JPH10242810A - ラッチ回路 - Google Patents

ラッチ回路

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JPH10242810A
JPH10242810A JP9046019A JP4601997A JPH10242810A JP H10242810 A JPH10242810 A JP H10242810A JP 9046019 A JP9046019 A JP 9046019A JP 4601997 A JP4601997 A JP 4601997A JP H10242810 A JPH10242810 A JP H10242810A
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JP
Japan
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clock
level
conductivity type
signal
inverter
Prior art date
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Application number
JP9046019A
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English (en)
Inventor
Katsunao Ohashi
克尚 大橋
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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 JPH10242810A publication Critical patent/JPH10242810A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】ダイナミック型ラッチ回路において、クロック
が長時間停止した時に、データを保持している容量が漏
れ電流により放電して中間電位にシフトすると、次段の
回路に貫通電流が流れる。クロックが長時間停止して
も、次段の回路に貫通電流が流れないようにする。 【解決手段】クロックが所定の一定期間以上停止したこ
とを検出するクロック停止検出回路を設け、クロック停
止検出回路はクロック停止検出信号R1を発生した時
に、ダイナミック型ラッチ回路の出力をリセットするリ
セット回路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明はラッチ回路に関し、
特にクロックドインバータを採用したダイナミック型ラ
ッチ回路に関する。
【0001】
【従来の技術】従来のダイナミック型ラッチ回路を使用
して構成したDタイプF/Fの回路例を図8に示す。図
8において、Cはクロック信号、Cの上付きバーはその
反転信号、Dは入力信号である。上記のラッチ回路の動
作を説明すると、Cが“L”の時にインバータ(a)が
活性化されて、データ端子からデータDを取り込む。一
方、インバータ(b)はCが“L”なので不活性状態と
なる。この時、インバータ(a)は入力したDの値に応
じた値でインバータ(b)の入力容量を充電(放電)す
る。次に、Cが“H”になると、インバータ(a)は不
活性となりインバータ(b)は活性化されるので、イン
バータ(a)によって取り込まれた値がインバータ
(b)の入力容量によって保持されるとともに、インバ
ータ(b)はその入力端子に保持された値に応じて次段
のインバータ(c)の入力容量を充電(放電)する。イ
ンバータ(c)はその入力値に応じた出力値を出力す
る。次に、Cが“L”になると、インバータ(b)が不
活性になるため、その出力値がインバータ(c)の入力
容量に保持される。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにダイナミ
ック型ラッチ回路は、Cの“L”,“H”の変化に応じ
てクロックドインバータ(a)や(b)の出力値がその
次段に接続される回路の入力容量や配線容量に保持され
る。しかしながら、Cが“L”または“H”の状態のま
まある一定時間以上続くと、次段回路の入力容量に保持
された電荷がクロックドインバータを構成するMOSト
ランジスタの漏れ電流によって放電(充電)され、
“L”または“H”レベルの状態から次第に中間レベル
に移り、従って、CMOSインバータ(a)、(b)、
(c)に貫通電流が流れて消費電力が増加してしまう、
という問題が起きる。
【0003】これを抑止する一案として、特開平1−1
91512号公報に記載されているリセット付きのラッ
チ回路が考えられる。すなわち、漏れ電流によりデータ
保持点が中間レベルになる前に、データ保持点をリセッ
トして次段の回路に貫通電流が流れるのを抑止すること
が考えられる。
【0004】しかし、データの保持特性はデータを保持
する容量値と回路素子の漏れ電流特性により異なるため
に、クロック動作周期と保持特性を鑑みて、リセット信
号を発生させる制御回路を回路毎に設計することは非常
に困難であり、コストもかかる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるダイナミッ
ク型ラッチ回路は、一定時間以上クロック信号C及びク
ロック反転信号が“H”あるいは“L”レベルのままと
なった場合に、自動的に入力信号が中間レベルに安定す
ることを妨げることで内部回路に貫通電流が流れる現象
を抑制する機能を有する。
【0006】そのために、本発明ではダイナミック型ラ
ッチ回路に使用するクロックドインバータ(図1のa)
に対してクロック信号C及びクロック反転信号が一定時
間以上“H”あるいは“L”レベルのままとなっている
ことを検出するクロック停止検出部(図1のb)と、こ
のクロック停止検出部から出力されるクロック停止検出
信号R1により入力信号を“H”あるいは“L”レベル
に固定する機能を付加する。
【0007】従って、ダイナミック型ラッチ回路におい
て、一定時間以上クロック信号C及びクロック反転信号
が“H”あるいは“L”レベルのままとなった場合にそ
の状態を検出し、内部信号を“H”あるいは“L”レベ
ルに固定することで内部回路に貫通電流が流れることを
抑制する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照して説明する。
【0009】図1に本発明のダイナミック型ラッチ回路
で使用するクロックドインバータとクロック停止検出部
を示す。
【0010】インバータ回路部9はダイナミック型でク
ロック信号Cがある一定の周波数以上で入力している場
合、Cが“L”レベルのときOUTはD入力の値を、C
が“H”レベルになるとOUTはD入力の値を保持す
る。
【0011】ある一定の周波数とは本発明の実施例のひ
とつである図2に示す回路において寄生容量及びトラン
ジスタ1〜5のリーク電流により、A点の電位が“H”
あるいは“L”レベルから中間レベルになる時間を1/
2周期として定義される。
【0012】クロック停止検出部bは、クロック信号が
ある一定周波数以上で入力している場合、クロック停止
検出信号R1に“H”レベルを与え、通常動作であるこ
とを示す。一方、クロック信号Cが上記一定周波数以下
で入力もしくは“H”レベルで停止した場合、クロック
停止検出信号R1を“L”レベルとする。
【0013】インバータ部はクロック停止検出信号R1
を受け、ラッチした論理レベルをセットまたはリセット
する。これによって、インバータ部の出力OUTに接続
され、OUTの値を保持する次段の回路に貫通電流が流
れることを抑止する。
【0014】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
【0015】図2に、本発明によるダイナミック型ラッ
チ回路のインバータ回路部を示す。Cはクロック信号、
R1はクロック停止検出部からの信号、Dはデータ入力
である。1〜3はP型トランジスタ、4,5はN型トラ
ンジスタ、7はインバータである。
【0016】図3に本発明によるクロック停止検出部の
実施例のひとつを示す。Cはクロック信号、R1はラッ
チ回路へのクロック停止検出信号である。
【0017】8,9,10,12,13はP型MOSト
ランジスタ、7,11,14はN型MOSトランジスタ
である。CAPは容量である。P型MOSトランジスタ
9,10のオン抵抗は、それ以外のトランジスタのオン
抵抗より高くする。
【0018】次に本発明の実施例の動作についてタイミ
ングチャート図4を用いて詳細に説明する。まず、図3
のクロック停止検出部について説明する。図3において
クロック信号Cが“L”、クロック反転信号が“H”レ
ベルの状態のとき、N型MOSトランジスタ7,および
P型MOSトランジスタ8はオン、P型MOSトランジ
スタ9,10はオフし、B点は“L”、R1は“H”レ
ベルとなる。
【0019】次に、クロック信号Cが“H”、クロック
反転信号が“L”レベルの状態になると、N型MOSト
ランジスタ7,およびP型MOSトランジスタ8はオ
フ、P型MOSトランジスタ9,10はオン、N型MO
Sトランジスタ11,およびP型MOSトランジスタ1
2はオフになり、P型MOSトランジスタ9,10の抵
抗及び容量CAPにより構成される時定数により決まる
時間でA点のレベルは“H”の方向に上がっていく。そ
して、そのレベルがP型MOSトランジスタ13,N型
MOSトランジスタ14により構成するインバータのし
きい値を越えるとR1は“L”レベルになる。
【0020】次に再びクロック信号Cが“L”、クロッ
ク反転信号が“H”レベルの状態になるとはN型MOS
トランジスタ7,およびP型MOSトランジスタ8はオ
ン、P型MOSトランジスタ9,10はオフ、N型MO
Sトランジスタ11,およびP型MOSトランジスタ1
2はオンする。するとB点は“L”、R1は“H”レベ
ルとなる。また、N型MOSトランジスタ11,および
P型MOSトランジスタ12のオン抵抗および、CAP
の容量により構成される時定数により決まる時間でC点
の電位は“L”側に向かう。N型MOSトランジスタ1
1,およびP型MOSトランジスタ12のオン抵抗はP
型MOSトランジスタ9のオン抵抗より十分小さく設計
し“L”レベルにはすぐなるようにする。
【0021】以上の動作をまとめると、1)クロック信
号Cが常に“L”レベルの時R1は常に“H”レベルと
なる。2)クロック信号Cの“H”レベルがトランジス
タ3のオン抵抗及びCAPの容量値により決まるある一
定時間(τ)より短い周期でクロックが動作している場
合、R1は常に“L”レベルになる。3)クロック信号
Cが常に“H”レベルのとき、あるいは上記一定時間よ
り遅い周期で動作しているとき、クロック停止検出信号
R1は“L”レベルになる。
【0022】次に図2のラッチ回路部の動作について説
明する。ラッチ回路部はクロック停止検出信号R1が常
に“H”レベルである場合、トランジスタ3はOFF
し、この状態ではクロックドインバータとして動作す
る。すなわちクロック信号Cが“L”、クロック反転信
号が“H”のときは、Dを入力とする通常のインバータ
となる。ここでクロック信号Cが“H”、クロック反転
信号が“L”がこの状態で一定時間τより長い間続くと
クロック停止検出回路からのクロック停止検出信号R1
によってトランジスタ3がONしてA点を強制的に
“H”レベルにする。従って次段に接続されるインバー
タに貫通電流が流れることを抑制することができる。
【0023】また、クロック停止検出部3のオン抵抗お
よびCAPの容量の特性値をラッチ回路のトランジスタ
1〜5のリーク特性に合わせて設計すればラッチ回路で
保持できる周期より早いクロックにおいては通常のダイ
ナミック型ラッチとして使用できる。
【0024】次に本発明の第2の実施の形態について、
図5、6、および7を用いて説明する。図5は、上記実
施例で示したダイナミック型ラッチ回路を2個使用して
DタイプF/Fを構成したものである。この場合は、図
2に示されるインバータ6は不要である。図5におい
て、インバータ(a),(b)の動作は従来技術のそれ
と同じである。図において、R1およびR2はインバー
タ(a),(b)の保持情報をリセットする信号であ
り、それぞれ図6、図7のクロック停止検出回路によっ
て発生される。
【0025】図6、7の構成は図3に示すものと同じで
あるが、DタイプF/Fでは、クロックCがHレベルで
停止した場合とLレベルで停止した場合では、インバー
タ(a)とインバータ(b)とではラッチ動作が交互に
働くために、クロック停止検出回路も相補的に構成した
ものである。勿論、トランジスタ3,4,5および6の
オン抵抗とCAPの容量はこのF/Fを使用するクロッ
ク周期の動作環境に適宜合わせるのは当然のことであ
る。
【0026】ここで、インバータ(a)と(b)が同じ
特性であり、このインバータ(a)および(b)の出力
に接続される容量が同じならば、R2としてR1を用い
ることによりR2の発生回路を簡略化することができ
る。
【0027】ここで、上記第1および第2の実施の形態
において、クロックドインバータの出力をリセットする
トランジスタ3を電源Vccとクロックドインバータの
出力に接続したが、勿論Vssとクロックドインバータ
の出力に挿入するとともに、クロック停止検出信号R1
の極性を逆にしても良いことは明らかである。
【0028】
【発明の効果】上述のように、クロック停止検出回路に
よりクロックの停止を検出し、ある所定期間クロックが
停止したことを検出した時に、ダイナミックラッチ回路
を自動的にリセットする機能を付けたので、保持容量に
保持された情報が回路素子のリーク電流によって漏れて
も、自動的に保持情報がリセットされる。従って、使用
するクロックの最低周期とリーク電流の特性から最適な
時定数τになるように、クロック停止検出回路の素子特
性を設定しておくことにより、内部回路の貫通電流に対
してフリーになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念を示すブロック図である。
【図2】本発明のダイナミック型ラッチ回路であるイン
バータ回路部を示す。
【図3】本発明のクロック停止検出部の回路である。
【図4】本発明の動作を説明するタイミングチャートで
ある。
【図5】本発明のダイナミック型Dタイプフリップフロ
ップの回路である。
【図6】本発明のクロック停止検出部の回路である。
【図7】本発明のクロック停止検出部の回路である。
【図8】従来のダイナミック型ラッチ回路を示す。
【符号の説明】
C クロック信号 C クロック反転信号 D データ入力信号 R1 クロック停止検出信号 CAP 容量素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラッチ回路において、クロック信号に応
    答してデータを取り込むクロックドインバータと、前記
    クロック信号が所定の時間以上“H”または“L”のま
    まになったのを検出してクロック停止検出信号を発生す
    るクロック停止検出回路と、前記クロック停止検出信号
    によって前記クロックドインバータの出力をある論理レ
    ベルに自動的にリセットするリセット回路とを有するこ
    とを特徴とするラッチ回路。
  2. 【請求項2】 前記クロックドインバータは第1と第2
    の電源間に接続されたCMOS型クロックドインバータ
    であり、前記リセット回路は前記第1の電源と前記クロ
    ックドインバータの出力に接続された第1導電型のトラ
    ンジスタであることを特徴とする請求項1に記載のラッ
    チ回路。
  3. 【請求項3】 前記クロック停止検出回路は、第1の端
    子と第2の端子間に並列に接続された第1導電型の第1
    のトランジスタと第2導電型の第2のトランジスタと、
    前記第1及び第2の端子間に直列に接続された第1導電
    型の第2及び第3のトランジスタと、前記第2の端子の
    出力を入力し前記クロック停止検出信号を出力するCM
    OSインバータと、前記第2及び第3のトランジスタの
    接続点と前記第2の電源間に接続された容量素子、前記
    第1導電型の第4のトランジスタおよび前記第2導電型
    の第2のトランジスタとを有し、することを特徴とする
    請求項2に記載のラッチ回路。
  4. 【請求項4】 前記クロック停止検出回路の前記第1の
    端子および前記第1導電型の第1および第4のトランジ
    スタのゲートには、前記クロックドインバータを構成す
    る前記第1導電型のトランジスタのゲートに入力される
    のと同じ極性のクロックが入力され、前記クロック停止
    検出回路の第1導電型の第2および第3のトランジスタ
    のゲートと、前記第2導電型の第1および第2のトラン
    ジスタのゲートには前記クロックドインバータを構成す
    る第2導電型のトランジスタのゲートに入力されるのと
    同じ極性のクロックが入力されることを特徴とする請求
    項3に記載のラッチ回路。
JP9046019A 1997-02-28 1997-02-28 ラッチ回路 Pending JPH10242810A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005537768A (ja) * 2002-08-28 2005-12-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 状態保持回路の電力消費量を減少させる方法、状態保持回路および電子装置
JP2006261769A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Ricoh Co Ltd 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム
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
JP2011509644A (ja) * 2008-01-09 2011-03-24 クゥアルコム・インコーポレイテッド ラッチ回路デバイスの条件付き制御のシステム及び方法
US8395431B2 (en) 2006-06-19 2013-03-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor integrated circuit device

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Effective date: 19991005