JPH0722915A - フリップフロップ回路 - Google Patents

フリップフロップ回路

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JPH0722915A
JPH0722915A JP5146148A JP14614893A JPH0722915A JP H0722915 A JPH0722915 A JP H0722915A JP 5146148 A JP5146148 A JP 5146148A JP 14614893 A JP14614893 A JP 14614893A JP H0722915 A JPH0722915 A JP H0722915A
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latch circuit
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latch
differential
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Shigeki Morizaki
茂樹 森崎
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/356017Bistable circuits using additional transistors in the input circuit
    • H03K3/356034Bistable circuits using additional transistors in the input circuit the input circuit having a differential configuration
    • H03K3/356043Bistable circuits using additional transistors in the input circuit the input circuit having a differential configuration with synchronous operation

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力が少なく、高速動作が可能なフリッ
プフロップ回路を実現すること。 【構成】 正相クロック入力端子および逆相クロック入
力端子がそれぞれクロック入力に接続される第1のラッ
チ回路および第2のラッチ回路により構成され、差動デ
ータ入力端子が第1のラッチ回路の差動信号入力に接続
され、第1のラッチ回路の差動出力が第2のラッチ回路
の差動信号入力に接続され、第2のラッチ回路の差動出
力を差動出力端子とするフリップフロップ回路であっ
て、第1および第2のラッチ回路のそれぞれは、各ラッ
チ回路に共通に用いられる電源および電流源と、電源よ
り電力供給を受ける第1および第2のカレントミラー回
路と、第1乃至第5のMOSトランジスタと、からな
り、各ラッチ回路はダイナミック型に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、高速低パワーを要求されるフリップフロ
ップ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のフリップフロップ回路
(FF)は、図2に示す様に構成されていた。
【0003】図2において、201は差動データ入力端
子、202は正相クロック入力端子、203は逆相クロ
ック入力端子、204は電源、205,206は電流
源、207は地気、210,211はラッチ回路、21
2は差動出力端子、220はカレントミラー回路、22
1は電流源、222〜227はMOSトランジスタであ
る。
【0004】差動データ入力端子201はラッチ回路2
10の差動信号入力に接続され、正相クロック入力端子
202と逆相クロック入力端子203で構成される差動
クロック入力端子はラッチ回路210,211の差動ク
ロック入力に正相,逆相でそれぞれ接続され、ラッチ回
路210,211の電流入力と地気207の間には電流
源205,206がそれぞれ設けられている。ラッチ回
路210の差動出力はラッチ回路211の差動信号入力
に接続され、ラッチ回路211の差動出力は差動出力端
子212に接続され、ラッチ回路210,211の電源
入力と地気207の間には電源204が接続される構成
である。
【0005】ラッチ回路210において、220はカレ
ントミラー回路、221は電流源、222〜227はM
OSトランジスタである。
【0006】ラッチ回路210の差動信号入力の正相,
逆相側はそれぞれMOSトランジスタ223,222の
ゲートに接続され、MOSトランジスタ222のドレイ
ンは、MOSトランジスタ224のゲート,MOSトラ
ンジスタ225のドレイン,カレントミラー回路220
の第1の出力,ラッチ回路210の逆相出力に接続され
ている。MOSトランジスタ223のドレインは、MO
Sトランジスタ225のゲート,MOSトランジスタ2
24のドレイン,カレントミラー220の第2の出力,
ラッチ回路210の正相出力に接続されている。MOS
トランジスタ222,223のソースはMOSトランジ
スタ226のドレインに接続され、MOSトランジスタ
224,225のソースはMOSトランジスタ227の
ドレインに接続されている。MOSトランジスタ22
6,227のゲートはラッチ回路210の逆相クロック
入力,正相クロック入力にそれぞれ接続され、MOSト
ランジスタ226,227のソースはラッチ回路210
の電流入力に接続されている。カレントミラー回路22
0の入力と地気207の間には電流源221が設けら
れ、カレントミラー回路220の電源入力はラッチ回路
210の電源入力に接続されている。また、ラッチ回路
211は、上記のラッチ回路210と同様に構成されて
いる。
【0007】上記のラッチ回路210においては、正相
クロック入力が低レベルの場合には、差動データ入力端
子201への入力情報が差動段のMOSトランジスタ2
22,223に書き込まれ、正相クロック入力が高レベ
ルの場合はMOSトランジスタ224,225で構成さ
れるラッチ回路により正相クロック入力が低レベルの時
に差動段のMOSトランジスタ222,223に書き込
まれた情報がラッチされる。
【0008】ラッチ回路211もラッチ回路210と同
等の動作を実行するため、ラッチ回路210,211の
差動クロック入力を差動クロック入力端子と正相,逆相
に接続することによりフリップフロップ回路を実現して
いる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のフリップフロッ
プ回路は、初段のラッチ回路を構成する差動段のMOS
トランジスタのドレインにはカレントミラー回路の出
力,MOSトランジスタのゲート,ソース,2段目のラ
ッチ回路を構成する差動段のMOSトランジスタのゲー
トが接続され、負荷が多いため高速動作をさせる場合の
制約となるという問題点があった。また、電流源の数も
多く常に電流が流れるため、消費電力が多くなるという
問題点があった。
【0010】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、消費電力が少
なく、高速動作が可能なフリップフロップ回路を実現す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のフリップフロッ
プ回路は、正相クロック入力端子および逆相クロック入
力端子がそれぞれクロック入力に接続される第1のラッ
チ回路および第2のラッチ回路により構成され、差動デ
ータ入力端子が前記第1のラッチ回路の差動信号入力に
接続され、前記第1のラッチ回路の差動出力が前記第2
のラッチ回路の差動信号入力に接続され、前記第2のラ
ッチ回路の差動出力を差動出力端子とするフリップフロ
ップ回路であって、前記第1および第2のラッチ回路の
それぞれは、前記各ラッチ回路に共通に用いられる電源
および電流源と、前記電源より電力供給を受ける第1お
よび第2のカレントミラー回路と、第1乃至第5のMO
Sトランジスタと、からなり、前記第1乃至第4のMO
Sトランジスタの各ソースは第5のMOSトランジスタ
のドレインに共通接続され、前記第1および第2のMO
Sトランジスタのゲートは逆相信号入力と接続され、前
記第3および第4のMOSトランジスタのゲートは正相
信号入力と接続され、前記第1および第4のMOSトラ
ンジスタのドレインは前記第1および第2のカレントミ
ラー回路の入力にそれぞれ接続され、前記第2のMOS
トランジスタのドレインは前記第2のカレントミラー回
路の出力と正相出力とに接続され、前記第3のMOSト
ランジスタのドレインは前記第1のカレントミラー回路
の出力と逆相出力とに接続され、前記第5のMOSトラ
ンジスタのゲートおよびソースのそれぞれはクロック入
力および電流入力に接続されることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明のフリップフロップ回路は、第1および
第2のラッチ回路により構成される。各ラッチ回路は、
クロック入力が高レベルのときにのみ第5のトランジス
タを介して電流が流れるダイナミック動作となる。各ラ
ッチ回路は正相クロックおよび逆相クロックをクロック
入力としているので、電流が流れる回路はいずれか一方
となり、消費電力が少なくなる。
【0013】また、第1のラッチ回路の正相出力および
逆相出力となる第2および第3のMOSトランジスタの
各ドレインには、カレントミラー回路の出力と第2のラ
ッチ回路の入力段であるトランジスタのゲートのみが接
続されるので、従来のものと比べて負荷が低減されたも
のとなる。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0015】図1は本発明の一実施例を示すフリップフ
ロップ回路である。
【0016】図1において、101は差動データ入力端
子、102は正相クロック入力端子、103は逆相クロ
ック入力端子、104は電源、105は電流源、107
は地気、108,109はラッチ回路、112は差動出
力端子、113,114はカレントミラー回路、115
〜119はMOSトランジスタである。
【0017】差動データ入力端子101はラッチ回路1
08の差動信号入力に接続され、正相クロック入力端子
102,逆相クロック入力端子103はラッチ回路10
9,108のクロック入力にそれぞれ接続され、ラッチ
回路108の差動出力はラッチ回路109の差動信号入
力に接続され、ラッチ回路109の差動出力は差動出力
端子112に接続され、ラッチ回路108,109の電
源入力と地気107の間には電源104が設けられ、ラ
ッチ回路108,109の電流入力と地気107の間に
は電流源105が設けられている。
【0018】ラッチ回路108において、113,11
4はカレントミラー回路、115〜119はMOSトラ
ンジスタであり、ラッチ回路108の差動信号入力の正
相,逆相側はMOSトランジスタ117〜118,11
5〜116にそれぞれ接続され、MOSトランジスタ1
15,118のドレインはカレントミラー回路113,
114の入力にそれぞれ接続され、MOSトランジスタ
116のドレインはカレントミラー回路114の出力と
ラッチ回路108の正相出力に接続され、MOSトラン
ジスタ117のドレインはカレントミラー回路113の
出力とラッチ回路108の逆相出力に接続され、MOS
トランジスタ115〜118のソースはMOSトランジ
スタ119のドレインに接続され、MOSトランジスタ
119のゲート,ソースはラッチ回路108のクロック
入力,電流入力にそれぞれ接続され、カレントミラー回
路113,114の電源入力はラッチ回路108の電源
入力に接続されており、ラッチ回路109はラッチ回路
108と同じに構成されている。
【0019】次に、本実施例の動作について説明する。
【0020】ラッチ回路108においては、クロック入
力が高レベルになりMOSトランジスタ119に電流が
流れるとカレントミラー回路113,114、MOSト
ランジスタ115〜118で構成される回路に差動信号
入力の情報が書き込まれる。
【0021】逆相クロック入力端子103への入力が高
レベルであり、ラッチ回路108の正相信号入力が高レ
ベルの場合にはMOSトランジスタ117,118がオ
ンしMOSトランジスタ115,116がオフするた
め、ラッチ回路8の正相出力は高レベル、逆相出力は低
レベルになる。
【0022】逆相クロック入力端子103への入力が高
レベルであり、ラッチ回路108の正相信号入力が低レ
ベルの場合にはMOSトランジスタ117,118がオ
フしMOSトランジスタ115,116がオンするため
正相出力は低レベル、逆相出力は高レベルになる。この
後、逆相クロック入力端子103への入力が低レベルに
なりMOSトランジスタ119に電流が流れなくなると
カレントミラー回路113,114、MOSトランジス
タ115〜118で構成される回路には電流が流れない
ため、差動信号入力が変動しても書き込まれている情報
は変化することなく、書き込み情報を保持するラッチ状
態となる。
【0023】ラッチ回路109は正相クロック入力端子
102の入力が高レベルとなったときにラッチ回路10
8と同等の書き込み動作を実行し、正相クロック入力端
子102の入力が低レベルとなったときに、上記のラッ
チ回路108と同等のラッチ状態となるため、初段のラ
ッチ回路108のクロック入力と2段目のラッチ回路1
09のクロック入力とを逆相にすることによりフリップ
フロップ回路が実現されている。
【0024】本実施例のフリップフロップ回路では、ク
ロックの変化点以外では電流がほとんど流れないダイナ
ミックタイプであるために低消費電力となっている。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【0026】初段のラッチ回路を構成する差動段のMO
Sトランジスタのドレインにはカレントミラー回路の出
力、2段目のラッチ回路を構成する差動段のMOSトラ
ンジスタのゲートが接続されるだけであり負荷が少ない
ため、高速動作が可能となる。また、ラッチ回路の信号
保持状態はダイナミックタイプであるため回路の電流は
クロックの変化点以外ではほとんど流れることはなく、
低消費電力になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 差動データ入力端子 102 正相クロック入力端子 103 逆相クロック入力端子 104 電源 105 電流源 107 地気 108,109 ラッチ回路 112 差動出力端子 113,114 カレントミラー回路 115〜119 MOSトランジスタ
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正相クロック入力端子および逆相クロッ
    ク入力端子がそれぞれクロック入力に接続される第1の
    ラッチ回路および第2のラッチ回路により構成され、差
    動データ入力端子が前記第1のラッチ回路の差動信号入
    力に接続され、前記第1のラッチ回路の差動出力が前記
    第2のラッチ回路の差動信号入力に接続され、前記第2
    のラッチ回路の差動出力を差動出力端子とするフリップ
    フロップ回路であって、 前記第1および第2のラッチ回路のそれぞれは、 前記各ラッチ回路に共通に用いられる電源および電流源
    と、 前記電源より電力供給を受ける第1および第2のカレン
    トミラー回路と、 第1乃至第5のMOSトランジスタと、からなり、 前記第1乃至第4のMOSトランジスタの各ソースは第
    5のMOSトランジスタのドレインに共通接続され、前
    記第1および第2のMOSトランジスタのゲートは逆相
    信号入力と接続され、前記第3および第4のMOSトラ
    ンジスタのゲートは正相信号入力と接続され、前記第1
    および第4のMOSトランジスタのドレインは前記第1
    および第2のカレントミラー回路の入力にそれぞれ接続
    され、前記第2のMOSトランジスタのドレインは前記
    第2のカレントミラー回路の出力と正相出力とに接続さ
    れ、前記第3のMOSトランジスタのドレインは前記第
    1のカレントミラー回路の出力と逆相出力とに接続さ
    れ、前記第5のMOSトランジスタのゲートおよびソー
    スのそれぞれはクロック入力および電流入力に接続され
    ることを特徴とするフリップフロップ回路。
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