JPH03257949A - 遅延回路 - Google Patents

遅延回路

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JPH03257949A
JPH03257949A JP2054785A JP5478590A JPH03257949A JP H03257949 A JPH03257949 A JP H03257949A JP 2054785 A JP2054785 A JP 2054785A JP 5478590 A JP5478590 A JP 5478590A JP H03257949 A JPH03257949 A JP H03257949A
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JP
Japan
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holding
holding means
response
clock signal
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2054785A
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English (en)
Inventor
Akihiro Yanai
明弘 柳井
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Advanced Micro Devices Inc
Original Assignee
Advanced Micro Devices Inc
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Publication date
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Priority to EP19910301410 priority patent/EP0445937A3/en
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Priority to US07/914,053 priority patent/US5239206A/en
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers

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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、一般に遅延回路に関し、特に、クロック信
号に応答して与えられた信号を高い信頼性をもって遅延
させる遅延回路に関する。
[従来の技術] 標準セルおよびゲートアレイのようなセミカスタムLS
Iのための設計において、コンピュータ・エイディッド
・デザイン(以下rcADJという)が広く利用されて
いる。たとえば、標準セル方式では、標準的な機能を有
する回路ブロックセルが予め準備され、かつそれらが予
めライブラリ内に登録されている。CADシステムでは
、自動配置配線プログラムに従って、必要な回路ブロッ
クセルが自動的に配置および配線される。自動配置配線
プログラムが実行されるとき、回路の占有面積を最小に
するため、配線を配設するための領域が可能な限り有効
に利用される。その結果、般に配線長さが最短になるよ
うに設計されることはほとんどない。
他方、近年、半導体集積回路における高速動作が進行す
るにつれ、素子間を接続するための配線により引き起こ
される遅延が無視できなくなっている。このような状況
のもとで、2つ以上のマスタスレーブ型フリップ70ツ
ブがカスケードされたとき、後述するような問題が発生
している。以下の説明では、マスタスレーブ型フリップ
フロップの例として、遅延型(以下「D型」という)フ
リップフロップの場合について説明する。
第8図は、ゲートアレイの簡単化されたブロック図であ
る。第8図を参照して、このゲートアレイは、外部と信
号を入出力するための入出力用パッド30と、基本セル
列31および32を含む。
基本セルを用いて5つのD型フリップフロップ91ない
し95が構成される。これら5つのフリップフロップ9
1ないし95は、図示されていない配線により互いにカ
スケード接続され、5段を有するシフトレジスタが構成
される。各フリップフロップ間を接続するための配線経
路は、CADシステムの中に準備された自動配置配線プ
ログラムを実行することにより決定される。
第9図は、従来のD型フリップフロップの回路図である
。D型フリップフロップは、いくつかのマスタスレーブ
型フリップフロップの中で、最も簡単な回路構成を有す
る。第9図を参照して、このD型フリップフロップは、
マスタラッチを構成するインバータ2および3と、スレ
ーブラッチを構成するインバータ6および7とを含む。
マスタラッチの入力制御のために、PMOSトランジス
夕1が接続される。また、マスタラッチの出力制御のた
めに、NMOSトランジスタ4が接続される。トランジ
スタ1および4は、クロック信号CKに応答して動作す
る。このD型フリップフロップに入力されたデータDは
、クロック信号CKの周波数によって規定された遅延を
伴なって、出力データQとして出力される。
第10図は、第9図に示した回路の動作を説明するため
のタイミング図を示す。動作において、クロック信号C
Kの立上がりに応答して、入力データDがサンプルされ
、かつ、インバータ2および3によって構成されたマス
クラッチ内に保持される。トランジスタ4は高レベルの
クロック信号CKに応答してオンするので、マスタラッ
チ内に保持されたデータ信号がインバータ6および7に
よって構成されたスレーブラッチに与えられる。
その結果、スレーブラッチを介して出力データ信号Qが
出力される。
第11図は、2つのD型フリップフロップかカスケード
された場合の回路接続を示す回路図である。第12図は
、その動作を説明するためのタイミング図である。第1
2図において注目すべき点は、フリップフロップ92に
供給されるクロック信号CK2がフリップフロップ91
に供給されるクロック信号CKIよりもクロックスキュ
ーによりΔtだけ遅延されていることである。この遅延
時間Δtは、2つのフリップフロップ91および92を
前述のCADシステムにおける自動配置配線プログラム
に従って配置および配線することにより引き起こされ得
る。すなわち、フリップフロップ92は、フリップフロ
ップ91よりもより長い配線Wを介してクロック信号C
Kを受けるように接続されるので、クロックスキューと
呼ばれる遅延時間Δtが生じている。
[発明が解決しようとする課題〕 第12図に示すように、フリップフロップ9ユは、クロ
ック信号CKIの立上がりに応答して出力データ信号Q
1を確立する。この例では、高レベルのデータ信号Q1
が出力される。データ信号Q1が立上がったとき、クロ
ック信号CK2が遅延されているのでクロック信号CK
2がまだ立上がっていない。その結果、クロック信号C
K2が立上がったとき、データ信号Q1がフリップフロ
ップ92中にサンプルされることになる。このことは、
フリップフロップ91からのデータ信号Q1がクロック
信号CK2の同じ立上がりに応答してフリップフロップ
92からデータ信号Q2として出力されることをもたら
す。すなわち、1つのクロック周期の中でデータDが2
つのフリップフロップ91および92を通り抜けるとい
う「データの通り抜け」が発生していることが指摘され
る。
その結果、2つのD型フリップフロップ91および92
による所望の遅延動作が妨げられており、このことがこ
れらのフリップフロップを含む回路の誤動作の直接的な
原因となっている。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、遅延回路において、与えられた信号をクロッ
ク信号に応答して確実に遅延させることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明にかかる遅延回路は、各々がクロック信号に応
答して与えられたデータ信号を保持するためのカスケー
ドされた第1および第2の保持手段と、第1の保持手段
に供給されたクロック信号を第2の保持手段に遅延を伴
なって供給する信号線手段と、第2の保持手段の保持に
応答して、第1の保持手段からの保持されたデータ信号
を第2の保持手段に伝送する伝送手段とを含む。
[作用] この発明における遅延回路では、伝送手段が第2の保持
手段の保持に応答して第1の保持手段によって保持され
たデータ信号を第2の保持手段に与えるので、各第1お
よび第2の保持手段に供給されるクロック信号のタイミ
ングがずれてもデータ信号の通り抜けが防がれる。
[発明の実施例] 第2図は、この発明の一実施例において使用される改善
されたD型フリップフロップを示す回路図である。第2
図に示したD型フリップフロップは、第9図に示した従
来のフリップフロップと比較すると、トランジスタ4と
スレーブラッチとの間にNMO5)ランジスタ5が新た
に設けられている。トランジスタ5は、出力データ信号
Qを受けるように接続された次段の回路における保持を
示す信号CTIに応答して動作する。
第3図は、第2図に示した回路の動作を説明するための
タイミング図を示す。動作において、トランジスタ1は
クロック信号CKの立上がりに応答してオンするので、
入力データ信号りがインバータ2および3によって構成
されたマスタラッチ内に保持される。トランジスタ4も
クロック信号CKの立上がりに応答してオンする。しか
しながら、トランジスタ4とスレーブラッチとの間にト
ランジスタ5が接続されているので、マスタラッチに保
持されたデータ信号のスレーブラッチへの供与のタイミ
ングは信号CTIにより制御される。
したがって、マスタラッチに保持されたデータ信号は信
号CTIの立上がりに応答してトランジスタ4および5
を介してスレーブラッチに与えられる。
第1図は、この発明の一実施例を示すカスケードされた
D型フリップフロップの回路図である。
第1図を参照して、第2図に示したD型フリップフロッ
プと同じ回路構成を有するフリップフロップ10および
20がカスケードされる。フリップフロップ10は、フ
リップフロップ20を介して伝送されたクロック信号、
すなわち信号CTO2を信号CTIIとして配線W3を
介して受けるように接続される。その結果、フリップフ
ロップ10内のトランジスタ5はフリップフロップ20
内のマスタラッチ中にデータが保持された後オンするこ
とになる。第1図に示した回路接続は、第4図において
ブロック図として示される。
第5図に示したタイミング図を参照して、次に第1図に
示した回路の動作について説明する。各フリップフロッ
プ10および20には第4図に示した配線Wを介してク
ロック信号CKが供給されるので、フリップフロップ2
0に供給されるクロック信号CK2がフリップフロップ
10に供給されるクロック信号CKIよりもクロックス
キューによりΔtだけ遅延されている。しかしながら、
フリップフロップ20を介して出力される信号CTO2
はクロック信号CK2よりもさらに遅延されている。フ
リップフロップ10内のトランジスタ5に供給されるク
ロック信号CT11は、この信号CTO2と少なくとも
同時またはそれより遅延されているので、データ信号Q
1の立上がり、すなわちフリップフロップ10の出力は
必ずクロック信号CK2が立上がってから出力される。
別置すると、フリップフロップ20中のマスタラッチ内
へ前のデータD2が保持された後、フリップフロップ1
0内のトランジスタ5がオンしデータ信号Q1が出力さ
れる。その結果、13図の説明において指摘した従来の
回路における「データの通り抜け」現象を確実に防ぐこ
とができることが理解される。
標準セルにこの発明が適用された場合の実施例が第6図
に見られる。第6図を参照して、D型フリップフロップ
を構成する標準セル11ないし14が配置!W1.W2
およびW3によりカスケードされる。各配線W1は各標
準セル11ないし14の入出力間を接続する。配線W2
は各標準セル11ないし14にクロック信号を供給する
。各配線W3は各後段のフリップフロップにおけるマス
タラッチへの保持を示す信号を信号CTIとして各前段
のフリップフロップに伝送する。
上記の説明は、−例としてD型フリップフロップにこの
発明が適用された場合について説明した。
しかしながら、この発明は一般にカスケ一ドされたマス
タスレーブ型フリップフロップを有する回路に適用でき
ることが指摘される。たとえば、第7図においてこの発
明のJKフリップフロップへの適用例が示される。この
JKフリップフロップは、D型フリップフロップ部8と
、論理ゲート部9とを含む。論理ゲート部9は、JKフ
リップフロップを構成するために必要な論理回路を含む
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、第2の保持手段の保
持に応答して第1の保持手段からの保持されたデータ信
号を第2の保持手段に伝送する伝送手段を設けたので、
与えられたデータ信号をクロック信号に応答して確実に
遅延させることが可能な遅延回路が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示すカスケードされた
D型フリップフロップの回路図である。 第2図は、第1図に示したD型フリップフロップの回路
図である。第3図は、第2図に示した回路の動作を説明
するためのタイミング図である。第4図は、第1図に示
した回路のブロック図である。 第5図は、第1図に示した回路の動作を説明するための
タイミング図である。第6図は、この発明が標準セルに
適用された場合の配線ブロック図である。第7図は、こ
の発明がJKフリップフロップに適用された場合の実施
例を示す回路図である。 第8図は、ゲートアレイの簡単化されたブロック図であ
る。第9図は、従来のD型フリップフロップの回路図で
ある。第10図は、第9図に示した回路の動作を説明す
るためのタイミング図である。 第11図は、従来のD型フリップフロップがカスケード
された場合の回路接続を示す回路図である。 第12図は、第11図に示した回路の動作を説明するた
めのタイミング図である。 図において、1はPMO8
)ランジスタ、2,3,6.7はインバータ、4,5は
NMO8)ランジスタである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)各々がクロック信号に応答して与えられたデータ
    信号を保持するためのカスケードされた第1および第2
    の保持手段を含み、 各前記第1および第2の保持手段は、クロック信号に応
    答して、与えられたデータ信号を保持し、かつ出力し、 前記第1および第2の保持手段の間に接続され、前記第
    1の保持手段に供給されたクロック信号を前記第2の保
    持手段に遅延を伴なって供給する信号線手段と、 前記第1および第2の保持手段の間に接続され、前記第
    2の保持手段の保持に応答して、前記第1の保持手段か
    らの保持されたデータ信号を前記第2の保持手段に伝送
    する伝送手段とを含む、遅延回路。
  2. (2)前記伝送手段は、 前記第1および第2の保持手段の間に接続され、制御入
    力を有する第1のスイッチング手段と、前記第2の保持
    手段に供給されたクロック信号を前記第1のスイッチン
    グ手段の制御入力に与える供与手段とを含み、 前記第1のスイッチング手段は、与えられたクロック信
    号に応答して動作する、請求項1に記載の遅延回路。
  3. (3)前記第1の保持手段は、 データ信号を受けるように接続され、与えられたクロッ
    ク信号に応答して動作する第2のスイッチング手段と、 前記第2のスイッチング手段の出力に接続され、前記第
    2のスイッチング手段から出力されるデータ信号をラッ
    チする第1のラッチ手段とを含み、 前記第1のスイッチング手段は、前記第1のラッチ手段
    の出力に接続され、 前記第2の保持手段は、 前記第1のスイッチング手段からの出力信号を受けるよ
    うに接続され、前記信号線手段を介して与えられたクロ
    ック信号に応答して動作する第3のスイッチング手段と
    、 前記第3のスイッチング手段の出力に接続され、前記第
    3のスイッチング手段から出力されるデータ信号をラッ
    チする第2のラッチ手段とを含む、請求項2に記載の遅
    延回路。
  4. (4)コンピュータ・エイディッド・デザイン(CAD
    )システムによる自動配線処理を利用して配線設計する
    ことができる半導体集積回路装置であって、 各々がクロック信号に応答して与えられたデータ信号を
    保持するためのカスケードされた第1および第2の保持
    手段を含み、 各前記第1および第2の保持手段は、クロック信号に応
    答して、与えられたデータ信号を保持し、かつ出力し、 前記第1および第2の保持手段の間に接続され、前記第
    1の保持手段に供給されたクロック信号を前記第2の保
    持手段に遅延を伴って供給する信号線手段を含み、 前記信号線手段の配線経路は、前記自動配線処理により
    決定され、 前記第1および第2の保持手段の間に接続され、前記第
    2の保持手段の保持に応答して、前記第1の保持手段か
    らの保持されたデータ信号を前記第2の保持手段に伝送
    する伝送手段を含む、半導体集積回路装置。
  5. (5)前記半導体集積回路装置は、ゲートアレイ装置ま
    たは標準セル装置のいずれかを含む、請求項4に記載の
    半導体集積回路装置。
JP2054785A 1990-03-06 1990-03-06 遅延回路 Pending JPH03257949A (ja)

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EP19910301410 EP0445937A3 (en) 1990-03-06 1991-02-21 Delay circuit
US07/914,053 US5239206A (en) 1990-03-06 1992-07-13 Synchronous circuit with clock skew compensating function and circuits utilizing same

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