JPH05206792A - Flip-flop circuit - Google Patents

Flip-flop circuit

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JPH05206792A
JPH05206792A JP4014910A JP1491092A JPH05206792A JP H05206792 A JPH05206792 A JP H05206792A JP 4014910 A JP4014910 A JP 4014910A JP 1491092 A JP1491092 A JP 1491092A JP H05206792 A JPH05206792 A JP H05206792A
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JP
Japan
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flip
output
flop
circuit
clock
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4014910A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Ikeda
浩司 池田
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the metallic skews caused by the delay of a wiring by omitting the need to confirm the holding time of an FF that is always required for development of a gate array. CONSTITUTION:The signals inputted to a clock C of a flip-flop FF 1 are outputted to the outside via the inverters 10 and 11. When a shift register consists of plural pieces of FF 1, the CO output of each FF is inputted to the clock C of the FF of the precedent stage. Thus the FF of the next stage always starts first. Thus it is possible to omit the need to confirm the FF holding time and to evade the malfunctions due to the metallic skews. Therefore it is not required to confirm the holding time in a development state nor to confirm the metallic skew after the wiring. As a result, the designing of a flip-flop circuit is extremely facilitated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はフリップフロップ(F
F)回路に関し、特にゲートアレイ・スタンダードセル
を代表とする特定用途向け半導体集積回路の論理回路に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a flip-flop (F
F) The present invention relates to a circuit, and more particularly to a logic circuit of a special purpose semiconductor integrated circuit represented by a gate array standard cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のFF回路は、図4,図5,図6の
ようなシフトレジスタ回路構成で用いられることが多
い。
2. Description of the Related Art Conventional FF circuits are often used in shift register circuit configurations as shown in FIGS.

【0003】図4において、本シフトレジスタは、D型
フリップフロップ14,15を有し、入力信号IN1が
フリップフロップ14のD入力に印加され、そのQ出力
はC点を介し次段のD入力に印加される。クロック入力
信号IN2が、それぞれのC入力に印加される。出力O
UTは、フリップフロップ15のQ出力として得られ
る。
In FIG. 4, this shift register has D-type flip-flops 14 and 15, an input signal IN1 is applied to the D input of the flip-flop 14, and its Q output is passed through the C point to the D input of the next stage. Applied to. A clock input signal IN2 is applied to each C input. Output O
UT is obtained as the Q output of flip-flop 15.

【0004】図5において、D型フリップフロップ1
6,17を有し、フリップフロップ16のC入力には、
クロック入力信号IN2がバッファ18を介して印加さ
れる。
In FIG. 5, a D-type flip-flop 1
6 and 17, the C input of the flip-flop 16 is
The clock input signal IN2 is applied via the buffer 18.

【0005】図6において、フリップフロップ19のQ
出力は、バッファ21を介して、フリップフロップ20
のD入力に印加されている。
In FIG. 6, the Q of the flip-flop 19 is shown.
The output is output from the flip-flop 20 via the buffer 21.
Applied to the D input of.

【0006】次に、図7を用いて、図4,図5,図6の
動作を説明する。図7において、データ入力信号IN
1,クロック入力信号IN2,C点の信号が、それぞれ
示されている。図7中,時間差THは、クロック入力と
データ入力信号伝達時間差である。
Next, the operation of FIGS. 4, 5, and 6 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the data input signal IN
1, the clock input signal IN2, and the signal at the point C are shown. In FIG. 7, a time difference TH is a time difference between clock input and data input signal transmission.

【0007】まず、図4の2ビット(bit)シフトレ
ジスタ構成が正常動作するためには、フリップフロップ
(FF)15のデータ(D)入力と、クロック入力に伝
達される信号の時間差が、FF15の持っているホール
ドタイム(Hold time)時間より多きければ正
常動作をする。
First, in order for the 2-bit shift register structure of FIG. 4 to operate normally, the time difference between the data (D) input of the flip-flop (FF) 15 and the signal transmitted to the clock input is FF15. If the hold time is longer than the hold time, the normal operation is performed.

【0008】すなわち、図7のタイミング図で、入力信
号IN2の立ち上り時間と、C点の立ち下り時間差TH
が、FF15のHold timeよりも大きい場合、
図4の回路構成を用いる。
That is, in the timing chart of FIG. 7, the difference between the rising time of the input signal IN2 and the falling time of the point C TH
Is larger than the Hold time of FF15,
The circuit configuration of FIG. 4 is used.

【0009】次に、図5と図6について説明を行う。Next, FIGS. 5 and 6 will be described.

【0010】まず、図4と図5,図6との回路構成の違
いは、図5においてはクロック信号IN2とFF16と
のクロック(C)入力間に、バッファ18が挿入されて
いる点であり、図6においてはFF19のQ出力とFF
20のデータ入力間にバッファ21が挿入されている点
である。
First, the difference in circuit configuration between FIG. 4 and FIGS. 5 and 6 is that a buffer 18 is inserted between the clock (C) inputs of the clock signal IN2 and the FF 16 in FIG. , Q output of FF19 and FF in FIG.
The point is that the buffer 21 is inserted between 20 data inputs.

【0011】これは、FF17・FF20のデータ入力
とクロック入力に伝達される信号の時間差がFF17・
FF20各々が持っているHold time時間より
も小さいためである。即ち、バッファ18・21は、遅
延回路としての作用を呈し、FF17・20のデータ入
力伝達時間を遅らせることにより、Hold time
を満たし、回路を正常動作させている。
This is because the time difference between the signals transmitted to the data input and the clock input of FF17 / FF20 is FF17 / FF20.
This is because it is smaller than the Hold time time that each FF 20 has. That is, the buffers 18 and 21 act as a delay circuit, and delay the data input transmission time of the FFs 17 and 20 to hold the hold time.
And the circuit is operating normally.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術での
問題点を、ゲートアレイを例に説明する。
The problems in the above-mentioned conventional technique will be described by taking a gate array as an example.

【0013】まず、図4の回路構成上の問題点を、図8
を用いて説明する。図8において、回路設計時、FF2
3のデータ(D)入力とクロック(C)入力に伝達され
る信号との時間差が、FF23の持っているHold
timeより大きいとする。
First, the problems in the circuit configuration of FIG.
Will be explained. In FIG. 8, when designing the circuit, FF2
The time difference between the signal transmitted to the data (D) input of 3 and the signal transmitted to the clock (C) input is held by the FF23.
It is assumed to be larger than time.

【0014】次に、実際に半導体チップ25に配置・配
線したとき、バッファ24から、FF22のクロック入
力までの配線長が非常に短かく、バッファ24からFF
23のクロック入力までの配線長が長くなった場合、回
路が誤動作を起こす(これをメタルスキューと呼ぶ)。
Next, when the semiconductor chip 25 is actually placed and wired, the wiring length from the buffer 24 to the clock input of the FF 22 is very short, and the buffer 24 to the FF is short.
When the wiring length up to the clock input of 23 becomes long, the circuit malfunctions (this is called metal skew).

【0015】これは、ゲートアレイのプロセスが年々微
細化されていくことにより、ブロック単体の動作スピー
ドが速くなり、反面、配線幅が細くなるため、抵抗値が
増加したためで、バッファ24からFF22のクロック
入力までの信号伝達時間よりも、バッファ24からFF
23のクロック入力までの信号伝達時間が遅くなったか
らである。次に、メタルスキュー対策案を2案記述す
る。
This is because the process speed of the gate array has been miniaturized year by year, and the operating speed of the block itself has increased. On the other hand, the wiring width has become narrower, and the resistance has increased. Buffer 24 to FF rather than signal transmission time to clock input
This is because the signal transmission time up to the clock input of 23 is delayed. Next, two metal skew countermeasure plans will be described.

【0016】その対策1:配置配線後の配線長に左右さ
れない様に、FF22のQ出力とFF23のデータ入力
間又は、FF22のクロック入力前段に遅延回路を挿入
する。
Countermeasure 1: A delay circuit is inserted between the Q output of the FF22 and the data input of the FF23 or before the clock input of the FF22 so as not to be influenced by the wiring length after the placement and wiring.

【0017】その対策2:再度配置配線を行う。Countermeasure 2: Place and route again.

【0018】しかし、この対策に対しても、数点の問題
が有る。
However, there are several problems with this countermeasure.

【0019】その問題1:遅延回路の挿入について、単
に遅延回路を挿入するのではなく、最適値の遅延回路を
挿入しなければならない。また、危険性の高い箇所全て
に遅延回路を挿入しなければならない等、設計が複雑に
なる。
Problem 1: Regarding the insertion of the delay circuit, it is necessary to insert the delay circuit having the optimum value, not simply inserting the delay circuit. In addition, the design becomes complicated, for example, delay circuits must be inserted in all high-risk areas.

【0020】その問題2:再度配置・配線を行うことに
ついて、再配置・配線をする際、他の論理回路の配置位
置も変わるため、前回配置した結果では、正常動作した
回路が、誤動作することがある。
Problem 2: Re-arrangement / wiring: When the re-arrangement / wiring is performed, the arrangement positions of other logic circuits also change, and therefore the normally arranged circuit malfunctions as a result of the last arrangement. There is.

【0021】図5,図6についても同様に問題1が上げ
られ、更に後述する問題3・4が上げられる。
5 and 6, the problem 1 is similarly raised, and the problems 3 and 4 described later are further raised.

【0022】その問題3:メタルスキューを起こす危険
性の高い箇所が多ければ、挿入する遅延回路も多くな
り、最悪チップサイズ変更となる。ところでゲートアレ
イは、チップサイズ毎にブロック使用数制限がある。
Problem 3: If there are many places where there is a high risk of metal skew, more delay circuits will be inserted, and the worst chip size will be changed. In the gate array, the number of blocks used is limited for each chip size.

【0023】その問題4:遅延回路を挿入することによ
り、最高動作周波数が下がる。
Problem 4: The maximum operating frequency is lowered by inserting the delay circuit.

【0024】本発明の目的は、前記問題点を解決し、設
計が容易で、誤動作することがなく、チップサイズを増
大させないで、高速で動作するようにしたフリップフロ
ップ回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a flip-flop circuit which solves the above problems, is easy to design, does not malfunction, and operates at high speed without increasing the chip size. ..

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明のフリップフロッ
プの構成は、データ入力端子と、出力端子と、クロック
入力端子と、クロック出力端子とを備えたことを特徴と
する。
The structure of the flip-flop of the present invention is characterized by including a data input terminal, an output terminal, a clock input terminal, and a clock output terminal.

【0026】[0026]

【実施例】図1は本発明の一実施例のフリップフロップ
回路を示す回路図である。図2は図1のフリップフロッ
プ回路のシフトレジスタ使用例を示すブロック図、図3
は図2の動作を示すタイミング図である。
1 is a circuit diagram showing a flip-flop circuit according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram showing an example of using the shift register of the flip-flop circuit of FIG. 1, FIG.
FIG. 3 is a timing diagram showing the operation of FIG.

【0027】図1において、本実施例のフリップフロッ
プ回路1は、トランスファーゲート2,4,6,8と、
インバータ3,5,7,9,10,11とを備えてい
る。データ(D)入力は、トランスファーゲート2を介
して、インバータ3,トランスファーゲート6に接続さ
れ、インバータ3の出力はトランスファーゲート4,イ
ンバータ7の入力に接続され、インバータの出力はQ出
力となりまたインバータ9の入力に接続され、インバー
タ9の出力はトランスファーゲート8を介してインバー
タ5の入力に接続される。インバータ9の出力は、Q
(反転値)出力となる。
In FIG. 1, the flip-flop circuit 1 of this embodiment comprises transfer gates 2, 4, 6, 8 and
Inverters 3, 5, 7, 9, 10, 11 are provided. The data (D) input is connected to the inverter 3 and the transfer gate 6 via the transfer gate 2, the output of the inverter 3 is connected to the inputs of the transfer gate 4 and the inverter 7, and the output of the inverter becomes the Q output and the inverter. 9 is connected to the input, and the output of the inverter 9 is connected to the input of the inverter 5 via the transfer gate 8. The output of the inverter 9 is Q
(Inverted value) output.

【0028】クロック(C)入力は、インバータ10を
介してC(反転値)出力を得、さらにインバータ11を
介してC出力を得ると共に、インバータ11の出力はC
0出力となって、外部に引き出せる。C,C(反転値)
出力は、トランスファーゲート2,4,6,8に印加さ
れる。
The clock (C) input obtains a C (inverted value) output via the inverter 10, and further obtains a C output via the inverter 11, and the output of the inverter 11 is C.
It becomes 0 output and can be pulled out. C, C (inverted value)
The output is applied to the transfer gates 2, 4, 6, 8.

【0029】図2において、クロック入力信号IN2
は、次段のD型フリップフロップ13のC入力に印加さ
れ、さらにインバータ10,11を介したC0出力は初
段のD型フリップフロップ12のC入力に印加される。
In FIG. 2, the clock input signal IN2
Is applied to the C input of the D-type flip-flop 13 in the next stage, and the C0 output from the inverters 10 and 11 is applied to the C-input of the D-type flip-flop 12 in the first stage.

【0030】図3において、データ入力信号IN1,ク
ロック入力信号IN2,図2のフリップフロップ13の
C0出力点であるA点,フリップフロップ12のQ出力
点であるB点,フリップフロップ13のQ出力である出
力OUTの各波形が示されている。図3中のTHは、ク
ロック入力とデータ入力とデータ入力の信号伝達時間差
を示す。
3, the data input signal IN1, the clock input signal IN2, the A point which is the C0 output point of the flip-flop 13 in FIG. 2, the B point which is the Q output point of the flip-flop 12, and the Q output of the flip-flop 13 are shown. Each waveform of the output OUT is shown. TH in FIG. 3 indicates a signal transmission time difference between the clock input, the data input and the data input.

【0031】図2に記したように、フリップフロップ
(FF)13のC0出力を、前段のFF12のクロック
入力に接続されることにより、必ずFF13が先に動作
し、その後にFF12が動作する。このことにより、前
述したメタルスキュー、設計が複雑になる、遅延回路を
挿入するといった問題点を、全て解決することができ
る。
As shown in FIG. 2, by connecting the C0 output of the flip-flop (FF) 13 to the clock input of the previous FF 12, the FF 13 always operates first, and then the FF 12 operates. This makes it possible to solve all of the above-mentioned problems such as metal skew, complicated design, and insertion of a delay circuit.

【0032】このように、本実施例によれば、FF回路
特に自動配置・配線処理されるゲートアレイ等が使用さ
れるFF回路の基本ファンクションブロックに関して、
クロック入力端子に入力した信号を、FF回路内に供給
するだけでなく、FF回路外部に出力できるクロック出
力端子を設けることを特徴とする。
As described above, according to this embodiment, regarding the basic function block of the FF circuit, in particular, the FF circuit in which the gate array or the like which is automatically arranged and wired is used,
The present invention is characterized by providing a clock output terminal that can output the signal input to the clock input terminal to the outside of the FF circuit as well as supplying it to the inside of the FF circuit.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、FF回
路のクロックに入力した信号の出力を、FF回路の外部
に出力できるように外部端子を備えることにより、次の
ような効果がある。
As described above, the present invention has the following effects by providing the external terminal so that the output of the signal input to the clock of the FF circuit can be output to the outside of the FF circuit. ..

【0034】メタルスキューによる誤動作がなくな
る。
Malfunction due to metal skew is eliminated.

【0035】メタルスキューによる誤動作対策を設計
時又は配置・配線後行わなくてすむ。
It is not necessary to take measures against malfunction due to metal skew at the time of design or after placement / wiring.

【0036】遅延回路を挿入する必要がなくなったた
めに、回路のパフォーマンス向上又はチップサイズを小
さくし、コストダウンを行える可能性が増す。
Since there is no need to insert a delay circuit, there is an increased possibility that the performance of the circuit will be improved or the chip size will be reduced to reduce the cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のフリップフロップ回路を示
す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a flip-flop circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したフリップフロップ回路で構成した
シフトレジスタを示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a shift register including the flip-flop circuit shown in FIG.

【図3】図2の動作を説明したタイミング図である。FIG. 3 is a timing diagram illustrating the operation of FIG.

【図4】従来のシフトレジスタの第1例を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a first example of a conventional shift register.

【図5】従来のシフトレジスタの第2例を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a second example of a conventional shift register.

【図6】従来のシフトレジスタの第3例を示すブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a third example of a conventional shift register.

【図7】図4,図5,図6の動作を示すタイミング図で
ある。
FIG. 7 is a timing diagram showing the operation of FIGS. 4, 5 and 6.

【図8】図4の回路を半導体チップに配置した例を示す
配置図である。
8 is an arrangement diagram showing an example in which the circuit of FIG. 4 is arranged on a semiconductor chip.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,12,13,14,15,16,17,19,20
D型フリップフロップ 2,4,6,8 トランスファーゲート 18,21,24 バッファ IN1 データ入力信号 IN2 クロック入力信号 25 半導体チップ
1, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 20
D-type flip-flop 2, 4, 6, 8 Transfer gate 18, 21, 24 Buffer IN1 Data input signal IN2 Clock input signal 25 Semiconductor chip

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 データ入力端子と、出力端子と、クロッ
ク入力端子と、クロック出力端子とを備えたことを特徴
とするフリップフロップ回路。
1. A flip-flop circuit comprising a data input terminal, an output terminal, a clock input terminal, and a clock output terminal.
【請求項2】 クロック入力端子とクロック出力端子と
の間に、2個のインバータが介在している請求項1記載
のフリップフロップ回路。
2. The flip-flop circuit according to claim 1, wherein two inverters are interposed between the clock input terminal and the clock output terminal.
JP4014910A 1992-01-30 1992-01-30 Flip-flop circuit Withdrawn JPH05206792A (en)

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