JP5328920B2 - 差動型srフリップフロップおよびそれを用いた試験装置 - Google Patents
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Description
本発明は、差動出力を有するSRフリップフロップに関する。
セット端子とリセット端子を備え、それぞれに入力される信号のエッジに応答して、その出力レベルが遷移するSRフリップフロップは、広く電子回路に利用されている。図1(a)、(b)は、一般的なSRフリップフロップの構成を示す回路図および動作を示すタイムチャートである。図1(a)はNAND型のSRフリップフロップの回路図および動作波形図を示す。NAND型のSRフリップフロップは、反転セット端子#Sと、反転リセット端子#Rを備える。SRフリップフロップ200は、反転セット信号#Sのネガティブエッジに応答して、その出力Qがハイレベルに遷移し、反転リセット信号#Rのネガティブエッジに応答して、その出力Qがローレベルに遷移する。本明細書および図面において、信号もしくは端子の符号に付された”#”もしくはバー”−”は、論理反転を示す。
図1(a)の下段には、SRフリップフロップ200の動作波形が示される。反転セット信号#Sがアサート(ネガティブエッジ)されると、NANDゲート202の伝搬遅延Tpdを経て、非反転出力(以下、単に出力ともいう)Qがハイレベルに遷移し、その出力QがさらにNANDゲート204の伝搬遅延Tpdを経て、反転出力#Qがローレベルに遷移する。また反転リセット信号#Rがアサート(ネガティブエッジ)されると、NANDゲート204の伝搬遅延Tpdを経て、反転出力#Qがハイレベルに遷移し、その反転出力#QがさらにNANDゲート202の伝搬遅延Tpdを経て、出力Qがローレベルに遷移する。
つまり、NAND型のSRフリップフロップは、出力Qと反転出力#Qが同時に遷移しないという問題がある。この問題は、セット時とリセット時で、出力Qと反転出力#Qの前後関係が反対となるため、単なるスキューアジャスタでは、このタイミングずれをキャンセルすることはできない。
図1(b)には、NORゲート302、304を含むSRフリップフロップ300およびその動作波形が示される。NOR型のSRフリップフロップ300においても、出力Qおよび反転出力#Qの遷移タイミングは一致しない。この問題を、「非対称性」とも称する。
SRフリップフロップを用いるアプリケーションによっては、出力Qと反転出力#Qの非対称性が問題を引き起こす場合がある。たとえばSRフリップフロップ200や300の出力信号Q、#Qのペアが差動線路を伝搬する場合、信号Q、#Qの遷移は、ノルマルモードノイズが発生するのと同様にみなすことができる。このことは差動信号ペアを受信する回路におけるジッタ増加の要因となる。さらにこのような非対称性は、グランドノイズの発生源ともなる。つまり本来、差動信号の利点であるはずである低ノイズ性および耐ノイズ性という性質が生かせないばかりか、むしろ悪影響を及ぼすことになる。
この非対称性の問題を改善するために、特許文献1から5において、さまざまな試みが提案されているが、いずれも出力Qと反転出力#Qの非対称性が残っていたり、回路構成が複雑になるという問題がある。
本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、出力Qおよび反転出力#Qのタイミングずれを解消したSRフリップフロップの提供にある。
本発明のある態様は、セット信号とリセット信号を受け、差動出力ペアを生成する差動型SRフリップフロップに関する。
差動型SRフリップフロップは、セット信号に応じた信号とリセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する第1SRフリップフロップと、セット信号とリセット信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する第2SRフリップフロップと、第1SRフリップフロップの一方の出力に応じた第1信号と第2SRフリップフロップの一方の出力に応じた第2信号とを平均化して第1出力信号を生成するとともに、第1SRフリップフロップの他方の出力に応じた第3信号と第2SRフリップフロップの他方の出力に応じた第4信号とを平均化して第2出力信号を生成する平均化回路と、を備える。第1出力信号に応じた信号と第2出力信号に応じた信号とを差動出力ペアとして出力する。
差動型SRフリップフロップは、セット信号に応じた信号とリセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する第1SRフリップフロップと、セット信号とリセット信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する第2SRフリップフロップと、第1SRフリップフロップの一方の出力に応じた第1信号と第2SRフリップフロップの一方の出力に応じた第2信号とを平均化して第1出力信号を生成するとともに、第1SRフリップフロップの他方の出力に応じた第3信号と第2SRフリップフロップの他方の出力に応じた第4信号とを平均化して第2出力信号を生成する平均化回路と、を備える。第1出力信号に応じた信号と第2出力信号に応じた信号とを差動出力ペアとして出力する。
本発明の別の態様もまた、セット信号とリセット信号を受け、差動出力ペアを生成する差動型SRフリップフロップに関する。この差動型SRフリップフロップは、セット信号に応じた信号とリセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する、NOR(否定論理和)型の第1SRフリップフロップと、セット信号に応じた信号とリセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する、NAND(否定論理積)型の第2SRフリップフロップと、第1SRフリップフロップに対し、正論理のセット信号およびリセット信号を分配し、第2SRフリップフロップに対し、反転論理のセット信号およびリセット信号を分配するインバータツリーと、を備える。
第1SRフリップフロップは、セット端子、リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、第1端子がセット端子に接続された第1入力抵抗と、第1端子がリセット端子に接続された第2入力抵抗と、第1入力抵抗の第2端子の信号を反転し、反転出力端子へと出力する第3インバータと、第2入力抵抗の第2端子の信号を反転し、非反転出力端子へと出力する第4インバータと、非反転出力端子と第1入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1フィードバック抵抗と、反転出力端子と第2入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2フィードバック抵抗と、を含む。
第2SRフリップフロップは、反転セット端子、反転リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、第1端子が反転セット端子に接続された第3入力抵抗と、第1端子が反転リセット端子に接続された第4入力抵抗と、第3入力抵抗の第2端子の信号を反転し、非反転出力端子へと出力する第5インバータと、第4入力抵抗の第2端子の信号を反転し、反転出力端子へと出力する第6インバータと、反転出力端子と第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第3フィードバック抵抗と、非反転出力端子と第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第4フィードバック抵抗と、を含む。
差動型SRフリップフロップは、第1入力抵抗の第2端子と第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1配線と、第2入力抵抗の第2端子と第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2配線と、をさらに備える。
差動型SRフリップフロップは、第1SRフリップフロップの非反転出力端子および反転出力端子の信号ペアおよび第2SRフリップフロップの非反転出力端子および反転出力端子の信号ペアの少なくとも一方を、差動出力ペアとして出力する。
第1SRフリップフロップは、セット端子、リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、第1端子がセット端子に接続された第1入力抵抗と、第1端子がリセット端子に接続された第2入力抵抗と、第1入力抵抗の第2端子の信号を反転し、反転出力端子へと出力する第3インバータと、第2入力抵抗の第2端子の信号を反転し、非反転出力端子へと出力する第4インバータと、非反転出力端子と第1入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1フィードバック抵抗と、反転出力端子と第2入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2フィードバック抵抗と、を含む。
第2SRフリップフロップは、反転セット端子、反転リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、第1端子が反転セット端子に接続された第3入力抵抗と、第1端子が反転リセット端子に接続された第4入力抵抗と、第3入力抵抗の第2端子の信号を反転し、非反転出力端子へと出力する第5インバータと、第4入力抵抗の第2端子の信号を反転し、反転出力端子へと出力する第6インバータと、反転出力端子と第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第3フィードバック抵抗と、非反転出力端子と第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第4フィードバック抵抗と、を含む。
差動型SRフリップフロップは、第1入力抵抗の第2端子と第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1配線と、第2入力抵抗の第2端子と第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2配線と、をさらに備える。
差動型SRフリップフロップは、第1SRフリップフロップの非反転出力端子および反転出力端子の信号ペアおよび第2SRフリップフロップの非反転出力端子および反転出力端子の信号ペアの少なくとも一方を、差動出力ペアとして出力する。
これらの態様によると、2つのフリップフロップによって、タイミングがずれた2つの反転出力と2つの非反転出力を生成し、それらを平均化することにより、第1、第2出力信号の実質的な遷移タイミングを、もとの2つの信号の遷移タイミングの間にシフトさせることができる。その結果、第1、第2出力信号のタイミングずれを低減することができる。
本発明のさらに別の態様もまた、セット信号とリセット信号を受け、差動出力ペアを生成する差動型SRフリップフロップに関する。この差動型SRフリップフロップは、セット信号に応じた信号とリセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成するSRフリップフロップと、SRフリップフロップの反転出力を反転する第1インバータと、SRフリップフロップの非反転出力を反転する第2インバータと、SRフリップフロップの非反転出力と第1インバータの出力を平均化して第1出力信号を生成するとともに、SRフリップフロップの反転出力と第2インバータの出力を平均化して第2出力信号を生成する平均化回路と、を備える。差動型SRフリップフロップは、第1出力信号に応じた信号と第2出力信号に応じた信号とを差動出力ペアとして出力する。
本発明のさらに別の態様は、試験装置である。この試験装置は、被試験デバイスに供給すべきテストパターン信号を記述する波形データを生成する波形データ生成部と、波形データを受け、テストパターン信号を生成する波形生成部と、を備える。波形生成部は、波形データにもとづき、テストパターン信号のポジティブエッジのタイミングでアサートされるセットパルスおよびテストパターン信号のネガティブエッジのタイミングでアサートされるリセットパルスを生成するエッジ生成部と、セットパルスおよびリセットパルスに応じて出力レベルが遷移してテストパターン信号を生成する、上述のいずれかの差動型SRフリップフロップと、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明のある態様によれば、SRフリップフロップの出力Qおよび反転出力#Qのタイミングずれを解消することができる。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
本明細書において、「部材Aが、部材Bに接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
また「信号Aに応じた信号B」とは、信号Bが信号Aそのものである場合の他、信号Aを論理反転した信号、信号Aをレベルシフトした信号、信号Aを遅延した信号などを含む。
また「信号Aに応じた信号B」とは、信号Bが信号Aそのものである場合の他、信号Aを論理反転した信号、信号Aをレベルシフトした信号、信号Aを遅延した信号などを含む。
(実施例1)
図2は、本発明の実施の形態に係る差動型SRフリップフロップ100の第1の実施例を示す回路図である。
差動型SRフリップフロップ100は、セット端子102、リセット端子104、非反転出力端子106、反転出力端子108を有する。
差動型SRフリップフロップ100は、セット端子102にセット信号Sを、リセット端子104にリセット信号Rを受ける。差動型SRフリップフロップ100は、セット信号Sおよびリセット信号Rに応じてレベルが遷移する差動出力ペアQ、#Qを生成して、非反転出力端子106および反転出力端子108から出力する。
図2は、本発明の実施の形態に係る差動型SRフリップフロップ100の第1の実施例を示す回路図である。
差動型SRフリップフロップ100は、セット端子102、リセット端子104、非反転出力端子106、反転出力端子108を有する。
差動型SRフリップフロップ100は、セット端子102にセット信号Sを、リセット端子104にリセット信号Rを受ける。差動型SRフリップフロップ100は、セット信号Sおよびリセット信号Rに応じてレベルが遷移する差動出力ペアQ、#Qを生成して、非反転出力端子106および反転出力端子108から出力する。
差動型SRフリップフロップ100は、第1SRフリップフロップ(以下、第1フリップフロップ)FF1、第2SRフリップフロップ(以下、第2フリップフロップ)FF2、平均化回路10を備える。
第1フリップフロップFF1および第2フリップフロップFF2はそれぞれ、セット信号Sとリセット信号Rを受け、非反転出力Qおよび反転出力#Qを生成する。
平均化回路10は、第1フリップフロップFF1の一方の出力(非反転出力Q)に応じた第1信号Q1と、第2フリップフロップFF2の一方の出力(反転出力#Q)に応じた第2信号Q2とを平均化して、第1出力信号Q3を生成する。また平均化回路10は、第1フリップフロップFF1の他方の出力(反転出力#Q)に応じた第3信号#Q1と、第2フリップフロップFF2の他方の出力(非反転出力Q)に応じた第4信号#Q2とを平均化して、第2出力信号#Q3を生成する。
差動型SRフリップフロップ100は、第1出力信号Q3に応じた信号および第2出力信号#Q3に応じた信号とを、差動出力ペアQ、#Qとして出力する。
第1フリップフロップFF1および第2フリップフロップFF2はそれぞれ、セット信号Sとリセット信号Rを受け、非反転出力Qおよび反転出力#Qを生成する。
平均化回路10は、第1フリップフロップFF1の一方の出力(非反転出力Q)に応じた第1信号Q1と、第2フリップフロップFF2の一方の出力(反転出力#Q)に応じた第2信号Q2とを平均化して、第1出力信号Q3を生成する。また平均化回路10は、第1フリップフロップFF1の他方の出力(反転出力#Q)に応じた第3信号#Q1と、第2フリップフロップFF2の他方の出力(非反転出力Q)に応じた第4信号#Q2とを平均化して、第2出力信号#Q3を生成する。
差動型SRフリップフロップ100は、第1出力信号Q3に応じた信号および第2出力信号#Q3に応じた信号とを、差動出力ペアQ、#Qとして出力する。
平均化回路10は、抵抗分圧によって2つの信号を平均化してもよい。平均化回路10は、平均化すべき第1の信号ペア(Q1、Q2)が生ずるノードの間に直列に設けられた第1抵抗R1、第2抵抗R2と、平均化すべき第2の信号ペア(#Q1、#Q2)が生ずるノードの間に直列に設けられた第3抵抗R3、第4抵抗R4と、を含む。ここで第1抵抗R1と第2抵抗R2の抵抗値は等しく、第3抵抗R13と第4抵抗R4の抵抗値は等しいことが望ましく、すべての抵抗R1〜R4の抵抗値を等しく設計してもよい。抵抗R1〜R4の抵抗値は、数Ω〜数kΩ程度でよい。
第1キャパシタC1は、第1抵抗R1と第2抵抗R2の接続ノードと、固定電圧端子(接地端子)の間に設けられ、第2キャパシタC2は、第3抵抗R3と第4抵抗R4の接続ノードと、固定電圧端子(接地端子)の間に設けられる。第1キャパシタC1および第2キャパシタC2は、配線の寄生容量、後段のバッファBUF1、BUF2のゲート容量であってよく、必ずしもそれらが明示的な回路素子として形成されている必要はない。
第2出力バッファBUF2は、あるしきい値Vth1を基準として第1出力信号Q3を反転することにより反転出力#Qを生成し、反転出力端子108から出力する。第1出力バッファBUF1は、あるしきい値Vth2を基準に第2出力信号#Q3を反転することにより非反転出力Qを生成し、非反転出力端子106から出力する。しきい値Vth1とVth2は等しくてもよいし、異なる値に設定されてもよい。第1出力バッファBUF1および第2出力バッファBUF2によって、平均化回路10によって生成された第1出力信号Q3および第2出力信号#Q3がハイ、ロー2値のデジタル信号に波形整形される。
ここまでの構成は、後述のいくつかの実施例(図4、図8、図10、図12、図13、図15など)と共通する基本構成といえる。
図2に示す第1の実施例において、第1フリップフロップFF1と第2フリップフロップFF2は同型(たとえばNOR型)である。
第1インバータN1は、第2フリップフロップFF2の反転出力#Qを反転する。第2インバータN2は、第2フリップフロップFF2の非反転出力Qを反転する。
第1インバータN1は、第2フリップフロップFF2の反転出力#Qを反転する。第2インバータN2は、第2フリップフロップFF2の非反転出力Qを反転する。
平均化回路10の第1抵抗R1および第2抵抗R2は、第1フリップフロップFF1の非反転出力端子Qと第1インバータN1の出力端子の間に直列に設けられる。また第3抵抗R3および第4抵抗R4は、第1フリップフロップFF1の反転出力端子#Qと第2インバータN2の出力端子の間に直列に設けられる。
以上が図2の差動型SRフリップフロップ100の構成である。続いて、図2の差動型SRフリップフロップ100の動作を説明する。図3は、図2の差動型SRフリップフロップ100の動作を示すタイムチャートである。図3には、信号Q3、#Q3のペアが2つ示される。下段のペアBは実際の波形を示し、上段のペアAは、理解の容易化のために示した模式的な波形である。信号Q1とQ2を単純に平均化すると理想的にはペアBの信号Q3を得るが、実際の回路では、抵抗R1、R2およびキャパシタC1が形成するローパスフィルタによってAに破線で示すように波形がなまり、Bに示す信号Q3を得る。信号#Q3についても同様である。図3のタイムチャートにおいて、第1フリップフロップFF1および第2フリップフロップFF2の内部のゲート素子および第1インバータN1、第2インバータN2の伝搬遅延は等しいものと仮定し、Tpdと示される。
第1出力信号Q3を、第2出力バッファBUF2で波形整形することにより、反転出力#Qを得る。また、第2出力信号#Q3を、第1出力バッファBUF1で波形整形することにより、非反転出力Qを得る。
図3から明らかなように、図2の差動型SRフリップフロップ100によれば、差動出力ペアQ、#Qのタイミングずれを解消することができる。端的に言えば、早く遷移する非反転信号Q1と遅く遷移する非反転信号Q2同士を平均化するとともに、早く遷移する非反転信号#Q1と遅く遷移する非反転信号#Q2同士を平均化することにより、差動出力ペアQ、#Qの対称性が向上している。
さらに以下の点に着目すべきである。すなわち、差動型SRフリップフロップ100の差動出力ペアQ、#Qは、セット信号Sのポジティブエッジから略(3×Tpd)遅延して遷移し、リセット信号Rのポジティブエッジからもまた、略(3×Tpd)遅延して遷移している。つまり図2の差動型SRフリップフロップ100は、セット信号S、リセット信号Rに対して、等しい応答性を有するといえる。このことは、差動型SRフリップフロップにとって非常に重要な特性である。
図3のタイムチャートにおいて、第1出力信号Q3および第2出力信号#Q3の波形なまりは、抵抗R1〜R4の抵抗値およびキャパシタC1、C2の容量値に依存し、より具体的には抵抗値と容量値の積(時定数)に依存する。つまり図2の回路では、抵抗値R1〜R4および容量値C1、C2のパラメータを最適化することにより、出力信号Q、#Qのタイミングを高精度で揃えることができる。さらにしきい値Vth1、Vth2の最適化によっても、タイミングを調節することが可能である。
図2の差動型SRフリップフロップ100において、第1フリップフロップFF1、第2フリップフロップFF2を、NAND型としても同様の効果を得ることができる。
(実施例2)
続いて第2の実施例について説明する。
図4は、第2の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100aの構成を示す回路図である。図4の差動型SRフリップフロップ100aは、2つのフリップフロップFF1、FF2と、平均化回路10、第1出力バッファBUF1、第2出力バッファBUF2を備える点で図2の差動型SRフリップフロップ100と共通する。以下、図2との相違点を中心に差動型SRフリップフロップ100aの構成を説明する。
続いて第2の実施例について説明する。
図4は、第2の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100aの構成を示す回路図である。図4の差動型SRフリップフロップ100aは、2つのフリップフロップFF1、FF2と、平均化回路10、第1出力バッファBUF1、第2出力バッファBUF2を備える点で図2の差動型SRフリップフロップ100と共通する。以下、図2との相違点を中心に差動型SRフリップフロップ100aの構成を説明する。
図2において第1フリップフロップFF1と第2フリップフロップFF2が同型であったのに対して、図4では、2つのフリップフロップは異なる型で構成される。具体的には第1フリップフロップFF1はNOR型であり、第2フリップフロップFF2はNAND型である。
差動型SRフリップフロップ100aは、インバータツリー20を備える。インバータツリー20は、第1フリップフロップFF1に対し、正論理のセット信号S2およびリセット信号R2を分配し、第2フリップフロップFF2に対し、反転論理のセット信号#S3およびリセット信号#R3を分配する。たとえばインバータツリー20は、インバータN10〜N17を含む。
図5(a)、(b)は、図4のインバータツリー20の別の構成例を示す回路図である。インバータツリー20の構成は、図示したものに限定されず、同等の機能を有する別の構成も有効である。
図6は、図4の差動型SRフリップフロップ100aの動作を示すタイムチャートである。図6のタイムチャートにおいても、各ゲート素子の伝搬遅延Tpdは等しいものと仮定している。NAND型、NOR型のSRフリップフロップの状態遷移は、図1(a)、(b)で説明した通りである。
図4の差動型SRフリップフロップ100aによれば、図2の差動型SRフリップフロップ100と同様に、非反転出力Qと非反転出力#Qの遷移タイミングを揃えることができる。また、セット信号S、リセット信号Rのエッジから、出力Q、#Qが遷移するまでの遅延を等しくすることができる。
NANDゲートやNORゲートは、MOSトランジスタのみを用いて構成するのが一般的であるが、これらは抵抗論理回路とインバータを用いて構成できる。図7は、NORゲートとNANDゲートの構成を示す図である。以下では、抵抗論理回路とインバータを利用した差動型SRフリップフロップを説明する。
(実施例3)
図8は、第3の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100bの構成を示す回路図である。
図8の差動型SRフリップフロップ100bにおいて、第1フリップフロップFF1および第2フリップフロップFF2は、抵抗論理回路とCMOSインバータで構成される。
図8は、第3の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100bの構成を示す回路図である。
図8の差動型SRフリップフロップ100bにおいて、第1フリップフロップFF1および第2フリップフロップFF2は、抵抗論理回路とCMOSインバータで構成される。
第1フリップフロップFF1はNOR型であり、セット端子41、リセット端子42、非反転出力端子44、反転出力端子43を備える。第1入力抵抗Ri1の第1端子は、セット端子41に接続される。第2入力抵抗Ri2の第1端子は、リセット端子42に接続される。第1プルアップ抵抗Ru1は、第1入力抵抗Ri1の第2端子と第1固定電圧端子(電源端子Vdd)の間に設けられる。第2プルアップ抵抗Ru2は、第2入力抵抗Ri2の第2端子と第1固定電圧端子(電源端子Vdd)の間に設けられる。第3インバータN3は、第1入力抵抗Ri1の第2端子の信号を反転し、反転出力端子43へと出力する。第4インバータN4は、第2入力抵抗Ri2の第2端子の信号を反転し、非反転出力端子44へと出力する。第1フィードバック抵抗Rf1は、非反転出力端子44と第1入力抵抗Ri1の第2端子の間に設けられる。第2フィードバック抵抗Rf2は、反転出力端子43と第2入力抵抗Ri2の第2端子の間に設けられる。
第2SRフリップフロップは、NAND型であり、反転セット端子51、反転リセット端子52、非反転出力端子53および反転出力端子54を備える。第3入力抵抗Ri3の第1端子は反転セット端子51に接続される。第4入力抵抗Ri4の第1端子は反転リセット端子52に接続される。第1プルダウン抵抗Rd1は、第3入力抵抗Ri3の第2端子と第2固定電圧端子(接地端子Vss)の間に設けられる。第2プルダウン抵抗Rd2は、第4入力抵抗Ri4の第2端子と第2固定電圧端子(接地端子Vss)の間に設けられる。第5インバータN5は、第3入力抵抗Ri3の第2端子の信号を反転し、非反転出力端子53へと出力する。第6インバータN6は、第4入力抵抗Ri4の第2端子の信号を反転し、反転出力端子54へと出力する。第3フィードバック抵抗Rf3は、反転出力端子54と第3入力抵抗Ri3の第2端子の間に設けられる。第4フィードバック抵抗Rf4は、非反転出力端子53と第4入力抵抗Ri4の第2端子の間に設けられる。
図9は、図8の差動型SRフリップフロップ100bのシミュレーション波形を示すタイムチャートである。第1入力抵抗Ri1の第2端子およびその信号をP1、第2入力抵抗Ri2の第2端子およびその信号を#P1、第3入力抵抗Ri3の第2端子およびその信号を#P2、第4入力抵抗Ri4の第2端子およびその信号をP2で示す。このシミュレーションにおいて、電源電圧Vdd=1.2V、接地電圧Vss=0V、インバータの入力しきい値レベルVth1、Vth2は、電源電圧のほぼ中点、すなわちVdd/2=0.6Vである。
図8の差動型SRフリップフロップ100bによれば、図3の差動型SRフリップフロップ100と同様の効果を得ることができる。
(実施例4)
図9のタイムチャートの信号P1、P2の波形に着目すると、両者はほぼ同じタイミングで電位が変化することがわかる。信号#P1、#P2も同様である。第4の実施例はこの性質に着目した変形例といえる。
図9のタイムチャートの信号P1、P2の波形に着目すると、両者はほぼ同じタイミングで電位が変化することがわかる。信号#P1、#P2も同様である。第4の実施例はこの性質に着目した変形例といえる。
図10は、第4の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100cの構成を示す回路図である。差動型SRフリップフロップ100cは、図8の差動型SRフリップフロップ100bに加えて、電位が等しいノード同士を結線する2つの配線、すなわち、第1入力抵抗Ri1の第2端子(P1)と第4入力抵抗Ri4の第2端子(P2)を結線する第1配線W1と、第2入力抵抗Ri2の第2端子(#P1)と第3入力抵抗Ri3の第2端子(#P2)同士を接続する第2配線W2を備える。
第1配線W1および第2配線W2は、金属配線、抵抗素子もしくはそれらの組み合わせであってもよい。第1配線W1および第2配線W2はいずれも、低抵抗であることが望ましく、たとえばその抵抗成分は0Ω〜数百Ωの範囲で設計してもよい。
第1配線W1および第2配線W2は、金属配線、抵抗素子もしくはそれらの組み合わせであってもよい。第1配線W1および第2配線W2はいずれも、低抵抗であることが望ましく、たとえばその抵抗成分は0Ω〜数百Ωの範囲で設計してもよい。
図11は、図10の差動型SRフリップフロップ100cのシミュレーション波形を示すタイムチャートである。図9のタイムチャートと比較すると、図11のタイムチャートにおいて、信号ペアP1、#P1の対称性が改善されており、同様に信号ペアP2、#P2の対称性も改善されていることがわかる。また、信号ペアP1、P2、信号ペア#P1、#P2はそれぞれが実質的に同じ波形を有している。
つまり第4の実施例によれば、第1から第3の実施例の特徴に加えて、第1フリップフロップFF1と第2フリップフロップFF2の動作を正確に揃えることができるというさらなる効果を得ることができる。
(実施例5)
図10において、ノードP1とP2同士を結線したことにより、第1固定電圧端子(電源端子Vdd)と第2固定電圧端子(接地端子Vss)の間が、第1プルアップ抵抗Ru1、第1配線W1、第2プルダウン抵抗Rd2によって接続される。つまり、電源端子Vddから接地端子Vssに無駄な電流が流れることになる。同様に、端子#P1と#P2を結線したことにより、抵抗Ru2、W2、Rd1を含む経路にも無駄な電流が流れる。
また、抵抗Ru1は、端子P1、P2の電圧範囲の下限を狭め、抵抗Rd2は、端子P1、P2の電圧範囲の上限を狭めてしまう。同様に、抵抗Ru2は、端子#P1、#P2の電圧範囲の下限を狭め、抵抗Rd1は、端子#P1、#P2の電圧範囲の上限を狭めてしまう。
図10において、ノードP1とP2同士を結線したことにより、第1固定電圧端子(電源端子Vdd)と第2固定電圧端子(接地端子Vss)の間が、第1プルアップ抵抗Ru1、第1配線W1、第2プルダウン抵抗Rd2によって接続される。つまり、電源端子Vddから接地端子Vssに無駄な電流が流れることになる。同様に、端子#P1と#P2を結線したことにより、抵抗Ru2、W2、Rd1を含む経路にも無駄な電流が流れる。
また、抵抗Ru1は、端子P1、P2の電圧範囲の下限を狭め、抵抗Rd2は、端子P1、P2の電圧範囲の上限を狭めてしまう。同様に、抵抗Ru2は、端子#P1、#P2の電圧範囲の下限を狭め、抵抗Rd1は、端子#P1、#P2の電圧範囲の上限を狭めてしまう。
いま、Ru1=Rd2と仮定すると、抵抗Ru1、Rd2はそれぞれ、端子P1、P2の電位をプルアップする方向とプルダウンする方向に等しく作用するため、削除することができる。またRu2=Rd1と仮定すると、抵抗Ru2、Rd1も同様に削除することができる。
図12は、第5の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100dの構成を示す回路図である。差動型SRフリップフロップ100dは、図10の差動型SRフリップフロップ100cから、第1プルアップ抵抗Ru1、第2プルアップ抵抗Ru2、第1プルダウン抵抗Rd1、第2プルダウン抵抗Rd2を省略した構成を有する。
第5の実施例によれば、第4の実施例に比べて消費電流を減らすことができ、また、端子P1、P2、#P1、#P2の電圧範囲を広げることができる。
(実施例6)
図13は、第6の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100eの構成を示す回路図である。差動型SRフリップフロップ100eは、図12の差動型SRフリップフロップ100dに加えて、電流スタビライザ30を備える。
電流スタビライザ30は、セット信号S、リセット信号Rの状態にかかわらず、差動型SRフリップフロップ100eの消費電流が一定となるように電流を消費する。
電流スタビライザ30は、4つのユニット30a〜30dを含む。
図13は、第6の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100eの構成を示す回路図である。差動型SRフリップフロップ100eは、図12の差動型SRフリップフロップ100dに加えて、電流スタビライザ30を備える。
電流スタビライザ30は、セット信号S、リセット信号Rの状態にかかわらず、差動型SRフリップフロップ100eの消費電流が一定となるように電流を消費する。
電流スタビライザ30は、4つのユニット30a〜30dを含む。
ユニット30aは、セット信号Sがローレベル、リセット信号Rがハイレベルのときに、電流を消費する。ユニット30bは、セット信号Sがハイレベル、リセット信号Rがローレベルのときに、電流を消費する。ユニット30cは、セット信号Sがローレベル、リセット信号Rがハイレベルのときに、電流を消費する。ユニット30dは、セット信号Sがハイレベル、リセット信号Rがローレベルのときに、電流を消費する。
配線W1、W2を単なる配線とみなせば、ノードP1を中心として、4つの抵抗Ri1、Ri4、Rf1、Rf4がスター状に結線される。ノードP2、#P1、#P2それぞれにも同様に、4つの抵抗が接続される。ユニット30a〜30dはそれぞれ、ノードP1、P2、#P1、#P2に流れる電流の対応するひとつをキャンセルするように機能する。
ユニット30a、30bは同様に構成される。またユニット30c、30dは、ユニット30a、30bを天地反転した形式で構成される。
各ユニット30は、MOSトランジスタM1、抵抗R1〜R4、トランジスタM2〜M4を含む。PチャンネルMOSFETは、インバータのハイサイド側のPチャンネルMOSFETと同じサイズで、NチャンネルMOSFETは、インバータのローサイド側のNチャンネルMOSFETと同じサイズで構成される。また、抵抗R1〜R4の抵抗値は、抵抗Ri1〜Ri4、Rf1〜Rf4の抵抗値に応じて設計すればよい。最も簡易には、すべての抵抗値を同じとしてもよい。
各ユニット30は、MOSトランジスタM1、抵抗R1〜R4、トランジスタM2〜M4を含む。PチャンネルMOSFETは、インバータのハイサイド側のPチャンネルMOSFETと同じサイズで、NチャンネルMOSFETは、インバータのローサイド側のNチャンネルMOSFETと同じサイズで構成される。また、抵抗R1〜R4の抵抗値は、抵抗Ri1〜Ri4、Rf1〜Rf4の抵抗値に応じて設計すればよい。最も簡易には、すべての抵抗値を同じとしてもよい。
図14は、図13の差動型SRフリップフロップ100eの動作を示すタイムチャートである。消費電流Iddの(i)は、電流スタビライザ30を設けた場合の、(ii)は設けない場合(図12)の波形を示す。図12の差動型SRフリップフロップ100dは、セット信号S、リセット信号Rの一方がハイレベルとなる期間、各抵抗に電流が流れなくなり、消費電流がゼロに近づくという特性を有する。これに対して、電流スタビライザ30を設けた場合、セット信号S、リセット信号Rのレベルにかかわらず、消費電流を定常的に一定に保つことができる。消費電流を安定化することにより、差動型SRフリップフロップ100に供給される電源電圧Vddの変動を抑制できる。
(実施例7)
図15は、第7の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100fの構成を示す回路図である。図12の差動型SRフリップフロップ100dは、セット信号Sとリセット信号Rが同時にアサートされると、フリップフロップ回路がメタステーブル状態となるため、出力Qがハイレベル、ローレベルのいずれをとるかが不定である。図15の差動型SRフリップフロップ100fは、セット信号Sとリセット信号Rが同時にアサートされたとき、セット信号Sを優先する機能を有する。この機能は、セット優先回路40によって実現される。
図15は、第7の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100fの構成を示す回路図である。図12の差動型SRフリップフロップ100dは、セット信号Sとリセット信号Rが同時にアサートされると、フリップフロップ回路がメタステーブル状態となるため、出力Qがハイレベル、ローレベルのいずれをとるかが不定である。図15の差動型SRフリップフロップ100fは、セット信号Sとリセット信号Rが同時にアサートされたとき、セット信号Sを優先する機能を有する。この機能は、セット優先回路40によって実現される。
セット優先回路40は、プルアップユニット40a、プルダウンユニット40bを含む。プルアップユニット40aは、セット信号Sおよびリセット信号Rが同時にハイレベルであり、かつ差動型SRフリップフロップ100fの非反転出力Qがローレベルのとき、第1入力抵抗Ri1の第2端子P1および第4入力抵抗Ri4の第2端子P2を、ハイレベルにプルアップする。プルアップユニット40aは、電源端子VddとノードP1、P2の間に直列に設けられた3つのトランジスタ(スイッチ)M41〜M43を含む。各トランジスタM41、M42、M43は、それぞれ、セット信号S、リセット信号R、出力Qに応じてオン、オフが制御される。
プルダウンユニット40bは、セット信号Sおよびリセット信号Rが同時にハイレベルであり、かつ差動型SRフリップフロップ100fの非反転出力Qがローレベル(反転出力#Qがハイレベル)のとき、第2入力抵抗Ri2の第2端子#P1および第3入力抵抗Ri3の第2端子#P2を、ローレベルにプルダウンする。プルダウンユニット40bは、接地端子Vssとノード#P1、#P2の間に直列に設けられた3つのトランジスタ(スイッチ)M44〜M46を含む。各トランジスタM44、M45、M46は、それぞれ、セット信号S、リセット信号R、出力Qに応じてオン、オフが制御される。
図16は、図15の差動型SRフリップフロップ100fの動作を示すタイムチャートである。
図15の差動型SRフリップフロップ100fによれば、セット優先論理が実現できる。
図15の差動型SRフリップフロップ100fによれば、セット優先論理が実現できる。
図15の回路において、セット優先回路をリセット優先回路に置換できることが当業者には理解される。リセット優先回路は、セット信号Sおよびリセット信号Rが同時にハイレベルであり、かつ本差動型SRフリップフロップの非反転出力Qがハイレベルのとき、第1入力抵抗Ri1の第2端子P1および第4入力抵抗Ri4の第2端子P2を、ローレベルにプルダウンするとともに、第2入力抵抗Ri2の第2端子#P1および第3入力抵抗Ri3の第2端子#P2を、ハイレベルにプルアップする。
(実施例8)
図17は、第8の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100gの構成を示す回路図である。図17の差動型SRフリップフロップ100gは、図12の差動型SRフリップフロップ100dから、平均化回路10を省略した構成となっている。第1配線W1と第2配線W2によって2つのフリップフロップFF1、FF2の対応する入力同士がカップリングされるため、2つのフリップフロップFF1、FF2の動作タイミングは揃っている。したがって、信号ペアQ、#Q、信号ペアQ’、#Q’を独立に出力してもよい。
図17は、第8の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100gの構成を示す回路図である。図17の差動型SRフリップフロップ100gは、図12の差動型SRフリップフロップ100dから、平均化回路10を省略した構成となっている。第1配線W1と第2配線W2によって2つのフリップフロップFF1、FF2の対応する入力同士がカップリングされるため、2つのフリップフロップFF1、FF2の動作タイミングは揃っている。したがって、信号ペアQ、#Q、信号ペアQ’、#Q’を独立に出力してもよい。
(実施例9)
図18は、第9の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100hの構成を示す回路図である。図18の差動型SRフリップフロップ100hは、図17の差動型SRフリップフロップ100gにセット優先回路40hが付加されている。そしてセット優先回路40hのトランジスタM43およびM46は、第2フリップフロップFF2側の出力Q’、#Q’によって制御される。
図18は、第9の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100hの構成を示す回路図である。図18の差動型SRフリップフロップ100hは、図17の差動型SRフリップフロップ100gにセット優先回路40hが付加されている。そしてセット優先回路40hのトランジスタM43およびM46は、第2フリップフロップFF2側の出力Q’、#Q’によって制御される。
(実施例10)
図19は、第10の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100iの構成を示す回路図である。差動型SRフリップフロップ100iは、SRフリップフロップFF3、第1インバータN21、第2インバータN22、平均化回路10を備える。SRフリップフロップFF3は、セット信号Sとリセット信号Rを受ける。
図19は、第10の実施例に係る差動型SRフリップフロップ100iの構成を示す回路図である。差動型SRフリップフロップ100iは、SRフリップフロップFF3、第1インバータN21、第2インバータN22、平均化回路10を備える。SRフリップフロップFF3は、セット信号Sとリセット信号Rを受ける。
第1インバータN21は、SRフリップフロップFF3の反転出力#Qを反転する。第2インバータN22は、SRフリップフロップFF3の非反転出力Qを反転する。平均化回路10は、SRフリップフロップFF3の非反転出力Q1と第1インバータN21の出力を平均化して第1出力信号Q3を生成するとともに、SRフリップフロップFF3の反転出力#Q1と第2インバータN22の出力#Q2を平均化して第2出力信号#Q3を生成する。差動型SRフリップフロップ100iは、第1出力信号Q3に応じた信号#Qと、第2出力信号#Q3に応じた信号Qとを、差動出力ペアとして出力する。
図19の差動型SRフリップフロップ100iは、図2の差動型SRフリップフロップ100と同様に動作し、そのタイムチャートは図3と同様である。
以上、実施例に係る差動型SRフリップフロップの構成について説明した。続いて、差動型SRフリップフロップ100の好適なアプリケーションを説明する。
図20は、差動型SRフリップフロップ100を備える試験装置1の構成を示すブロック図である。試験装置1は、波形データ生成部2、レート発生回路4、波形生成部6、を備える。
図20は、差動型SRフリップフロップ100を備える試験装置1の構成を示すブロック図である。試験装置1は、波形データ生成部2、レート発生回路4、波形生成部6、を備える。
レート発生回路4は、所定の周期(たとえば4ns周期)のレート信号RATEを発生する。波形データ生成部2は、レート信号RATEを受け、それと同期してDUTに供給すべきテストパターン信号(ビット列)を記述する波形データDwを生成する。具体的には波形データDwは、テストパターン信号の各ビットのレベル(H/L)を規定するパターンデータDpと、テストパターン信号の各ビットのエッジのタイミングを規定するタイミングデータDtと、を含む。
波形データ生成部2は、パターン発生器PGおよびタイミング発生器TGを含む。パターン発生器PGは、レート信号RATEと同期して、パターンメモリ(不図示)から、パターンデータDpを読み出す。タイミング発生器TGは、レート信号RATEと同期して、タイミングメモリ(不図示)から、タイミングデータDpを読み出す。
波形生成部6は、波形データDw、すなわちパターンデータDpおよびタイミングデータDtを受ける。波形生成部6は波形データDwにもとづき、テストパターン信号を生成する。
波形生成部6は、エッジ生成部8および差動型SRフリップフロップ100を含む。エッジ生成部8は、波形データDwにもとづき、セットパルスSPおよびリセットパルスRPを生成する。セットパルスSPは、テストパターン信号のポジティブエッジ(Leading Edge)のタイミングでアサートされる信号であり、リセットパルスRPは、テストパターン信号のネガティブエッジ(Trailing Edge)のタイミングでアサートされる信号である。
パターン発生器PG、タイミング発生器TG、エッジ生成部8は、公知技術を用いればよく、その詳細な構成についての説明は省略する。
差動型SRフリップフロップ100は、上述のいずれかの実施例の差動型SRフリップフロップである。
差動型SRフリップフロップ100はそのセット端子(S)にエッジ生成部8により生成されたセットパルスSPを受け、そのリセット端子(R)にエッジ生成部8により生成されたリセットパルスRPを受ける。
差動型SRフリップフロップ100はそのセット端子(S)にエッジ生成部8により生成されたセットパルスSPを受け、そのリセット端子(R)にエッジ生成部8により生成されたリセットパルスRPを受ける。
SRフリップフロップ100の非反転出力(Q)は、セットパルスSPがアサート(ハイレベル)されるごとにハイレベルに遷移し、リセットパルスRPがアサートされるたびにローレベルに遷移する。反転出力(#Q)、非反転出力Qと反対の論理レベルをとる。信号Q、#Qは、差動のテストパターン信号としてDUTへと出力される。
図20の試験装置1によれば、差動のテストパターン信号の対称性を高めることができる。信号Q、#Qのペアが差動線路101を伝搬する場合、信号Q、#Qの遷移は、ノルマルモードノイズが発生するのと同様にみなすことができるが、信号Q、#Qの遷移が同時に発生するため、ジッタを抑制できる。また、グランドノイズも低減することができる。
実施の形態にもとづき、本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。
FF1…第1フリップフロップ、R1…第1抵抗、C1…第1キャパシタ、N1…第1インバータ、BUF1…第1出力バッファ、Ri1…第1入力抵抗、Ru1…第1プルアップ抵抗、Rd1…第1プルダウン抵抗、Rf1…第1フィードバック抵抗、W1…第1配線、FF2…第2フリップフロップ、R2…第2抵抗、C2…第2キャパシタ、N2…第2インバータ、BUF2…第2出力バッファ、Ri2…第2入力抵抗、Ru2…第2プルアップ抵抗、Rd2…第2プルダウン抵抗、Rf2…第2フィードバック抵抗、W2…第2配線、R3…第3抵抗、Ri3…第3入力抵抗、N3…第3インバータ、Rf3…第3フィードバック抵抗、R4…第4抵抗、Ri4…第4入力抵抗、N4…第4インバータ、Rf4…第4フィードバック抵抗、N5…第5インバータ、N6…第6インバータ、10…平均化回路、20…インバータツリー、30…電流スタビライザ、40…セット優先回路、100…差動型SRフリップフロップ、102…セット端子、104…リセット端子、106…非反転出力端子、108…反転出力端子。
本発明のある態様によれば、SRフリップフロップの出力Qおよび反転出力#Qのタイミングずれを解消することができる。
Claims (16)
- セット信号とリセット信号を受け、差動出力ペアを生成する差動型SRフリップフロップであって、
前記セット信号に応じた信号と前記リセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する第1SRフリップフロップと、
前記セット信号に応じた信号と前記リセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する第2SRフリップフロップと、
前記第1SRフリップフロップの一方の出力に応じた第1信号と前記第2SRフリップフロップの一方の出力に応じた第2信号とを平均化して第1出力信号を生成するとともに、前記第1SRフリップフロップの他方の出力に応じた第3信号と前記第2SRフリップフロップの他方の出力に応じた第4信号とを平均化して第2出力信号を生成する平均化回路と、
を備え、
前記第1出力信号に応じた信号と前記第2出力信号に応じた信号とを前記差動出力ペアとして出力することを特徴とする差動型SRフリップフロップ。 - 前記第1SRフリップフロップおよび前記第2SRフリップフロップは同型であり、
前記差動型SRフリップフロップは、
前記第2SRフリップフロップの反転出力を反転する第1インバータと、
前記第2SRフリップフロップの非反転出力を反転する第2インバータと、
をさらに備え、
前記平均化回路は、前記第1SRフリップフロップの非反転出力と前記第1インバータの出力を平均化して前記第1出力信号を生成するとともに、前記第1SRフリップフロップの反転出力と前記第2インバータの出力を平均化して前記第2出力信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の差動型SRフリップフロップ。 - 前記平均化回路は、
前記第1SRフリップフロップの非反転出力端子と前記第1インバータの出力端子の間に直列に設けられた第1、第2抵抗と、
前記第1SRフリップフロップの反転出力端子と前記第2インバータの出力端子の間に直列に設けられた第3、第4抵抗と、
を含み、前記第1、第2抵抗の接続ノードの信号を前記第1出力信号として、前記第3、第4抵抗の接続ノードの信号を前記第2出力信号として出力することを特徴とする請求項2に記載の差動型SRフリップフロップ。 - 前記第1SRフリップフロップは、NOR(否定論理和)型SRフリップフロップであり、
前記第2SRフリップフロップは、NAND(否定論理積)型SRフリップフロップであり、
前記第1SRフリップフロップに対し、正論理の前記セット信号および前記リセット信号を分配し、前記第2SRフリップフロップに対し、反転論理の前記セット信号および前記リセット信号を分配するインバータツリーをさらに備え、
前記平均化回路は、前記第1SRフリップフロップの非反転出力と前記第2SRフリップフロップの非反転出力を平均化して前記第1出力信号を生成するとともに、前記第1SRフリップフロップの反転出力と前記第2SRフリップフロップの反転出力を平均化して前記第2出力信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の差動型SRフリップフロップ。 - 前記平均化回路は、
前記第1SRフリップフロップの非反転出力端子と前記第2SRフリップフロップの非反転出力端子の間に直列に設けられた第1、第2抵抗と、
前記第1SRフリップフロップの反転出力端子と前記第2SRフリップフロップの反転出力端子の間に直列に設けられた第3、第4抵抗と、
を含み、前記第1、第2抵抗の接続ノードの信号を前記第1出力信号として、前記第3、第4抵抗の接続ノードの信号を前記第2出力信号として出力することを特徴とする請求項4に記載の差動型SRフリップフロップ。 - 前記第1SRフリップフロップは、
セット端子、リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、
第1端子が前記セット端子に接続された第1入力抵抗と、
第1端子が前記リセット端子に接続された第2入力抵抗と、
前記第1入力抵抗の第2端子と第1固定電圧端子の間に設けられた第1プルアップ抵抗と、
前記第2入力抵抗の第2端子と第1固定電圧端子の間に設けられた第2プルアップ抵抗と、
前記第1入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記反転出力端子へと出力する第3インバータと、
前記第2入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記非反転出力端子へと出力する第4インバータと、
前記非反転出力端子と前記第1入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1フィードバック抵抗と、
前記反転出力端子と前記第2入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2フィードバック抵抗と、
を含み、
前記第2SRフリップフロップは、
反転セット端子、反転リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、
第1端子が前記反転セット端子に接続された第3入力抵抗と、
第1端子が前記反転リセット端子に接続された第4入力抵抗と、
前記第3入力抵抗の第2端子と第2固定電圧端子の間に設けられた第1プルダウン抵抗と、
前記第4入力抵抗の第2端子と第2固定電圧端子の間に設けられた第2プルダウン抵抗と、
前記第3入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記非反転出力端子へと出力する第5インバータと、
前記第4入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記反転出力端子へと出力する第6インバータと、
前記反転出力端子と前記第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第3フィードバック抵抗と、
前記非反転出力端子と前記第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第4フィードバック抵抗と、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の差動型SRフリップフロップ。 - 前記第1入力抵抗の第2端子と前記第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1配線と、
前記第2入力抵抗の第2端子と前記第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2配線と、
をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の差動型SRフリップフロップ。 - 前記第1SRフリップフロップは、
セット端子、リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、
第1端子が前記セット端子に接続された第1入力抵抗と、
第1端子が前記リセット端子に接続された第2入力抵抗と、
前記第1入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記反転出力端子へと出力する第3インバータと、
前記第2入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記非反転出力端子へと出力する第4インバータと、
前記非反転出力端子と前記第1入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1フィードバック抵抗と、
前記反転出力端子と前記第2入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2フィードバック抵抗と、
を含み、
前記第2SRフリップフロップは、
反転セット端子、反転リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、
第1端子が前記反転セット端子に接続された第3入力抵抗と、
第1端子が前記反転リセット端子に接続された第4入力抵抗と、
前記第3入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記非反転出力端子へと出力する第5インバータと、
前記第4入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記反転出力端子へと出力する第6インバータと、
前記反転出力端子と前記第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第3フィードバック抵抗と、
前記非反転出力端子と前記第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第4フィードバック抵抗と、
を含み、
前記差動型SRフリップフロップは、
前記第1入力抵抗の第2端子と前記第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1配線と、
前記第2入力抵抗の第2端子と前記第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2配線と、
をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の差動型SRフリップフロップ。 - 前記セット信号および前記リセット信号の状態にかかわらず本差動型SRフリップフロップの消費電流が一定となるように電流を消費する電流スタビライザであって、その消費電流が前記セット信号および前記リセット信号に応じて切りかえられる電流スタビライザをさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の差動型SRフリップフロップ。
- 前記セット信号および前記リセット信号が同時にハイレベルであり、かつ本差動型SRフリップフロップの非反転出力がローレベルのとき、前記第1入力抵抗の第2端子および前記第4入力抵抗の第2端子を、ハイレベルにプルアップするとともに、前記第2入力抵抗の第2端子および前記第3入力抵抗の第2端子を、ローレベルにプルダウンするセット優先回路をさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の差動型SRフリップフロップ。
- 前記セット信号および前記リセット信号が同時にハイレベルであり、かつ本差動型SRフリップフロップの非反転出力がハイレベルのとき、前記第1入力抵抗の第2端子および前記第4入力抵抗の第2端子を、ローレベルにプルダウンするとともに、前記第2入力抵抗の第2端子および前記第3入力抵抗の第2端子を、ハイレベルにプルアップするリセット優先回路をさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の差動型SRフリップフロップ。
- セット信号とリセット信号を受け、差動出力ペアを生成する差動型SRフリップフロップであって、
前記セット信号に応じた信号と前記リセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する、NOR(否定論理和)型の第1SRフリップフロップと、
前記セット信号に応じた信号と前記リセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成する、NAND(否定論理積)型の第2SRフリップフロップと、
前記第1SRフリップフロップに対し、正論理の前記セット信号および前記リセット信号を分配し、前記第2SRフリップフロップに対し、反転論理の前記セット信号および前記リセット信号を分配するインバータツリーと、
を備え、
前記第1SRフリップフロップは、
セット端子、リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、
第1端子が前記セット端子に接続された第1入力抵抗と、
第1端子が前記リセット端子に接続された第2入力抵抗と、
前記第1入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記反転出力端子へと出力する第3インバータと、
前記第2入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記非反転出力端子へと出力する第4インバータと、
前記非反転出力端子と前記第1入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1フィードバック抵抗と、
前記反転出力端子と前記第2入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2フィードバック抵抗と、
を含み、
前記第2SRフリップフロップは、
反転セット端子、反転リセット端子、非反転出力端子および反転出力端子と、
第1端子が前記反転セット端子に接続された第3入力抵抗と、
第1端子が前記反転リセット端子に接続された第4入力抵抗と、
前記第3入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記非反転出力端子へと出力する第5インバータと、
前記第4入力抵抗の第2端子の信号を反転し、前記反転出力端子へと出力する第6インバータと、
前記反転出力端子と前記第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第3フィードバック抵抗と、
前記非反転出力端子と前記第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第4フィードバック抵抗と、
を含み、
本差動型SRフリップフロップは、
前記第1入力抵抗の第2端子と前記第4入力抵抗の第2端子の間に設けられた第1配線と、
前記第2入力抵抗の第2端子と前記第3入力抵抗の第2端子の間に設けられた第2配線と、
をさらに備え、
前記第1SRフリップフロップの非反転出力端子および反転出力端子の信号ペアおよび前記第2SRフリップフロップの非反転出力端子および反転出力端子の信号ペアの少なくとも一方を、前記差動出力ペアとして出力することを特徴とする差動型SRフリップフロップ。 - 前記セット信号および前記リセット信号が同時にハイレベルであり、かつ本差動型SRフリップフロップの非反転出力がローレベルのとき、前記第1入力抵抗の第2端子および前記第4入力抵抗の第2端子を、ハイレベルにプルアップするとともに、前記第2入力抵抗の第2端子および前記第3入力抵抗の第2端子を、ローレベルにプルダウンするセット優先回路をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載の差動型SRフリップフロップ。
- 前記セット信号および前記リセット信号が同時にハイレベルであり、かつ本差動型SRフリップフロップの非反転出力がハイレベルのとき、前記第1入力抵抗の第2端子および前記第4入力抵抗の第2端子を、ローレベルにプルダウンするとともに、前記第2入力抵抗の第2端子および前記第3入力抵抗の第2端子を、ハイレベルにプルアップするリセット優先回路をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載の差動型SRフリップフロップ。
- セット信号とリセット信号を受け、差動出力ペアを生成する差動型SRフリップフロップであって、
前記セット信号に応じた信号と前記リセット信号に応じた信号を受け、非反転出力および反転出力を生成するSRフリップフロップと、
前記SRフリップフロップの反転出力を反転する第1インバータと、
前記SRフリップフロップの非反転出力を反転する第2インバータと、
前記SRフリップフロップの非反転出力と前記第1インバータの出力を平均化して第1出力信号を生成するとともに、前記SRフリップフロップの反転出力と前記第2インバータの出力を平均化して第2出力信号を生成する平均化回路と、
を備え、
前記第1出力信号に応じた信号と前記第2出力信号に応じた信号とを前記差動出力ペアとして出力することを特徴とする差動型SRフリップフロップ。 - 被試験デバイスに供給すべきテストパターン信号を記述する波形データを生成する波形データ生成部と、
前記波形データを受け、前記テストパターン信号を生成する波形生成部と、
を備え、
前記波形生成部は、
前記波形データにもとづき、前記テストパターン信号のポジティブエッジのタイミングでアサートされるセットパルスおよび前記テストパターン信号のネガティブエッジのタイミングでアサートされるリセットパルスを生成するエッジ生成部と、
前記セットパルスおよび前記リセットパルスに応じて出力レベルが遷移し、前記テストパターン信号を生成する、請求項1から15のいずれかに記載の差動型SRフリップフロップと、
を備えることを特徴とする試験装置。
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