JPH05327435A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH05327435A
JPH05327435A JP4127190A JP12719092A JPH05327435A JP H05327435 A JPH05327435 A JP H05327435A JP 4127190 A JP4127190 A JP 4127190A JP 12719092 A JP12719092 A JP 12719092A JP H05327435 A JPH05327435 A JP H05327435A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
logic circuit
clock
logical value
flip
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP4127190A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Tahira
由弘 田平
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Publication of JPH05327435A publication Critical patent/JPH05327435A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 半導体集積回路装置内部のマスタースレーブ
方式のDフリップフロップに入力される、マスタークロ
ックの論理値“1”の期間とスレーブクロックの論理値
“1”の期間、および、マスタークロックの論理値
“0”の期間と、スレーブクロックの論理値“0”の期
間を等しくしかつ論理値“1”の重なり期間をなくし、
クロック信号の配線遅延によるDフリップフロップの誤
動作を防ぐ。 【構成】 外部からの信号入力であるクロック端子1
2、論理回路14〜25によりなるクロック発生ブロッ
ク13、Dフリップフロップ26より構成され、論理回
路14〜17は外部クロックと同相および逆相の信号を
生成する論理回路であり、論理回路18〜23はRSフ
リップフロップである。クロック端子12はクロック発
生ブロック13のクロック入力に接続し、クロック発生
ブロック13からの出力はマスタフレーブ方式のDフリ
ップフロップ26に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン信号及び
ビデオ信号等の映像信号をデジタル処理するための、多
数のDフリップフロップを有する半導体集積回路装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】以下、従来の半導体集積回路装置につい
て図面を参照しながら説明する。
【0003】図5に示す半導体集積回路装置は、マスタ
ースレーブ方式のDフリップフロップと、Dフリップフ
ロップの入力となるクロック発生回路を示す。
【0004】図5の半導体集積回路装置は、外部から供
給されるクロック信号を入力するクロック入力端子1、
外部から供給された入力信号に対して逆相の信号を発生
するための論理回路2および外部から供給された入力信
号に対して同相の出力を発生する論理回路3、クロック
回路部4、マスタークロック端子5、スレーブクロック
端子6、Dフリップフロップ7、回路ブロック8,9、
前段のDフリップフロップ7の出力端子10、後段のD
フリップフロップの入力端子11から構成されている。
そして従来、テレビジョン信号及びビデオ信号等の映像
信号をデジタル処理するために、多数のDフリップフロ
ップを使用している。そのため、回路ブロック8,9の
ように、クロック回路部4とDフリップフロップ7を一
つの回路ブロックとして構成している。以下、その動作
について説明する。
【0005】外部からのクロック信号はクロック入力端
子1に入力され、クロック回路部4の入力信号に対して
逆相の信号を発生するための論理回路2,外部から供給
された入力信号に対して同相の出力を発生する論理回路
3に順次入力される。論理回路2の出力は、Dフリップ
フロップ7のマスタークロック端子5に入力される。論
理回路3の出力は、前段のDフリップフロップ7のスレ
ーブクロック端子6に入力される。Dフリップフロップ
7からの出力信号は出力端子10を経て後段のDフリッ
プフロップ7の入力端子11に入力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体集積回路
装置の製造技術の発達により、半導体集積回路装置は高
集積化・大チップ化している。このため、半導体集積回
路装置の設計は自動化が進められている。
【0007】他方で、大チップ化と、自動配線ソフトウ
ェアによるレイアウト設計のため、チップ外部から各D
フリップフロップのクロック端子までの配線の長さのば
らつきが大きくなっている。このため、入力されたクロ
ック信号が、各Dフリップフロップのクロック端子に伝
わるまでの伝搬時間のばらつき(差:クロックスキュ
ー)が大きくなっている。
【0008】上記図5に示す従来の半導体集積回路装置
で、クロック信号の伝搬時間の差によって発生する課題
を説明する。
【0009】外部からの入力端子1から回路ブロック8
および回路ブロック9のクロック入力までの伝搬遅延時
間をそれぞれTpdC1、TpdC2とする。また、前段の回路ブ
ロック8の出力信号がDフリップフロップ7の出力端子
10を経て、後段の回路ブロック9のDフリップフロッ
プ7の入力端子11に伝わるまで伝搬遅延時間をTpdDと
する。
【0010】回路ブロック8,回路ブロック9の内部に
おいて、それぞれクロック回路部2からDフリップフロ
ップ7のマスタークロック端子5,スレーブクロック端
子6の入力までの遅延値が同じであるならば、回路ブロ
ック8と回路ブロック9におけるクロック信号の伝搬遅
延時間の差は TpdC=TpdC1−TpdC2 となる。
【0011】クロック配線が長くなり、クロック信号の
配線遅延が、データ信号の配線を含めた遅延より大きい
とき、すなわち TpdC>TpdD となった時、誤動作が発生する。これをミスラッチとよ
ぶ。
【0012】半導体集積回路装置の規模が小さく、かつ
内部で使用されるDフリップフロップの数が100程度
と比較的少数のときは、クロックスキューと、データの
遅延時間を検討しながら、半導体集積回路装置の設計が
おこなえたが、回路規模が大きく、かつDフリップフロ
ップの数が5000を超えるほど多数の場合は、すべて
のDフリップフロップのクロックスキューとデータの遅
延時間を検討しながら、半導体集積回路装置を設計する
ことは、現実的には困難である。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る半導体集積回路装置は、以下のような構
成を有している。すなわち、少なくとも第1の論理回
路,第2の論理回路および第3の論理回路の三つの論理
回路を備え、前記第1の論理回路は少なくとも一つの入
力と、その入力に対して遅延した同相信号および逆相信
号を出力とする論理回路であり、前記第2の論理回路と
第3の論理回路により、前記第1の論理回路の前記2種
類の出力信号を入力としてRSフリップフロップを構成
し、前記第1の論理回路において同相信号を出力する論
理回路の入力しきい値電圧と、逆相信号を出力する論理
回路の入力しきい値電圧を変化させ、前記同相・逆相出
力組のそれぞれの入力信号に対する出力の遅延値を等し
くすることにより、前記第2の論理回路の出力信号の論
理値“1”の期間と前記第3の論理回路の出力信号の論
理値“1”の期間、および前記第2の論理回路の出力信
号の論理値“0”の期間と、第3の論理回路の出力信号
の論理値“0”の期間を等しくしたことを特徴とする。
また前記第2の論理回路と前記第3の論理回路に含まれ
るそれぞれの遅延回路により、前記第2の論理回路の出
力信号の論理値“1”の期間と、前記第3の論理回路の
出力信号の論理値“1”の期間が重なることがないこと
を特徴とする。
【0014】
【作用】本発明に係るクロック発生回路を用いれば、半
導体集積回路装置内部のマスタースレーブ方式のDフリ
ップフロップに入力される、マスタークロックの論理値
“1”の期間とスレーブクロックの論理値“1”の期
間、および、マスタークロックの論理値“0”の期間
と、スレーブクロックの論理値“0”の期間を等しくし
かつ論理値“1”の重なり期間のない、マスタークロッ
ク,スレーブクロックを生成できる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0016】図1に示す半導体集積回路装置は、外部か
らのクロックが入力されるクロック端子12、クロック
発生ブロック13、論理回路14〜25およびDフリッ
プフロップ26で構成されている。
【0017】外部からのクロックが入力されるクロック
端子12はクロック発生ブロック13のクロック入力端
子に接続される。クロック発生ブロック13は、論理回
路14〜25により構成される。
【0018】論理回路14〜17は、外部クロックと同
相及び逆相の信号をつくるための論理回路である。
【0019】論理回路14は、クロック端子12とクロ
ック発生ブロック13の間の配線によってなまったクロ
ック信号の波形整形を行っている。
【0020】論理回路15および16により、外部から
入力されたクロック信号と同相かつ遅延をもった信号を
生成する。
【0021】論理回路14,15,17により、外部か
ら入力されたクロック信号と逆相かつ遅延をもった信号
を生成する。
【0022】図2,図3に論理回路14〜17の出力信
号の波形の関係を示す。図2は出力信号の立ち上がり
時、図3は立ち下がり時を示す。
【0023】図2において、論理回路14の出力電圧の
変化をa1からa4、このときの論理回路15の出力電
圧の変化をb1からb3、同様に論理回路16の出力電
圧の変化をc1からc3、論理回路17の出力電圧の変
化をd1からd3とする。
【0024】また、論理回路15,16,17の入力し
きい値電圧(論理値が変化を開始する電圧)がそれぞ
れ、Voa2、Vob2、Voa3であったとする。
【0025】いま、論理回路14の出力電圧がa1から
a2・a3を経てa4に変化するときa2の点を起点と
して論理回路15の出力電圧は、b1・b2・b3と変
化する。またa3の点を起点として、論理回路17の出
力電圧は、d1・d2・d3と変化する。
【0026】論理回路16の出力電圧は、論理回路15
の出力電圧がb2点に達したときを起点としてc1・c
2・c3と変化する。
【0027】このとき、論理回路14の出力電圧が変化
してa3に達する時刻と、論理回路15の出力電圧が変
化してb2に達する時刻を一致させることにより、論理
回路16と論理回路17の出力電圧は同時に変化する。
【0028】同様に、図3において、論理回路14の出
力電圧の変化をe1からe4、このときの論理回路15
の出力電圧の変化をf1からf3、同様に論理回路16
の出力電圧の変化をg1からg3、論理回路17の出力
電圧の変化をh1からh3とし、論理回路15,16,
17の入力しきい値電圧(論理値が変化を開始する電
圧)をそれぞれは、Voe2、Vof2、Voe3であるとする。
【0029】このとき、論理回路14の出力電圧がe1
からe2・e3を経てe4に変化するときe2の点を起
点として論理回路15の出力電圧は、f1・f2・f3
と変化する。またe3の点を起点として、論理回路17
の出力電圧は、h1・h2・h3と変化する。
【0030】論理回路16の出力電圧は、論理回路15
の出力電圧がf2点に達したときを起点としてg1・g
2・g3と変化する。
【0031】図3においても、前記図2と同様に、論理
回路14の出力電圧が変化してe3に達する時刻と、論
理回路15の出力電圧が変化してf2に達する時刻を一
致させることにより、論理回路16と論理回路17の出
力電圧は同時に変化する。
【0032】以上説明した論理回路16および論理回路
17の出力信号は、それぞれ論理回路18,19に入力
される。
【0033】論理回路18〜23はRSフリップフロッ
プを構成している。以下、その動作を図4に示す。
【0034】論理回路16の出力が論理値“1”から
“0”に変化すると、それに従って論理回路17,2
0,21の出力が変化する。このとき論理回路17の出
力は常に論理回路16の出力の反転であるので、論理回
路19の出力は、論理回路16の出力の変化によって変
化するのではなく、論理回路21の出力が論理値“0”
から“1”に変化した後に論理値“1”から“0”に変
化する。論理回路19の出力が変化することにより、論
理回路22,23の出力も変化する。このため、論理回
路21と論理回路23では出力の変化に時間差が生じ
る。
【0035】同様に論理回路16の出力が論理値“0”
から“1”、論理回路17の出力が論理値“1”から
“0”に変化したとき、出力の変化は、論理回路19か
らはじまり、論理回路22,23,16,20,21の
順に伝搬する。このため、論理回路23と論理回路21
ではの出力の変化に時間差が生じる。
【0036】以上から、論理回路21と論理回路23で
は同時には、論理値“0”の状態、すなわちデッドバン
ドは発生しない。
【0037】論理回路21の出力を論理回路24によ
り、また論理回路23の出力を論理回路25により反転
することにより、クロック発生ブロック13から、Dフ
リップフロップ26のマスター・スレーブのクロックを
発生することができる。
【0038】本実施例によれば、デッドバンドをもつマ
スター・スレーブのクロックを発生することができる。
なおデッドバンドの期間は、遅延回路として動作する論
理回路20,21,22,23の遅延値を変化させるこ
とにより容易に変化させることができる。たとえば、配
線遅延により、フリップフロップ間で、3nsのクロック
スキューがあったとしても、マスター・スレーブのクロ
ックで容易に3ns以上のデッドバンドを発生することに
より、レイアウトの変更なしで誤動作しない半導体チッ
プを作成できる。
【0039】また、外部から入力されるクロックの論理
値“1”と“0”のデューティー比と内部のマスター・
スレーブクロックのデューティー比は等しく、クロック
サイクルが短くなったときでも(高速動作時において
も)、誤動作の発生しにくい回路を供給可能である。
【0040】また、本発明は、CMOS,NMOS等の
いかなる半導体集積回路装置にも容易に使用できること
は明白である。
【0041】
【発明の効果】本発明に係るクロック発生回路を用いる
ことにより、半導体集積回路装置内部のマスタースレー
ブ方式のDフリップフロップに入力される、マスターク
ロックの論理値“1”の期間とスレーブクロックの論理
値“1”の期間、およびマスタークロックの論理値
“0”の期間と、スレーブクロックの論理値“0”の期
間を等しくし、かつ論理値“1”の重なり期間のない、
マスタークロック,スレーブクロックを生成できる。し
たがってクロックサイクルが短くなったときでも(高速
動作時などにおいても)、誤動作(ミスラッチ)の発生
しにくい回路を供給できるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例における回路構成図
【図2】本発明に係る実施例における各論理回路の出力
波形図
【図3】本発明に係る実施例における各論理回路の出力
波形図
【図4】本発明に係る実施例における各論理回路の出力
波形図
【図5】従来の半導体集積回路装置におけるクロック発
生回路およびフリップフロップを示す図
【符号の説明】
1 クロック入力端子 2 論理回路 3 論理回路 4 クロック回路部 5 マスタークロック端子 6 スレーブクロック端子 7 Dフリップフロップ 8 回路ブロック 9 回路ブロック 10 Dフリップフロップの出力端子 11 Dフリップフロップの入力端子 12 クロック端子 13 クロック発生ブロック 14〜25 論理回路 26 Dフリップフロップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも第1の論理回路,第2の論理回
    路および第3の論理回路の三つの論理回路を備え、前記
    第1の論理回路は少なくとも一つの入力と、その入力に
    対して遅延した同相信号および逆相信号を出力とする論
    理回路であり、前記第2の論理回路と第3の論理回路に
    より、前記第1の論理回路の前記2種類の出力信号を入
    力としてRSフリップフロップを構成し、前記第1の論
    理回路において同相信号を出力する論理回路の入力しき
    い値電圧と、逆相信号を出力する論理回路の入力しきい
    値電圧を変化させ、前記同相・逆相出力組のそれぞれの
    入力信号に対する出力の遅延値を等しくすることによ
    り、前記第2の論理回路の出力信号の論理値“1”の期
    間と前記第3の論理回路の出力信号の論理値“1”の期
    間、および前記第2の論理回路の出力信号の論理値
    “0”の期間と、第3の論理回路の出力信号の論理値
    “0”の期間を等しくしたことを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  2. 【請求項2】第2の論理回路と第3の論理回路に含まれ
    るそれぞれの遅延回路により、前記第2の論理回路の出
    力信号の論理値“1”の期間と、前記第3の論理回路の
    出力信号の論理値“1”の期間が重なることがないこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
JP4127190A 1992-05-20 1992-05-20 半導体集積回路装置 Pending JPH05327435A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5719516A (en) * 1995-12-20 1998-02-17 Advanced Micro Devices, Inc. Lock generator circuit for use with a dual edge register that provides a separate enable for each use of an input clock signal
US6242957B1 (en) * 1998-05-21 2001-06-05 Nec Corporation Master-slave type flip-flop
WO2009022427A1 (ja) * 2007-08-16 2009-02-19 Advantest Corporation 取得装置、試験装置および製造方法

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