JPH1041789A - Master/slave d-type flip-flop circuit - Google Patents
Master/slave d-type flip-flop circuitInfo
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- JPH1041789A JPH1041789A JP8192085A JP19208596A JPH1041789A JP H1041789 A JPH1041789 A JP H1041789A JP 8192085 A JP8192085 A JP 8192085A JP 19208596 A JP19208596 A JP 19208596A JP H1041789 A JPH1041789 A JP H1041789A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、大規模な論理集積
回路(以下、大規模な論理集積回路をLSI等と呼ぶ)
に組み込まれるマスタースレーブ・D型フリップフロッ
プ回路の消費電力を低減するとともに、高速動作のLS
I等においてその動作周波数が低下しないよう構成する
マスタースレーブ・D型フリップフロップ回路に関す
る。The present invention relates to a large-scale logic integrated circuit (hereinafter, a large-scale logic integrated circuit is called an LSI or the like).
Power consumption of the master-slave D-type flip-flop circuit incorporated in
The present invention relates to a master-slave / D-type flip-flop circuit configured so that its operating frequency does not decrease at I or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路は製造プロセスの
微細化に伴い、回路規模が増大している。LSI等に組
込まれたマスタースレーブ・D型フリップフロップ回路
の入力信号の変化がなくても、そのクロック回路に常時
システム・クロックが供給され、それらクロック回路が
動作することによる消費電力の低減策が提案されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, the circuit scale of semiconductor integrated circuits has been increasing with the miniaturization of the manufacturing process. Even if there is no change in the input signal of the master-slave / D-type flip-flop circuit incorporated in an LSI or the like, a system clock is always supplied to the clock circuit, and a measure for reducing power consumption by operating the clock circuit is proposed. Proposed.
【0003】また、LSI等に組み込まれる内部回路の
試験を容易にするために、LSI等の内部回路の可制御
性、可観測性を向上させるべく、LSI等の外部端子か
ら回路内の全ての記憶デバイスヘ直接アクセスできる回
路構成をとる方式等が提案されている。Further, in order to facilitate the testing of the internal circuit incorporated in the LSI or the like, in order to improve the controllability and observability of the internal circuit such as the LSI or the like, all the terminals in the circuit are connected from the external terminal of the LSI or the like. A method of adopting a circuit configuration capable of directly accessing a storage device has been proposed.
【0004】従来のマスタースレーブ・D型フリップフ
ロップ回路の消費電力の低減策として、例えば特開平1
−286609号公報に示されたものがあり、図8は上
記文献に示された回路図である。上記のマスタースレー
ブ・D型フリップフロップ回路は、ラッチング信号Vb
がhighレベル(以下、Hと呼ぶ)のとき入力信号D
をサンプリングしてラッチするマスターラッチ回路11
と、ラッチング信号Vbがlowレベル(以下、Lと呼
ぶ)のときマスターラッチ回路11の出力信号をサンプ
リングしてラッチするスレーブラッチ回路12と、ラッ
チング信号Vbを反転してスレーブラッチ回路に供給す
るインバータと、スレーブラッチ回路の出力信号Qとマ
スターラッチ回路の入力信号Dとの排他的論理和演算を
するゲート回路14と、このゲート回路14の出力信号
Vaとクロック信号TとのNAND演算をしてラッチン
グ信号Vbを出力するゲート回路15とを備えている。As a measure for reducing the power consumption of a conventional master-slave D-type flip-flop circuit, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
FIG. 8 is a circuit diagram shown in the above document. The above-mentioned master-slave D-type flip-flop circuit outputs the latching signal Vb
Is at a high level (hereinafter referred to as H).
Latch circuit 11 for sampling and latching
And a slave latch circuit 12 that samples and latches an output signal of the master latch circuit 11 when the latching signal Vb is at a low level (hereinafter referred to as L), and an inverter that inverts the latching signal Vb and supplies it to the slave latch circuit. A gate circuit 14 that performs an exclusive OR operation of the output signal Q of the slave latch circuit and the input signal D of the master latch circuit, and performs a NAND operation on the output signal Va of the gate circuit 14 and the clock signal T. A gate circuit 15 that outputs a latching signal Vb.
【0005】図8の動作を説明する。入力信号Dと出力
信号Qとは、入力信号Dがレベル変化しない限り同一レ
ベルであるため、排他的論理和信号VaはLでありラッ
チング信号VbはHに固定になっていてクロック信号は
無効となる。入力信号Dが変化すると排他的論理和信号
VaはHとなりゲート回路15はクロック信号Tを通す
状態となる。このときラッチング信号VbはHであるの
でマスターラッチ回路11は入力信号Dをサンプリング
してラッチする。The operation of FIG. 8 will be described. Since the input signal D and the output signal Q are at the same level unless the level of the input signal D changes, the exclusive OR signal Va is L, the latching signal Vb is fixed at H, and the clock signal is invalid. Become. When the input signal D changes, the exclusive OR signal Va becomes H, and the gate circuit 15 enters a state in which the clock signal T passes. At this time, since the latching signal Vb is H, the master latch circuit 11 samples and latches the input signal D.
【0006】次に、クロック信号TがLからHへ変化す
ると、ラッチング信号VbはLとなり、スレーブラッチ
回路12はマスターラッチ回路11の出力信号をサンプ
リングしてラッチし、スレーブラッチ回路11の出力信
号Qはレベル変化する。出力信号Qがレベル変化したこ
とにより入力信号Dのレベルと同一になり、従って排他
的論理和信号VaはLとなって、ゲート回路15の出
力、即ちラッチング信号VbはH固定となり、再びクロ
ック信号は無効とする。Next, when the clock signal T changes from L to H, the latching signal Vb changes to L, the slave latch circuit 12 samples and latches the output signal of the master latch circuit 11, and outputs the output signal of the slave latch circuit 11. Q changes in level. Since the level of the output signal Q changes, the level of the output signal Q becomes the same as the level of the input signal D. Therefore, the exclusive OR signal Va becomes L, the output of the gate circuit 15, that is, the latching signal Vb becomes H, and the clock signal again becomes Is invalid.
【0007】このように、クロック信号Tが所定の周期
で常にレベル変化しても、入力信号Dがレベル変化しな
い限りラッチング信号Vbはレベル変化しないので、ゲ
ートおよびインバータからなるクロック回路で消費され
る電力は低減される。As described above, even if the level of the clock signal T constantly changes in a predetermined cycle, the level of the latching signal Vb does not change unless the level of the input signal D changes, so that the latch circuit Vb is consumed by the clock circuit including the gate and the inverter. Power is reduced.
【0008】しかしながら、LSI等に組み込まれる、
このように消費電力の低減策のとられたマスタースレー
ブ・D型フリップフロップ回路は、その外部入出力端子
からゲート回路14を構成する排他的論理和回路の2つ
の入力を得ているため、静電容量が増すことにより、高
速動作のLSI等において、その動作周波数が低下する
という課題があった。[0008] However, it is incorporated in an LSI or the like.
Since the master-slave / D-type flip-flop circuit which has been reduced in power consumption obtains two inputs of the exclusive OR circuit constituting the gate circuit 14 from its external input / output terminals, it is static. There has been a problem that the operating frequency of an LSI or the like that operates at a high speed decreases due to an increase in the capacitance.
【0009】次に、先に言及した、LSI等に組み込ま
れる内部回路の試験を容易にするため、論理回路の可制
御性、可観測性を向上させる従来知られているスキャン
方式について概要を説明する。Next, a brief description will be given of a conventionally known scanning method for improving the controllability and observability of a logic circuit in order to facilitate testing of an internal circuit incorporated in an LSI or the like mentioned above. I do.
【0010】LSIの外部端子から回路内の全ての記憶
デバイスヘ直接アクセスできる回路構成にするため、回
路内の全ての記憶デバイス(フリップフロップ)を直列
に接続してシフトレジスタを構成する。そしてスキャン
イン端子よりテストパターンを印加し、全てのフリップ
フロップを経由してスキャンアウト端子で試験結果を観
測することにより、シフトレジスタの正常動作を確認す
る。In order to make a circuit configuration in which all the storage devices in the circuit can be directly accessed from the external terminals of the LSI, all the storage devices (flip-flops) in the circuit are connected in series to form a shift register. Then, a normal operation of the shift register is confirmed by applying a test pattern from the scan-in terminal and observing the test result at the scan-out terminal via all flip-flops.
【0011】また、外部端子から直接セット可能な内部
回路にテストパターンを印加し、内部回路の試験結果を
シフトレジスタに取り込み、シフトレジスタを使用して
スキャンアウト端子に引出しその結果を観測する。Further, a test pattern is applied to an internal circuit which can be directly set from an external terminal, a test result of the internal circuit is taken into a shift register, and the result is drawn out to a scan-out terminal using the shift register and the result is observed.
【0012】また、フリップフロップを通してセット可
能な内部回路には、それらフリップフロップにスキャン
イン端子よりシフトレジスタを利用してテストパターン
を入力し、そのテストパターンに対する内部回路の試験
結果を他のシフトレジスタに取り込み、シフトレジスタ
を使用してスキャンアウト端子に引出しその結果を観測
することにより、記憶デバイスに囲まれた組合わせ回路
を独立に取り出して部分的に試験ができる。上記のフリ
ップフロップからセット可能な内部回路で、外部に直接
出力端子をもつものは、それらフリップフロップにスキ
ャンイン端子よりシフトレジスタを利用してテストパタ
ーンを入力し、そのテストパターンに対する内部回路の
試験結果を直接観測することができる。A test pattern is input to the internal circuits that can be set through the flip-flops by using a shift register from a scan-in terminal to the flip-flops, and a test result of the internal circuit for the test pattern is input to another shift register. The combination circuit surrounded by the storage devices can be independently taken out and partially tested by using the shift register to pull out to the scan-out terminal and observing the result. For internal circuits that can be set from the above flip-flops and that have an external output terminal directly, a test pattern is input to those flip-flops from the scan-in terminal using a shift register, and the internal circuit is tested for the test pattern. The results can be observed directly.
【0013】このような試験容易なLSIを構成するた
めに、LSI等に組み込まれるマスタースレーブ・D型
フリップフロップ回路のデータ入力側に論理集積回路の
システム動作時と論理集積回路の内部回路試験時のデー
タ入力路を選択する入力選択回路が設けられ、それぞれ
LSIの本来のシステム動作時のデータ、LSI等の内
部回路試験用のテストパターンデータをマスタースレー
ブ・D型フリップフロップ回路が入力できるようになっ
ている。In order to construct such an easily testable LSI, a data input side of a master-slave / D-type flip-flop circuit incorporated in the LSI or the like is used at the time of system operation of the logic integrated circuit and at the time of testing the internal circuit of the logic integrated circuit. An input selection circuit for selecting a data input path is provided so that a master-slave / D-type flip-flop circuit can input data during an original system operation of the LSI and test pattern data for testing an internal circuit of the LSI or the like. Has become.
【0014】しかしながら、このようにLSI等に組み
込まれる、内部回路の試験を容易にするよう構成された
マスタースレーブ・D型フリップフロップ回路は、消費
電力の低減策がとられていないため、高速動作のLSI
等の場合、無視できない程度の大きさの消費電力を生ず
るという課題があった。However, the master-slave / D-type flip-flop circuit incorporated in an LSI or the like and configured to facilitate the test of the internal circuit as described above has not taken a measure for reducing power consumption, and therefore has a high speed operation. LSI
In such a case, there is a problem that power consumption of a magnitude that cannot be ignored is generated.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、LSI
等に組込まれ消費電力を低減するよう構成されている従
来のマスタースレーブ・D型フリップフロップ回路は、
高速動作のLSIの場合、その動作周波数が低下すると
いう課題があった。また、LSI等に組込まれ内部回路
の試験を容易にするよう構成されている従来のマスター
スレーブ・D型フリップフロップ回路は、高速動作のL
SIの場合、無視できない程度の大きさの消費電力を生
ずるという課題があった。SUMMARY OF THE INVENTION As described above, LSI
A conventional master-slave D-type flip-flop circuit which is built in and configured to reduce power consumption,
In the case of a high-speed operation LSI, there is a problem that the operation frequency is reduced. A conventional master-slave / D-type flip-flop circuit incorporated in an LSI or the like and configured to facilitate the test of an internal circuit is a high-speed L-type flip-flop circuit.
In the case of SI, there is a problem that power consumption of a magnitude that cannot be ignored is generated.
【0016】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、高速動作のLSI等に組み込ま
れ、消費電力を低減するとともに、その動作周波数が低
下しないよう構成するマスタースレーブ・D型フリップ
フロップ回路を得ることを目的とする。また、高速動作
のLSI等に組み込まれ、内部回路の試験を容易にする
よう構成するとともに、消費電力を低減するマスタース
レーブ・D型フリップフロップ回路を得ることを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and is incorporated in a high-speed operation LSI or the like to reduce power consumption and to prevent the operating frequency from being lowered. It is an object of the present invention to obtain a flip-flop circuit. It is another object of the present invention to provide a master-slave D-type flip-flop circuit which is incorporated in a high-speed operation LSI or the like to facilitate testing of internal circuits and reduces power consumption.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明のマスタースレーブ・D型フリップフロ
ップ回路は、LSI等に組み込まれるマスタースレーブ
・D型フリップフロップ回路において、マスタースレー
ブ・D型フリップフロップ回路のクロック回路の入力側
にデータ比較手段を設け、マスターラッチ回路とスレー
ブラッチ回路夫々の内部から保持データを取り出して両
データが一致する場合当該マスタースレーブ・D型フリ
ップフロップ回路に入力するシステムクロックを遮断す
るゲートを上記クロック回路に設けたことを特徴とす
る。To achieve the above object, a master-slave D-type flip-flop circuit according to the present invention is a master-slave-D-type flip-flop circuit incorporated in an LSI or the like. A data comparing means is provided on the input side of the clock circuit of the flip-flop circuit, and the held data is taken out from each of the master latch circuit and the slave latch circuit. A gate for shutting off a system clock is provided in the clock circuit.
【0018】また、この発明のマスタースレーブ・D型
フリップフロップ回路は、LSI等に組み込まれるマス
タースレーブ・D型フリップフロップ回路において、マ
スタースレーブ・D型フリップフロップ回路のデータ入
力側に論理集積回路のシステム動作時と内部回路試験時
のデータ入力路を選択する入力選択手段と、クロック回
路の入力側に上記入力選択手段の出力データと当該マス
タースレーブ・D型フリップフロップ回路の出力データ
を比較するデータ比較手段とを設け、上記の両データが
一致する場合当該マスタースレーブ・D型フリップフロ
ップ回路に入力するシステムクロックを遮断するゲート
を上記クロック回路に設けたことを特徴とする。The master-slave D-type flip-flop circuit according to the present invention is a master-slave D-type flip-flop circuit incorporated in an LSI or the like. Input selection means for selecting a data input path at the time of system operation and at the time of internal circuit test; and data for comparing the output data of the input selection means with the output data of the master-slave D-type flip-flop circuit on the input side of the clock circuit. Comparing means, and a gate for cutting off a system clock input to the master-slave / D-type flip-flop circuit when the two data coincide with each other is provided in the clock circuit.
【0019】[0019]
実施の形態1.この発明の実施の形態1について図を参
照して説明する。図1は本発明のマスタースレーブ・D
型フリップフロップ回路の実施の形態1を示す回路図で
ある。図において、1,2,3,4はPチャネルのMO
SFETとNチャネルのMOSFETからなるCMOS
ゲートで、ゲート信号T0=L,T1=Hのとき、ゲー
ト1,4はON、ゲート2,3はOFFとなる。反対
に、ゲート信号T0=H,T1=Lのとき、ゲート1,
4はOFF、ゲート2,3はONとなる。5aはマスタ
ーラッチ回路、6aはスレーブラッチ回路、7はクロッ
ク回路、8はデータ比較回路である。Embodiment 1 FIG. Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a master-slave D of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of a flip-flop circuit; In the figure, 1, 2, 3, and 4 are P-channel MOs.
CMOS consisting of SFET and N-channel MOSFET
When the gate signals T0 = L and T1 = H, the gates 1 and 4 are ON and the gates 2 and 3 are OFF. Conversely, when the gate signals T0 = H and T1 = L, the gates 1,
4 is OFF, and gates 2 and 3 are ON. 5a is a master latch circuit, 6a is a slave latch circuit, 7 is a clock circuit, and 8 is a data comparison circuit.
【0020】ここで、クロック回路の入力側に設けた排
他的NORからなるデータ比較回路8の2つの入力は、
マスターラッチ回路とスレーブラッチ回路夫々の内部か
ら保持データを取り出すようにしたもので、図1では、
マスターラッチ回路の出力のA点とスレーブラッチ回路
の入力のCMOSゲート2の出力側のB点から夫々の保
持データを取り出す例を示している。なお、マスターラ
ッチ回路とスレーブラッチ回路夫々の内部から保持デー
タを取り出す点はこれに限らず、図1のマスターラッチ
回路の入力のCMOSゲート1の出力側とスレーブラッ
チ回路の直列接続の2つのインバータの間から夫々の保
持データを取り出し比較するようにしてもよい。Here, two inputs of the data comparison circuit 8 composed of exclusive NOR provided on the input side of the clock circuit are:
The data held in the master latch circuit and the slave latch circuit are taken out from each inside. In FIG. 1,
An example is shown in which each held data is extracted from a point A on the output of the master latch circuit and a point B on the output side of the CMOS gate 2 as the input of the slave latch circuit. The point at which the held data is taken out from each of the master latch circuit and the slave latch circuit is not limited to this. Two inverters connected in series between the output side of the input CMOS gate 1 of the master latch circuit and the slave latch circuit in FIG. Alternatively, each held data may be taken out from between and compared.
【0021】図1の動作について図2のタイミングチャ
ートを参照して説明する。先ず、このマスタースレーブ
・D型フリップフロップ回路は、ゲート信号がT0=
L,T1=Hのとき、ゲート1,4はON、ゲート2,
3はOFFとなるので、マスターラッチ回路5aに入力
データDを取り込み、スレーブラッチ回路6aは初期状
態のデータが保持されている。ここでは、A点はHとな
り、B点は初期状態としてHとする。The operation of FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG. First, in the master-slave D-type flip-flop circuit, the gate signal is T0 =
When L and T1 = H, the gates 1 and 4 are ON, and the gates 2 and
Since 3 is OFF, the input data D is taken into the master latch circuit 5a, and the slave latch circuit 6a holds the data in the initial state. Here, the point A is H, and the point B is H as an initial state.
【0022】次に、入力データDがL→Hと変化し、ゲ
ート信号がT0=H,T1=Lとなる時点で、ゲート
1,4はOFF、ゲート2,3はONとなるので、マス
ターラッチ回路5aの保持データはスレーブラッチ回路
6aへ伝搬する。Next, when the input data D changes from L to H and the gate signals become T0 = H and T1 = L, the gates 1 and 4 are turned off and the gates 2 and 3 are turned on. The data held in the latch circuit 5a propagates to the slave latch circuit 6a.
【0023】さらに、ゲート信号がT0=L,T1=H
となる時点で、ゲート1,4はON、ゲート2,3はO
FFとなるので、マスターラッチ回路5aに新たな入力
データDを取り込み(図2では入力データDは変化して
いないのマスターラッチ回路5aの保持データは変わら
ない)、スレーブラッチ回路6aへ伝搬されていたデー
タは保持される。Further, the gate signals are T0 = L, T1 = H
Gates 1 and 4 are ON, and gates 2 and 3 are O
Since it becomes an FF, new input data D is taken into the master latch circuit 5a (in FIG. 2, the input data D has not changed, but the data held in the master latch circuit 5a does not change), and is transmitted to the slave latch circuit 6a. Data is retained.
【0024】以降、入力データDが変化しない限り、ク
ロック回路の入力側に設けた排他的NORからなるデー
タ比較回路8の出力により、システムクロックはクロッ
ク回路で遮断され、ゲート信号T0,T1は固定されて
いる。入力データDが変化しない限り、クロック回路は
システムクロックにより動作しないため、クロック回路
で消費される電力は低減される。Thereafter, as long as the input data D does not change, the system clock is cut off by the clock circuit and the gate signals T0 and T1 are fixed by the output of the data comparison circuit 8 comprising an exclusive NOR provided on the input side of the clock circuit. Have been. As long as the input data D does not change, the clock circuit does not operate with the system clock, so that the power consumed by the clock circuit is reduced.
【0025】以上のように構成されたマスタースレーブ
・D型フリップフロップ回路は、高速動作のLSI等に
組み込まれる場合、LSIの動作周波数を低下しないこ
とについて以下に説明する。The following will explain that the master-slave / D-type flip-flop circuit configured as described above does not lower the operating frequency of the LSI when incorporated in a high-speed LSI or the like.
【0026】説明を簡単にするため、マスタースレーブ
・D型フリップフロップ回路の代わりに、図3の記号で
示すD型フリップフロップ(以下、D−FFと呼ぶ)に
より説明する。For the sake of simplicity, the description will be made using a D-type flip-flop (hereinafter, referred to as a D-FF) shown in FIG. 3 instead of the master-slave D-type flip-flop circuit.
【0027】図4は上記D−FFのセットアップタイム
を説明するためのタイミングチャートである。D−FF
は、マスタースレーブ・D型フリップフロップ回路と同
様にクロックTが立上がったとき、即ちクロックTの立
上がりエッジによりD入力データを取り込む回路構成で
あるから、クロックTの立上がりエッジの前にある程度
の時間、D入力データの変化が起こらないようにする必
要がある。bというデータを取り込むには、セットアッ
プタイムがある規定値を満たさない場合、bの値を取り
込むか、aの値を取り込むか保証ができないため、D−
FFの最低限のセットアップタイムを規定し、回路の動
作が保証されている。FIG. 4 is a timing chart for explaining the setup time of the D-FF. D-FF
Is a circuit configuration that takes in D input data when the clock T rises, that is, the rising edge of the clock T, like the master-slave / D-type flip-flop circuit, so that some time before the rising edge of the clock T , D input data must not be changed. In order to take in the data b, if the setup time does not satisfy a certain prescribed value, it cannot be guaranteed whether to take in the value of b or the value of a.
The minimum setup time of the FF is specified, and the operation of the circuit is guaranteed.
【0028】次いで、上記D−FFのセットアップタイ
ムと上記D−FFが組み込まれるLSIの動作周波数と
の関係について図5、図6を参照して説明する。図5は
LSIに組み込まれる同期回路の一部を示す回路図であ
る。図6は図5の同期回路のD−FFのセットアップタ
イムとLSIの動作周波数との関係について説明するタ
イミングチャートである。図5に示す同期回路のクロッ
ク信号はD−FF1とD−FF2に同じものが供給され
ている。図6に示すように、LSIの動作周波数を決め
る要因は、(現在のD−FF1のクロック立上がりから
D−FF1出力が確定するまでのD−FF1の遅延時
間)+(D−FF1出力により組合わせ回路出力が確定
するまでの組合わせ回路の遅延時間)+(次のクロック
の立上がりにより次段のD−FF2が動作するのに必要
なD−FF2のセットアップタイム)である。つまり、
D−FFの遅延時間が変化しなくても、組合わせ回路の
遅延時間(例えば、組合わせ回路の段数は30段越える
こともある)やD−FFのセットアップタイムが大きく
なれば、LSIの動作周波数が低下する一因となる。Next, the relationship between the setup time of the D-FF and the operating frequency of the LSI incorporating the D-FF will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of a synchronous circuit incorporated in an LSI. FIG. 6 is a timing chart for explaining the relationship between the setup time of the D-FF and the operating frequency of the LSI in the synchronous circuit of FIG. The same clock signal of the synchronous circuit shown in FIG. 5 is supplied to D-FF1 and D-FF2. As shown in FIG. 6, the factor that determines the operating frequency of the LSI is a combination of (the delay time of the D-FF1 from the current rising of the clock of the D-FF1 until the output of the D-FF1 is determined) + (D-FF1 output). The delay time of the combination circuit until the output of the combination circuit is determined) + (the setup time of the D-FF 2 necessary for the operation of the D-FF 2 in the next stage due to the rise of the next clock). That is,
Even if the delay time of the D-FF does not change, if the delay time of the combinational circuit (for example, the number of stages of the combinational circuit can exceed 30) or the setup time of the D-FF becomes large, the operation of the LSI becomes large. This causes the frequency to decrease.
【0029】次に、上記D−FFのD入力端子の静電容
量と上記D−FFが組み込まれるLSIの動作周波数と
の関係について説明する。D−FFのクロック立上がり
からD−FF出力が確定するまでのD−FFの遅延時間
はあまり変化はしないが、D−FFのD入力端子の静電
容量が増えることにより、図3に示す組合わせ回路の最
終段の論理回路素子の負荷容量が増えて組合わせ回路の
遅延時間が増す、もしくはD−FF2のセットアップタ
イムを大きくとる必要がでてくる。そのため、LSIと
して見た場合、動作周波数の低下は避けられない。動作
周波数が低い場合は問題にならないが、高速動作のLS
Iでは大きな問題となる。Next, the relationship between the capacitance of the D input terminal of the D-FF and the operating frequency of the LSI incorporating the D-FF will be described. Although the delay time of the D-FF from the rise of the clock of the D-FF to the determination of the D-FF output does not change much, the capacitance shown in FIG. The load capacity of the logic circuit element at the last stage of the combination circuit increases, so that the delay time of the combination circuit increases, or the setup time of the D-FF 2 needs to be increased. Therefore, when viewed as an LSI, a decrease in operating frequency is inevitable. This is not a problem when the operating frequency is low, but LS for high-speed operation
In I, it is a big problem.
【0030】以上のように、マスタースレーブ・D型フ
リップフロップ回路を構成することにより、高速動作の
LSI等に組込まれ、消費電力を低減するとともに、L
SI等の動作周波数が低下しないよう改善することがで
きる。As described above, the master-slave / D-type flip-flop circuit is incorporated in a high-speed operation LSI or the like to reduce power consumption and to reduce power consumption.
It is possible to improve the operation frequency such as SI so as not to decrease.
【0031】実施の形態2.この発明の実施の形態2に
ついて図を参照して説明する。図7は本発明のマスター
スレーブ・D型フリップフロップ回路の実施の形態2を
示す回路図である。図において、9は試験容易なLSI
等を構成するために、内部に組み込まれるマスタースレ
ーブ・D型フリップフロップ回路のDデータ入力側に設
けられた入力選択回路である。7はクロック回路で実施
の形態1と同様であり、8は消費電力を低減するため
に、クロック回路の入力側に設けられたデータ比較回路
であり、上記データ比較回路の2つの入力として、上記
入力選択回路9の出力データCと、当該マスタースレー
ブ・D型フリップフロップ回路の出力データQを用いて
いる。Embodiment 2 Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram showing Embodiment 2 of a master-slave D-type flip-flop circuit according to the present invention. In the figure, 9 is an LSI which is easy to test
This is an input selection circuit provided on the D data input side of a master-slave / D-type flip-flop circuit incorporated therein to configure the above. Reference numeral 7 denotes a clock circuit, which is the same as in the first embodiment. Reference numeral 8 denotes a data comparison circuit provided on the input side of the clock circuit for reducing power consumption. The output data C of the input selection circuit 9 and the output data Q of the master-slave / D-type flip-flop circuit are used.
【0032】図7の動作について説明する。試験容易な
LSIを構成するために、LSIの外部端子から回路内
の全ての記憶デバイスヘ直接アクセスできる回路構成に
するスキャン方式として知られているものについては概
要を既に説明した。The operation of FIG. 7 will be described. In order to construct an LSI that can be easily tested, an outline of a known scan method in which an external terminal of the LSI directly accesses all the storage devices in the circuit has been described above.
【0033】LSIに組み込まれる全ての記憶デバイス
(フリップフロップ)を直列に接続してシフトレジスタ
を構成するために、内部に組み込まれるマスタースレー
ブ・D型フリップフロップ回路のDデータ入力側に設け
られた入力選択回路9では、図7に示すようにSM端子
に印加する入力選択信号をLとするとにより、マスター
スレーブ・D型フリップフロップ回路のDデータ入力側
にLSIのシステム動作時のデータ入力路が接続され、
LSIの本来のシステム動作時のデータがマスタースレ
ーブ・D型フリップフロップ回路に入力される。In order to form a shift register by connecting all the storage devices (flip-flops) incorporated in the LSI in series, it is provided on the D data input side of a master-slave D-type flip-flop circuit incorporated therein. In the input selection circuit 9, as shown in FIG. 7, when the input selection signal applied to the SM terminal is set to L, a data input path during system operation of the LSI is provided on the D data input side of the master-slave / D-type flip-flop circuit. Connected
Data during the original system operation of the LSI is input to the master-slave D-type flip-flop circuit.
【0034】一方、SM端子に印加する入力選択信号を
Hとするとにより、マスタースレーブ・D型フリップフ
ロップ回路のDデータ入力側にLSIの内部回路試験時
のデータ入力路が接続され、LSIの内部回路試験用の
テストパターンデータがマスタースレーブ・D型フリッ
プフロップ回路に入力される。On the other hand, when the input selection signal applied to the SM terminal is set to H, the data input path at the time of the internal circuit test of the LSI is connected to the D data input side of the master-slave D-type flip-flop circuit. Test pattern data for circuit testing is input to the master-slave D-type flip-flop circuit.
【0035】また、クロック回路の入力側に設けられた
データ比較回路8では、排他的NOR回路の2つの入力
を上記入力選択手段の出力データCと、当該マスタース
レーブ・D型フリップフロップ回路の出力データQを取
り込み、両データが一致する場合当該マスタースレーブ
・D型フリップフロップ回路に入力するシステムクロッ
クを遮断するゲートを上記クロック回路に設けたことに
より、高速動作のLSI等の消費電力を低減することが
できる。In the data comparison circuit 8 provided on the input side of the clock circuit, the two inputs of the exclusive NOR circuit are connected to the output data C of the input selection means and the output of the master-slave / D-type flip-flop circuit. Data Q is fetched, and when the two data match, a gate for cutting off a system clock input to the master-slave D-type flip-flop circuit is provided in the clock circuit, thereby reducing power consumption of a high-speed operation LSI or the like. be able to.
【0036】以上のように、マスタースレーブ・D型フ
リップフロップ回路を構成することにより、高速動作の
LSI等に組込まれ、内部回路の試験を容易にするとと
もに、無視できない程度の大きさになる消費電力を低減
することができる。As described above, by configuring the master-slave / D-type flip-flop circuit, it can be incorporated into a high-speed LSI or the like, thereby facilitating the test of the internal circuit and consuming no more than negligible power. The power can be reduced.
【0037】以上の実施の形態1及び実施の形態2にお
いて、大規模な論理集積回路をLSI等と呼び、それら
に組み込まれるマスタースレーブ・D型フリップフロッ
プ回路について説明したが、いわゆるLSIに限定され
るものでなく、VLSI,ULSIの場合、特に高速動
作のものに対して、より大きな効果を得るものである。In the first and second embodiments, a large-scale logic integrated circuit is called an LSI or the like, and a master-slave D-type flip-flop circuit incorporated therein has been described. However, the present invention is limited to a so-called LSI. However, in the case of VLSI and ULSI, a greater effect can be obtained especially for a high-speed operation.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上のように請求項1に係わる発明によ
れば、マスタースレーブ・D型フリップフロップ回路の
クロック回路の入力側にデータ比較手段を設け、マスタ
ーラッチ回路とスレーブラッチ回路夫々の内部から保持
データを取り出して両データが一致する場合当該マスタ
ースレーブ・D型フリップフロップ回路に入力するシス
テムクロックを遮断するゲートを上記クロック回路に設
けたことにより、高速動作のLSI等に組込まれ、消費
電力を低減するとともに、LSI等の動作周波数を低下
しないマスタースレーブ・D型フリップフロップ回路を
得ることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the data comparison means is provided on the input side of the clock circuit of the master-slave D-type flip-flop circuit, and the internal circuits of the master latch circuit and the slave latch circuit are respectively provided. When the held data is extracted from the data and the two data coincide with each other, the clock circuit is provided with a gate for shutting off the system clock input to the master-slave / D-type flip-flop circuit. It is possible to obtain a master-slave D-type flip-flop circuit that reduces power and does not lower the operating frequency of an LSI or the like.
【0039】また、請求項2に係わる発明によれば、マ
スタースレーブ・D型フリップフロップ回路のデータ入
力側に論理集積回路のシステム動作時と内部回路試験時
のデータ入力路を選択する入力選択手段と、クロック回
路の入力側に上記入力選択手段の出力データと当該マス
タースレーブ・D型フリップフロップ回路の出力データ
を比較するデータ比較手段とを設け、上記の両データが
一致する場合当該マスタースレーブ・D型フリップフロ
ップ回路に入力するシステムクロックを遮断するゲート
を上記クロック回路に設けたことにより、高速動作のL
SI等に組み込まれ、内部回路の試験を容易にする構成
にするとともに、無視できない程度の大きさになる消費
電力を低減するマスタースレーブ・D型フリップフロッ
プ回路を得ることができる。According to the second aspect of the present invention, an input selecting means for selecting a data input path on the data input side of the master-slave / D-type flip-flop circuit at the time of system operation of the logic integrated circuit and at the time of internal circuit test. And data comparison means for comparing the output data of the input selection means with the output data of the master-slave D-type flip-flop circuit on the input side of the clock circuit. By providing a gate for blocking the system clock input to the D-type flip-flop circuit in the clock circuit, a high-speed L
A master-slave D-type flip-flop circuit which is incorporated in an SI or the like and has a configuration which facilitates testing of an internal circuit and which has a power consumption which cannot be ignored can be obtained.
【図1】 この発明のマスタースレーブ・D型フリップ
フロップの実施の形態1を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing Embodiment 1 of a master-slave D-type flip-flop according to the present invention.
【図2】 図1の動作を説明するタイミングチャートで
ある。FIG. 2 is a timing chart illustrating the operation of FIG.
【図3】 説明を簡易にするために、マスタースレーブ
・D型フリップフロップ回路の代わりに用いるD型フリ
ップフロップ回路の記号を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing symbols of a D-type flip-flop circuit used in place of a master-slave D-type flip-flop circuit to simplify the description.
【図4】 D型フリップフロップ回路のセットアップタ
イムについて説明するためのタイミングチャートであ
る。FIG. 4 is a timing chart for explaining a setup time of a D-type flip-flop circuit.
【図5】 LSIに組み込まれる同期回路の一部を示す
回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of a synchronization circuit incorporated in an LSI.
【図6】 図5の同期回路のD型フリップフロップ回路
のセットアップタイムとLSIの動作周波数との関係に
ついて説明するタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a relationship between a setup time of a D-type flip-flop circuit of the synchronous circuit of FIG. 5 and an operating frequency of an LSI.
【図7】 この発明のマスタースレーブ・D型フリップ
フロップの実施の形態2を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a master-slave D-type flip-flop according to a second embodiment of the present invention;
【図8】 従来のマスタースレーブ・D型フリップフロ
ップを示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional master-slave D-type flip-flop.
1〜4 ゲート(CMOSゲート)、5a,5b マス
ターラッチ回路、6a,6b スレーブラッチ回路、7
クロック回路、8 データ比較回路、9 入力選択回
路。1-4 gates (CMOS gates), 5a, 5b master latch circuits, 6a, 6b slave latch circuits, 7
Clock circuit, 8 data comparison circuit, 9 input selection circuit.
Claims (2)
スタースレーブ・D型フリップフロップ回路において、
マスタースレーブ・D型フリップフロップ回路のクロッ
ク回路の入力側にデータ比較手段を設け、マスターラッ
チ回路とスレーブラッチ回路夫々の内部から保持データ
を取り出して両データが一致する場合当該マスタースレ
ーブ・D型フリップフロップ回路に入力するシステムク
ロックを遮断するゲートを上記クロック回路に設けたこ
とを特徴とするマスタースレーブ・D型フリップフロッ
プ回路。In a master-slave D-type flip-flop circuit incorporated in a large-scale logic integrated circuit,
A data comparing means is provided on the input side of the clock circuit of the master-slave / D-type flip-flop circuit, and the held data is taken out from the inside of each of the master-latch circuit and the slave-latch circuit. A master-slave D-type flip-flop circuit, wherein a gate for blocking a system clock input to the flip-flop circuit is provided in the clock circuit.
スタースレーブ・D型フリップフロップ回路において、
マスタースレーブ・D型フリップフロップ回路のデータ
入力側に論理集積回路のシステム動作時と内部回路試験
時のデータ入力路を選択する入力選択手段と、クロック
回路の入力側に上記入力選択手段の出力データと当該マ
スタースレーブ・D型フリップフロップ回路の出力デー
タを比較するデータ比較手段とを設け、上記の両データ
が一致する場合当該マスタースレーブ・D型フリップフ
ロップ回路に入力するシステムクロックを遮断するゲー
トを上記クロック回路に設けたことを特徴とするマスタ
ースレーブ・D型フリップフロップ回路。2. A master-slave D-type flip-flop circuit incorporated in a large-scale logic integrated circuit,
A data input side of the master-slave D-type flip-flop circuit, input selection means for selecting a data input path during system operation of the logic integrated circuit and an internal circuit test, and output data of the input selection means on the input side of the clock circuit And data comparing means for comparing output data of the master-slave D-type flip-flop circuit, and a gate for cutting off a system clock input to the master-slave-D-type flip-flop circuit when the two data match. A master-slave D-type flip-flop circuit provided in the clock circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8192085A JPH1041789A (en) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | Master/slave d-type flip-flop circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1041789A true JPH1041789A (en) | 1998-02-13 |
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ID=16285405
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JP8192085A Pending JPH1041789A (en) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | Master/slave d-type flip-flop circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1041789A (en) |
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1996
- 1996-07-22 JP JP8192085A patent/JPH1041789A/en active Pending
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