JPH0423509A - Flip-flop circuit - Google Patents

Flip-flop circuit

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Publication number
JPH0423509A
JPH0423509A JP2126738A JP12673890A JPH0423509A JP H0423509 A JPH0423509 A JP H0423509A JP 2126738 A JP2126738 A JP 2126738A JP 12673890 A JP12673890 A JP 12673890A JP H0423509 A JPH0423509 A JP H0423509A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flip
transistors
circuit
flop circuit
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2126738A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Ohata
賢一 大畠
Noriyuki Honma
本間 紀之
Kunihiko Yamaguchi
邦彦 山口
Kazuo Kanetani
一男 金谷
Hiroaki Nanbu
南部 博昭
Yoji Idei
陽治 出井
Yoshiaki Sakurai
義彰 櫻井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Device Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd, Hitachi Consumer Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Device Engineering Co Ltd
Priority to JP2126738A priority Critical patent/JPH0423509A/en
Publication of JPH0423509A publication Critical patent/JPH0423509A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To operate the flip-flop circuit by a low power supply voltage and to prevent an output data signal from generating noise by constituting this flip-flop circuit without using any series gate. CONSTITUTION:The flip-flop circuit is composed of a data holding circuit and a control circuit. This data holding circuit is composed of a pair of transistors Q5 and Q7 whose base and collector are connected to each other, and load resistors R4-R6 connected to the respective collectors, and this control circuit is composed of transistors Q3, Q4, Q8 and Q9 connected so as to constitute a current switching circuit together with the transistors Q5 and Q7. Since the flip-flop circuit is constituted without using any series gate and a differential signal is not used as a clock signal, any phase difference is not generated in the clock signal. Thus, the flip-flop circuit can be obtained to be operatable by the low power supply voltage without generating noise in the output data signal.

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野) 本発明はフリップフロップ回路に関し、特に低電源電圧
で動作可能なフリップフロップ回路に関する。 【従来の技術】 最近、LSIの高集積化に伴う素子耐圧の減少により、
低電源電圧で動作可能な回路に対する要求が強くなって
きている。こうした背景の中で、低電源電圧(〜3V)
で動作可能なECL形フリフリップフロップ回路案され
ている(特開昭63−220615に記載)。以下、本
従来技術の動作を説明する。 第2図(a)は従来例の回路図、同図(b)は上記回路
の入力信号の電位関係を示す。本フリップフロップ回路
は2つの電流切り換え回路から構成される。すなわち、
1−ランジスタQ101..Q102からなる第1の電
流切り換え回路と、トランジスタQ105.Q106か
らなる第2の電流切り換え回路である。第1の電流切り
換え回路には入力データ信号り、D’が入力され、第2
の電流切り換え回路にはフリップフロップ回路の出力デ
ータ信号Q、Q’ が入力される。同図でり、D’、Q
、Q’及びCLK、CLK’はそれぞれ逆極性の関係に
ある信号、すなわち、差動信号を表している。 本技術では、差動のクロック信号CLK、CLK′によ
り上記第1の電流切り換え回路と第2の電流切り換え回
路を切り換える。従って、タロツク信号CLKが高電位
で、かつ、CLK’ が低電位のときは、トランジスタ
Q103が非導通状態となり、第1の電流切り換え回路
が活性化されると同時に、トランジスタQ107が導通
状態となり、第2の電流切り換え回路が非活性化される
。 これにより、入力データ信号り、D’ に応じて、出力
データ信号Q、Q’ が切り換わる。一方、クロック信
号CLKが低電位で、かつ、CLK’ が高電位のとき
は、トランジスタQ103が導通状態となり、第1の電
流切り換え回路が非活性化されると同時に、1−ランジ
スタQ107が非導通状態となり、第2の電流切り換え
回路が活性化される。これにより、入力データ信号り、
D″が変化しても、出力データ信号Q、Q’ が切り換
わらなくなり、データが保持される。以上の動作・によ
りフリップフロップ回路の機能がなされている。 以上述べたように、本従来例によれば、シリーズゲート
を使用しないでフリップフロップ回路の機能を実現でき
るので、約3vの電源電圧でも動作可能であり、低電源
電圧化に好適なフリップフロップ回路を提供することが
できる。 [発明が解決しようとする課題] しかし、第2図の従来技術では、クロック信号CLK、
CLK’の位相がずれた場合、出力データ信号にノイズ
が生じるという問題があった。すなわち、第2図(c)
に示すように、クロック信号CLK、CLK’ の位相
がずれた場合、Δtの期間はCLK、CLK’の双方が
入力データ信号Dよりも高電位であるため、トランジス
タQIO3、Q107が同時に導通状態となり、第1及
び第2の電流切り換え回路が同時に非活性化される。 このため、負荷抵抗RIOI、RIOIこ電流が流れな
くなり、出力データ信号Q、Q’ にノイズが生じ1次
段の論理ゲートが誤動作を起こすという問題があった。 本発明の目的は、低電源電圧で動作可能であり、かつ、
出力データ信号にノイズが生じないフリップフロップ回
路を提供することにある。 【課題を解決するための手段] 上記目的は、フリップフロップ回路髪、ベースとコレク
タを直接あるいはエミッタホロワを介して相互に接続し
た1対のトランジスタと、上記1対のトランジスタのそ
れぞれのコレクタに接続した負荷素子と、入力データ信
号とクロック信号に応じて上記1対のトランジスタのエ
ミッタのいずれかに電流を供給する制御回路から構成す
ることで達成てきる。 【作用] 本発明のフリップフロップ回路は、従来技術と同様にシ
リーズゲートを使用しないで構成される。 しかも、クロック信号として差動信号を必要としない。 従って、クロック信号に位相差が生じることはなく、出
力データ信号にノイズは生じない。 これにより、低電源電圧で動作可能であり、かつ、出力
データ信号にノイズが生じないフリップフロップ回路を
提・供することができる。 [実施例] 以下本発明の詳細な説明する。 第1図は本発明の第1の実施例を示したものである。本
実施例の回路は、ベースとコレクタを相互に接続した1
対のトランジスタQ5.Q7と(同図ではベースとコレ
クタを直接接続しているが、エミッタホロワを介して接
続してもよい)、それぞれのコレクタに接続した負荷抵
抗R4,R5、R6から成るデータ保持回路と、トラン
ジスタQ5.Q7と電流切り換え回路を構成するように
接続されたQ3.Q4及びQ8.Q9から成る制御回路
から構成される。データ保持回路は、りロック信号CL
K″が高電位のときに、入力データ信号の情報を保持す
るように働き、制御回路は、入力データ信号り、D’ 
とクロック信号CLK’に応じてQ5.Qlのいずれか
に電流を供給するように働く。 今、クロック信号CLK’ が低電位(データ読み込み
状態)、入力データ信号りが高電位、D′が低電位であ
る場合を考える。ここで、各入力信号CLK’ 、D、
D’ とデータ保持回路内のトランジスタQ5.Q7の
コレクタノードc、c’ の電位関係は同図(b)に示
すように設定するものとする。 CLK’ が低電位になると、同図(b)の電位関係よ
り、1−ランジスタQ3.Q7が導通状態になる。従っ
て、出力データ信号Qは高電位に、Q′は低電位に変化
し、データ保持回路内のコレクタノー1りQ′ は低電
位に、Cは高電位に変化する。 これにより、入力データ信号と同じデータが出力される
と同時に、データ保持回路にデータが保持される。 一方、CLK″が高電位(データ保持状態)になると、
CLK’の高電位がc、c’ の電位の中間に設定され
ているため、1〜ランジスタQ4.、Qlが導通状態と
なり、Qは高電位、Q′は低電位が出力される。この出
力状態は、入力データ信号り、D’ が変化しても、1
−ランジスタQ4が導通し続けるため変化せず、データ
が保持される。以上の動作により本技術でフリップフロ
ップ回路の機能を実現できることがわかる。 以上述べたように本実施例によれば、シリーズゲートを
使用しないでフリップフロップ回路を実現できるので、
約3vの電源電圧で動作可能である。しかも、クロック
信号として差動信号を必要としないので、クロック信号
に位相差が生じることはなく、出力データ信号にノイズ
は生じないようにできる。 第3図は、本発明の第2の実施例を示したもので、第1
図の実施例にセット・リセッ1〜機能を付加したもので
ある。回路構成は、I−ランジスタQ1.3.Ql4を
付加した以外は、第1図の実施例と同じである。 本フリップフロップ回路にデータをセットする場合は、
データセット信号Sをデータ保持回路内のコレクタノー
ドC″の電位よりも高い電位に駆動する。これにより、
トランジスタQ5は非導通状態となり、Cは高電位に、
Q′は低電位に変化する。従って、出力データ信号Qは
高電位に、Q′は低電位となり、データがセットされる
。データをリセットする場合は、データリセット信号R
をデータ保持回路内のコレクタノードCよりも高い電位
に駆動する。これにより、1〜ランジスタQ7は非導通
状態となり、Cは低電位に、Q′は高電位に変化する。 従って、出力データ信号Qは低電位に、Q′は高電位と
なり、データがリセッ1〜される。 以上述べたように本実施例によれば、低電源電圧動作が
可能なセット・リセット機能付きフリップフロップ回路
を実現できる。 【発明の効果1 以上述べたように本発明によれば、シリーズゲートを使
用しないでフリップフロップ回路を実現できるので、約
3■の電源電圧で動作可能である。 しかも、クロック信号として差動信号を必要としないの
で、クロック信号に位相差が生じることはなく、出力デ
ータ信号にノイズは生じないようにできる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a flip-flop circuit, and particularly to a flip-flop circuit that can operate at a low power supply voltage. [Prior Art] Recently, due to the decrease in element breakdown voltage due to the increase in the integration of LSIs,
There is an increasing demand for circuits that can operate at low power supply voltages. Against this background, low power supply voltage (~3V)
An ECL type flip-flop circuit that can operate in the following manner has been proposed (described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-220615). The operation of this prior art will be explained below. FIG. 2(a) is a circuit diagram of a conventional example, and FIG. 2(b) shows the potential relationship of input signals of the circuit. This flip-flop circuit is composed of two current switching circuits. That is,
1 - transistor Q101. .. A first current switching circuit consisting of transistor Q102 and transistor Q105. This is a second current switching circuit consisting of Q106. The input data signal D' is input to the first current switching circuit, and the second current switching circuit receives the input data signal D'.
The output data signals Q and Q' of the flip-flop circuit are input to the current switching circuit. In the same figure, D', Q
, Q' and CLK, CLK' represent signals having opposite polarities, that is, differential signals. In this technique, the first current switching circuit and the second current switching circuit are switched using differential clock signals CLK and CLK'. Therefore, when the tarlock signal CLK is at a high potential and CLK' is at a low potential, the transistor Q103 becomes non-conductive, and at the same time the first current switching circuit is activated, the transistor Q107 becomes conductive. The second current switching circuit is deactivated. As a result, the output data signals Q and Q' are switched according to the input data signals D and D'. On the other hand, when the clock signal CLK is at a low potential and CLK' is at a high potential, the transistor Q103 becomes conductive, the first current switching circuit is inactivated, and at the same time, the 1-transistor Q107 becomes non-conductive. state, and the second current switching circuit is activated. This allows the input data signal to
Even if D'' changes, the output data signals Q and Q' do not switch, and the data is retained.The above operation performs the function of the flip-flop circuit.As described above, this conventional example According to the invention, since the function of a flip-flop circuit can be realized without using a series gate, it is possible to operate with a power supply voltage of about 3V, and it is possible to provide a flip-flop circuit suitable for lowering the power supply voltage. However, in the prior art shown in FIG. 2, the clock signals CLK,
When the phase of CLK' shifts, there is a problem in that noise occurs in the output data signal. That is, Fig. 2(c)
As shown in , when the clock signals CLK and CLK' are out of phase, both CLK and CLK' have a higher potential than the input data signal D during the period Δt, so the transistors QIO3 and Q107 become conductive at the same time. , the first and second current switching circuits are simultaneously deactivated. As a result, current no longer flows through the load resistors RIOI and RIOI, causing noise in the output data signals Q and Q', causing the primary stage logic gate to malfunction. The object of the present invention is to be able to operate with a low power supply voltage, and
An object of the present invention is to provide a flip-flop circuit in which noise does not occur in an output data signal. [Means for Solving the Problems] The above object is to provide a flip-flop circuit, a pair of transistors whose bases and collectors are connected to each other directly or via an emitter follower, and a pair of transistors connected to the respective collectors of the pair of transistors. This can be achieved by comprising a load element and a control circuit that supplies current to either of the emitters of the pair of transistors according to the input data signal and clock signal. [Operation] The flip-flop circuit of the present invention is constructed without using a series gate, as in the prior art. Furthermore, a differential signal is not required as a clock signal. Therefore, no phase difference occurs in the clock signal, and no noise occurs in the output data signal. Thereby, it is possible to provide a flip-flop circuit that can operate with a low power supply voltage and does not generate noise in the output data signal. [Example] The present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The circuit of this example has a base and a collector connected to each other.
Pair of transistors Q5. Q7 (in the figure, the base and collector are connected directly, but they may be connected via an emitter follower), a data holding circuit consisting of load resistors R4, R5, and R6 connected to the respective collectors, and a transistor Q5. .. Q3. connected to Q7 to form a current switching circuit. Q4 and Q8. It consists of a control circuit consisting of Q9. The data holding circuit uses the lock signal CL
When K'' is at a high potential, the control circuit operates to hold the information of the input data signal, D'
and Q5. according to the clock signal CLK'. It works to supply current to either Ql. Now, consider the case where the clock signal CLK' is at a low potential (data reading state), the input data signal is at a high potential, and D' is at a low potential. Here, each input signal CLK', D,
D' and transistor Q5 in the data holding circuit. It is assumed that the potential relationship between the collector nodes c and c' of Q7 is set as shown in FIG. 4(b). When CLK' becomes a low potential, from the potential relationship shown in FIG. Q7 becomes conductive. Therefore, the output data signal Q changes to high potential, Q' changes to low potential, the collector node Q' in the data holding circuit changes to low potential, and C changes to high potential. As a result, the same data as the input data signal is output, and at the same time, the data is held in the data holding circuit. On the other hand, when CLK'' becomes a high potential (data retention state),
Since the high potential of CLK' is set between the potentials of c and c', transistors 1 to Q4. , Ql become conductive, Q outputs a high potential, and Q' outputs a low potential. This output state remains 1 even if the input data signal D' changes.
- Since transistor Q4 continues to be conductive, it does not change and the data is held. The above operation shows that the present technology can realize the function of a flip-flop circuit. As described above, according to this embodiment, a flip-flop circuit can be realized without using a series gate.
It can operate with a power supply voltage of about 3V. Moreover, since a differential signal is not required as a clock signal, no phase difference occurs in the clock signal, and noise can be prevented from occurring in the output data signal. FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
This is an embodiment in which set/reset functions 1 to 1 are added to the embodiment shown in the figure. The circuit configuration is I-transistor Q1.3. The embodiment is the same as the embodiment shown in FIG. 1 except that Ql4 is added. When setting data to this flip-flop circuit,
The data set signal S is driven to a potential higher than the potential of the collector node C'' in the data holding circuit.
Transistor Q5 becomes non-conductive, C goes to high potential,
Q' changes to a low potential. Therefore, the output data signal Q is at a high potential, Q' is at a low potential, and data is set. To reset the data, use the data reset signal R.
is driven to a higher potential than the collector node C in the data holding circuit. As a result, transistors 1 to Q7 become non-conductive, C changes to a low potential, and Q' changes to a high potential. Therefore, the output data signal Q is at a low potential, and Q' is at a high potential, and the data is reset. As described above, according to this embodiment, it is possible to realize a flip-flop circuit with a set/reset function that can operate at a low power supply voltage. Effects of the Invention 1 As described above, according to the present invention, a flip-flop circuit can be realized without using a series gate, so that it can be operated with a power supply voltage of about 3 µ. Moreover, since a differential signal is not required as a clock signal, no phase difference occurs in the clock signal, and noise can be prevented from occurring in the output data signal.

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

第1図は本発明の第1の実施例を示した回路図および信
号の電位関係図、第2図は従来技術を示した回路図およ
び信号の電位関係図、第3図は本発明の第2の実施例を
示した回路図である。 符号の説明 Q1〜Q14.、Ql、01〜Q112・・・1−ラン
ジスタ、R1−R9,RIOI〜R106・・・抵抗、
D、D′・・・入力データ信号、Q、Q’・・・出力デ
ータ信号、CLK、CLK’・・・クロック信丹
FIG. 1 is a circuit diagram and signal potential relationship diagram showing the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram and signal potential relationship diagram showing the prior art, and FIG. 3 is a diagram showing the signal potential relationship according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment. Explanation of symbols Q1 to Q14. , Ql, 01-Q112...1-transistor, R1-R9, RIOI-R106... resistor,
D, D'... Input data signal, Q, Q'... Output data signal, CLK, CLK'... Clock Shintan

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ベースとコレクタを直接あるいはエミッタホロワを
介して相互に接続した1対のトランジスタと、上記1対
のトランジスタのそれぞれのコレクタに接続した負荷素
子と、入力データ信号とクロック信号に応じて上記1対
のトランジスタのエミッタのいずれかに電流を供給する
制御回路から成ることを特徴とするフリップフロップ回
路。 2、上記1対のトランジスタの一方のエミッタに、エミ
ッタを共通接続した第1、第2のトランジスタと、上記
1対のトランジスタの他方のエミッタに、エミッタを共
通接続した第3、第4のトランジスタと、上記2つのエ
ミッタ共通接続点にそれぞれ接続した2つの電流源で上
記制御回路を構成し、上記第1、第3のトランジスタの
ベースに差動の入力データ信号を、上記第2、第4のト
ランジスタのベースにクロック信号を印加したことを特
徴とする請求項1記載のフリップフロップ回路。
[Claims] 1. A pair of transistors whose bases and collectors are connected to each other directly or via an emitter follower, a load element connected to the collector of each of the pair of transistors, and an input data signal and a clock signal. A flip-flop circuit comprising a control circuit that supplies current to either of the emitters of the pair of transistors in accordance with the above. 2. First and second transistors whose emitters are commonly connected to one emitter of the pair of transistors, and third and fourth transistors whose emitters are commonly connected to the emitter of the other of the pair of transistors. The control circuit is configured with two current sources respectively connected to the common connection point of the two emitters, and a differential input data signal is supplied to the bases of the first and third transistors, and the second and fourth transistors are connected to each other. 2. The flip-flop circuit according to claim 1, wherein a clock signal is applied to the base of the transistor.
JP2126738A 1990-05-18 1990-05-18 Flip-flop circuit Pending JPH0423509A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008113274A (en) * 2006-10-31 2008-05-15 Nec Corp Logic circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008113274A (en) * 2006-10-31 2008-05-15 Nec Corp Logic circuit

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