JPH0416016A - Flip-flop - Google Patents

Flip-flop

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JPH0416016A
JPH0416016A JP2120287A JP12028790A JPH0416016A JP H0416016 A JPH0416016 A JP H0416016A JP 2120287 A JP2120287 A JP 2120287A JP 12028790 A JP12028790 A JP 12028790A JP H0416016 A JPH0416016 A JP H0416016A
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JP
Japan
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potential
flip
channel mos
flop
terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2120287A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Aoki
泰 青木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To attain high processing speed for the operation of a master slave flip-flop by using only one P-channel MOS treansistor(TR) in existence in a current path determining leading and trailing time of an output signal so as to decrease the leading and trailing time of the output signal. CONSTITUTION:When a clock signal phi1 is at a VDD potential an input signal D is at a VDD potential and an input signal the inverse of D is at a GND potential, then a clock signal phi2 is at a GND potential, N-channel MOS TRs MN3, 6, 7 are turned off and MN1, 2 are turned on. Since a P-channel MOS TR MP1 is turned on and MP2 is turned off, a node 1 goes to a VDD potential and a node 2 goes to a GND potential. When the clock signals phi1, phi2 go to a GND potential and a VDD potential respectively, the processing is implemented reverse, then the potential state of the nodes 1, 2 is stored. That is, the input data signals D, the inverse of D at the trailing are stored in a master slave flip-flop FF1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCMOS構造半導体策積回路によるフリップフ
ロップに関し、特に論理回路における論理値を保持する
マスタースレーブ方式のフリップフロップに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a flip-flop using a CMOS structure semiconductor integrated circuit, and more particularly to a master-slave type flip-flop that maintains a logic value in a logic circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のCMO6構造マスタースレーブ方式フリップフロ
ップは、第3図に示すようにデータ入力端子りと第1の
CMOSインバータエV1との間を第1のトランスファ
ゲートTGIで接続し、第1のインバータIV1の8力
を第2のインバータIV2と第2のトランスファゲート
TG2とを介して自己の入力に接続するとともに第3の
トランスファゲートTG3を介して第3のインバータI
V3に接続し、第3のインバータIV3の出力を第4の
インバータIV4と第4のトランスファゲートTG4と
を介して自己の入力に接続するとともにデータ出力端子
Qに接続している。第1乃至第4の4つのトランスファ
ゲートはそれぞれMN31とMP31.MN34とMP
34.MN35とMP35.MN38とMP38の1対
のNチャネルおよびPチャネルトランジスタから構成さ
れ、第1乃至第4の4つのインバータはMN32とMP
32.MN33とMP3B、MN36とMP36.MN
37とMP37の1対のNチャネルおよびPチャネルト
ランジスタからそれぞれ構成される。ここで、MNXX
はNチャネルMOSトランジスタを示し、MPXXはP
チャネルM○Sトランジスタを示す。
In the conventional CMO6 structure master-slave type flip-flop, as shown in FIG. 3, the data input terminal and the first CMOS inverter V1 are connected by the first transfer gate TGI, and the first inverter IV1 is 8 is connected to its own input via the second inverter IV2 and the second transfer gate TG2, and is also connected to the third inverter I via the third transfer gate TG3.
V3, and the output of the third inverter IV3 is connected to its own input via the fourth inverter IV4 and fourth transfer gate TG4, and is also connected to the data output terminal Q. The first to fourth transfer gates are MN31 and MP31. MN34 and MP
34. MN35 and MP35. It consists of a pair of N-channel and P-channel transistors, MN38 and MP38, and the first to fourth four inverters are MN32 and MP38.
32. MN33 and MP3B, MN36 and MP36. MN
37 and MP37, a pair of N-channel and P-channel transistors, respectively. Here, MNXX
indicates an N-channel MOS transistor, and MPXX indicates a P
A channel M○S transistor is shown.

CMO3楕遺の半導体集積回路では、−船釣にこのよう
なトランスファゲートTGI〜4やインバータIV1〜
4のように、PチャネルMOSトランジスタとNチャネ
ルMOSトランジスタとを相補的に接続する回路構成が
用いられる。この回路構成では、インバータの入力信号
がGND電位またはVDD電位のときその出力信号電位
はVDD電位またはGND電位となるが、VDDからG
NDに至る電流は0であり、多段のインバータ縦続接続
をしても定常電流はOになるという特徴がある。低消費
電力の半導体集積回路では、このようにPチャネルMO
SトランジスタとNチャネルMOSトランジスタとを相
補的に接続するCMO8論理回路を用いるのが一般的で
あり、マスタースレーブ方式のフリップフロップとして
は第3図の回路が一般的によく使用される。
In the semiconductor integrated circuit of the CMO3 ellipse, transfer gate TGI~4 and inverter IV1~ are used for boat fishing.
4, a circuit configuration in which a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in a complementary manner is used. In this circuit configuration, when the input signal of the inverter is at GND potential or VDD potential, the output signal potential is at VDD potential or GND potential;
The current flowing to ND is 0, and the steady current is 0 even if multiple stages of inverters are connected in cascade. In low power consumption semiconductor integrated circuits, P-channel MO
It is common to use a CMO8 logic circuit in which an S transistor and an N-channel MOS transistor are connected in a complementary manner, and the circuit shown in FIG. 3 is commonly used as a master-slave type flip-flop.

第3図において、トランスファゲートTO1〜4のゲー
トへの信号φr、cbx、φz、T2はクロック信号で
あり、φlとφ2のクロック信号は第2図で示すように
互いに重ならない相補的なクロック信号である。φ1は
φ、の否定信号、φ2はφ2の否定信号である。データ
入力信号りは、第2区で示すφ1のハイレベル時にイン
バータIVIへ印加されφlの立ち下がり時までにマス
ターフリップフロップ(インバータIVIとIV2から
成る)にとりこまれて入力端子りと分離して保持される
。この保持されたデータ信号は、その直後のφ2の立ち
上がり時に第3のインバータIV3を介してデータ出力
端子Qから出力されるとともにスレーブフリップフロッ
プ(インバータIV3とIV4から成る)にとりこまれ
る。
In FIG. 3, signals φr, cbx, φz, and T2 to the gates of transfer gates TO1 to TO4 are clock signals, and the clock signals of φl and φ2 are complementary clock signals that do not overlap with each other as shown in FIG. It is. φ1 is a negative signal of φ, and φ2 is a negative signal of φ2. The data input signal is applied to the inverter IVI when φ1 is at high level as shown in the second section, and is taken into the master flip-flop (consisting of inverters IVI and IV2) by the falling edge of φ1, and is separated from the input terminal. Retained. This held data signal is output from the data output terminal Q via the third inverter IV3 at the rising edge of φ2 immediately thereafter, and is taken into the slave flip-flop (consisting of inverters IV3 and IV4).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来のCMO8構造のマスタースレーブ方式フ
リップフロップでは、データ出力端子Qの電位がVDD
電位からGND電位に遷移する場合、φ2がVDD[位
になるときに、第1のインバータIVIのVDD端子か
ら第1のインバータIVIのPチャネルトランジスタM
P32および第3のトランスファゲートのPチャネルト
ランジスタMP35の2つのPチャネルMOSトランジ
スタを通って第3のインバータの入力へ電流が流れ、第
3のインバータの両トランジスタMP36、MN36の
ゲート端子に充電が行なわれる。
In the conventional CMO8 structure master-slave flip-flop described above, the potential of the data output terminal Q is VDD.
In the case of transition from the potential to the GND potential, when φ2 becomes VDD[, the P-channel transistor M of the first inverter IVI is transferred from the VDD terminal of the first inverter IVI.
Current flows to the input of the third inverter through two P-channel MOS transistors, P32 and P-channel transistor MP35 of the third transfer gate, charging the gate terminals of both transistors MP36 and MN36 of the third inverter. It will be done.

MP36.MN36のゲート端子すなわち第3のインバ
ータIV3の入力が充電されてその電位がGND電位か
らVDD電位に遷移すると、出力端子QからMN36の
NチャネルMOSトランジスタを通って第3のインバー
タIV3のGND端子に電流が流れ、圧力端子Qの電位
がVDDti位からGNDt位に遷移する。また、デー
タ出力端子Qの電位がGNDt位からVDDtJ位に遷
移する場合、第3のインバータIV3のトランジスタM
P36.MN36のゲート端子に充電されていた電荷が
φ2がVDDになるときにMN35.MN32の2つの
NチャネルMOSトランジスタを通って第1のインバー
タIVlのGND端子に電流が流れ、第3のインバータ
IV3の入力端(MP36、MN36のゲート端子)が
VDD電位からGND電位に遷移する。その結果、VD
D端子からMP36を通って出力端子Qに電流が流れ、
出力端子Qの電位がGND電位からVDD電位に遷移す
る。
MP36. When the gate terminal of MN36, that is, the input of the third inverter IV3, is charged and its potential changes from the GND potential to the VDD potential, the voltage flows from the output terminal Q through the N-channel MOS transistor of the MN36 to the GND terminal of the third inverter IV3. A current flows, and the potential of the pressure terminal Q changes from the VDDti level to the GNDt level. Further, when the potential of the data output terminal Q changes from about GNDt to about VDDtJ, the transistor M of the third inverter IV3
P36. When φ2 becomes VDD, the charge stored in the gate terminal of MN36 becomes MN35. A current flows through the two N-channel MOS transistors of MN32 to the GND terminal of the first inverter IV1, and the input terminal of the third inverter IV3 (MP36, the gate terminal of MN36) transitions from the VDD potential to the GND potential. As a result, V.D.
Current flows from the D terminal through the MP36 to the output terminal Q,
The potential of the output terminal Q transitions from the GND potential to the VDD potential.

出力端子Qの電位がGND電位から■DD電位に、或い
はVDD電位からGND電位に遷移する遷移時開は、上
述の各々の電流の流れやすさによって支配される。Nチ
ャネルMOSトランジスタのキャリアは電子でありPチ
ャネルMOSトランジスタのキャリアは正孔であるため
、同一半導体技術においては一般的にPチャネルMOS
トランジスタの方がNチャネルMOSトランジスタに比
べて電流が流れに<<、立上がり時間は長い、特にVD
D端子からの電流の経路に複数のPチャネルMOSトラ
ンジスタがある場合、立上がり時間は非常に長くなる。
Opening at the time of transition when the potential of the output terminal Q changes from the GND potential to the DD potential or from the VDD potential to the GND potential is governed by the ease with which each of the above-mentioned currents flows. The carriers of N-channel MOS transistors are electrons, and the carriers of P-channel MOS transistors are holes, so P-channel MOS transistors are generally used in the same semiconductor technology.
Compared to N-channel MOS transistors, transistors have a longer current flow and rise time, especially at VD.
If there are multiple P-channel MOS transistors in the current path from the D terminal, the rise time will be very long.

第3図のフリップフロップでは、VDD端子から第3の
インバータIV3のトランジスタMP36  MN36
のゲート端子までの電流経路にMP32、MP35の2
つのPチャネルMOSトランジスタがあるため、MP3
6.MN36のゲート端子の立上がり時間が非常に長く
なり、その結果8力端子Qの立下り時間が非常に長くな
るという欠点がある。
In the flip-flop shown in FIG. 3, the VDD terminal is connected to the transistor MP36 MN36 of the third inverter IV3.
2 of MP32 and MP35 in the current path to the gate terminal of
Since there are two P-channel MOS transistors, MP3
6. There is a drawback that the rise time of the gate terminal of MN36 becomes very long, and as a result, the fall time of the 8-power terminal Q becomes very long.

したがって本発明の目的は動作時間の短いCMo5楕遺
のマスタスレーブ方式フリップフロップを提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a CMo5 elliptical master-slave type flip-flop having a short operating time.

本発明の他の目的はマスタプリップフロップとスレーブ
フリップフロップとのノード間にPチャネルトランジス
タのないCMOS楕遣のマスタスレーブ方式フリップフ
ロップを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a CMOS master-slave flip-flop without a P-channel transistor between the nodes of the master flip-flop and slave flip-flop.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明によれば、CMo5楕遺の第1のフリップフロッ
プ回路と、CMo6楕遺の第2のフリップフロ71回路
と、前言己第1のフリップフロップ回路の1対の入出力
ノードを前記第2のフリップフロップ回路の1対の入出
力ノードにそれぞれ接続するNチャネルMOSトランジ
スタによる第1のトランスファゲート対と、前記第1の
フリップフロップ回路の1対の入出力ノードを真補のデ
ータ入力端にそれぞれ接続するNチャネルMOSトラン
ジスタによる第2のトランスファゲート対と、前記第2
のフリップフロップ回路の1対の入出力ノードを真補の
データ出力端にそれぞれ接続する手段と、第1のクロッ
ク信号に応じて前記第1のフリップフロップ回路を活性
化する手段と、第2のクロック信号に応じて前記第2の
フリップフロップ回路を活性化する手段と、第1のクロ
ック信号に応じて前記第1のトランスファゲート対をオ
ンにする手段と、第2のクロック信号に応じて前記第2
のトランスファゲート対をオンにする手段とを有するこ
とを特徴とするフリップフロップを得る。
According to the present invention, the pair of input/output nodes of the first flip-flop circuit of the CMo5 ellipse, the second flip-flop 71 circuit of the CMo6 ellipse, and the first flip-flop circuit are connected to the second flip-flop circuit. A first pair of transfer gates formed by N-channel MOS transistors respectively connected to a pair of input/output nodes of a flip-flop circuit, and a pair of input/output nodes of the first flip-flop circuit connected to true complementary data input terminals, respectively. a second transfer gate pair formed by connected N-channel MOS transistors;
means for respectively connecting a pair of input/output nodes of the flip-flop circuit to true complementary data output terminals; means for activating the first flip-flop circuit in response to a first clock signal; means for activating the second flip-flop circuit in response to a clock signal; means for turning on the first pair of transfer gates in response to a first clock signal; Second
and means for turning on a pair of transfer gates.

本発明のより具体的な態様においては、真補のデータ入
力端子対の1方と第1のノードとの間に第1のNチャネ
ルMOSトランジスタが接続され、データ入力端子対の
他方と第2のノードとの間に第2のNチャネルMOSト
ランジスタが接続され、第1および第2のNチャネルM
OSトランジスタのゲート端子は第1のクロック入力端
子に接続され、第3のNチャネルMOSトランジスタは
GND端子と第3のノードとの間に接続され、第3のN
チャネルMOSトランジスタのゲート端子は第2のクロ
ック入力端子に接続され、第1のノードと第3のノード
との間に第4のNチャネルMOSトランジスタが接続さ
れ、第4のNチャネルMOSトランジスタのゲート端子
は第2のノートに接続され、第2のノードと第3のノー
ドとの間に第5のNチャネルMOSトランジスタか接続
され、第5のNチャネルMOSトランジスタのゲート端
子は第1のノードに接続され、VDD端子と第1.第2
のノードとの間に第1.第2のPチャネルMOSトラン
ジスタがそれぞれ接続され、第1.第2のPチャネルM
OS)ランシスタのゲート端子は第2.第1のノードに
それぞれ接続され、第1および第2のノードと真補のデ
ータ出力端子の一方および他方との開に第6および第7
のNチャネルMOS?−ランジスタがそれぞれ接続され
、第6.第7のNチャネルMOSトランジスタのゲート
端子は共に第2のクロック入力端子に接続され、第4の
ノードとGND端子との闇に第8のNチャネルMOS)
−ランジスタが接続され、第8のNチャネルMOSトラ
ンジスタのゲート端子は第1のクロック入力端子に接続
され、ノード4とデータ出力端子の一方および他方との
間に第9および第10のNチャネルMOSトランジスタ
がそれぞれ接続され、第9および第10のNチャネルM
OSトランジスタのゲート端子はデータ出力端子の他方
および一方にそれぞれ接続され、VDD端子とデータ出
力端子の一方および他方との間に第3および第4のPチ
ャネルMoSトランジスタがそれぞれ接続され、第3お
よび第4のPチャネルMOSトランジスタのゲート端子
はデータ出力端子の他方および一方にそれぞれ接続され
、第1のクロック信号と該第2のクロック信号とは、互
いに重ならないクロック信号であることを特徴とするマ
スタースレーブ方式フリップフロップが得られる。
In a more specific aspect of the present invention, a first N-channel MOS transistor is connected between one of the pair of true complementary data input terminals and the first node, and a first N-channel MOS transistor is connected between the other of the pair of data input terminals and the second node. A second N-channel MOS transistor is connected between the first and second N-channel MOS transistors.
The gate terminal of the OS transistor is connected to the first clock input terminal, the third N-channel MOS transistor is connected between the GND terminal and the third node, and the third N-channel MOS transistor is connected between the GND terminal and the third node.
The gate terminal of the channel MOS transistor is connected to the second clock input terminal, a fourth N-channel MOS transistor is connected between the first node and the third node, and the gate terminal of the fourth N-channel MOS transistor is connected to the second clock input terminal. The terminal is connected to the second node, a fifth N-channel MOS transistor is connected between the second node and the third node, and the gate terminal of the fifth N-channel MOS transistor is connected to the first node. connected to the VDD terminal and the first. Second
between the first and second nodes. Second P-channel MOS transistors are connected to the first . Second P channel M
OS) The gate terminal of the Lancistor is the second. Sixth and seventh terminals are connected to the first node, respectively, and are connected to one and the other of the data output terminals of the true complement of the first and second nodes.
N-channel MOS? - transistors are respectively connected, and the sixth. The gate terminals of the seventh N-channel MOS transistor are both connected to the second clock input terminal, and the eighth N-channel MOS transistor is connected between the fourth node and the GND terminal.
- the gate terminal of the eighth N-channel MOS transistor is connected to the first clock input terminal, and the ninth and tenth N-channel MOS transistors are connected between the node 4 and one and the other of the data output terminals; The transistors are connected respectively to the ninth and tenth N-channel M
The gate terminals of the OS transistors are connected to the other and one of the data output terminals, respectively, and the third and fourth P-channel MoS transistors are connected between the VDD terminal and one and the other of the data output terminals, respectively. The gate terminal of the fourth P-channel MOS transistor is connected to the other and one of the data output terminals, respectively, and the first clock signal and the second clock signal are clock signals that do not overlap with each other. A master-slave type flip-flop is obtained.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の回路図である。データ入力
端子りとDはデータ信号の入力端子で、DはDの否定値
である。出力端子Q、Qはデータ信号の出力端子で、Q
はQの否定値になる。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. The data input terminals and D are input terminals for data signals, and D is the negative value of D. Output terminals Q and Q are data signal output terminals, and Q
is the negative value of Q.

φ1.φ2はクロック信号で、第2図で示すように互い
に重ならない相補的なりロック信号である。トランスフ
ァゲートを構成するNチャネルMOSトランジスタNM
I及びMN2のゲート端子はクロック信号φ1に接続さ
れ、ソース端子は各々、データ入力端子り、Dに接続さ
れる。マスタフリップフロップFF1の入出力ノード1
,2とスレーブフリップフロップFF2の入出力ノード
Q、Qとの間を接続するトランスファゲートのNチャネ
ルMOS)−ランジスタMN6及びMN7のゲート端子
はクロック信号φ2に接続され、ソース端子は各々MH
I、MN2のトレイン端子に接続され、ドレイン端子は
各々、出力端子Q、Qに接続される。両フリップフロッ
プFFI、FF2をそれぞれ活性化するためのNチャネ
ルMOSトランジスタMN3及びMN8のゲート端子は
、各々クロック信号φ2.φ1に接続され、ソース端子
はGND端子にドレイン端子は各々ノード3および4に
接続される。
φ1. φ2 is a clock signal, and as shown in FIG. 2, it is a complementary lock signal that does not overlap with each other. N-channel MOS transistor NM forming the transfer gate
The gate terminals of I and MN2 are connected to the clock signal φ1, and the source terminals are connected to the data input terminal D, respectively. Input/output node 1 of master flip-flop FF1
, 2 and the input/output nodes Q, Q of the slave flip-flop FF2) - the gate terminals of the transistors MN6 and MN7 are connected to the clock signal φ2, and the source terminals are
It is connected to the train terminals of I and MN2, and its drain terminals are connected to the output terminals Q and Q, respectively. The gate terminals of N-channel MOS transistors MN3 and MN8 for respectively activating both flip-flops FFI and FF2 are connected to clock signals φ2. φ1, its source terminal is connected to the GND terminal, and its drain terminals are connected to nodes 3 and 4, respectively.

マスタフリップフロップFFIを構成するPチャネルM
OSトランジスタMP1.MP2のソース端子はVDD
端子に接続され、ゲート端子はノード2.ノードlに、
ドレイン端子はノード1ノード2にそれぞれ接続され、
NチャネルMOSトランジスタMN4.MN5はノード
1およびノード2とノード3との間にそれぞれ接続され
、それらのゲート端子はノード2およびノード1にそれ
ぞれ接続される。一方スレープフリップ70ツブFF2
を構成するPチャネルMO3トランジスタMP3.MP
4はVDD端子と出力端子Q、てとの間に、Nチャネル
トランジスタMN9.MNloは出力端子Q、Qとノー
ド4との間にそれぞれ接続される。MN9とMP3のゲ
ート端子はQに、MNIOとMP4のゲート端子は出力
端子Qにそれぞれ接続される。このような構成のマスタ
ースレーブ方式フリップフロップの動作を以下に説明す
る。
P channel M forming master flip-flop FFI
OS transistor MP1. MP2 source terminal is VDD
terminal, and the gate terminal is connected to node 2. At node l,
The drain terminals are connected to node 1 and node 2, respectively,
N-channel MOS transistor MN4. MN5 is connected between nodes 1 and 2 and 3, respectively, and their gate terminals are connected to nodes 2 and 1, respectively. On the other hand, Slave Flip 70 Tsubu FF2
The P-channel MO3 transistor MP3. MP
4 is an N-channel transistor MN9. between the VDD terminal and the output terminal Q. MNlo is connected between output terminals Q and Q and node 4, respectively. The gate terminals of MN9 and MP3 are connected to Q, and the gate terminals of MNIO and MP4 are connected to output terminal Q, respectively. The operation of the master-slave type flip-flop having such a configuration will be explained below.

クロック信号φ1がVDD電位で、入力信号りがVDD
t位、DがGND電位のとき、クロック信号φ2はGN
D電位であり、MN3.MN6MN7はOFF状態MN
I、MN2はON状態となる。したがってフリップフロ
ップFFIは不活性となり、ノードlおよびノード2は
出力端子Q、Qとは切り離され、入力端子り、Dに接続
される。このとき、ノード1はVDD電位に遷移しよう
とし、ノード2はGNDt位に遷移しようとする。する
と、MPIはON状態に、MP2はOFF状態になるな
め、最終的にはノード1はVDDi位に、ノード2はG
ND電位になる6次に、クロック信号φ1がGND電位
に、φ2かVDDiii位になると、MN11MN2は
OFF状態に、MN3はON状態になる。MN3がON
になるとフリップフロップFF1が活性化されそのノー
ド1がVDD電位、ノード2がGNDt位であるため、
MPI、MN5がON状態に、MP2、MN4がOFF
状態になり、ノード1.2の電位状態が保持される。す
なわち、φ1の立ち下がり時の入力データ信号り、Dが
マスタフリップフロップFFIに保持されることになる
The clock signal φ1 is at VDD potential, and the input signal is at VDD potential.
At position t, when D is at GND potential, clock signal φ2 is at GN
D potential, and MN3. MN6MN7 is OFF state MN
I and MN2 are in the ON state. Therefore, flip-flop FFI becomes inactive, and nodes 1 and 2 are disconnected from output terminals Q and Q and connected to input terminal D. At this time, the node 1 attempts to transition to the VDD potential, and the node 2 attempts to transition to the GNDt potential. Then, MPI goes to ON state and MP2 goes to OFF state, so finally node 1 goes to VDDi level and node 2 goes to G
6 Next, when the clock signal φ1 goes to the GND potential and goes to φ2 or VDDiii, the MN11MN2 goes into the OFF state and the MN3 goes into the ON state. MN3 is ON
When this happens, flip-flop FF1 is activated and node 1 is at VDD potential and node 2 is at GNDt.
MPI, MN5 are in ON state, MP2, MN4 are OFF
state, and the potential state of node 1.2 is maintained. That is, the input data signal D at the falling edge of φ1 is held in the master flip-flop FFI.

以上の説明は、入力信号りがVDD電位で、DがGND
電位であったが、逆にDがGND電位でDがVDD電位
の場合も全く同様である。
In the above explanation, the input signal is at VDD potential and D is at GND potential.
However, it is exactly the same when D is the GND potential and D is the VDD potential.

以上の説明のMNI、MN2.MN3.MN4、MN5
.MPl、MP2で構成される部分が、本発明のマスタ
ースレーブ方式のフリップフロップのマスタ一部であり
、残りのMN6.MN7、MN8.MN9.MNIO,
MP3.MP4で構成される部分が、スレーブ部である
MNI and MN2 in the above explanation. MN3. MN4, MN5
.. The part consisting of MP1 and MP2 is the master part of the master-slave type flip-flop of the present invention, and the remaining MN6. MN7, MN8. MN9. MNIO,
MP3. The part composed of MP4 is the slave part.

スレーブ部については、マスタ一部のφ1とφ2を入れ
替えたものであり、マスタ一部と全く同様な動作をする
。従って、φ2がVDD電位に遷移するときに、出力端
子Q、Qにノード1.2の電位が伝達される。また、φ
lがVDD電位のとき、スレーブ部の電位状態が保持さ
れる。
As for the slave section, φ1 and φ2 of the master section are exchanged, and the operation is exactly the same as that of the master section. Therefore, when φ2 transitions to the VDD potential, the potential of node 1.2 is transmitted to the output terminals Q, Q. Also, φ
When l is at the VDD potential, the potential state of the slave section is maintained.

以上説明したように、第1図の回路構成により、第2図
のタイミング図のように入力するデータ信号り、Dがφ
1の立ち下がり時に取り込まれ、本発明のマスタースレ
ーブ方式のフリップフロップに保持され、φ2の立ち上
がり時にデータ信号Q、Qを出力する。ここで出力信号
Q、フの立ち上がり時間、立ち下がり時間について説明
する。出力信号QがVDD電位からGND電位に遷移す
る場合の電流経路は、NチャネルMOSトランジスタM
N6.MN4.MN3を通ってGND端子に至る経路で
ある。このとき、QはGND電位からVDD電位に遷移
するが、これは、出力端子QがGND電位に遷移し、P
チャネルMOSトランジスタMP4がON状態になり、
QがVDD電位に遷移するためである。出力信号QがG
ND電位からVDD電位に変化する場合は、出力端子Q
のVDD電位がNチャネルMOSトランジスタMN7.
MN5.MN3を通ってGND端子に放電されてGND
電位となり、それによってON状態となったPチャネル
MOSトランジスタMP3を介してQがVDD電位にな
る。以上の説明のように、出力端子Q、Qの立上り時間
、立下り時間を支配する電流経路にPチャネルMOSト
ランジスタが高々1個しかない。従って、従来例のマス
タースレーブ方式のフリップフロップに比べて本発明の
マスタースレーブ方式のフリップフロップの立上り時間
、立下り時間を短かくすることができる。
As explained above, with the circuit configuration of FIG. 1, the input data signal D is φ as shown in the timing diagram of FIG.
It is taken in at the falling edge of φ2, held in the master-slave type flip-flop of the present invention, and outputs data signals Q and Q at the rising edge of φ2. Here, the rise time and fall time of the output signals Q and F will be explained. The current path when the output signal Q transitions from the VDD potential to the GND potential is the N-channel MOS transistor M.
N6. MN4. This is a route that passes through MN3 and reaches the GND terminal. At this time, Q transitions from GND potential to VDD potential, but this is because the output terminal Q transitions to GND potential and P
Channel MOS transistor MP4 turns on,
This is because Q transitions to the VDD potential. Output signal Q is G
When changing from ND potential to VDD potential, output terminal Q
The VDD potential of N-channel MOS transistor MN7.
MN5. Discharged to GND terminal through MN3 and connected to GND
Q becomes the VDD potential through the P-channel MOS transistor MP3, which is turned on. As described above, there is at most one P-channel MOS transistor in the current path that governs the rise time and fall time of the output terminals Q and Q. Therefore, the rise time and fall time of the master-slave type flip-flop of the present invention can be made shorter than the conventional master-slave type flip-flop.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によるマスタースレーブ方式
のフリップフロップでは、出力信号の立上り立下り時間
を支配する電流経路に存在するPチャネルMOSトラン
ジスタが1個だけであるため、出力信号の立上り立下り
時間を短かくすることができる。よって本発明のマスタ
ースレーブ方式のフリップフロップは高速に動作するこ
とができる効果がある。
As explained above, in the master-slave type flip-flop according to the present invention, only one P-channel MOS transistor exists in the current path that governs the rise and fall times of the output signal. can be made shorter. Therefore, the master-slave type flip-flop of the present invention has the advantage of being able to operate at high speed.

タ入力信号、Q、Q・・・データ比力信号、φ。data input signal, Q, Q...data specific power signal, φ.

φ2・・・クロック信号。φ2...Clock signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] CMOS構造の第1のフリップフロップ回路と、CMO
S構造の第2のフリップフロップ回路と、前記第1のフ
リップフロップ回路の1対の入出力ノードを前記第2の
フリップフロップ回路の1対の入出力ノードにそれぞれ
接続するNチャネルMOSトランジスタによる第1のト
ランスファゲート対と、前記第1のフリップフロップ回
路の1対の入出力ノードを真補のデータ入力端にそれぞ
れ接続するNチャネルMOSトランジスタによる第2の
トランスファゲート対と、前記第2のフリップフロップ
回路の1対の入出力ノードを真補のデータ出力端にそれ
ぞれ接続する手段と、第1のクロック信号に応じて前記
第1のフリップフロップ回路を活性化する手段と、第2
のクロック信号に応じて前記第2のフリップフロップ回
路を活性化する手段と、第1のクロック信号に応じて前
記第1のトランスファゲート対をオンにする手段と、第
2のクロック信号に応じて前記第2のトランスファゲー
ト対をオンにする手段とを有することを特徴とするフリ
ップフロップ。
A first flip-flop circuit with a CMOS structure and a CMOS
A second flip-flop circuit with an S structure, and a second flip-flop circuit formed by an N-channel MOS transistor that connects a pair of input/output nodes of the first flip-flop circuit to a pair of input/output nodes of the second flip-flop circuit, respectively. 1 transfer gate pair, a second transfer gate pair formed of N-channel MOS transistors connecting the pair of input/output nodes of the first flip-flop circuit to true complementary data input terminals, and the second flip-flop circuit. means for respectively connecting a pair of input/output nodes of the flip-flop circuit to the data output terminals of the true complement; means for activating the first flip-flop circuit in response to a first clock signal;
means for activating the second flip-flop circuit in response to a clock signal; means for turning on the first transfer gate pair in response to a first clock signal; and means for turning on the second pair of transfer gates.
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US6445237B2 (en) 2000-02-04 2002-09-03 Nec Corporation Flip-flop circuit
JP2010041087A (en) * 2008-07-31 2010-02-18 Fujitsu Ltd Latch circuit and test circuit using the same

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