JPH066186A - ラッチ回路 - Google Patents

ラッチ回路

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JPH066186A
JPH066186A JP4159074A JP15907492A JPH066186A JP H066186 A JPH066186 A JP H066186A JP 4159074 A JP4159074 A JP 4159074A JP 15907492 A JP15907492 A JP 15907492A JP H066186 A JPH066186 A JP H066186A
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JP
Japan
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power supply
latch circuit
conductivity type
supply terminal
output
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4159074A
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English (en)
Inventor
Ryuichi Hashishita
隆一根木 勝彦 橋下
Katsuhiko Negi
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH066186A publication Critical patent/JPH066186A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】クロックドインバータ2段で構成されるラッチ
回路において、クロック信号の波形のなまりによるデー
タ突き抜け現象を防止する。 【構成】1段目のクロックドインバターの出力端(節点
3)に近い方のPMOSトランジスタP2とNMOSト
ランジスタN2に入力信号INを入力し、電源端子1お
よび接地端子2に近い方のPMOSトランジスタP1と
NMOSトランジスタN1にクロック信号φ,▽φをそ
れぞれ入力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はラッチ回路に関し、特
に、MOS電界効果トランジスタを用いたDタイプフリ
ップフロップ型のラッチ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来のラッチ回路の一例の回路
図を図4に示す。図4を参照すると、このラッチ回路
は、クロックドインバータを2段直列に接続した構成と
なっている。図4において、P1,P2,P3,P4は
Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ(以後、PM
OSトランジスタと記す)である。N1,N2,N3,
N4はNチャネル型MOS電界効果トランジスタ(以
後、NMOSトランジスタと記す)である。また、VDD
は高位電源端子1の電位を示し、VSSは接地端子2の電
位を示す。φ,▽φ(▽は、反転を示す上バーの代用。
以下同じ)は、互いに反転関係にあるクロック信号であ
る。
【0003】ここで、このラッチ回路を構成するそれお
れのPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタ
は、通常、しきい値電圧が回路に供給される電源電圧に
比較して十分低くなるように構成されている。このラッ
チ回路は、クロック信号φ,▽φの位相が、正確に反転
関係にない場合でも誤動作しないという特長を持ってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のラッチ
回路では、クロック信号φの立ち上り時間またはクロッ
ク信号▽φの立ち下り時間が大きい場合、即ち、クロッ
ク信号の変化がなだらかな場合に、入力信号INが出力
側に抜ける(ラッチされない)という現象が起りやす
い。以下にその誤動作について、図4および図1(b)
を用いて説明する。図1(b)は、ラッチ回路の動作時
における各信号の波形を示すタイミングチャートであ
る。図1(b)において、いま、出力信号OUTがロ
ウ、節点3の電位V3 がハイ、入力信号INがハイの状
態で、クロック信号φがロウからハイに変化する場合を
考える。NMOSトランジスタN1はすでにオンしてい
る。クロック信号φがNMOSトランジスタN2のしき
い値VTNを超えたとき、すなわち時刻t1 からNMOS
トランジスタN2がオンするので、節点3にある電荷が
ディスチャージされ、電位V3 が図1(b)中にで示
すように低下し始める。この節点3の電位V3 がPMO
SトランジスタP3のしきい値分だけ電位VDDより低下
した時、PMOSトランジスタP3がオンする。これが
時刻t2 である。
【0005】一方、PMOSトランジスタP4は、クロ
ック信号φが電位VDDよりそのしきい値分だけ低下した
電位になるまで、すなわち時刻t4 までオンしているの
で、このラッチ回路の出力信号OUTは、図1(b)中
にで示すように、電位が上昇する。このラッチ回路の
出力はダイナミック保持型であるので、一度上昇した電
位が能動的に回復することはない。
【0006】したがって、この出力信号OUTの電位上
昇が次段の回路(図示せず)の論理しきい値を超えると
誤動作が起る。又、たとえ次段の論理しきい値を超えな
くとも、回路構成によっては、トランジスタのしきい値
を超えただけで貫通電流が流れてしまう。
【0007】以上、クロック信号φがロウからハイに変
化する場合を例にとって説明したが、出力信号OUTが
ハイ、節点3の電位V3 がロウ、入力信号INがロウの
状態で、クロック信号▽φがハイからロウに変化する場
合にも同様のデータ突き抜け現象が起りやすい。
【0008】本発明は、上述のような従来のラッチ回路
における問題点に鑑みてなされたものであって、クロッ
ク信号の波形なまりに起因するデータ突き抜け現象の起
り難い、動作の確実なラッチ回路を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のラッチ回路は、
第1の電源端子と出力端との間に第1導電型MOSトラ
ンジスタを2つ以上直列に接続し、第2の電源端子と前
記出力端との間に第2の導電型MOSトランジスタを2
つ以上直列に接続してなる出力保持状態のある反転回路
を少なくとも2つ以上直列に接続して構成されるDタイ
プフリップフロップ型のラッチ回路において、少なくと
も、前段の前記反転回路の前記出力端に近い第1および
第2それぞれの導電型MOSトランジスタのゲートに外
部からの入力信号を入力し、電源端子に近い方の第1お
よび第2それぞれの導電型MOSトランジスタのゲート
に互いに反転関係のクロック信号を入力する構成となっ
ている。
【0010】又、本発明のラッチ回路は少なくとも、ク
ロック信号が入力される第1導電型MOS電界効果トラ
ンジスタおよび第2導電型MOS電界効果トランジスタ
は、第1導電型のMOS電界効果トランジスタのしきい
値電圧の絶対値と第2導電型のMOS電界効果トランジ
スタのしきい値電圧の絶対値との和が、第1の電源端子
と第2の電源端子の電位差の絶対値以上に設定されてい
る。
【0011】
【実施例】次に本発明の好適な実施例について図面を参
照して説明する。図1(a)は本発明の第1の実施例の
回路図である。図1(a)を参照すると、本実施例で
は、1段目のクロックインバータはMOSトランジスタ
P1及びP2並びにNMOSトランジスタN1及びN2
から構成されている。入力信号INがPMOSトランジ
スタP2とNMOSトランジスタN2のゲートに入力さ
れる。クロック信号φは、NMOSトランジスタN1の
ゲートに入力され、クロック信号▽φは、PMOSトラ
ンジスタP1のゲートに入力されている。出力端は節点
3で、PMOSトランジスタP2とNMOSトランジス
タN2のドレインが接続されている。
【0012】2段目のクロックドインバータは、PMO
SトランジスタP3およびP4並びにNMOSトランジ
スタN3およびN4から構成されている。入力端は節点
3で、PMOSトランジスタP3とNMOSトランジス
タN3のゲートが接続されている。PMOSトランジス
タP4のゲートにはクロック信号φが入力され、NMO
SトランジスタN4のゲートにはクロック信号▽φが入
力されている。出力信号OUTはPMOSトランジスタ
P4とNMOSトランジスタN4の共通のドレインから
取り出される。
【0013】本実施例の回路構成によれば、1段目のク
ロックドインバータの出力V3 の変化は、NMOSトラ
ンジスタN2のソース・ドレイン容量をもディスチャー
ジする必要から、図1(b)中にで示すとおり遅くな
る。したがって、PMOSトランジスタP3がオンする
時刻(t3 )が遅くなり、図1(b)中にで示すよう
に、出力信号OUTの電位が上昇する度合が、従来のラ
ッチ回路におけるよりも少なくなる。
【0014】図2に、本発明の第2の実施例の回路図を
示す。図2を参照すると、本実施例と第1の実施例との
相異は、1段目のクロックドインバータの出力端(節点
3)と2段目のクロックドインバータの入力端との間に
2段のインバータを挿入したことである。この2段のイ
ンバータにより、第1段目のクロックドインバータから
第2段目のクロックドインバータへの信号伝達を遅延さ
せているので、より確実にデータ突き抜け現象による誤
動作を防止することができる。本実施例では、従来のラ
ッチ回路に同様のインバータ2段を挿入した構成に比較
しても、1段目のクロックドインバータの容量が増加し
ている分より確実に誤動作を防止することができる。
【0015】図4に示されるラッチ回路において、第1
段目のクロックドインバータのMOSトランジスタ(例
えば、NMOSトランジスタN2)と第2段目のクロッ
クドインバータのMOSトランジスタ(例えば、PMO
SトランジスタP3)のオンするタイミングをずらすた
めの構成は、上に述べた第1の実施例および第2の実施
例の構成に限られるものではない。以下に述べる第3の
実施例のように、ラッチ回路の回路接続を、図4に示す
従来のラッチ回路の回路接続と同一にしておいて、これ
を構成する各MOSトランジスタのしきい値電圧を変え
ることによっても、NMOSトランジスタとPMOSト
ランジスタの状態変化のタイミングをずらすことができ
る。
【0016】第3の実施例では、図4に示されるラッチ
回路において、PMOSトランジスタP1,P2,P
3,P4のしきい値の絶対値と、NMOSトランジスタ
N1,N2,N3,N4のしきい値の絶対値とを、それ
ぞれ、|VDD−VSS|/2となるようにする。このよう
に構成されたラッチ回路の動作時における各信号のタイ
ミングチャートを図3に示す。図3を参照すると、本実
施例では、クロック信号φの電位がVDD/2に達した
時、即ち、時刻t1 から、NMOSトランジスタN2が
オンし始め、第1段目のクロックドインバータの出力V
3 (節点3の電位)が低下し始める。そして、この出力
3 の電位がVDD/2になった時、即ち、時刻t2 にな
った時、PMOSトランジスタP3がオンする。しか
し、この時すでに、PMOSトランジスタP4が時刻t
1 でオフしているので、出力信号OUTの電位が上昇す
ることはない。
【0017】尚、本実施例では、ラッチ回路を形成する
全てのPMOSトランジスタおよびNMOSトランジス
タのしきい値の絶対値が、|VDD−VSS|/2である場
合について説明したが、クロック信号φまたは▽φがゲ
ートに入力されるトランジスタ(図4におけるNMOS
トランジスタN2とPMOSトランジスタP4およびP
MOSトランジスタP2とNMOSトランジスタN4)
に限って、それらのしきい値の絶対値を|VDD−VSS
/2になるようにしても、本実施例と同様の効果が得ら
れる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、1段目
のクロックドインバータの出力端に近い方のMOSトラ
ンジスタに入力信号を入力し、電源端子に近い方のMO
Sトランジスタにクロック信号をそれぞれ入力している
ので、出力容量が増大し、2段目のクロックドインバー
タの出力端、すなわちラッチ回路の出力端子の電位が、
本来あるべき値より上昇したり下降したりするのを緩和
し、データ突き抜けを防ぐことができるという効果を有
する。
【0019】又、本発明は、ラッチを構成する相対する
MOSトランジスタのしきい値の絶対値の和が回路の電
源電圧よりも大きいかあるいは等しくすることにより、
入力信号が出力に抜け、ラッチされないという現象を防
ぐ効果を有する。
【0020】本発明を、特に大規模な集積回路に用いる
と、クロック信号波形が配線の引き回しなどによってな
まった場合でも、次段の回路の誤動作が起り難いので、
その効果は著しい。
【図面の簡単な説明】
【図1】分図(a)は、本発明の第1の実施例の回路図
である。分図(b)は、ラッチ回路の動作時における各
信号の波形を示すタイミングチャート図である。
【図2】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図3】本発明の第3の実施例の動作時における各信号
の波形を示すタイミングチャート図である。
【図4】従来のラッチ回路の一例の回路図である。
【符号の説明】
1 高位電源端子 2 接地端子 3 節点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電源端子と出力端との間に第1導
    電型MOSトランジスタを2つ以上直列に接続し、第2
    の電源端子と前記出力端との間に第2の導電型MOSト
    ランジスタを2つ以上直列に接続してなる出力保持状態
    のある反転回路を少なくとも2つ以上直列に接続して構
    成されるDタイプフリップフロップ型のラッチ回路にお
    いて、 少なくとも、前段の前記反転回路の前記出力端に近い第
    1および第2それぞれの導電型MOSトランジスタのゲ
    ートに外部からの入力信号を入力し、 電源端子に近い方の第1および第2それぞれの導電型M
    OSトランジスタのゲートに互いに反転関係のクロック
    信号を入力することを特徴とするラッチ回路。
  2. 【請求項2】 第1の電源端子と出力端との間に第1導
    電型MOSトランジスタを2つ以上直列に接続し、第2
    の電源端子と前記出力端との間に第2の導電型MOSト
    ランジスタを2つ以上直列に接続してなる出力保持状態
    のある反転回路を少なくとも2つ以上直列に接続して構
    成されるDタイプフリップフロップ型のラッチ回路にお
    いて、 少なくとも、クロック信号が入力される第1導電型MO
    S電界効果トランジスタおよび第2導電型MOS電界効
    果トランジスタは、第1導電型のMOS電界効果トラン
    ジスタのしきい値電圧の絶対値と第2導電型のMOS電
    界効果トランジスタのしきい値電圧の絶対値との和が、
    第1の電源端子と第2の電源端子の電位差の絶対値以上
    に設定されていることを特徴とするDタイプフリップフ
    ロップ型のラッチ回路。
JP4159074A 1992-06-18 1992-06-18 ラッチ回路 Withdrawn JPH066186A (ja)

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JP4159074A JPH066186A (ja) 1992-06-18 1992-06-18 ラッチ回路

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ID=15685654

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5541544A (en) * 1993-09-24 1996-07-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Bipolar flip-flop circuit with improved noise immunity
JP2006333105A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Toshiba Microelectronics Corp データラッチ回路およびそれを用いた液晶表示装置
JP2009105967A (ja) * 2009-02-06 2009-05-14 Japan Aerospace Exploration Agency シングルイベント耐性のラッチ回路
US7576583B2 (en) 2005-12-12 2009-08-18 Japan Aerospace Exploration Agency Single-event effect tolerant latch circuit and flip-flop circuit
JP2010161761A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Au Optronics Corp クロックd型フリップ・フロップ回路
CN114978152A (zh) * 2022-05-10 2022-08-30 上海韬润半导体有限公司 锁存电路及包括其的数字模拟转换器

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Effective date: 19990831