JPH04103220A - 可変分周回路 - Google Patents

可変分周回路

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JPH04103220A
JPH04103220A JP2219936A JP21993690A JPH04103220A JP H04103220 A JPH04103220 A JP H04103220A JP 2219936 A JP2219936 A JP 2219936A JP 21993690 A JP21993690 A JP 21993690A JP H04103220 A JPH04103220 A JP H04103220A
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Nobuo Koide
小出 修男
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Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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  • Electronic Switches (AREA)
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路に形成される可変分周回路に
係り、特に電界効果トランジスタを用いてなるフリップ
フロップ回路を用いた可変分周回路における分周比決定
用の帰還線路を負荷に持つゲート回路に関する。
(従来の技術) 第4図は、電界効果トランジスタを用いてなるフリップ
フロップ回路を用いた可変分周回路の従来例として、奇
数分周、偶数分周相互の動作が切換え可能な可変分周回
路を示している。即ち、第4図は、1/8.1/9分周
切換え型の可変分周回路を示しており、41〜43はそ
れぞれ相補的な入力データを1クロック時間遅延させて
出力するマスタースレーブ型のD型フリップフロップ回
路、44はD型フリップフロップ回路41からの出力デ
ータ信号をアップカウントするためのエツジトリガ型フ
リップフロップ回路、45は二人力オアゲート、46は
二人力ナンドゲート、CKおよびCKは相補的なりロッ
ク入力、Aは分周切換え制御入力、OUTは分周出力で
ある。
D型フリップフロップ回路41および42は、それぞれ
第5図に示すように接続されたマスク段の4個の二人カ
ッアゲート051〜G54とスレーブ段の4(IIil
の二人カッアゲート055〜G58とからなり、51お
よび52は相補的な入力データDおよびDの入力端、5
3および54は相補的なりロック入力CKおよびCKの
入力端、55および56は相補的な出力データQおよび
Qの出力端である。
また、D型フリップフロップ回路43は、第5図に示し
たスレーブ段のデータ出力用の二人カッアゲ−)G57
に代えて三人カッアゲートが用いられ、この三人カッア
ゲートの一人力に接続されたリセット入力端Rを有し、
このリセット入力端Rに“1”レベルの信号が入力する
と、動作がクリアされて出力端の出力データQが必ず“
0#になる。
また、エツジトリガ型フリップフロップ回路44は、第
6図に示すように接続された4個の二人カッアゲート0
61〜G64と2個の三人カッアゲートG65、G66
とからなり、61はクロック入力端、62はデータ出力
端、63は反転データ出力端である。
上記したような二人カッアゲート(論理和否定回路)0
51〜058、G61〜G64は、それぞれ第7図に示
すように、電源電位vceと出力端OPとの間に接続さ
れた電流源負荷用のデイブレジョン型のトランジスタQ
DIと、出力端OPと接地電位Vssとの間に互いに並
列に接続されたスイッチ用のエンハンスメント型のトラ
ンジスタQEIおよびQE2とからなる。負荷用のトラ
ンジスタQD1はゲート・ドレイン相互が接続され、ス
イッチ用のトランジスタQEIおよびQE2の各ゲート
に対応して二つの論理入力INI、IN2の各一方が入
力する。
また、三人カッアゲートC;65、G66は、それぞれ
第7図に示した二人カッアゲートのスイッチ用のエンハ
ンスメント型のトランジスタQEIおよびQE2に対し
て、点線で示すように並列にもう1つのスイッチ用のエ
ンハンスメント型のトランジスタQE3が接続されたも
のであり、そのゲートにもう1つの論理入力IN3が入
力する。
次に、第4図の可変分周回路の1/8分周動作および1
/9分周動作について、第8図および第9図に示すタイ
ミングチャートを参照しながら簡単に説明する。いま、
分周切換え制御入力Aが“0”の時、リセット入力端R
の入力は常に“1”となり、D型フリップフロップ回路
43の出力データQ3は常に“0”になる。この時、D
型フリップフロップ回路43は動作せず、実際に動作す
るのはD型フリップフロップ回路41.42およびエツ
ジトリガ型フリップフロップ回路44である。D型フリ
ップフロップ回路41および42は、同期形接続される
と共にD型フリップフロップ回路42のデータ出力Q2
がD型フリップフロップ回路41の反転データ入力端D
1に帰還接続されているので、クロック入力CKを1/
4に分周する。そして、この分周信号をエツジトリガ型
フリップフロップ回路44でアップカウントし、1/8
に分周する。この時の動作タイミングを第8図に示して
いる。
これに対して、分周切換え制御入力Aが“1”の時、リ
セット入力端Rにはエツジトリガ型フリップフロップ回
路44のデータ出力Q4 (ある周期で“1”0”にな
る。)の反転信号が入力する。即ち、エツジトリガ型フ
リップフロップ回路44のデータ出力Q4が“0”の時
には、リセット入力端Rが“1”になり、前記した動作
と同様に1/8分周動作を行なう。上記とは逆に、エツ
ジトリガ型フリップフロップ回路44のデータ出力Q4
が1′″の時には、リセット入力端Rが“O”になり、
D型フリップフロップ回路43が動作し、そのデータ出
力Q3がD型フリップフロップ回路41の反転データ入
力端D1に帰還接続されているので、D型フリップフロ
ップ回路41および42はクロック入力に対する1/4
分周、115分周動作を交互に行なう。この結果、エツ
ジトリガ型フリップフロップ回路44でのアップカウン
トにより、1/9分周8カが得られる。この時の動作タ
イミングを第9図に示している。
上記した可変分周回路において、動作速度を決定するの
は相補的なりロック入力CK、CKを受付けるD型フリ
ップフロップ回路41〜43であることはいうまでもな
いが、さらに、詳細に検討すると、第8図および第9図
に示したタイミングチャートからも明らかなように、帰
還線路(D型フリップフロップ回路42→D型フリップ
フロップ回路41の帰還線路、および、D型フリップフ
ロップ回路41→エツジトリガ型フリップフロップ回路
44−二人力ナンドゲート46→D型フリップフロップ
回路43→D型フリップフロップ回路41の各帰還線路
)である。特に、奇数分周動作時には、偶数分周動作時
のような信号の垂れ流しでだけはなく、必ず帰還信号を
利用するので信号の通過ゲート数が増加し、動作速度が
遅くなる。
この場合、電界効果トランジスタはバイポーラトランジ
スタと比較して電流駆動能力が小さいので、動作波形の
なまりが等が動作速度を劣化させることになる。
そこで、動作速度の高速化を図るために、各ゲートの駆
動電流を同等に大きくすることが考えられるが、消費電
流が増大してしまう。
(発明が解決しようとする課題) 上記したように従来の可変分周回路は、帰還線路により
律速される動作速度が遅く、この動作速度の高速化を図
るために各ゲートの駆動電流を大きくすると、消費電流
が増大してしまういという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、消費電流を少量に抑制しつつ動作速度の高速
化を図り得る可変分周回路を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、半導体集積回路に形成された電界効果トラン
ジスタを用いてなるフリップフロップ回路を用いた可変
分周回路において、分周比決定用の帰還線路を負荷に持
つゲート回路の電流駆動能力が他のゲート回路の電流駆
動能力の2〜4倍に設定されていることを特徴とする。
(作 用) 分周比決定用の帰還線路を負荷に持つゲート回路は、他
のゲート回路と比べて出力負荷が非常に大きいが、その
電流駆動能力が他のゲート回路の電流駆動能力のほぼ2
〜4倍(消費電流・動作速度の相関から決まる最適倍数
)に設定されているので、各ゲートの動作電流を同等に
大きくすることに比べて、消費電流を少量に抑制しつつ
動作速度の高速化を図ることが可能になる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図は、例えばGaAs (ガリウム・砒素)集積回
路に形成されたメタルショットキー型電界効果トランジ
スタを用いてなるフリッププロップ回路を用いた可変分
周回路の一例として、奇数分周、偶数分周相互の動作が
切換え可能な例えば1/8.1/9分周切換え型の可変
分周回路を示している。即ち、FF1〜FF3はそれぞ
れ相補的な入力データを1クロック時間遅延させて出力
するマスタースレーブ型のp型フリップフロップ回路、
FF4はD型フリップフロップ回路FF1からの出力デ
ータ信号をアップカウントするためのエツジトリガ型フ
リップフロップ回路、NAは二人力ナンドゲート、CK
およびCKは相補的なりロック入力、Aは分周切換え制
御入力、OUTは分周出力である。
ここで、D型フリップフロップ回路FF2のデータ出力
Q2がD型フリップフロップ回路FFIの反転データ入
力として帰還接続され、このD型フリップフロップ回路
FFIの反転データ出力Q1がエツジトリガ型フリップ
フロップ回路FF4のクロック入力CKとして入力し、
このエツジトリガ型フリップフロップ回路FF4のデー
タ出力端Q4が二人力ナンドゲートNAの一方の入力と
なり、この二人力ナンドゲートNAの出力が分周出力O
UTになると共にD型フリップフロップ回路FF3のリ
セット人力Rとして帰還接続され、このD型フリップフ
ロップ回路FF3のデータ出力Q3がD型フリップフロ
ップ回路FF1の反転データ入力として帰還接続されて
いる。そして、二人力ナンドゲートNAの他方の入力と
して分周切換え制御入力Aが入力している。
D型フリップフロップ回路FF2は、従来例のD型フリ
ップフロップ回路42と同様に接続されたマスク段の4
個の二人カッアゲート61〜G4とスレーブ段の4個の
二人カッアゲート05〜G8とからなる。
また、D型フリップフロップ回路FF3は、D型フリッ
プフロップ回路FF2と比べて、スレーブ段のデータ出
力用の二人カッアゲ−)G7に代えて三人カッアゲート
G7’が用いられ、この三人カッアゲートG7’ の−
人力として前記リセット入力が入力する。
また、D型フリップフロップ回路FF1は、D型フリッ
プフロップ回路FF2と比べて、マスタ段の反転データ
入力用の二人カッアゲートG2に代えて三人カッアゲー
ト02′が用いられ、この三人カッアゲートG2’のう
ちの二人力に帰還信号が入力する。
また、エツジトリガ型フリップフロップ回路FF4は、
従来例のエツジトリガ型フリップフロップ回路44と同
様に接続された4個の二人カッアゲートGll〜G14
と2個の三人カッアゲートG15、G16とからなる。
上記したような二人カッアゲート01〜G8、Gll〜
G14および三人カッアゲートG2’G7’  G15
、G16は、それぞれ第7図に示したように構成されて
いる。
そして、本実施例においては、分周比決定用の帰還線路
(・D型フリップフロップ回路FF2→D型フリップフ
ロップ回路FF1の帰還線路、および、D型フリップフ
ロップ回路FFI→エツジトリガ型フリップフロップ回
路FF4→二人力ナンドゲートNA−D型フリップフロ
ップ回路FF3−D型フリップフロップ回路FFIの各
帰還線路)を負荷に持つゲート回路(・印表示部)の電
流駆動能力が、他のゲート回路の電流駆動能力のほぼ3
倍に設定されている。この場合、その他のゲート回路の
電流駆動能力は、従来例におけるよりも低く設定され、
D型フリップフロップ回路FFI〜FF3およびエツジ
トリガ型フリップフロップ回路FF4の消費電流は従来
例と同様になるように設定されている。
上記可変分周回路の動作は、基本的には第8図および第
9図のタイミングチャートを参照して前述した従来例の
可変分周回路の動作と同様に行なわれるが、帰還線路を
負荷に持つゲート口路の電流駆動能力が他のゲート回路
の電流駆動能力のほぼ3倍に設定されているので、帰還
線路を負荷に持つゲート回路は他のゲート回路と比べて
出力負荷が大きくても動作波形のなまりが等が少なくな
る。
これにより、上記可変分周回路によれば、各ゲートの動
作電流を同等に大きくすることに比べて、消費電流を少
量に抑制しつつ動作速度の高速化を図ることが可能にな
ることが確認された。即ち、第2図は、可変分周回路の
消費電流1ddを一定値(例えば2mA)に保った場合
の最大動作周波数Fmaxの実測データを示しており、
本実施例ではFma xが580MHzであり、従来例
(Fmaxが500 M Hz )と比べて約16%改
善されていることが分る。
なお、上記帰還線路を負荷に持つゲート回路の電流駆動
能力の倍数は、第3図に示すように、消費電流と動作速
度(最大動作周波数)の相関から決まる最適倍数があり
、これはほぼ2〜4倍(整数に限らない。)であること
が確認された。仮に、上記帰還線路を負荷に持つゲート
回路の電流駆動能力を他のゲート回路の電流駆動能力の
4倍よりも高く設定した場合には、帰還線路を負荷に持
つゲート回路の前段のゲート回路の出力負荷の増大が大
きくなり、上記実施例の効果が低減する。
r発明の効果] 上述したように本発明の可変分周回路によれば、分周比
決定用の帰還線路を負荷に持つゲート回路の駆動能力が
、他のゲート回路の駆動能力に比べて消費電流・動作速
度の相関から決まる最適倍数となるように設定されてい
るので、各ゲートの動作電流を同等に大きくすることに
比べて、消費電流を少量に抑制しつつ動作速度の高速化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の可変分周回路の一実施例を示す構成説
明図、第2図は第1図の可変分周回路の消費電流を一定
値に保った場合の最大動作周波数を示す特性図、第3図
は第1図の可変分周回路の消費電流と動作速度(最大動
作周波数)の相関を示す特性図、第4図は従来の可変分
周回路の一例を示すブロック図、第5図は第4図中のD
型フリップフロップ回路の具体例を示す論理回路図、第
6図は第4図中のエツジトリガ型フリップフロップ回路
の具体例を示す論理回路図、第7図は第5図および第6
図中の二人カッアゲートを示す回路図、第8図および第
9図はそれぞれ第4図の可変分周回路の1/8分周動作
および1/9分周動作を示すタイミングチャートである
。 FFI〜FF3・・・・・・D型フリップフロップ回路
、FF4・・・・・・エツジトリガ型フリップフロップ
回路、NA・・・・・・二人力ナンドゲート、01〜G
8、Gll〜G14・・・・・・二人カッアゲート、G
2’G7’  G15、G16・・・・・・三人カッア
ゲート、R・・・・・・リセット入力、CK、CK・・
・・・・クロック入力、A・・・・・・分周切換え制御
入力、OUT・・・・・・分周出力。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 2.0   5.0  10.0 (mA)湾賃電汽I
dd 第2図 ’IQ l  9. ’r%。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体集積回路に形成された電界効果トランジスタを用
    いてなるフリップフロップ回路を用いた可変分周回路に
    おいて、 分周比決定用の帰還線路を負荷に持つゲート回路の電流
    駆動能力が他のゲート回路の電流駆動能力のほぼ2〜4
    倍に設定されていることを特徴とする可変分周回路。
JP2219936A 1990-08-23 1990-08-23 可変分周回路 Expired - Fee Related JP2740769B2 (ja)

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