗値を有し、 前記第1のエミッタフォロワ抵抗の高電位側端子を前記
スレーブ側の前記第6の差動回路の前記一の入力端に接
続し、 前記第1のエミッタフォロワ抵抗の低電位側端子を前記
マスター側の前記第3の差動回路の前記一の入力端に接
続して構成される ことを特徴とする請求項2または3
載のフリップフロップ回路。
4. An input terminal of one of said third and sixth differential circuits.
The circuits that supply the reference voltage to the
First emitter follower connected in series between potential power supplies
Transistor, a first emitter follower resistor, and a
1 constant current source, and is connected to the other input terminals of the third and sixth differential circuits, respectively.
A circuit that supplies the lock signal
A second emitter-follower transistor,
The same as the first constant current source
And a second constant current source through which the current value of the second emitter flows.
The first emitter follower resistor has a resistance value that is a predetermined multiple of a follower resistance, and the high potential side terminal of the first emitter follower resistor is
Connected to the one input terminal of the sixth differential circuit on the slave side
It continued, and the said first low-potential-side terminal of the emitter follower resistor
Connected to the one input terminal of the third differential circuit on the master side
4. The flip-flop circuit according to claim 2 , wherein the flip-flop circuit is configured in a series .
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