JPH0247638Y2 - - Google Patents

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JPH0247638Y2
JPH0247638Y2 JP4908684U JP4908684U JPH0247638Y2 JP H0247638 Y2 JPH0247638 Y2 JP H0247638Y2 JP 4908684 U JP4908684 U JP 4908684U JP 4908684 U JP4908684 U JP 4908684U JP H0247638 Y2 JPH0247638 Y2 JP H0247638Y2
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inverter
gate
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【考案の詳細な説明】 (技術分野) この考案はシヨツトキゲート電界効果トランジ
スタ(以下MESFETという)を用いた半導体回
路に関し、特にデータフリツプフロツプ回路に関
する。
[Detailed Description of the Invention] (Technical Field) This invention relates to a semiconductor circuit using a shot gate field effect transistor (hereinafter referred to as MESFET), and particularly to a data flip-flop circuit.

(技術的背景) データフリツプフロツプ回路のように、正相パ
ルスがゲート端子へ与えられるMESFET、イン
バータ、逆相パルスがゲート端子へ与えられる
MESFET、及びインバータとが縦続接続された
構成をとることがしばしばある。第1図は
MESFETを構成要素とするデータフリツプフロ
ツプ回路を示すものであり、T1〜T4は
MESFET、I1〜I4はインバータ、I5及び
I6は駆動回路におけるインバータであり、Cの
入力信号が高レベルの間にD入力の信号を取り込
み、C入力の信号が低レベルになつた時に取り込
んだD入力の信号をQ及びに出力するという動
作をする。
(Technical background) Like a data flip-flop circuit, a MESFET in which a positive phase pulse is applied to the gate terminal, an inverter, a negative phase pulse is applied to the gate terminal
MESFETs and inverters are often connected in series. Figure 1 is
This shows a data flip-flop circuit with MESFET as a component, and T1 to T4 are
MESFET, I1 to I4 are inverters, I5 and I6 are inverters in the drive circuit, and the D input signal is taken in while the C input signal is high level, and the D input signal is taken in when the C input signal becomes low level. It operates by outputting the input signal to Q and Q.

しかしながら、第1図に示す構成をそのまま
GaAsMESFETを用いた回路に用いると、第1
図においてGaAsMESFETT2,T3のゲートに
入る入力は、インバータI5の出力であり、イン
バータI5の出力はインバータI6のゲートにも
入つているため、GaAsMESFETT2,T3のゲ
ートに入る入力の高レベルはインバータI6のシ
ヨツトキバリヤ高さで決まる電圧、例えば0.7V
となる。MESFETT2,T3のソースに入る信
号の低レベルは完全な0Vではなく0.1〜0.2Vの電
圧であるため、MESFETT2,T3のソース−
ゲート間の電圧は0.5〜0.6Vとなつてしまう。そ
のためMESFETT2,T3は十分には導通しな
い。
However, the configuration shown in Figure 1 can be used as is.
When used in a circuit using GaAs MESFET, the first
In the figure, the input input to the gates of GaAsMESFETT2 and T3 is the output of inverter I5, and the output of inverter I5 is also input to the gate of inverter I6, so the high level of the input input to the gates of GaAsMESFETT2 and T3 is the output of inverter I6. Voltage determined by shot barrier height, e.g. 0.7V
becomes. Since the low level of the signal entering the source of MESFETT2, T3 is not completely 0V but a voltage of 0.1 to 0.2V, the source of MESFETT2, T3 -
The voltage between the gates will be 0.5 to 0.6V. Therefore, MESFETT2 and T3 are not sufficiently conductive.

以上説明した構成では、伝達ゲートのゲート−
ソース間にシヨツトキバリヤ高さ以上の十分な電
圧をかけることができないため、データフリツプ
フロツプ回路に要求されている高速動作の大きな
妨げとなつていた。
In the configuration described above, the gate of the transmission gate -
Since it is not possible to apply a sufficient voltage between the sources to exceed the height of the shot barrier, this has been a major hindrance to the high-speed operation required of data flip-flop circuits.

またデータフリツプフロツプ回路に限らず、
GaAsMESFETを用いた伝達ゲートを備える半
導体回路においても前述した欠点があつた。
In addition to data flip-flop circuits,
Semiconductor circuits equipped with transmission gates using GaAs MESFETs also have the aforementioned drawbacks.

(考案の目的) この考案の目的は、動作速度の速い伝達ゲート
を用いた半導体回路を得ることにある。
(Purpose of the invention) The purpose of the invention is to obtain a semiconductor circuit using a transmission gate with high operating speed.

(考案の概要) この考案の要点は、GaAsMESFET伝達ゲー
トを用いた半導体回路において、この伝達ゲート
の駆動回路がその入力端に並列に接続された2つ
の回路からなり、その一方が1つのインバータか
らなるものであつて逆相パルスを出力するもので
あり、且つ他方が2つの縦続接続されたインバー
タからなるものであつて正相パルスを出力するこ
とにある。
(Summary of the invention) The main point of this invention is that in a semiconductor circuit using a GaAs MESFET transmission gate, the transmission gate drive circuit consists of two circuits connected in parallel to its input terminal, one of which is connected to one inverter. One of the two inverters is configured to output negative phase pulses, and the other is comprised of two cascaded inverters and outputs positive phase pulses.

(実施例) 第2図はこの考案の実施例を説明するためのデ
ータフリツプフロツプ回路図、第3図は本実施例
で用いたインバータの回路図であり、第3図にお
いてVは定電位の電源電圧、31はノーマリオフ
型MESFET、32はノーマリオン型MESFETで
ある。また、第4図は第1図に示される従来のデ
ータフリツプフロツプ回路構成を
GaAsMESFETに用いた場合と第2図に示され
る本実施例のデータフリツプフロツプ回路との速
度を計算機シミユレーシヨンによつて求め比較し
たものである。
(Embodiment) Fig. 2 is a data flip-flop circuit diagram for explaining an embodiment of this invention, and Fig. 3 is a circuit diagram of an inverter used in this embodiment. The power supply voltage 31 is a normally-off type MESFET, and 32 is a normally-on type MESFET. Furthermore, FIG. 4 shows the conventional data flip-flop circuit configuration shown in FIG.
The speeds of the data flip-flop circuit of the present embodiment shown in FIG. 2 are determined by computer simulation and compared with those of the case where the GaAs MESFET is used.

また、Dはデータ入力端子、Cはクロツク入力
端子、Qはデータフリツプフロツプの出力端子、
QはQの逆相出力端子、T11〜T14はノーマ
リオフ型GaASMESFET、I10〜I16は
GaAsMESFETを用いた直接結合型のインバー
タである。
Further, D is a data input terminal, C is a clock input terminal, Q is an output terminal of a data flip-flop,
Q is the negative phase output terminal of Q, T11 to T14 are normally-off type GaASMESFETs, and I10 to I16 are
This is a direct-coupled inverter using GaAs MESFETs.

第2図の如く、データ入力端子Dはノーマリオ
フ型GaAsMESFET(以下FETという)T11の
ソースに接続され、FETT11のドレインは
FETT12のソース及びインバータI10の入力
端子に接続する。インバータI10の出力端子は
インバータI11の入力端子に接続し、インバー
タI11の出力端子はFETT12のドレイン及び
FETT13のソースに接続する。FETT13のド
レインは、FETT14のソース及びインバータI
12の入力端子に接続する。インバータI12の
出力端子はインバータI13の入力端子に接続
し、インバータI13の出力端子はFETT14の
ドレインに接続する。出力及びQはそれぞれイ
ンバータI12出力端子及びインバータI13の
出力端子から取る。
As shown in Figure 2, the data input terminal D is connected to the source of normally-off GaAs MESFET (hereinafter referred to as FET) T11, and the drain of FETT11 is
Connect to the source of FETT12 and the input terminal of inverter I10. The output terminal of inverter I10 is connected to the input terminal of inverter I11, and the output terminal of inverter I11 is connected to the drain of FETT12 and
Connect to the source of FETT13. The drain of FETT13 is connected to the source of FETT14 and inverter I.
Connect to 12 input terminals. The output terminal of inverter I12 is connected to the input terminal of inverter I13, and the output terminal of inverter I13 is connected to the drain of FETT14. Output and Q are taken from the output terminals of inverter I12 and inverter I13, respectively.

またクロツク入力端子CはインバータI14及
びインバータI15の入力端子に接続し、インバ
ータI14の出力端子をインバータI16の入力
端子に接続する。インバータI15の出力端子は
FETT12とFETT13のゲートに接続し、イン
バータI16の出力端子はFETT11とFETT1
4のゲートに接続する。
Further, the clock input terminal C is connected to the input terminals of an inverter I14 and an inverter I15, and the output terminal of the inverter I14 is connected to the input terminal of an inverter I16. The output terminal of inverter I15 is
Connected to the gates of FETT12 and FETT13, and the output terminal of inverter I16 is connected to the gates of FETT11 and FETT1.
Connect to gate 4.

第1図における回路構成では、FETT2,T3
のゲートに入力される電圧が0.7Vまでしか得ら
れなかつたが、第2図に示される本実施例による
回路構成では、FETT12,T13のゲートに入
力される電圧をインバータI15から得ることに
より、この入力信号の高レベルはシヨツトキバリ
ヤ高さでクランプされて決まる電圧で制限され
ず、定電位の電源電圧により決まり、0.7V以上
の電圧を出力できる。この信号をFETT12,T
13のゲートに入力すると、それらのソース−ゲ
ート間にはシヨツトキバリヤ高さ以上の電圧が加
わるためFETT12,T13は完全に導通状態と
なる。そのためこれらの伝達ゲートを通る信号を
速く伝達することができ、データフリツプフロツ
プの動作を速くすることができる。
In the circuit configuration in Figure 1, FETT2, T3
However, in the circuit configuration according to this embodiment shown in FIG. 2, by obtaining the voltage input to the gates of FETT12 and T13 from the inverter I15, The high level of this input signal is not limited by the voltage clamped by the shot barrier height, but is determined by the constant potential power supply voltage, and a voltage of 0.7V or higher can be output. This signal is FETT12,T
When input to the gate of FETT 13, a voltage higher than the shot barrier height is applied between their source and gate, so that FETT 12 and T13 become completely conductive. Therefore, signals passing through these transmission gates can be transmitted quickly, and the operation of the data flip-flop can be made faster.

さらに第1図に示す回路構成では、インバータ
I5の負荷はインバータI6、FETT2とと
FETT3となり大きいため、FETT2とFETT3
のゲートに入る立上り立ち下りが純くなるが、本
実施例による第2図の回路構成ではインバータI
15の負荷はFETT12,T13だけであるため
FETT12,T13のゲートに入る信号の立上り
立下りが鋭くフリツプフロツプが安定動作する。
Furthermore, in the circuit configuration shown in Figure 1, the load on inverter I5 is divided into inverter I6 and FETT2.
Since FETT3 is large, FETT2 and FETT3
However, in the circuit configuration of FIG. 2 according to this embodiment, the inverter I
Since the load of 15 is only FETT12 and T13
The rise and fall of the signals entering the gates of FETT12 and T13 are sharp and the flip-flop operates stably.

また、第1図に示されるデータフリツプフロツ
プ回路と第2図に示される本実施例のデータフリ
ツプフロツプ回路との速度を計算機シミユレーシ
ヨンによつて求め比較した結果を第4図に示す。
第4図は横軸に電源電電圧、縦軸にクロツク入力
が変化してからデータ入力Qあるいはに出力さ
れるまでの遅延時間を計算したものである。a,
aaは出力端子Qからの出力が低レベルから高レ
ベルに変化する遅れ、b,bbは出力端子から
の出力が低レベルから高レベルに変化する遅れ、
c,ccは出力端子Qからの出力が高レベルから低
レベルに変化する遅れ、d,ddは出力端子か
らの出力が高レベルから低レベルに変化する遅れ
を示し、a,b,c,dは従来の回路構成、aa,
bb,cc,ddは本実施例の回路構成によるもので
ある。電源電圧1Vにおいて出力端子Qからの出
力が、高レベルから低レベルに変化する場合5
%、逆に低レベルから高レベルに変化する場合22
%、出力端子からの出力が、高レベルから低レ
ベルに変化する場合は26%、逆に低レベルから高
レベルに変化する場合7%、それぞれ速くなつて
おり、伝達ゲートに入る信号を伝達ゲート以外の
ゲート回路によつてクランプしないことによる有
効性が示されている。
In addition, the speeds of the data flip-flop circuit shown in FIG. 1 and the data flip-flop circuit of this embodiment shown in FIG. 2 were determined by computer simulation, and the comparison results are shown in FIG. .
In FIG. 4, the horizontal axis shows the power supply voltage, and the vertical axis shows the calculated delay time from when the clock input changes until it is output to the data input Q. a,
aa is the delay when the output from the output terminal Q changes from low level to high level, b and bb are the delays when the output from the output terminal changes from low level to high level,
c, cc indicate the delay in which the output from the output terminal Q changes from high level to low level, d, dd indicate the delay in which the output from the output terminal changes from high level to low level, and a, b, c, d is the conventional circuit configuration, aa,
bb, cc, and dd are based on the circuit configuration of this embodiment. When the output from output terminal Q changes from high level to low level at power supply voltage 1V 5
%, conversely when changing from low level to high level 22
%, 26% when the output from the output terminal changes from high level to low level, and 7% when the output changes from low level to high level. The effectiveness of not clamping by other gate circuits has been shown.

尚、データフリツプフロツプ以外の伝達ゲート
を有する半導体回路においても、伝達ゲートの駆
動回路をその入力端に並列に接続された2つの回
路で構成し、その一方が1つのインバータからな
るものであつて逆相パルスを出力するものであ
り、且つ他方が2つの縦続接続されたインバータ
からなるものであつて正相パルスを出力するよう
に構成することで、伝達ゲートを有効に利用する
ことができる。
Note that even in semiconductor circuits with transmission gates other than data flip-flops, the transmission gate drive circuit is composed of two circuits connected in parallel to the input terminals, one of which is composed of one inverter. The transmission gate can be effectively utilized by configuring one inverter to output negative-phase pulses and the other to output positive-phase pulses through two cascade-connected inverters. can.

(考案の効果) この考案は以上説明したように、伝達ゲート回
路のゲート端子に入る高レベル信号を、駆動回路
の他のシヨツトキ接合につつてクランプしないよ
うにしているので、安定で且つ高速な半導体回路
を得ることができる。
(Effects of the invention) As explained above, this invention prevents the high-level signal that enters the gate terminal of the transmission gate circuit from being clamped to other shot junctions of the drive circuit, resulting in stable and high-speed operation. A semiconductor circuit can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はMOSFETを構成要素とするデータフ
リツプフロツプ回路を示す図であり、第2図はこ
の考案の実施例を説明するためのデータフリツプ
フロツプ回路図、第3図は本実施例で用いたイン
バータの回路図、第4図は第1図に示される回路
と第2図に示される本実施例の回路との速度を計
算機シミユレーシヨンによつて求め比較した図で
ある。 D…データ入力端子、C…クロツク入力端子、
Q…データフリツプフロツプの出力端子、はQ
の逆相出力端子、T1〜T4…MESFET、I1
〜I6…インバータ、T11〜T14…
MESFET、I10〜I16…インバータ、V…
定電位電源電圧、31…ノーマリオフ型
MESFET、32…ノーマリオン型MESFET。
FIG. 1 is a diagram showing a data flip-flop circuit with MOSFET as a component, FIG. 2 is a data flip-flop circuit diagram for explaining an embodiment of this invention, and FIG. FIG. 4, a circuit diagram of the inverter used in the example, is a diagram comparing the speeds of the circuit shown in FIG. 1 and the circuit of the present embodiment shown in FIG. 2, determined by computer simulation. D...Data input terminal, C...Clock input terminal,
Q...The output terminal of the data flip-flop is Q
negative phase output terminal, T1 to T4...MESFET, I1
~I6...Inverter, T11-T14...
MESFET, I10-I16...Inverter, V...
Constant potential power supply voltage, 31...Normally off type
MESFET, 32...Normally-on type MESFET.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 ノーマリオフ型の第1シヨツトキゲート電界効
果トランジスタと、シヨツトキゲート電界効果ト
ランジスタを構成要素とした1もしくは縦続接続
された複数のインバータを含む第1段回路と、 ノーマリオフ型第2シヨツトキゲート電界効果
トランジスタと、シヨツトキゲート電界効果トラ
ンジスタを構成要素とした1もしくは縦続接続さ
れた複数のインバータを含む第2段回路とが縦続
接続されたものを備え、 シヨツトキゲート電界効果トランジスタを構成
要素とする複数のインバータからなつて正相パル
ス及び逆相パルスを出力する駆動回路を備え、前
記正相パルス出力が前記第1シヨツトキゲート電
界効果トランジスタのゲートへ与えられ、且つ逆
相パルス出力が前記第2シヨツトキゲート電界効
果トランジスタのゲートへ与えられる半導体回路
において、 前記駆動回路がその入力端に並列に接続された
2つの回路からなり、その一方がインバータから
なるものであつて逆相パルスを出力するものであ
り、且つ他方が複数の縦続接続されたインバータ
からなるものであつて正相パルスを出力するもの
であることを特徴とする半導体回路。
[Claims for Utility Model Registration] A first stage circuit including a normally-off type first short-gate field effect transistor, one or a plurality of cascade-connected inverters each including the short-gate field-effect transistor as a component, and a normally-off second short-gate field effect transistor. A second stage circuit including a field effect transistor and a second stage circuit including one or a plurality of cascaded inverters each having a short gate field effect transistor as a component; A drive circuit including an inverter and outputting a positive phase pulse and a negative phase pulse is provided, the positive phase pulse output is applied to the gate of the first shot gate field effect transistor, and the negative phase pulse output is applied to the gate of the second shot gate field effect transistor. In the semiconductor circuit applied to the gate of the transistor, the drive circuit is composed of two circuits connected in parallel to its input terminal, one of which is composed of an inverter and outputs a reverse phase pulse, and 1. A semiconductor circuit characterized in that the other one is composed of a plurality of cascade-connected inverters and outputs positive-phase pulses.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2818417B2 (en) * 1988-06-10 1998-10-30 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 Static flip-flop circuit
CN102474256B (en) * 2009-09-24 2016-03-02 株式会社半导体能源研究所 Drive circuit, comprise the display device of drive circuit and comprise the electronic apparatus of display device

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