JPH0946185A - Flip-flop, sequential circuit and semiconductor device - Google Patents

Flip-flop, sequential circuit and semiconductor device

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JPH0946185A
JPH0946185A JP7192193A JP19219395A JPH0946185A JP H0946185 A JPH0946185 A JP H0946185A JP 7192193 A JP7192193 A JP 7192193A JP 19219395 A JP19219395 A JP 19219395A JP H0946185 A JPH0946185 A JP H0946185A
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JP
Japan
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flip
flop
transfer gates
data
input
Prior art date
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JP7192193A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Kono
哲雄 河野
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】クロック信号の両レベルのいずれにおいても入
力データを保持し、かつ、記憶内容を安定に保持する。 【構成】入力データDIを保持するためのスタティック
型記憶素子11及び12と、スタティック型記憶素子1
1の入力端及び出力端にそれぞれ接続された転送ゲート
13及び15と、スタティック型記憶素子12の入力端
及び出力端にそれぞれ接続された転送ゲート14及び1
6とを有し、転送ゲート13及び14のデータ入力端が
互いに接続され、転送ゲート15及び16のデータ出力
端が互いに接続され、転送ゲート13及び16がオンと
オフの一方の状態にされるとき転送ゲート15及び14
がオンとオフの他方の状態にされる。
(57) [Abstract] [Purpose] Input data is held at both levels of the clock signal, and the stored contents are held stably. [Structure] Static storage elements 11 and 12 for holding input data DI, and static storage element 1
1, transfer gates 13 and 15 connected to the input terminal and the output terminal, respectively, and transfer gates 14 and 1 connected to the input terminal and the output terminal of the static memory element 12, respectively.
6, the data input ends of the transfer gates 13 and 14 are connected to each other, the data output ends of the transfer gates 15 and 16 are connected to each other, and the transfer gates 13 and 16 are turned on or off. When transfer gates 15 and 14
Is turned on and off.

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、クロック信号の両レベ
ルのいずれにおいても入力データを保持するフリップフ
ロップ、該フリップフロップが複数段縦続接続された順
序回路、及び、該フリップフロップ又は該順序回路を含
む半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flip-flop that holds input data at both levels of a clock signal, a sequential circuit in which the flip-flops are cascade-connected, and the flip-flop or the sequential circuit. The present invention relates to a semiconductor device including.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダブルエッジトリガ型フリップフロップ
は、例えば特開平6−152336号に開示されてお
り、2個の記憶素子を備え、入力データを、クロック信
号の立ち上がりエッジで一方の記憶素子に保持し、クロ
ック信号の立ち下がりエッジで他方の記憶素子に保持す
る構成となっている。
2. Description of the Related Art A double edge trigger type flip-flop is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-152336, and has two storage elements and holds input data in one storage element at the rising edge of a clock signal. However, it is configured to be held in the other storage element at the falling edge of the clock signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のフリッ
プフロップでは、各記憶素子が1個のダイナミックイン
バータで構成されているため、保持電荷のリークにより
記憶内容が不安定となる。また、クロック信号のエッジ
のタイミングでしか入力データを保持することができな
いので、このフリップフロップが複数段縦続接続された
順序回路において、各フリップフロップのクロック入力
端に供給するクロック信号のずれが問題となり、高速動
作のためのクロック周波数向上が制限される。
However, in the conventional flip-flop, since each storage element is composed of one dynamic inverter, the stored contents become unstable due to the leakage of the retained charges. Further, since the input data can be held only at the timing of the edge of the clock signal, the shift of the clock signal supplied to the clock input terminal of each flip-flop is a problem in the sequential circuit in which the flip-flops are connected in cascade. Therefore, the improvement of the clock frequency for high speed operation is limited.

【0004】発明の目的は、このような問題点に鑑み、
クロック信号の両レベルのいずれにおいても入力データ
を保持することができ、かつ、記憶内容を安定に保持す
ることができるフリップフロップ、該フリップフロップ
を用いた順序回路、及び、該フリップフロップ又は該順
序回路を含む半導体装置を提供することにある。
The object of the invention is to solve the above problems.
A flip-flop capable of holding input data at any of both levels of a clock signal and capable of stably holding storage contents, a sequential circuit using the flip-flop, and the flip-flop or the order It is to provide a semiconductor device including a circuit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及びその作用効果】第1発
明のフリップフロップでは、例えば図1(A)に示す如
く、入力データDIを保持するための第1及び第2のス
タティック型記憶素子11及び12と、該第1スタティ
ック型記憶素子11の入力端及び出力端にそれぞれ接続
された第1及び第2の転送ゲート13及び15と、該第
2スタティック型記憶素子12の入力端及び出力端にそ
れぞれ接続された第3及び第4の転送ゲート14及び1
6とを有し、該第1及び第3の転送ゲート13及び14
のデータ入力端が互いに接続され、該第2及び第4の転
送ゲートのデータ出力端15及び16が互いに接続さ
れ、該第1乃至第4の転送ゲートの制御入力端には、該
第1及び第4の転送ゲート13及び16がオンとオフの
一方の状態にされるとき該第2及び第3の転送ゲート1
5及び14がオンとオフの他方の状態にされるようにク
ロック信号CLKが供給される。
In the flip-flop of the first invention, as shown in FIG. 1A, for example, first and second static type memory elements 11 for holding input data DI are provided. And 12, first and second transfer gates 13 and 15 connected to the input terminal and the output terminal of the first static memory element 11, respectively, and the input terminal and the output terminal of the second static memory element 12. Third and fourth transfer gates 14 and 1 respectively connected to
6 and the first and third transfer gates 13 and 14
Data input terminals are connected to each other, data output terminals 15 and 16 of the second and fourth transfer gates are connected to each other, and control input terminals of the first to fourth transfer gates are connected to the first and The second and third transfer gates 1 and 4 when the fourth transfer gates 13 and 16 are turned on or off.
The clock signal CLK is supplied so that 5 and 14 are turned on and off.

【0006】図1(B)はこのフリップフロップの動作
の一例を示すタイミングチャートである。クロック信号
CLKが高レベルのとき、第1及び第4の転送ゲート1
3及び16がオンになり、第2及び第3の転送ゲート1
5及び14がオフになって、入力データDIが第1スタ
ティック型記憶素子11に保持され、同時に、第2スタ
ティック型記憶素子12に保持されていたデータDBが
データDOとして出力される。
FIG. 1B is a timing chart showing an example of the operation of this flip-flop. When the clock signal CLK is at high level, the first and fourth transfer gates 1
3 and 16 are turned on and the second and third transfer gate 1
5 and 14 are turned off, the input data DI is held in the first static memory element 11, and at the same time, the data DB held in the second static memory element 12 is output as data DO.

【0007】クロック信号CLKが低レベルのとき、第
2及び第3の転送ゲート15及び14がオンになり、第
1及び第4の転送ゲート13及び16がオフになって、
入力データDIが第2スタティック型記憶素子12に保
持され、同時に、第1スタティック型記憶素子11に保
持されていたデータDAがデータDOとして出力され
る。
When the clock signal CLK is low level, the second and third transfer gates 15 and 14 are turned on and the first and fourth transfer gates 13 and 16 are turned off,
The input data DI is held in the second static memory element 12, and at the same time, the data DA held in the first static memory element 11 is output as data DO.

【0008】したがって、このフリップフロップによれ
ば、クロック信号の両レベルのいずれにおいても入力デ
ータを保持することができ、かつ、記憶内容を安定に保
持することができる。第1発明の第1態様では、例えば
図3に示す如く、上記第1及び第2のスタティック型記
憶素子はいずれも、設定入力端を有し、該設定入力端に
供給される信号により記憶値が強制的に2値の一方にさ
れる。
Therefore, according to this flip-flop, the input data can be held at both of the levels of the clock signal, and the stored contents can be held stably. In the first aspect of the first aspect of the invention, as shown in FIG. 3, for example, both the first and second static storage elements have a setting input terminal, and a storage value is set by a signal supplied to the setting input terminal. Is forced to one of two values.

【0009】第2発明の順序回路では、上記フリップフ
ロップが複数段縦続接続されている。この順序回路によ
れば、フリップフロップがクロック信号の両レベルのい
ずれにおいても入力データを保持することができるの
で、各フリップフロップのクロック入力端に供給するク
ロック信号のずれ余裕が、ダブルエッジトリガ型フリッ
プフロップを用いた場合よりも大きくなり、クロック周
波数をより向上させることが可能となる。
In the sequential circuit according to the second aspect of the invention, the flip-flops are cascaded in a plurality of stages. According to this sequential circuit, since the flip-flop can hold the input data at both of the levels of the clock signal, the deviation margin of the clock signal supplied to the clock input terminal of each flip-flop has a double edge trigger type. This is larger than the case where a flip-flop is used, and the clock frequency can be further improved.

【0010】第3発明の半導体装置では、上記フリップ
フロップ又は順序回路を有する。この半導体装置によれ
ば、半導体装置の動作が高速化される。
A semiconductor device of a third invention has the above flip-flop or a sequential circuit. According to this semiconductor device, the operation of the semiconductor device is speeded up.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。 [第1実施例]図2は、第1実施例のフリップフロップ
10Aを示す。フリップフロップ10Aの構成要素11
A〜16Aはそれぞれ図1の構成要素11〜16に対応
している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 2 shows a flip-flop 10A of the first embodiment. Component 11 of flip-flop 10A
A to 16A correspond to the constituent elements 11 to 16 of FIG. 1, respectively.

【0012】スタティック型記憶素子11Aとスタティ
ック型記憶素子12Aとは互いに同一構成であり、スタ
ティック型記憶素子11Aは、インバータ111の出力
端がインバータ112の入力端に接続され、インバータ
112の出力がインバータ111の入力端に接続され、
インバータ111の入出力端がスタティック型記憶素子
11Aの入出力端となっている。スタティック型記憶素
子11A及び11Bは、出力が入力の論理レベルを反転
した信号となるので、転送ゲート15A及び16Aのデ
ータ出力端にインバータ19が接続され、インバータ1
9からデータDOが出力される。
The static type memory element 11A and the static type memory element 12A have the same structure, and in the static type memory element 11A, the output terminal of the inverter 111 is connected to the input terminal of the inverter 112, and the output of the inverter 112 is the inverter. Connected to the input end of 111,
The input / output terminal of the inverter 111 is the input / output terminal of the static memory element 11A. In the static memory elements 11A and 11B, the output is a signal obtained by inverting the logic level of the input, so the inverter 19 is connected to the data output terminals of the transfer gates 15A and 16A, and the inverter 1
Data DO is output from 9.

【0013】転送ゲート13A〜16Aは互いに同一構
成であり、それぞれ、nMISトランジスタとpMIS
トランジスタとが並列接続された構成となっており、両
トランジスタのゲートにはそれぞれ論理レベルが互いに
逆のクロック信号が供給される。クロック信号CLK
は、インバータ17を介しクロック信号CLK1とし
て、転送ゲート13A及び16AのpMISトランジス
タのゲート並びに転送ゲート14A及び15AのnMI
Sトランジスタのゲートに供給される。クロック信号C
LK1はさらにインバータ18を介しクロック信号CL
K2として、転送ゲート13A及び16AのnMISト
ランジスタのゲート並びに転送ゲート14A及び15A
のpMISトランジスタのゲートに供給される。
The transfer gates 13A to 16A have the same structure, and each of them has an nMIS transistor and a pMIS.
The transistors are connected in parallel, and clock signals whose logic levels are opposite to each other are supplied to the gates of both transistors. Clock signal CLK
Is a gate signal of the pMIS transistor of the transfer gates 13A and 16A and the nMI of the transfer gates 14A and 15A as the clock signal CLK1 via the inverter 17.
It is supplied to the gate of the S transistor. Clock signal C
LK1 further receives the clock signal CL via the inverter 18.
As K2, the gates of the nMIS transistors of the transfer gates 13A and 16A and the transfer gates 14A and 15A
Is supplied to the gate of the pMIS transistor.

【0014】フリップフロップ10Aの動作は、上述の
図1(B)に示す動作と同一であり、その説明を省略す
る。 [第2実施例]図3は、第2実施例のフリップフロップ
10Bを示す。このフリップフロップ10Bは、図2の
スタティック型記憶素子11A及び12Aの替わりにそ
れぞれ、スタティック型記憶素子11B及び12Bを用
いている。スタティック型記憶素子11B及び12Bは
互いに同一構成であり、スタティック型記憶素子11B
は、ナンドゲート113の出力端がインバータ112の
入力端に接続され、インバータ112の出力がナンドゲ
ート113の一方の入力端に接続され、ナンドゲート1
13の該入力端及び出力端がスタティック型記憶素子1
1Bのデータ入出力端となり、ナンドゲート113の他
方の入力端がクリア信号CLRの入力端(設定入力端)
となっている。
The operation of the flip-flop 10A is the same as the operation shown in FIG. 1 (B) described above, and its explanation is omitted. [Second Embodiment] FIG. 3 shows a flip-flop 10B of the second embodiment. This flip-flop 10B uses static storage elements 11B and 12B instead of the static storage elements 11A and 12A of FIG. 2, respectively. The static memory elements 11B and 12B have the same configuration as each other, and
The output terminal of the NAND gate 113 is connected to the input terminal of the inverter 112, the output terminal of the inverter 112 is connected to one input terminal of the NAND gate 113, and the NAND gate 1
The input end and the output end of 13 are static memory elements 1
It becomes the data input / output terminal of 1B, and the other input terminal of the NAND gate 113 is the input terminal of the clear signal CLR (setting input terminal).
It has become.

【0015】クリア信号CLRが高レベルのとき、ナン
ドゲート113はインバータとして機能し、図2のフリ
ップフロップ10Aと同一動作になる。クリア信号CL
Rが低レベルのとき、スタティック型記憶素子11B及
び12Bの出力DA及びDBはいずれも高レベルとな
り、転送ゲート15A及び16Aのいずれがオンであっ
ても出力データDOは‘0’になる。
When the clear signal CLR is at high level, the NAND gate 113 functions as an inverter and operates in the same manner as the flip-flop 10A shown in FIG. Clear signal CL
When R is at a low level, the outputs DA and DB of the static memory elements 11B and 12B are both at a high level, and the output data DO is "0" regardless of which of the transfer gates 15A and 16A is on.

【0016】[第3実施例]図4は、本発明のフリップ
フロップを用いた第3実施例の一般的な順序回路を示
す。この順序回路では、フリップフロップ101とフリ
ップフロップ102との間に組み合わせ回路201が接
続され、フリップフロップ102とフリップフロップ1
03との間に組み合わせ回路202が接続され、フリッ
プフロップ103のQ出力端に非反転バッファゲート3
0が接続されている。フリップフロップ101〜103
はいずれも図1(A)に示すフリップフロップ10と同
一構成であり、各クロック入力端CKにはクロック信号
CLKが供給される。組み合わせ回路201及び202
にはそれぞれ、フリップフロップ101及び102の出
力以外に、データDP及びDQが供給される。
[Third Embodiment] FIG. 4 shows a general sequential circuit of a third embodiment using the flip-flop of the present invention. In this sequential circuit, the combinational circuit 201 is connected between the flip-flop 101 and the flip-flop 102, and the flip-flop 102 and the flip-flop 1 are connected.
03 is connected to the non-inverting buffer gate 3 at the Q output terminal of the flip-flop 103.
0 is connected. Flip-flops 101-103
1 has the same configuration as the flip-flop 10 shown in FIG. 1A, and the clock signal CLK is supplied to each clock input terminal CK. Combination circuits 201 and 202
In addition to the outputs of the flip-flops 101 and 102, the data DP and DQ are supplied to each.

【0017】クロック信号CLKの両レベルの各々にお
いて、入力データDIがフリップフロップ101に保持
され、組み合わせ回路201の出力がフリップフロップ
102に保持され、組み合わせ回路202の出力がフリ
ップフロップ103に保持されるので、各フリップフロ
ップ101〜103のクロック入力端CKに供給するク
ロック信号CLKのずれ余裕が、ダブルエッジトリガ型
フリップフロップを用いた場合よりも大きくなり、クロ
ック周波数をより向上させることが可能となる。
At each of both levels of the clock signal CLK, the input data DI is held in the flip-flop 101, the output of the combination circuit 201 is held in the flip-flop 102, and the output of the combination circuit 202 is held in the flip-flop 103. Therefore, the deviation margin of the clock signal CLK supplied to the clock input terminal CK of each of the flip-flops 101 to 103 becomes larger than that in the case of using the double edge trigger type flip-flop, and the clock frequency can be further improved. .

【0018】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、本発明のフリップフロップは各種FE
T又はバイポーラトランジスタのいずれを用いて構成し
てもよい。また、本発明のフリップフロップ又は順序回
路は、データ保持用として各種半導体装置に用いられ
る。
The present invention includes various modifications other than the above. For example, the flip-flops of the present invention are various FEs.
Either T or bipolar transistor may be used. Further, the flip-flop or the sequential circuit of the present invention is used in various semiconductor devices for holding data.

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

【図1】本発明のフリップフロップの回路及び動作を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit and an operation of a flip-flop of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例のフリップフロップを示す
論理回路図である。
FIG. 2 is a logic circuit diagram showing a flip-flop according to the first exemplary embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例のフリップフロップを示す
論理回路図である。
FIG. 3 is a logic circuit diagram showing a flip-flop according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明のフリップフロップを用いた第3実施例
の順序回路を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a sequential circuit of a third embodiment using a flip-flop of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10A、10B、101〜103 フリップフロ
ップ 11、11A、11B、12、12A、12B スタテ
ィック型記憶素子 13〜16、13A、14A、15A、16A 転送ゲ
ート 17〜19、111、112 インバータ 113 ナンドゲート 201、202 組み合わせ回路
10, 10A, 10B, 101-103 Flip-flop 11, 11A, 11B, 12, 12A, 12B Static type memory element 13-16, 13A, 14A, 15A, 16A Transfer gate 17-19, 111, 112 Inverter 113 NAND gate 201 , 202 Combination circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力データを保持するための第1及び第
2のスタティック型記憶素子と、 該第1スタティック型記憶素子の入力端及び出力端にそ
れぞれ接続された第1及び第2の転送ゲートと、 該第2スタティック型記憶素子の入力端及び出力端にそ
れぞれ接続された第3及び第4の転送ゲートとを有し、
該第1及び第3の転送ゲートのデータ入力端が互いに接
続され、該第2及び第4の転送ゲートのデータ出力端が
互いに接続され、該第1乃至第4の転送ゲートの制御入
力端には、該第1及び第4の転送ゲートがオンとオフの
一方の状態にされるとき該第2及び第3の転送ゲートが
オンとオフの他方の状態にされるようにクロック信号が
供給されることを特徴とするフリップフロップ。
1. A first and a second static memory element for holding input data, and first and second transfer gates respectively connected to an input terminal and an output terminal of the first static memory element. And third and fourth transfer gates respectively connected to an input terminal and an output terminal of the second static memory element,
Data input terminals of the first and third transfer gates are connected to each other, data output terminals of the second and fourth transfer gates are connected to each other, and control input terminals of the first to fourth transfer gates are connected to each other. Is supplied with a clock signal such that when the first and fourth transfer gates are turned on or off, the second and third transfer gates are turned on or off. A flip-flop characterized by the following.
【請求項2】 前記第1及び第2のスタティック型記憶
素子はいずれも、設定入力端を有し、該設定入力端に供
給される信号により記憶値が強制的に2値の一方にされ
ることを特徴とする請求項1記載のフリップフロップ。
2. The first and second static memory elements each have a setting input terminal, and a signal supplied to the setting input terminal forces a memory value to one of two values. The flip-flop according to claim 1, wherein:
【請求項3】 請求項1又は2記載のフリップフロップ
が複数段縦続接続されていることを特徴とする順序回
路。
3. A sequential circuit comprising a plurality of flip-flops according to claim 1 connected in cascade.
【請求項4】 請求項1若しくは2記載のフリップフロ
ップ又は請求項3記載の順序回路を有することを特徴と
する半導体装置。
4. A semiconductor device comprising the flip-flop according to claim 1 or 2 or the sequential circuit according to claim 3.
JP7192193A 1995-07-27 1995-07-27 Flip-flop, sequential circuit and semiconductor device Withdrawn JPH0946185A (en)

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