JP3047808B2 - フリップフロップ回路 - Google Patents

フリップフロップ回路

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JP3047808B2
JP3047808B2 JP08074093A JP7409396A JP3047808B2 JP 3047808 B2 JP3047808 B2 JP 3047808B2 JP 08074093 A JP08074093 A JP 08074093A JP 7409396 A JP7409396 A JP 7409396A JP 3047808 B2 JP3047808 B2 JP 3047808B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフリップフロップ回
路に関し、特に2V以下の低電圧動作用の差動型のフリ
ップフロップ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の一般的なこの種のフリップフロッ
プ回路の一例を回路図で示す図8を参照すると、この従
来の第1のフリップフロップ回路は、真(正相)補(逆
相)バッファドクロックBC,反転BC(以下CB図で
はオーババーで示す)に同期して真補のデータD,DB
をラッチあるいはホールドし真補のマスタデータM,M
Bを出力するマスタフリップフロップであるマスタラッ
チ/ホールド回路(RH)1と、バッファドクロックB
C,BCBに同期してマスタデータM,MBのラッチ/
ホールドし真補の出力データQ,QBを出力するスレブ
RH2と、真補のクロックC,CBをバッファリングし
てバッファドクロックBC,BCBをマスタRH1,ス
レブRH2にそれぞれ供給するクロックバッファ3とを
備える。
【0003】マスタRH1は、エミッタを共通接続し各
々のベースにデータD,DBの供給を受けるトランジス
タQ11,Q12と、エミッタを共通接続し各々のコレ
クタをトランジスタQ11,Q12のコレクタと共通接
続するとともにたすき掛けに相手のベースに接続したト
ランジスタQ13,Q14と、エミッタを共通接続し各
々のコレクタをトランジスタQ13,Q14のエミッタ
共通接続点およびトランジスタQ11,Q12のエミッ
タ共通接続点の各々に接続し各々のベースにバッファド
クロックBC,BCBの供給を受けるトランジスタQ1
5,Q16とからダブルバランス型差動回路(ギルバー
ト回路)を構成し、それぞれマスタデータMB,Mを出
力するトランジスタQ11,Q13のコレクタ共通接続
点およびトランジスタQ12,Q14のコレクタ共通接
続点の各々と電源VCCとの間にそれぞれ接続した抵抗
R11,R12と、トランジスタQ15,Q16のエミ
ッタ共通接続点と電源VSSとの間にに接続した定電流
源IS11とを備える。
【0004】スレブRH2は、エミッタを共通接続し各
々のベースにマスタデータM,MBの供給を受けるトラ
ンジスタQ21,Q22と、エミッタを共通接続し各々
のコレクタをトランジスタQ21,Q22のコレクタと
共通接続するとともにたすき掛けに相手のベースに接続
したトランジスタQ23,Q24と、エミッタを共通接
続し各々のコレクタをトランジスタQ23,Q24のエ
ミッタ共通接続点およびトランジスタQ21,Q22の
エミッタ共通接続点の各々に接続し各々のベースにバッ
ファドクロックBC,BCBの供給を受けるトランジス
タQ25,Q26とからダブルバランス型差動回路を構
成し、それぞれ出力データQB,Qを出力するトランジ
スタQ21,Q23のコレクタ共通接続点およびトラン
ジスタQ22,Q24のコレクタ共通接続点の各々と電
源VCCとの間にそれぞれ接続した抵抗R21,R22
と、トランジスタQ25,Q26のエミッタ共通接続点
と電源VSSとの間にに接続した定電流源IS21とを
備える。
【0005】クロックバッファ3は、各々のベースにク
ロックC,CBの供給を受け各々のコレクタを電源VC
Cに接続し各々のエミッタがそれぞれバッファドクロッ
クBC,BCBを出力するエミッタフロワを構成するト
ランジスタQ31,Q32と、トランジスタQ31,Q
32の各々のエミッタと電源VSSとの間にそれぞれ接
続した定電流源IS31,IS32とを備える。
【0006】次に、図8を参照して、従来の第1のフリ
ップフロップ回路の動作について説明すると、真クロッ
クCがHレベル,補クロックCBがLレベルのとき、マ
スタRH1,スレブRH2の各々のトランジスタQ1
5,Q26がオン、トランジスタQ16,Q25がオフ
となる。このためマスタRH1はホールド状態、スレブ
RHはラッチ状態となる。逆に、クロックCがLレベ
ル,クロックCBがHレベルのとき、トランジスタQ1
5,Q26がオフ、トランジスタQ16,Q25がオン
となり、マスタRH1はラッチ状態、スレブRHはホー
ルド状態となる。このようにして、この回路はフリップ
フロップ動作を行う。
【0007】クロックバッファ3のトランジスタQ3
1,32から成るエミッタフロワは、ダブルバランス型
差動回路のデータ処理用の上段差動回路を構成するトラ
ンジスタQ11〜Q14,Q21〜Q24に対し、クロ
ック駆動用の下段差動回路のトランジスタQ15,Q1
6,Q25,Q26に供給するバッファドクロック信号
BC,BCBの各々の電位をトランジスタのベースエミ
ッタ間電圧VBE分だけ低く設定するためのものであ
る。
【0008】この従来の第1のフリップフロップ回路
は、トランジスタQ11〜Q14,Q21〜Q24から
成るデータ処理用の上段差動回路と、トランジスタQ1
5,Q16,Q25,Q26から成るクロック駆動用の
下段差動回路とから構成される2段縦積みのダブルバラ
ンス型差動回路であり、クロックバッファ3のトランジ
スタQ31,Q32から成るエミッタホロワ回路により
駆動しているため、1.5V以下の低電圧で動作させる
ことは困難である。
【0009】上記欠点を緩和した特開平2−21717
号公報(文献1)あるいは米国特許第4,977,33
5号記載の従来の第2のフリップフロップ回路を図8と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
に回路図で示す図9を参照すると、この従来の第2のフ
リップフロップ回路は、従来の第1のフリップフロップ
回路のマスタRH1,スレブRH2の代りにダブルバラ
ンス型差動回路のデータ処理用の上段差動回路にそれぞ
れ相当するマスタRH1A,スレブRH2Aと、クロッ
クバッファ3の代りに、ダブルバランス型差動回路のク
ロック駆動用の下段差動回路とそのバッファ回路に相当
するクロック駆動回路4とを備える。
【0010】マスタRH1Aは、トランジスタQ11〜
Q14と、抵抗R11,R12とに加えて抵抗R11,
R12の電源側を共通接続しこの共通接続点と電源VC
Cとの間に接続した抵抗R13と、トランジスタQ1
3,Q14のエミッタ共通接続点およびトランジスタQ
11,Q12のエミッタ共通接続点の各々と電源VSS
との間に接続した定電流源IS12,IS13とを備え
る。
【0011】スレブRH2Aは、トランジスタQ21〜
Q24と、抵抗R21,R22とに加えて抵抗R21,
R22の電源側を共通接続しこの共通接続点と電源VC
Cとの間に接続した抵抗R23と、トランジスタQ2
3,Q24のエミッタ共通接続点およびトランジスタQ
21,Q22のエミッタ共通接続点の各々と電源VSS
との間に接続した定電流源IS22,IS23とを備え
る。
【0012】クロック駆動回路4は、エミッタを共通接
続し各々のベースにクロックC,CBの供給を受け各々
のコレクタから増幅クロックCAB,CAを出力するト
ランジスタQ41,Q42と、トランジスタQ41,Q
42の各々のコレクタと電源VCCとの間に接続した抵
抗R41,R42と、トランジスタQ41,Q42のエ
ミッタ共通接続点と電源VSSとの間に接続した定電流
源IS41と、各々のコレクタを電源VCCに接続し各
々のベースに増幅クロックCABの供給を受け各々のエ
ミッタをトランジスタQ41,Q42のエミッタ共通接
続点およびトランジスタQ23,Q24のエミッタ共通
接続点に各々に接続しトランジスタQ11〜Q14,Q
21〜Q24よりサイズが大きいトランジスタQ43,
Q44と、各々のコレクタを電源VCCに接続し各々の
ベースに増幅クロックCAの供給を受け各々のエミッタ
をトランジスタQ13,Q14のエミッタ共通接続点お
よびトランジスタQ21,Q22のエミッタ共通接続点
の各々に接続しトランジスタQ11〜Q14,Q21〜
Q24よりサイズが大きいトランジスタQ45,Q46
とを備える。
【0013】次に、図9を参照して、従来の第2のフリ
ップフロップ回路の動作について説明すると、真クロッ
クCがHレベル,補クロックCBがLレベルのとき、ト
ランジスタQ41,Q42はそれぞれHレベル,Lレベ
ルの増幅クロックCAB,CAを出力し、これら増幅ク
ロックCA,CABの供給に応答してトランジスタQ4
3,Q44はオン状態、トランジスタQ45,Q46は
オフ状態となる。トランジスタQ43は定電流源IS1
3の電流を供給することによりトランジスタQ11,Q
12をオフ状態とし、一方トランジスタQ45はオフ状
態であるためトランジスタQ13,Q14がオン状態と
なり定電流源IS12の電流を供給する。これによりマ
スタRH1Aがホールド状態となる。また、トランジス
タQ44は定電流源IS22に電流を供給することによ
りトランジスタQ23,Q24をオフ状態とし、一方ト
ランジスタQ46はオフ状態であるためトランジスタQ
21,Q22がオン状態となり定電流源IS23の電流
を供給する。これによりスレブRH2Aがラッチ状態と
なる。
【0014】逆に、クロックCがHレベル,クロックC
BがLレベルのとき、トランジスタQ41,Q42はそ
れぞれLレベル,Hレベルの増幅クロックCAB,CA
を出力し、トランジスタQ45,Q46はオン状態、ト
ランジスタQ43,Q45はオフ状態となり、トランジ
スタQ11〜Q14,Q21〜Q24の各々は上記と逆
の状態に変化し、マスタRH1Aがラッチ状態、スレブ
RH2Aがホールド状態となる。このようにしてこの回
路もフリップフロップ動作を行う。
【0015】ここで、クロック駆動用のトランジスタQ
43〜Q46のサイズをデータ処理用のトランジスタQ
11〜Q14,Q21〜Q24より大きくしたことと、
負荷抵抗R11,R12およびR21,R22の各々の
共通接続点と電源VCCとの間に抵抗13,23を付加
したこととにより、トランジスタQ11〜Q14,Q2
1〜Q24に対するトランジスタQ43〜Q46の方の
駆動能力に強制力を付与している。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の第1の
フリップフロップ回路は、データ処理用の上段差動回路
とクロック駆動用の下段差動回路とから構成される2段
縦積みのダブルバランス型差動回路であり、クロックバ
ッファのエミッタホロワ回路により駆動しているため、
1.5V以下の低電圧で動作させることは困難であると
いう欠点があった。
【0017】上記欠点の緩和を図った従来の第2のフリ
ップフロップ回路は、最も高い周波数で動作するクロッ
ク駆動回路の入力段に増幅回路を必要とするため高速動
作上不利であるという欠点があった。
【0018】またクロック駆動に強制力を付与するため
駆動用トランジスタのサイズを大きくする必要があり素
子規模の増大要因となるという欠点があった。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明のフリップフロッ
プ回路は、真補のクロックに同期して真補の入力データ
をラッチあるいはホールドし真補のマスタデータを出力
する第1のラッチホールド回路と、前記真補のクロック
に同期して前記真補のマスタデータ対応の真補のスレブ
入力データをラッチあるいはホールドし真補の出力デー
タを出力する第2のラッチホールド回路と、前記真補の
クロックの供給に応答して前記第1,第2のラッチホー
ルド回路が同期動作を行うよう駆動するクロック駆動回
路とを備えるフリップフロップ回路において、前記第1
のラッチホールド回路が、エミッタを共通接続し各々の
ベースに前記真補の入力データの各々の供給を受ける第
1,第2のトランジスタと、エミッタを相互に共通接続
するとともに前記第1,第2のトランジスタのエミッタ
共通接続点とも共通接続し各々のコレクタを前記第1,
第2のトランジスタのコレクタと共通接続するとともに
たすき掛けに相互のベースに接続した第3,第4のトラ
ンジスタと、前記第1〜第4のトランジスタのエミッタ
共通接続点と第1の電源との間に接続した第1の定電流
源と、各々の一端がそれぞれ前記真補のマスタデータを
出力する第1,第3のトランジスタのコレクタ共通接続
点および第2,第4のトランジスタのコレクタ共通接続
点の各々に他端を第2の電源に接続した第1,第2の抵
抗とを備え、前記第2のラッチホールド回路が、エミッ
タを共通接続し各々のベースに前記真補のスレブ入力デ
ータの各々の供給を受ける第5,第6のトランジスタ
と、エミッタを相互に共通接続するとともに前記第5,
第6のトランジスタのエミッタ共通接続点とも共通接続
し各々のコレクタを前記第5,第6のトランジスタのコ
レクタと共通接続するとともにたすき掛けに相互のベー
スに接続した第7,第8のトランジスタと、前記第5〜
第8のトランジスタのエミッタ共通接続点と前記第1の
電源との間に接続した第2の定電流源と、各々の一端が
それぞれ前記真補の出力データを出力する第5,第7の
トランジスタのコレクタ共通接続点および第6,第8の
トランジスタのコレクタ共通接続点の各々に他端を前記
第2の電源に接続した第3,第4の抵抗とを備え、前記
クロック駆動回路が、エミッタを共通接続し各々のベー
スに前記真補のクロックの各々の供給を受け各々のコレ
クタをそれぞれ前記第1,第5のトランジスタのベース
に接続した第9,第10のトランジスタと、 エミッタを
共通接続し各々のベースに前記真補のクロックの各々の
供給を受け各々のコレクタをそれぞれ前記第2,第6の
トランジスタのベースに接続した第11,第12のトラ
ンジスタと、 前記第9,第10のトランジスタのエミッ
タ共通接続点および前記第11,第12のトランジスタ
のエミッタ共通接続点の各々と前記第1の電源との間に
接続した第3,第4の定電流源とを備え、前記真補のク
ロックの各々の供給に応答して前記第1のラッチホール
ド回路の前記真補の入力データの各々の電位レベルを引
下げ前記補真のクロックの各々の供給に応答して前記第
2のラッチホールド回路の前記真補のスレブ入力データ
の各々の電位レベルを引下げるプルダウン回路を備えて
構成されている。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図3
と共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同
様に回路図で示す図1を参照すると、この図に示す本実
施の形態のフリップフロップ回路は、真補のバッファド
クロックBC,BCBに同期して真補の増幅データD
A,DABをラッチまたはホールドし真補のマスタデー
タM,MBを出力するマスタラッチ/ホールド回路(R
H)1Bと、バッファドクロックBC,BCBに同期し
て増幅マスタデータMA,MABをラッチ/ホールドし
真補の出力データQ,QBを出力するスレブRH2B
と、真補のデータD,DBの各々を増幅して真補の増幅
データDAB,DAをそれぞれ出力しマスタRH1Bに
供給するデータバッファ5と、真補のマスタデータM,
MBの各々を増幅して真補の増幅マスタデータMAB,
MAをそれぞれ出力しスレブRH2Bに供給するデータ
バッファ6と、真補のクロックC,CBをバッファリン
グしてバッファドクロックBC,BCBをマスタRH
1,スレブRH2にそれぞれ供給するクロック駆動回路
7とを備える。
【0021】マスタRH1Bは、エミッタを共通接続し
各々のベースにデータDA,DABの供給を受けるトラ
ンジスタQ11,Q12と、エミッタを相互に共通接続
するとともにトランジスタQ11,Q12のエミッタと
も共通接続し各々のコレクタをトランジスタQ11,Q
12のコレクタと共通接続するとともにたすき掛けに相
手のベースに接続したトランジスタQ13,Q14と、
トランジスタQ11〜Q14のエミッタ共通接続点と電
源VSSとの間に接続した定電流源IS11と、各々の
一端がそれぞれマスタデータMB,Mを出力するトラン
ジスタQ11,Q13のコレクタ共通接続点およびトラ
ンジスタQ12,Q14のコレクタ共通接続点の各々に
他端を共通接続した抵抗R11,R12と、抵抗R1
1,R12の共通接続した他端と電源VCCとの間にそ
れぞれ接続した抵抗R13とを備える。
【0022】スレブRH2Bは、エミッタを共通接続し
各々のベースにマスタデータMA,MABの供給を受け
るトランジスタQ21,Q22と、エミッタを相互に共
通接続するとともにトランジスタQ21,Q22のエミ
ッタとも共通接続し各々のコレクタをトランジスタQ2
1,Q22のコレクタと共通接続するとともにたすき掛
けに相手のベースに接続したトランジスタQ23,Q2
4と、トランジスタQ21〜Q24のエミッタ共通接続
点と電源VSSとの間に接続した定電流源IS21と、
各々の一端がそれぞれ出力データQB,Qを出力するト
ランジスタQ21,Q23のコレクタ共通接続点および
トランジスタQ22,Q24のコレクタ共通接続点の各
々に他端を共通接続した抵抗R21,R22と、抵抗R
21,R22の共通接続した他端と電源VCCとの間に
それぞれ接続した抵抗R23とを備える。
【0023】データバッファ5は、エミッタを共通接続
し各々のベースにデータD,DBの供給を受け各々のコ
レクタから増幅データDAB,DAを出力するトランジ
スタQ51,Q52と、トランジスタQ51,Q52の
各々のコレクタと電源VCCとの間に接続した抵抗R5
1,R52と、トランジスタQ51,Q52のエミッタ
共通接続点と電源VSSとの間に接続した定電流源IS
51とを備える。
【0024】データバッファ6は、エミッタを共通接続
し各々のベースにマスタデータM,MBの供給を受け各
々のコレクタから増幅マスタデータMAB,MAを出力
するトランジスタQ61,Q62と、トランジスタQ6
1,Q62の各々のコレクタと電源VCCとの間に接続
した抵抗R61,R62と、トランジスタQ61,Q6
2のエミッタ共通接続点と電源VSSとの間に接続した
定電流源IS61とを備える。
【0025】クロック駆動回路7は、エミッタを共通接
続し各々のベースにクロックC,CBの供給を受け各々
のコレクタをそれぞれトランジスタ51,61のコレク
タに接続したトランジスタQ71,Q72と、エミッタ
を共通接続し各々のベースにクロックC,CBの供給を
受け各々のコレクタをそれぞれトランジスタ52,62
のコレクタに接続したトランジスタQ73,Q74と、
トランジスタQ71,Q72のエミッタ共通接続点およ
びトランジスタQ73,Q74のエミッタ共通接続点の
各々と電源VSSとの間に接続した定電流源IS71,
IS72とを備える。
【0026】次に、図1を参照して本実施の形態の動作
について説明すると、入力データD,DBは、データバ
ッファ5のトランジスタQ51,Q52で増幅され増幅
データDAB,DAを生成する。クロックCがL,クロ
ックCBがHのとき、トランジスタQ72,Q74がオ
ン、トランジスタQ71,Q73がオフとなる。したが
って、トランジスタQ51,Q52のコレクタ電位すな
わち増幅データDAB,DAの各々の電位はトランジス
タQ71,Q73が存在しない場合と同様となり、これ
ら増幅データDAB,DAの各々の電位のHレベルまた
はLレベルに応じてトランジスタQ11,Q12はそれ
ぞれオンまたはオフしてデータをラッチする。ここで負
荷抵抗R11,R12の電源側に挿入した抵抗R13は
マスタRH1Bの出力であるマスタデータM,MAのH
レベルを増幅データDAB,DAのHレベルより低下さ
せることにより、データを確実にラッチするためのもの
である。
【0027】データバッファ回路6は、マスタデータ
M,MAを増幅し、増幅マスタデータMAB,MAを生
成する。上述のように、トランジスタQ72,Q74は
オン状態でありそれぞれトランジスタQ61,Q62の
コレクタ電位すなわち増幅マスタデータMAB,MAを
プルダウンしていずれもLレベルとなる。したがって、
スレブRH2BはトランジスタQ21,Q22がいずれ
もオフとなり、ホールド状態となる。この結果、出力デ
ータQ,QBとしてホールド状態のトランジスタQ2
3,Q24のデータを出力する。
【0028】逆に、クロックCがL,クロックCBがH
のとき、トランジスタQ71,Q73がオン、トランジ
スタQ72,Q74がオフとなり、増幅データDAB,
DAの各々がプルダウンされてLレベルとなり、このL
レベルに応じてトランジスタQ11,Q12はそれぞれ
オフ状態となりデータをホールドする。データバッファ
回路6は、ホールドされたマスタデータM,MA対応の
増幅マスタデータMAB,MAを生成する。トランジス
タQ72,Q74のオフ状態のため、スレブRH2Bは
増幅マスタデータMAB,MAのレベルに応じてトラン
ジスタQ21,Q22がオンまたはオフしてデータをラ
ッチする。このように本実施の形態のフリップフロップ
回路はマスタスレブフリップフロップの動作を行う。
【0029】本実施の形態のフリップフロップ回路は、
全ての要素回路において、所要動作電圧に関係するトラ
ンジスタのベースエミッタ間電圧VBEの1段分しか縦
積みを必要としないで構成しているため、1V以下の低
電圧で動作可能である。
【0030】次に、本発明の第2の実施の形態を図1と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
に回路図で示す図2を参照すると、この実施の形態の前
述の第1の実施の形態との相違点は、データバッファ5
が入力データD,DBとして帰還した出力データQB,
Qの供給を受けて増幅帰還データQA,QABを生成し
マスタRH1Bに供給する帰還バッファとして動作し、
全体としてクロックC,CBの1/2の周波数の出力デ
ータQ,QBを出力するマスタスレブTフリップフロッ
プとして動作することである。
【0031】図2,および動作波形の一例を示す波形図
である図3(A)を参照して本実施の形態の動作につい
て説明すると、クロックCがHレベルのとき、第1の実
施の形態と同様に、スレブRH2Bはデータバッファ6
の出力すなわち増幅マスタデータMA,MABをラッチ
して、出力データQ,QBを反転させる。次に、クロッ
クCがLレベルのとき、スレブRH2Bは出力データ
Q,QBをホールドする(グラフA)。図3(A)の動
作例では、電源電圧1V,クロックCの周波数500M
Hzであり、消費電流ICCは0.5mAである。この
図には、比較のため、従来の第2のフリップフロップ回
路において、出力Q,QBの各々を入力補真データD
B,Dとして帰還して構成したTフリップフロップの動
作波形を併せて示し、正常に動作していることを示す
(グラフB)。
【0032】次に、電源電圧を0.87Vに低下した場
合の、本実施の形態および従来の第2のフリップフロッ
プ回路の動作波形をそれぞれ示す図3(B)を参照する
と、消費電流ICCは0.18mAに減少したため出力
振幅は低下するものの両回路とも正常に動作している。
出力振幅は従来の第2の回路の方が小さいが、これは本
実施の形態のデータ信号増幅用のデータバッファに相当
する回路を備えていないためである。
【0033】次に、電源電圧を0.87Vに低下した場
合の、本実施の形態および従来の第2のフリップフロッ
プ回路の動作波形をそれぞれ示す図4を参照すると、消
費電流ICCは0.13mAにさらに減少し、グラフA
の本実施の形態の回路は正常に動作しているのに対し、
グラフBの従来の第2の回路は誤動作している。なお、
これらの回路で用いた定電流源ISは公知の電源VC
C,VSSとの間に抵抗とダイオードとの直列接続によ
り構成されるリファレンスを用いたカレントミラー回路
とした。また、公知のバンドギャップリファレンスを用
いても、電源電圧が0.87〜0.84Vの領域では同
様な減電圧特性を示す。
【0034】次に、本発明の第3の実施の形態を図1と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
に回路図で示す図5を参照すると、この実施の形態の前
述の第1の実施の形態との相違点は、マスタRH1B,
スレブRH2Bの各々の抵抗R13,R23を削除すな
わち0ΩとしたマスタRH1C,スレブRH2Cを備え
ることである。
【0035】第1の実施の形態の動作において説明した
ように、これら抵抗R13,R23はマスタデータM,
MAおよび出力データQ,QBの各々のHレベルを増幅
データDAB,DAおよび増幅マスタデータMA,MA
Bの各々のHレベルより低下させることにより、データ
を確実にラッチするためのレベルシフト用である。その
レベルシフト量は、抵抗R13,R23の値と定電流源
IS11,IS21の値により決まる。しかし、上述し
たように、上記レベルシフト量が0の場合でも、例えば
マスタRH1Cについては、トランジスタQ11,Q1
2から成る差動対とトランジスタQ13,Q14から成
る差動対とは正帰還回路を構成しているため増幅データ
DAB,DAのラッチが可能である。スレブRH2Bに
ついても同様である。したがって、本実施の形態の回路
は第1の実施の形態の回路と同様の動作を行う。
【0036】次に、本発明の第4の実施の形態を図5と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
に回路図で示す図6を参照すると、この実施の形態の前
述の第1の実施の形態との相違点は、データバッファ
5,6を削除し、マスタRH1Cが入力データD,DB
として帰還した出力データQB,Qの供給を受けて動作
し、全体としてクロックC,CBの1/2の周波数の出
力データQ,QBを出力するマスタスレブTフリップフ
ロップとして動作することである。
【0037】これにより、第2の従来の回路よりも素子
数と消費電流とを削減できる。
【0038】なお、本実施の形態のTフリップフロップ
に限らず、複数のDフリップフロップの縦続接続による
他の回路にも適用可能である。
【0039】次に、本発明の第5の実施の形態を特徴ず
けるラッチ/ホールド回路(RH)1Dの構成を図1と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
に回路図で示す図7を参照すると、この実施の形態の前
述の第1の実施の形態のマスタラッチRH1Bとの相違
点は、クロックCの供給に応答してデータD,DBのレ
ベルをLレベルにプルダウンするプルダウン回路8を備
えることである。
【0040】プルダウン回路8はクロックCの供給に応
答してデータD,DBの入力端子より電流を引抜くこと
によりプルダウン動作をする。プルダウン回路8が電流
引抜き動作をしない場合は、データD,DBの入力端子
のレベルがHレベルとなりトランジスタQ11,Q12
の差動対はデータD,DBをラッチし、次段への出力デ
ータM,MBを出力する。逆に、プルダウン回路8が電
流引抜き動作をしない場合は、データD,DBの入力端
子のレベルがLレベルとなるためトランジスタQ11,
Q12はいずれもオフとなり、トランジスタQ11,Q
12の差動対がデータをホールドし、このホールドした
データを出力データM,MBとして出力する。
【0041】本実施の形態において、第3の実施の形態
のマスタRH1Cと同様に抵抗R13を削除してもよ
く、この場合も同一の動作を行う。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のフリップ
フロップ回路は、データをラッチホールドし第1,第2
の電源間に縦積みトランジスタ数が一段のみの差動対か
ら成るラッチホールド回路を備え、クロック駆動回路
が、真補のクロックの各々の供給に応答して上記ラッチ
ホールド回路の真補の入力データの各々の電位レベルを
引下げるプルダウン機能を有しているので、1V以下の
低電圧動作を可能とするとという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフリップフロップ回路の第1の実施の
形態を示す回路図である。
【図2】本発明のフリップフロップ回路の第2の実施の
形態を示す回路図である。
【図3】本実施の形態のフリップフロップ回路における
動作の一例を従来の回路と比較して示す波形図である。
【図4】本実施の形態のフリップフロップ回路における
低電圧動作の一例を従来の回路と比較して示す波形図で
ある。
【図5】本発明のフリップフロップ回路の第3の実施の
形態を示す回路図である。
【図6】本発明のフリップフロップ回路の第4の実施の
形態を示す回路図である。
【図7】本発明のフリップフロップ回路の第5の実施の
形態を示す回路図である。
【図8】従来の第1のフリップフロップ回路の一例を示
す回路図である。
【図9】従来の第2のフリップフロップ回路の一例を示
す回路図である。
【符号の説明】
1,1A,1B,1C,1D マスタRH 2,2A,2B,2C スレブRH 3 クロックバッファ 4,7 クロック駆動回路 5,6 データバッファ Q11〜Q16,Q21〜Q26,Q31,Q32,Q
41〜Q45,Q51,Q52,Q61,Q62,Q7
1〜Q74 トランジスタ R11〜R13,R21〜R23,R31,R32,R
41,R42,R51,R52,R61,R62 抵
抗 IS11〜IS13,IS21〜IS23,IS31,
IS32,IS41,IS51,IS61,IS71,
IS72 定電流源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 3/286

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真補のクロックに同期して真補の入力デ
    ータをラッチあるいはホールドし真補のマスタデータを
    出力する第1のラッチホールド回路と、前記真補のクロ
    ックに同期して前記真補のマスタデータ対応の真補のス
    レブ入力データをラッチあるいはホールドし真補の出力
    データを出力する第2のラッチホールド回路と、前記真
    補のクロックの供給に応答して前記第1,第2のラッチ
    ホールド回路が同期動作を行うよう駆動するクロック駆
    動回路とを備えるフリップフロップ回路において、 前記第1のラッチホールド回路が、エミッタを共通接続
    し各々のベースに前記真補の入力データの各々の供給を
    受ける第1,第2のトランジスタと、エミッタを相互に
    共通接続するとともに前記第1,第2のトランジスタの
    エミッタ共通接続点とも共通接続し各々のコレクタを前
    記第1,第2のトランジスタのコレクタと共通接続する
    とともにたすき掛けに相互のベースに接続した第3,第
    4のトランジスタと、前記第1〜第4のトランジスタの
    エミッタ共通接続点と第1の電源との間に接続した第1
    の定電流源と、各々の一端がそれぞれ前記真補のマスタ
    データを出力する第1,第3のトランジスタのコレクタ
    共通接続点および第2,第4のトランジスタのコレクタ
    共通接続点の各々に他端を第2の電源に接続した第1,
    第2の抵抗とを備え、 前記第2のラッチホールド回路が、エミッタを共通接続
    し各々のベースに前記真補のスレブ入力データの各々の
    供給を受ける第5,第6のトランジスタと、エミッタを
    相互に共通接続するとともに前記第5,第6のトランジ
    スタのエミッタ共通接続点とも共通接続し各々のコレク
    タを前記第5,第6のトランジスタのコレクタと共通接
    続するとともにたすき掛けに相互のベースに接続した第
    7,第8のトランジスタと、前記第5〜第8のトランジ
    スタのエミッタ共通接続点と前記第1の電源との間に接
    続した第2の定電流源と、各々の一端がそれぞれ前記真
    補の出力データを出力する第5,第7のトランジスタの
    コレクタ共通接続点および第6,第8のトランジスタの
    コレクタ共通接続点の各々に他端を前記第2の電源に接
    続した第3,第4の抵抗とを備え、 前記クロック駆動回路が、エミッタを共通接続し各々の
    ベースに前記真補のク ロックの各々の供給を受け各々の
    コレクタをそれぞれ前記第1,第5のトランジスタのベ
    ースに接続した第9,第10のトランジスタと、 エミッタを共通接続し各々のベースに前記真補のクロッ
    クの各々の供給を受け各々のコレクタをそれぞれ前記第
    2,第6のトランジスタのベースに接続した第11,第
    12のトランジスタと、 前記第9,第10のトランジスタのエミッタ共通接続点
    および前記第11,第12のトランジスタのエミッタ共
    通接続点の各々と前記第1の電源との間に接続した第
    3,第4の定電流源とを備え、 前記真補のクロックの各
    々の供給に応答して前記第1のラッチホールド回路の
    記真補の入力データの各々の電位レベルを引下げ前記補
    真のクロックの各々の供給に応答して前記第2のラッチ
    ホールド回路の前記真補のスレブ入力データの各々の電
    位レベルを引下げるプルダウン回路を備えることを特徴
    とするフリップフロップ回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のラッチ回路が、前記第1,第
    2の抵抗の他端を共通接続しこの共通接続点と前記第2
    の電源との間に挿入した第5の抵抗を備え、 前記第2のラッチ回路が、前記第3,第4の抵抗の他端
    を共通接続しこの共通接続点と前記第2の電源との間に
    挿入した第6の抵抗を備え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。
  3. 【請求項3】 真補の供給データの各々を増幅して前記
    真補の入力データを前記第1のラッチホールド回路に供
    給する第1のデータバッファと、 前記真補のマスタデータの各々を増幅して前記真補のス
    レブ入力データを前記第2のラッチホールド回路に供給
    する第2のデータバッファとを備え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。
  4. 【請求項4】 前記第1のデータバッファが、エミッタ
    を共通接続し各々のベースに前記真補の供給データの各
    々の供給を受け各々のコレクタから前記真補の入力デー
    タの各々を出力する第13,第14のトランジスタと、
    前記第13,第14のトランジスタの各々のコレクタと
    前記第2の電源との間に接続した第7,第8の抵抗と、
    前記第13,第14のトランジスタのエミッタ共通接続
    点と前記第1の電源との間に接続した第5の定電流源と
    を備え、 前記第2のデータバッファが、エミッタを共通接続し各
    々のベースに前記真補のマスタデータの各々の供給を受
    け各々のコレクタから前記真補のスレブ入力データの各
    々を出力する第15,第16のトランジスタと、前記第
    15,第16のトランジスタの各々のコレクタと前記第
    2の電源との間に接続した第9,第10の抵抗と、前記
    第15,第16のトランジスタのエミッタ共通接続点と
    前記第1の電源との間に接続した第6の定電流源とを備
    え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。
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