JPH06197006A - Synchronous logic circuit - Google Patents

Synchronous logic circuit

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JPH06197006A
JPH06197006A JP4346889A JP34688992A JPH06197006A JP H06197006 A JPH06197006 A JP H06197006A JP 4346889 A JP4346889 A JP 4346889A JP 34688992 A JP34688992 A JP 34688992A JP H06197006 A JPH06197006 A JP H06197006A
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JP
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flip
clock
flop
logic circuit
input
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Withdrawn
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JP4346889A
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Inventor
Yukinori Tanaka
中 幸 典 田
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the adjustment of timing in a large scale integrated circuit by synchronizing an output signal of a flip-flop of a final stage with an external system clock even when an internal clock used to drive an internal flip-flop and a combined logic circuit is delayed from the external system clock. CONSTITUTION:The synchronous logic circuit 10 is made up of an input buffer 12, flip-flop circuits 14, 18, a combined logic circuit 16 connected in cascade between them, an output buffer 20 connecting to the flip-flop 18, an external system clock input section 22, a buffer 24 connecting to the input section 22, and a delay circuit 26 interposed between the flip-flop circuits 14, 18. When the external system clock to drive the circuit 10 is inputted to the input section 22, the delayed internal clock is inputted to the flip-flop 14 at a one-preceding stage from the final stage and an output signal therefrom is latched by the flip-flop 18 and the latched signal is outputted from the buffer 20 as an output signal.

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、同期式論理回路に関
し、詳しくは、複数段のフリップフロップの間に組合せ
回路を備えたパイプライン構造の同期式論理回路に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous logic circuit, and more particularly to a synchronous logic circuit having a pipeline structure having a combinational circuit between a plurality of stages of flip-flops.

【0002】[0002]

【従来の技術】IC、LSI、PLD、ASICなどの
半導体集積回路等において、同期式論理回路が多数用い
られており、現在の主流となっている。同期式論理回路
を含むLSI等をボード(プリント基板)に実装した際
にボード上の外部システムクロックに対し、LSI内部
の同期式論理回路等の内部回路を駆動する内部クロック
の位相に遅れが生じている。
2. Description of the Related Art A large number of synchronous logic circuits are used in semiconductor integrated circuits such as ICs, LSIs, PLDs, ASICs, etc., and are now the mainstream. When an LSI including a synchronous logic circuit is mounted on a board (printed circuit board), the phase of the internal clock that drives internal circuits such as the synchronous logic circuit inside the LSI is delayed with respect to the external system clock on the board. ing.

【0003】図5に、従来の同期式論理回路50の構成
ブロック図を示す。同図に示す同期式論理回路50に
は、データ入力部52と出力部の縦続接続されたフリッ
プフロップ54、組合せ論理回路(組合せ回路)56、
フリップフロップ58および出力バッファ60と、外部
システムクロックSCLKの入力部62およびクロック
ドライバ(バッファ)64とが図示されている。図示例
では、外部システムクロックSCLKからバッファ64
を代表例として示す多数のバッファやインバータを含む
クロックツリーを経由して得られた内部クロックCLK
1で、最終段より1つ前段のフリップフロップ54およ
び最終段のフリップフロップ58を駆動している。
FIG. 5 shows a block diagram of a conventional synchronous logic circuit 50. The synchronous logic circuit 50 shown in the figure includes a flip-flop 54 having a data input section 52 and an output section connected in cascade, a combinational logic circuit (combinational circuit) 56,
A flip-flop 58 and an output buffer 60, an input unit 62 for the external system clock SCLK and a clock driver (buffer) 64 are shown. In the illustrated example, the buffer 64 is read from the external system clock SCLK.
The internal clock CLK obtained via a clock tree including a large number of buffers and inverters
1 drives the flip-flop 54 at the immediately preceding stage and the flip-flop 58 at the final stage.

【0004】[0004]

【発明が解決しよとする課題】ところで、従来の同期式
論理回路50において、図4(b)に示すように、内部
クロックCLK1は外部システムクロックSCLK
に対して少し遅延した信号となっている。このため、フ
リップフロップ54および58の出力信号およびは
共に内部クロックCLK1に同期して出力されるため、
外部システムクロックに対して遅延してしまうという問
題があった。
In the conventional synchronous logic circuit 50, the internal clock CLK1 is the external system clock SCLK as shown in FIG. 4 (b).
The signal is a little delayed with respect to. Therefore, the output signals of the flip-flops 54 and 58 are both output in synchronization with the internal clock CLK1,
There was a problem of being delayed with respect to the external system clock.

【0005】特に、LSIが大規模LSIになると、外
部システムクロックは、より多数のインバータやバッフ
ァなどのクロックドライバからなるクロックツリーを通
して、内部回路に与えられ、内部回路を駆動し、その動
作を制御するので、遅延要素となる、より多くのインバ
ータやバッファなどを含むクロックツリーを経由した信
号(内部クロック)は外部システムクロックに対し、信
号遅延が大きくなり、同期式論理回路などの内部回路か
らの出力信号における遅延が非常に大きなものとなると
いう問題があった。
Particularly, when an LSI becomes a large-scale LSI, an external system clock is given to an internal circuit through a clock tree composed of a larger number of clock drivers such as inverters and buffers, drives the internal circuit, and controls its operation. Therefore, the signal (internal clock) that passes through the clock tree that includes more inverters and buffers, which is a delay element, has a larger signal delay than the external system clock, and the signal from the internal circuit such as the synchronous logic circuit is delayed. There is a problem that the delay in the output signal becomes very large.

【0006】このように位相が遅延して出力された出力
信号をLSIの外部に取り出して、次のLSIに入力す
ると、このLSI内部の内部回路(論理回路)が誤動作
をするという問題があった。
When the output signal thus delayed in phase is output to the outside of the LSI and input to the next LSI, the internal circuit (logic circuit) inside this LSI malfunctions. .

【0007】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
鑑みてなされたものであって、同期式論理回路において
最終段のフリップフロップのクロック入力に最終段の1
つ前段のクロック入力(内部クロック)を遅延させて得
られた外部システムクロックと逆相または同期、かつ同
じタイミングエッジの信号を用いることにより、出力遅
延を改善することのできる同期式論理回路を提供するこ
とにある。
The object of the present invention was made in view of the above problems of the prior art. In the synchronous logic circuit, the final stage 1 is used as the clock input of the final stage flip-flop.
Provide a synchronous logic circuit that can improve output delay by using a signal with the same timing edge as the opposite phase or synchronization with the external system clock obtained by delaying the clock input (internal clock) at the immediately preceding stage To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力データをクロックに同期させて出力
する複数段のフリップフロップと、これらのフリップフ
ロップの間に接続される組合わせ回路とを備える同期式
論理回路において、最終段のフリップフロップのクロッ
ク端子に入力される内部クロックのタイミングエッジを
外部システムクロックのタイミングエッジに揃えるため
に前記最終段のフリップフロップの1つ前段のフリップ
フロップのクロック端子に入力される内部クロックの立
下りエッジを遅延させる遅延回路を備えたことを特徴と
する同期式論理回路を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of stages of flip-flops for outputting input data in synchronization with a clock, and a combination connected between these flip-flops. In order to align the timing edge of the internal clock input to the clock terminal of the final-stage flip-flop with the timing edge of the external system clock, the flip-flop immediately preceding the final-stage flip-flop is provided. The present invention provides a synchronous logic circuit including a delay circuit that delays a falling edge of an internal clock input to a clock terminal of a clock.

【0009】ここで、前記最終段のフリップフロップが
立下りタイミングエッジ動作であり、前記最終段のフリ
ップフロップの入力内部クロックが前記外部システムク
ロックと逆相であるのが好ましい。また、前記遅延回路
は、遅延時間を可変とするのが好ましい。
Here, it is preferable that the final stage flip-flop performs a falling timing edge operation, and that the input internal clock of the final stage flip-flop has a phase opposite to that of the external system clock. Further, it is preferable that the delay circuit has a variable delay time.

【0010】[0010]

【実施例】本発明に係る同期式論理回路を添付の図面に
示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A synchronous logic circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

【0011】図1は、本発明の同期式論理回路の一実施
例の構成ブロック図である。なお、本発明の同期式論理
回路は、複数のフリップフロップと、複数のロジックI
C等の組合せ論理回路が交互に縦続接続されたパイプラ
イン構造を有するものであるが、図1には本発明に特徴
的な入力端および出力端側部分のみを示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the synchronous logic circuit of the present invention. The synchronous logic circuit according to the present invention includes a plurality of flip-flops and a plurality of logic I.
Although the combinational logic circuit such as C has a pipeline structure in which the combinational logic circuits are alternately connected in cascade, FIG. 1 shows only the input end and the output end side portions characteristic of the present invention.

【0012】同図に示すように本発明の同期式論理回路
10は、入力バッファ12と、フリップフロップ14お
よび18と、その間に縦続接続される組合せ論理回路
(以下組合せ回路という)16と、フリップフロップ1
8に接続される出力バッファ20と、外部システムクロ
ック入力部22と、バッファ24と、フリップフロップ
14のクロック端子とフリップフロップ18のクロック
端子との間に介在する遅延回路26とを有する。
As shown in FIG. 1, a synchronous logic circuit 10 of the present invention comprises an input buffer 12, flip-flops 14 and 18, a combinational logic circuit (hereinafter referred to as combinational circuit) 16 cascaded between them, and a flip-flop. 1
8 has an output buffer 20, an external system clock input unit 22, a buffer 24, and a delay circuit 26 interposed between the clock terminal of the flip-flop 14 and the clock terminal of the flip-flop 18.

【0013】本発明の同期式論理回路10において、入
力バッファ12は、複数の組合せ回路および複数のフリ
ップフロップからなるパイプライン構造を経由してフリ
ップフロップ14の入力端子Dに接続される。組合せ回
路16の入力端子はフリップフロップ14の出力端子Q
に、出力端子は最終段のフリップフロップ18の入力端
子Dに接続される。この最終段のフリップフロップ18
の出力端子Qは出力バッファ20に接続される。ここ
で、最終段のフリップフロップ18は立下りエッジ動作
が可能なようにクロック端子CK2が反転入力であっ
て、データを入力クロックの立ち下がりでラッチして出
力するものである。
In the synchronous logic circuit 10 of the present invention, the input buffer 12 is connected to the input terminal D of the flip-flop 14 via a pipeline structure composed of a plurality of combinational circuits and a plurality of flip-flops. The input terminal of the combinational circuit 16 is the output terminal Q of the flip-flop 14.
The output terminal is connected to the input terminal D of the flip-flop 18 at the final stage. This final flip-flop 18
The output terminal Q of is connected to the output buffer 20. Here, the flip-flop 18 at the final stage has an inverting input at the clock terminal CK2 so that a falling edge operation is possible, and latches and outputs data at the falling edge of the input clock.

【0014】外部システムクロック入力部22は図示し
ない外部システムクロック発生源から出力された外部シ
ステムクロックSCLKが入力され、バッファ24で代
表的に示されるクロックドライバを経由してフリップフ
ロップ14のクロック端子CK1に内部クロックCLK
1が入力される。なお、このクロックドライバであるバ
ッファ24は、図示しない多数のクロックドライバとな
るバッファやインバータを代表的に示すもので、LSI
やASICなどの大規模回路においては多数の他のクロ
ックドライバとクロックツリーをつくるものである。こ
のため、内部クロックCLK1は、複数のバッファやイ
ンバータならびに配線を経由しているため、外部システ
ムクロックSCLKに対して遅延を生じたクロックとな
っているものである。一方、内部クロックCLK1は本
発明の特徴部分の1つである遅延回路26にも入力され
る。遅延回路26の出力である遅延クロックCLK2は
最終段のフリップフロップ18のクロック端子CK2に
入力される。
An external system clock SCLK output from an external system clock generation source (not shown) is input to the external system clock input unit 22 and a clock terminal CK1 of the flip-flop 14 is passed through a clock driver typified by a buffer 24. Internal clock CLK
1 is input. The buffer 24, which is a clock driver, typically represents a large number of buffers and inverters (not shown) that will be clock drivers.
In a large-scale circuit such as an ASIC or the like, a clock tree is created with many other clock drivers. Therefore, the internal clock CLK1 is a clock delayed from the external system clock SCLK because it passes through a plurality of buffers, inverters, and wirings. On the other hand, the internal clock CLK1 is also input to the delay circuit 26 which is one of the characteristic parts of the present invention. The delayed clock CLK2 output from the delay circuit 26 is input to the clock terminal CK2 of the final stage flip-flop 18.

【0015】遅延回路26は、最終段の1つ前のフリッ
プフロップ14のCK1端子に入力される内部クロック
CLK1を遅延させて、外部システムクロックSCLK
と逆相(位相のずれが180°)もしくは同相(位相の
ずれが360°)の遅延クロックCLK2を発生させる
ためのもので、所要の遅延時間が設定できるものであれ
ばどのようなものでもよく、例えば、バッファ、インバ
ータなどの遅延要素の1つ以上を直列接続して用いるも
のであってもよいし、外部に取り出してRC遅延回路を
用いてもよい。また、本発明の同期式論理回路10を駆
動するための外部システムクロックSCLKが変らない
場合には、遅延回路26は入力クロックに所要の固定遅
延値(時間)を発生させるものであってもよいが、外部
システムクロックSCLKが変わることがある場合に
は、遅延回路26として後述する遅延回路30のように
遅延値(時間)を可変にできるものを用いるのが好まし
い。
The delay circuit 26 delays the internal clock CLK1 input to the CK1 terminal of the flip-flop 14 immediately before the final stage to output the external system clock SCLK.
It is for generating the delay clock CLK2 having the opposite phase (the phase shift is 180 °) or the same phase (the phase shift is 360 °), and any clock can be used as long as the required delay time can be set. For example, one or more delay elements such as a buffer and an inverter may be connected in series and used, or an RC delay circuit may be used by taking them out to the outside. When the external system clock SCLK for driving the synchronous logic circuit 10 of the present invention does not change, the delay circuit 26 may generate a fixed delay value (time) required for the input clock. However, when the external system clock SCLK may change, it is preferable to use, as the delay circuit 26, a delay circuit (described later) that can vary the delay value (time).

【0016】本発明に用いられる遅延量可変遅延回路の
一実施例の回路図を図2に示す。同図において、遅延回
路30は、所要遅延値(時間)を得ることのできるイン
バータ32,33と、インバータ32,33と交互に直
列に接続されるパストランジスタ34,35と、インバ
ータ32,33のプルアップトランジスタ36,37
と、パストランジスタ34,35のゲートに印加する電
圧を制御する遅延制御入力TCI38とを有する。
FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the delay amount variable delay circuit used in the present invention. In the figure, a delay circuit 30 includes inverters 32 and 33 that can obtain a required delay value (time), pass transistors 34 and 35 that are alternately connected in series with the inverters 32 and 33, and inverters 32 and 33. Pull-up transistors 36, 37
And a delay control input TCI 38 for controlling the voltage applied to the gates of the pass transistors 34, 35.

【0017】遅延回路30において、入力端子INはパ
ストランジスタ34の一方の電極に接続され、パストラ
ンジスタ34の他方の電極はインバータ32の入力に接
続され、インバータ32の出力はパストランジスタ35
の一方の電極に接続され、パストランジスタ35の他方
の電極はインバータ33の入力に接続され、インバータ
33の出力は出力端子OUTに接続される。パストラン
ジスタ34,35の各ゲートは遅延制御入力TCI38
から延出する信号線39に接続される。また、インバー
タ32,33の各入力にはそれぞれプルアップトランジ
スタ36,37の各ドレインが接続され、各ソースが電
源(Vdd)に接続され、各ゲートはインバータ32,3
3の出力にそれぞれ接続される。
In the delay circuit 30, the input terminal IN is connected to one electrode of the pass transistor 34, the other electrode of the pass transistor 34 is connected to the input of the inverter 32, and the output of the inverter 32 is the output of the pass transistor 35.
The other electrode of the pass transistor 35 is connected to the input of the inverter 33, and the output of the inverter 33 is connected to the output terminal OUT. Each gate of the pass transistors 34 and 35 has a delay control input TCI38.
Is connected to a signal line 39 extending from. The drains of the pull-up transistors 36 and 37 are connected to the inputs of the inverters 32 and 33, the sources are connected to the power supply (V dd ), and the gates are connected to the inverters 32 and 3.
3 outputs, respectively.

【0018】遅延回路30において、インバータ32,
33は、各々所定の遅延値(時間)をつくり出すもので
あるが、インバータ1段当りの遅延値(時間)は、イン
バータのドライブ能力、配線抵抗および入力容量によっ
て決定される。従って、図2に示す遅延回路30におい
ては、遅延制御入力TCI38に印加される電圧によっ
て、インバータ32,33の入力側にそれぞれ直列に接
続されたパストランジスタ34,35のゲート電位を制
御し、パストランジスタ34,35の抵抗値、すなわち
オン抵抗を制御することによって、パストランジスタ3
4,35における信号遅延を制御することができる。パ
ストランジスタ34,35にはNチャンネルMOSトラ
ンジスタが用いられるので、TCI入力38に外部から
しきい値以上の所定のアナログ電圧(V)を印加し、パ
ストランジスタ34,35を常時オンさせておく。こう
して、遅延回路30は入力クロックに所定の遅延値をつ
くり出すことができる。
In the delay circuit 30, the inverter 32,
Each of 33 produces a predetermined delay value (time), and the delay value (time) per inverter stage is determined by the drive capacity, wiring resistance and input capacitance of the inverter. Therefore, in the delay circuit 30 shown in FIG. 2, the gate potentials of the pass transistors 34 and 35 connected in series to the input sides of the inverters 32 and 33 are controlled by the voltage applied to the delay control input TCI 38, respectively. By controlling the resistance values of the transistors 34 and 35, that is, the on-resistance, the pass transistor 3
The signal delay at 4, 35 can be controlled. Since N-channel MOS transistors are used for the pass transistors 34 and 35, a predetermined analog voltage (V) higher than the threshold value is externally applied to the TCI input 38 to keep the pass transistors 34 and 35 always on. In this way, the delay circuit 30 can generate a predetermined delay value for the input clock.

【0019】ここで、TCI入力38への印加電圧を上
げると、パストランジスタ34,35の抵抗値が下がっ
て、時定数が小さくなり、得られる遅延値が小さくな
る。逆に印加電圧を下げると、パストランジスタ34,
35の抵抗値が上って、遅延値は大きくなる。このよう
にTCI入力38への印加電圧を制御することで、遅延
値を制御でき、外部システムクロックSCLKの所定範
囲内のクロック周波数に対して対応することができる。
When the voltage applied to the TCI input 38 is increased, the resistance values of the pass transistors 34 and 35 are decreased, the time constant is decreased, and the delay value obtained is decreased. Conversely, if the applied voltage is lowered, the pass transistor 34,
The resistance value of 35 increases and the delay value increases. By controlling the voltage applied to the TCI input 38 in this manner, the delay value can be controlled and it is possible to respond to the clock frequency within the predetermined range of the external system clock SCLK.

【0020】なお、プルアップトランジスタ36,38
は、PチャンネルMOSトランジスタで構成され、パス
トランジスタ34,35がNMOSであるため、そのソ
ース電位が低下しゲート電位に近づいてパストランジス
タ34または35がオフするのを防止するために、その
電位をプルアップするためのものである。ここで、図示
例の遅延回路30は、インバータ32、パストランジス
タ34およびプルアップトランジスタ36を1つのユニ
ットとして2つのユニットからなるのであるが、本発明
はこれに限定されず、何個のユニットを接続するもので
あってもよい。また、上述の遅延回路30では、遅延要
素としてインバータを用いているが、バッファであって
もよい。
The pull-up transistors 36 and 38 are
Is a P-channel MOS transistor, and since the pass transistors 34 and 35 are NMOS, the source potential of the pass transistor 34 and 35 is lowered to approach the gate potential and the pass transistor 34 or 35 is turned off. It is for pulling up. Here, the delay circuit 30 in the illustrated example is composed of two units with the inverter 32, the pass transistor 34, and the pull-up transistor 36 as one unit, but the present invention is not limited to this, and any number of units may be used. It may be connected. Further, although the above-mentioned delay circuit 30 uses the inverter as the delay element, it may be a buffer.

【0021】以上のような構成によって、図示例の遅延
回路30は、遅延制御入力(TCI)に印加される電位
によってパストランジスタ34,35における信号遅延
を制御し、フリップフロップ14および18のクロック
端子CK1およびCK2に入力される内部クロックCL
K1および遅延クロックCLK2の遅延を最適化するこ
とができる。
With the above configuration, the delay circuit 30 in the illustrated example controls the signal delay in the pass transistors 34 and 35 by the potential applied to the delay control input (TCI), and the clock terminals of the flip-flops 14 and 18. Internal clock CL input to CK1 and CK2
The delay of K1 and the delay clock CLK2 can be optimized.

【0022】本発明の同期式論理回路は、基本的に以上
のように構成されるが、以下に図4(a)に示すタイム
チャートを参照してその作用を説明する。
The synchronous logic circuit of the present invention is basically constructed as described above, and its operation will be described below with reference to the time chart shown in FIG.

【0023】図1に示す本発明の同期式論理回路10に
はこれを駆動するために図4(a)に示す外部システム
クロックSCLKが入力部22から入力される。そし
て、このクロックSCLKがバッファ24などの多数
のクロックドライバを経由して遅延した内部クロックC
LK1が、最終段より1つ前段のフリップフロップ1
4のクロック端子CK1に入力され、この内部クロック
CLK1によってフリップフロップ14が駆動され
る。その結果フリップフロップ14は内部クロックCL
K1の立上りエッジで入力端子Dから入力されたデー
タをラッチして、フリップフロップ14の出力端子Q1
から出力信号を出力する。
In order to drive the synchronous logic circuit 10 of the present invention shown in FIG. 1, the external system clock SCLK shown in FIG. Then, the internal clock C obtained by delaying this clock SCLK via a number of clock drivers such as the buffer 24.
LK1 is the flip-flop 1 one stage before the last stage
4 is input to the clock terminal CK1 and the flip-flop 14 is driven by this internal clock CLK1. As a result, the flip-flop 14 has the internal clock CL.
The data input from the input terminal D is latched at the rising edge of K1 and output from the output terminal Q1 of the flip-flop 14.
The output signal is output from.

【0024】一方、内部クロックCLK1は遅延回路
26に入力され、所定遅延時間だけ遅延され、外部シス
テムクロックSCLKと位相が逆相である遅延クロッ
クCLKとして遅延回路26から出力される。この遅
延クロックCLKは最終段のフリップフロップ18の
反転クロック端子CK2に入力されて、フリップフロッ
プ18を駆動する。従って、フリップフロップ18は、
遅延クロックCLKの立下りエッヂで動作し、入力端
子Dに入力されているフリップフロップ14の出力信号
をラッチして出力端子Q2から出力信号を出力バッ
ファ20に出力する。
On the other hand, the internal clock CLK1 is input to the delay circuit 26, delayed by a predetermined delay time, and output from the delay circuit 26 as a delay clock CLK having a phase opposite to that of the external system clock SCLK. The delay clock CLK is input to the inverted clock terminal CK2 of the final stage flip-flop 18 to drive the flip-flop 18. Therefore, the flip-flop 18 is
It operates at the falling edge of the delay clock CLK, latches the output signal of the flip-flop 14 input to the input terminal D, and outputs the output signal from the output terminal Q2 to the output buffer 20.

【0025】図4(a)に示すように、内部クロックC
LK1は、外部システムクロックSCLKに対して
遅延しているため、出力信号は外部システムクロック
SCLKの立上りエッジに対して遅延して出力され
る。これに対し、遅延クロックCLK2は、内部クロ
ックCLK1に対し、180°以内の位相の遅れを持
ち、外部システムクロックSCLKに対して180°
位相のずれがある(逆相)クロックであるが、フリップ
フロップ18が立下りエッヂ動作をするので、本発明の
同期式論理回路10の最終段のフリップフロップ18か
らは、外部システムクロックSCLKの立上りエッヂ
に同期した出力信号が出力される。その結果、この出
力データを図示しない次段の同期式論理回路に入力し
て正しく動作させることができる。
As shown in FIG. 4A, the internal clock C
Since LK1 is delayed with respect to the external system clock SCLK, the output signal is output after being delayed with respect to the rising edge of the external system clock SCLK. On the other hand, the delay clock CLK2 has a phase delay of 180 ° or less with respect to the internal clock CLK1, and 180 ° with respect to the external system clock SCLK.
Although the clocks are out of phase (opposite phase), the flip-flop 18 performs a falling edge operation, so that the external system clock SCLK rises from the final stage flip-flop 18 of the synchronous logic circuit 10 of the present invention. An output signal synchronized with the edge is output. As a result, this output data can be input to a synchronous logic circuit at the next stage (not shown) to operate correctly.

【0026】これに対し、図5に示す従来の同期式論理
回路50では、最終段のフリップフロップ58には、図
4(b)に示すように、その1つ前のフリップフロップ
54と同一の内部クロックCLK1が入力される。こ
のため、最終段のフリップフロップ58からの出力信号
は内部クロックCLK1およびフリップフロップ5
4の出力信号と同期するものとはなるが、外部システ
ムクロックSCLKの立上りエッジとはずれたタイミン
グで出力される。このため、図示しない次段の同期式論
理回路が動作することができなくなる状態が生じること
となる。
On the other hand, in the conventional synchronous logic circuit 50 shown in FIG. 5, the flip-flop 58 at the final stage has the same structure as the immediately preceding flip-flop 54, as shown in FIG. 4 (b). The internal clock CLK1 is input. Therefore, the output signal from the final stage flip-flop 58 is the internal clock CLK1 and the flip-flop 5.
Although it is synchronized with the output signal of No. 4, it is output at a timing deviated from the rising edge of the external system clock SCLK. Therefore, a state occurs in which the synchronous logic circuit at the next stage (not shown) cannot operate.

【0027】ところで、本発明の同期式論理回路10に
おいて、最終段のフリップフロップ18の出力タイミン
グと最終段より1つ前段のフリップフロップ14の出力
タイミングとの間の時間はクロック1周期より短くな
る。このため、その間に介在する組合せ論理回路16の
規模によっては、その論理演算時間が不足し、動作しき
れず、その出力をフリップフロップ18の出力タイミン
グに行うことができない場合が生じる。この場合には、
図3に示す同期式論理回路50のように、組合せ回路1
6の後段(出力側)にパイプライン構造の2段のフリッ
プフロップ42および44を用い、フリップフロップ4
2にはフリップフロップ54と同様に内部クロックCL
K1を入力し、最終段のフリップフロップ44に遅延回
路26によって遅延された遅延クロックCLK2を入力
するようにすればよい。
In the synchronous logic circuit 10 of the present invention, the time between the output timing of the final stage flip-flop 18 and the output timing of the final stage flip-flop 14 is shorter than one clock cycle. . Therefore, depending on the scale of the combinational logic circuit 16 interposed therebetween, the logical operation time may be insufficient, the operation may not be completed, and the output may not be performed at the output timing of the flip-flop 18. In this case,
A combinational circuit 1 such as the synchronous logic circuit 50 shown in FIG.
6 is used in the subsequent stage (output side) of the two-stage pipeline structure flip-flops 42 and 44.
2 has an internal clock CL similar to the flip-flop 54.
K1 may be input, and the delay clock CLK2 delayed by the delay circuit 26 may be input to the final stage flip-flop 44.

【0028】上述した例では最終段のフリップフロップ
18や44を、そのクロック端子を反転クロック入力端
子とすることにより、入力クロック(遅延クロックCL
K2)の立下りで動作させているが、本発明はこれに限
定されず、遅延回路26や30の入力側または出力側に
インバータを設け、遅延クロックCLK2を反転させ、
外部システムクロックSCLKと同相とし、最終段のフ
リップフロップ18や44を立上りエッヂ動作させても
よい。
In the above-mentioned example, the final stage flip-flops 18 and 44 have their clock terminals as inverted clock input terminals, so that the input clock (delayed clock CL
However, the present invention is not limited to this, and an inverter is provided on the input side or the output side of the delay circuits 26 and 30 to invert the delay clock CLK2,
The flip-flops 18 and 44 at the final stage may be made to have a rising edge operation in the same phase as the external system clock SCLK.

【0029】また、遅延回路30の入力側や出力側にイ
ンバータを設ける代わりに、遅延回路30内のインバー
タ(32,33)の数、すなわちユニットの数を奇数に
して遅延クロックそのものを外部システムクロックSC
LKと同相としてもよい。さらに、遅延回路26や30
による内部クロックCLK1の遅延を180°以上位相
をずらすことにより外部システムクロックSCLKと同
相となるように生成してもよい。
Further, instead of providing an inverter on the input side or output side of the delay circuit 30, the number of inverters (32, 33) in the delay circuit 30, that is, the number of units is set to an odd number, and the delayed clock itself is used as an external system clock. SC
It may be in phase with LK. Furthermore, the delay circuits 26 and 30
The internal clock CLK1 may be generated to be in phase with the external system clock SCLK by shifting the phase of the internal clock CLK1 by 180 ° or more.

【0030】本発明の同期式論理回路は、上述した実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変形が可能である。
The synchronous logic circuit of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の同期式論理回路によれば、内部のフリップフロップや
組合せ論理回路を駆動する内部クロックが外部システム
クロックに対して遅延している場合であっても、最終段
のフリップフロップの出力信号は外部システムクロック
と同期しているので、出力信号の外部システムクロック
に対する遅延が全くないし、その結果、本発明回路を含
むLSI等をボード(プリント基板)に実装する際に他
の回路との間の個々の同期をとる必要がない。従って、
本発明の同期式論理回路によれば、大規模LSIにおけ
るタイミング調整が容易であるという効果を奏する。
As is apparent from the above description, according to the synchronous logic circuit of the present invention, when the internal clock driving the internal flip-flop or the combinational logic circuit is delayed with respect to the external system clock. However, since the output signal of the final stage flip-flop is synchronized with the external system clock, there is no delay of the output signal with respect to the external system clock. It is not necessary to individually synchronize with other circuits when mounting on a board). Therefore,
According to the synchronous logic circuit of the present invention, it is possible to easily adjust the timing in a large-scale LSI.

【0032】また、本発明の同期式論理回路によれば、
遅延回路の遅延値を可変することにより、外部システム
クロックの周波数に応じて遅延値を最適化することがで
きる。
According to the synchronous logic circuit of the present invention,
By varying the delay value of the delay circuit, the delay value can be optimized according to the frequency of the external system clock.

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

【図1】 本発明に係る同期式論理回路の一実施例の構
成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of an embodiment of a synchronous logic circuit according to the present invention.

【図2】 本発明に用いられる可変遅延回路の一実施例
の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of a variable delay circuit used in the present invention.

【図3】 本発明に係る同期式論理回路の別の実施例の
構成ブロック図である。
FIG. 3 is a configuration block diagram of another embodiment of the synchronous logic circuit according to the present invention.

【図4】 (a)および(b)はそれぞれ本発明および
従来の同期式論理回路の各部のクロック信号および各部
の出力信号を示すタイムチャートである。
4A and 4B are time charts showing a clock signal of each part and an output signal of each part of the synchronous logic circuit of the present invention and the related art, respectively.

【図5】 従来の同期式論理回路ブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a conventional synchronous logic circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,40 同期式論理回路 12 入力バッファ 14,18,42,44 フリップフロップ 16 組合せ論理回路(組合せ回路) 20 出力バッファ 22 外部システムクロック入力 24 バッファ(クロックドライバ) 26,30 遅延回路 32,33 インバータ 34,35 パストランジスタ(NMOS) 36,37 プルアップトランジスタ(PMOS) 38 遅延制御入力 SCLK 外部システムクロック CLK1 内部クロック CLK2 遅延クロック 10, 40 Synchronous logic circuit 12 Input buffer 14, 18, 42, 44 Flip-flop 16 Combinational logic circuit (combinational circuit) 20 Output buffer 22 External system clock input 24 Buffer (clock driver) 26, 30 Delay circuit 32, 33 Inverter 34,35 Pass transistor (NMOS) 36,37 Pull-up transistor (PMOS) 38 Delay control input SCLK External system clock CLK1 Internal clock CLK2 Delay clock

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力データをクロックに同期させて出力す
る複数段のフリップフロップと、これらのフリップフロ
ップの間に接続される組合わせ回路とを備える同期式論
理回路において、 最終段のフリップフロップのクロック端子に入力される
内部クロックのタイミングエッジを外部システムクロッ
クのタイミングエッジに揃えるために前記最終段のフリ
ップフロップの1つ前段のフリップフロップのクロック
端子に入力される内部クロックの立下りエッジを遅延さ
せる遅延回路を備えたことを特徴とする同期式論理回
路。
1. A synchronous logic circuit comprising a plurality of stages of flip-flops for outputting input data in synchronization with a clock, and a combinational circuit connected between these flip-flops. In order to align the timing edge of the internal clock input to the clock terminal with the timing edge of the external system clock, the falling edge of the internal clock input to the clock terminal of the flip-flop immediately before the final flip-flop is delayed. A synchronous logic circuit having a delay circuit for controlling the synchronous logic circuit.
【請求項2】前記最終段のフリップフロップが立下りタ
イミングエッジ動作であり、前記最終段のフリップフロ
ップの入力内部クロックが前記外部システムクロックと
逆相である請求項1に記載の同期式論理回路。
2. The synchronous logic circuit according to claim 1, wherein the final stage flip-flop has a falling timing edge operation, and the input internal clock of the final stage flip-flop has a phase opposite to that of the external system clock. .
【請求項3】前記遅延回路は、遅延時間を可変とする請
求項1または2に記載の同期式論理回路。
3. The synchronous logic circuit according to claim 1, wherein the delay circuit has a variable delay time.
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