JPH11330917A - フリップ・フロップ - Google Patents

フリップ・フロップ

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Publication number
JPH11330917A
JPH11330917A JP10136405A JP13640598A JPH11330917A JP H11330917 A JPH11330917 A JP H11330917A JP 10136405 A JP10136405 A JP 10136405A JP 13640598 A JP13640598 A JP 13640598A JP H11330917 A JPH11330917 A JP H11330917A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
master
slave
circuit
flip
flop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10136405A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Hoshaku
雅浩 寶積
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10136405A priority Critical patent/JPH11330917A/ja
Publication of JPH11330917A publication Critical patent/JPH11330917A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路を構成するトランジスタ数を削減するこ
とで、マスタ・スレーブ双方に保持機能を持たせたま
ま、動作速度を低下させることなく、レイアウト面積と
消費電力の削減を可能となるスタティック型Dフリップ
・フロップを提供する。 【解決手段】 マスタ側及びスレーブ側に保持機能を持
った、スタティック型フリップ・フロップにおいて、マ
スタ側とスレーブ側でひとつの保持用インバータ4を共
有し、切り替えて用いる構成とすることで、マスタ、ス
レーブ双方にそれぞれ、ひとつずつ専用の保持用インバ
ータ4を持たせる事なく、マスタ・スレーブ双方に保持
機能を持った回路構成を提供する。また、クロック信号
に同期させて、マスタ側からスレーブ側への信号伝達を
ON、OFFさせるスイッチ素子と、マスタ側かまたは
スレーブ側の保持回路をON、OFFさせるスイッチ素
子を一組のスイッチ素子3a,3bで共用させている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動作速度を低下さ
せる事なく、低消費電力でレイアウト面積が小さいフリ
ップ・フロップに関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの低消費電力化またはチップ面積
削減を図る上で、そのLSIを構成する基本セルの性能
向上が重要となる。その基本セルの中でもLSI全体に
占める使用率、セルのレイアウト面積、消費電力のいず
れにおいても大きい割合を占めるフリップ・フリップの
レイアウト面積削減と低消費電力化はLSI全体の性能
向上を図る上で重要な課題となる。
【0003】マスタラッチとスレーブラッチから構成さ
れるフリップ・フロップにおいて、セルのレイアウト面
積を削減する従来技術としては、データの保持機能をマ
スタ側とスレーブ側のどちらか一方にだけ持たせたセミ
スタティック型フリップ・フロップまたはマスタ側、ス
レーブ側のいずれにも保持機能を持たないダイナミック
型フリップ・フロップがある。この様に保持機能を持た
なくする事で、フリップ・フロップを構成するトランジ
スタ数の削減が図れ、レイアウト面積の削減を図る方法
がある。従来例として図4にセミスタティックDFFの
回路例を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】携帯用電子機器の性能
向上の為、LSIの低消費電力化がこれまでに増して重
要な課題となる。この為LSIのシステムとしては、ク
ロック部にゲーティッドを設け、使用していない回路ブ
ロックへはクロック信号の供給を停止する手法が頻繁に
用いられる。この様なLSIシステムの中で用いられる
フリップ・フロップの多くは、ある期間クロック信号の
供給が比較的長時間止まっている場合がある。従って、
この様なシステム中で、前記従来技術の様な、セミスタ
ティック型フリップ・フロップやダイナミック型フリッ
プ・フロップを用いた場合、保持回路を持たない方のラ
ッチ入力は不定状態となり誤動作の原因となったり、リ
ーク問題が発生する恐れがある。
【0005】本発明の目的は、前記の様なLSIシステ
ムでも用いる事が出来る、マスタ及びスレーブ側の両方
に保持機能を持つフリップフロップであって、動作速度
を低下させる事なく、レイアウト面積の削減と低消費電
力化が図れる回路構成を具備したフリップ・フロップを
提供する事にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決する本
発明の請求項1記載のフリップ・フロップは、マスタ側
の保持回路と、スレーブ側の保持回路とを具備し、前記
マスタ側の保持回路と前記スレーブ側の保持回路におい
て、共用する箇所を有することを特徴とする。
【0007】この構成によれば、マスタ側とスレーブ側
で共用する箇所を設けたので、マスタ、スレーブ双方に
それぞれ、共用する箇所を持たせる事なく、マスタ・ス
レーブ両方に保持機能を持った回路構成を提供できるこ
ととなる。
【0008】本発明の請求項2記載のフリップ・フロッ
プは、前記共用する箇所を前記マスタ側の保持回路とす
るかまたは前記スレーブ側の保持回路とするかを切り換
える第1のスイッチ素子を有する構成を採用する。
【0009】本発明の請求項3記載のフリップ・フロッ
プは、マスタ側からスレーブ側にデータを伝達したり、
マスタ側とスレーブ側を電気的に切断する第2のスイッ
チ素子を有し、前記第1のスイッチ素子と前記第2のス
イッチ素子とを共用する構成を採用する。
【0010】この構成によれば、前記第1のスイッチ素
子と前記第2のスイッチ素子とを共用させる回路構成を
具備したフリップ・フロップとする事で、回路を構成す
るトランジスタ数を削減できる。これらによりマスタ・
スレーブ双方に保持機能を持たせたまま、フリップ・フ
ロップを構成するトランジスタ数を削減出来る為、動作
速度を低下させることなく、レイアウト面積と消費電力
の削減が可能となる。
【0011】本発明の請求項4記載のフリップ・フロッ
プは、前記共用する箇所にセットまたはリセット機能を
設ける構成を採用する。
【0012】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下本発明の実
施の形態1として、Dフリップ・フロップ(DFF)に
ついて、図面を参照しながら説明する。図1は本実施の
形態におけるスタティック型DFFの回路構成を示す。
Dフリップ・フロップは、マスタ側及びスレーブ側に保
持機能を持ち、マスタ側が透過状態であり、スレーブが
保持状態の第1状態と、マスタ側が保持状態であり、ス
レーブ側が透過状態の第2状態を有する。
【0013】図1において、本DFFは、トライステー
ト・インバータ1aとインバータ1bで構成されるマス
タ側と、トライステートインバータ2aとインバータ2
bから構成されるスレーブ側、そしてマスタからスレー
ブへ信号の伝達をON、OFFするNMOSトランジス
タ3a,3b及び、クロック信号の反転信号を供給する
インバータ5、そしてマスタ/スレーブ両方の保持機能
を果たすインバータ4から構成される。
【0014】ここで、マスタ側の保持回路は、インバー
タ1b,NMOSトランジスタ3a,3b及びインバータ
4で構成される。また、スレーブ側の保持回路は、トラ
イステートインバータ2aとインバータ4で構成され
る。前記マスタ側の保持回路と前記スレーブ側の保持回
路において、インバータ4が共用する箇所となってい
る。
【0015】また、前記共用する箇所(インバータ4)
をマスタ側の保持回路とするかまたはスレーブ側の保持
回路とするかを切り換える第1のスイッチ素子は、NM
OSトランジスタ3a,3b及びトライステートインバ
ータ2aで構成される。
【0016】また、マスタ側からスレーブ側にデータを
伝達したり、マスタ側とスレーブ側を電気的に切断する
第2のスイッチ素子は、前記第1のスイッチ素子と共用
する構成を採用している。
【0017】以上のように構成されたDFFについて、
その動作を説明する。図1において、クロック信号の論
理値が”0”の場合、トライステートインバータ1aは
ONとなり、マスタ側は透過状態となる。NMOSトラ
ンジスタ3a,3bはOFFとなり、DFFの入力信号
はマスタ側から、スレーブ側には伝達されない。また同
時にインバータ1bに対して、言い換えればマスタ側に
対して保持回路を形成するインバータ4がOFF状態と
なる。この時トライステート・インバータ2aがONで
あるので、スレーブ側はインバータ4と、トライステー
ト・インバータ2aで保持回路を形成し、インバータ2
bで出力を駆動する。
【0018】一方、クロックの論理値が”1”となる場
合には、クロック信号の立ち上がりエッジに同期して、
トライステート・インバータ1aがOFFとなり、代っ
てNMOSトランジスタ3a,3bがONとなる。これ
によりマスタ側のデータがDFFの出力側に伝達され
る。この時DFFの入力信号が遮断されている為、不定
状態による誤動作やリーク防止の為、インバータ4が保
持回路として機能する。また、信号の衝突で動作速度や
消費電力に、悪影響を与えない様にする為、トライステ
ート・インバータ2aはOFFとなる。
【0019】つまり、本実施の形態の場合、クロック信
号の論理値が”0”の時、スレーブ側の保持回路として
機能していたインバータ4は、クロック信号の論理値
が”1”の場合には、マスタ側の保持回路として機能す
る事ができる。
【0020】従来例である図3の様なDFFと比較した
場合、マスタ側の保持用インバータ6bとスレーブ側の
保持用インバータ7bは、本実施の形態においては、イ
ンバータ4に相当する。即ち本実施の形態では、一つの
保持用インバータ4で、マスタ、スレーブ2つの保持機
能を共有する回路構成を具備している。この様に機能を
共有させてトランジスタ数を削減する事で、レイアウト
面積と消費電力の削減が可能となる。
【0021】(実施の形態2)以下本発明における実施
の形態2として、実施の形態1の改善型Dフリップ・フ
ロップ(DFF)について、図面を参照しながら説明す
る。図2は本実施の形態におけるスタティック型DFF
の回路構成を示す。
【0022】図1において、マスタ・スレーブ間のデー
タ転送をON、OFFする機能とマスタ側の保持機能を
ON、OFFする機能を共用したNMOSトランジスタ
3a、3bの動作を改善した回路を図2に示す。
【0023】例えば、図1の回路においては、マスタ側
からスレーブ側に書き込むデータが”1”の場合、図1
の回路は、スイッチ素子がNMOSのみで構成されてい
る為、出力側には十分なハイレベルを維持する事が困難
なケースもある。これはNMOSが電位をGNDに引き
落とす能力は十分持っているのに対し、VDDに引き上
げる能力は必ずしも十分でない事が原因である。通常動
作では問題が発生しなくとも、回路の使用形態等によっ
ては、電源電圧の僅かな低下などが、誤動作の原因を引
き起こすケースも考えられる。この様な場合は、図2に
示した回路の様に、NMOSとPMOSの両方を用いた
スイッチ素子13a,13bを用いることで解決でき
る。そして本実施の形態でもトランジスタ数の観点から
見れば、図3(従来例)と比較しても判る様に、このス
イッチ部でのトランジスタ数の増加はなく、依然として
保持回路を共有した部分でのトランジスタ数削減効果は
残る。従って、レイアウトの小さなフリップ・フロップ
が提供できる。
【0024】(実施の形態3)以下本発明における実施
の形態3として、セット端子付Dフリップ・フロップに
ついて、図面を参照しながら説明する。図5は本実施の
形態におけるセット端子付スタティック型DFFの回路
構成を示す。
【0025】本実施の形態は、実施の形態1と同様、マ
スタ側とスレーブ側の保持回路において共有する箇所
(インバータ4)を設けたが、この共有する箇所にセッ
ト機能を付加する為、実施の形態1のインバータ4の代
りに、NANDゲート9で構成した。即ちNANDゲー
ト9の2入力のうち一方をセット端子とし、セット端子
に入力されるセット信号Sの論理値が”1”の場合はN
AND9ゲートがインバータとして機能する為、実施の
形態1と同様の動作を行う事が出来る。
【0026】セット動作時は、クロックの論理値が”
0”の場合、NANDゲート9は、スレーブ側で保持回
路を形成しており、セット信号Sの論理値”0”が入力
されると、NANDゲート出力は必ず論理値”1”が出
力される。従って、DFFの出力端子Qを論理値”0”
とする事が出来る。
【0027】一方、クロックの論理値が”1”の場合、
NANDゲート9は、マスタ側で保持回路を形成してお
り、セット信号Sの論理値”0”が入力されると、NA
NDゲート出力は必ず論理値”1”が出力する為、DF
Fの出力端子Qを論理値”0”とする事が出来る。
【0028】即ち、図6に示す様な従来例では、マスタ
・スレーブ両方にセット用のNANDゲートが必要であ
るが、本実施の形態では、1個のNANDゲートでこれ
ら2個分の機能を実現可能な回路となっている。従っ
て、NANDゲートをマスタ、スレーブで共有している
分だけトランジスタ数を削減可能であり、この際、動作
速度への影響を与える事なくレイアウト面積の削減が図
れる。
【0029】なお、本実施の形態では、共有する箇所に
セット機能を付加する為、NANDゲート9を用いて構
成したが、共有する箇所にリセット機能を付加するなら
ば、NANDゲート9の代わりにNOR素子を用い、さ
らにセット信号Sの代わりにリセット信号Rを用いれ
ば、実現できることは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、マスタ・スレーブ両方
に保持回路を持ったスタティック型フリップ・フロップ
を、動作速度を低下させることなくレイアウト面積と消
費電力を削減した回路実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態によるスタティック型
DFFの回路構成図
【図2】本発明の第2の実施形態によるスタティック型
DFFの回路構成図
【図3】従来例におけるスタティック型DFFの回路構
成図
【図4】従来例におけるセミスタティック型DFFの回
路構成図
【図5】本発明の第3の実施形態によるセット付スタテ
ィック型DFFの回路構成図
【図6】従来例におけるセット付スタティック型DFF
の回路構成図
【符号の説明】
1a,2a トライステートインバータ 1b,2b,5,6b,7b インバータ 3a,3b NMOSトランジスタ 4 マスタ/スレーブ共用の保持用インバータ 6a,7a,8 スイッチ素子 9 マスタ/スレーブ共用のNANDゲート

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスタ側の保持回路と、スレーブ側の保
    持回路とを具備し、 前記マスタ側の保持回路と前記スレーブ側の保持回路に
    おいて、共用する箇所を有することを特徴とするフリッ
    プ・フロップ回路。
  2. 【請求項2】 前記共用する箇所を前記マスタ側の保持
    回路とするかまたは前記スレーブ側の保持回路とするか
    を切り換える第1のスイッチ素子を有することを特徴と
    する請求項1記載のフリップ・フロップ回路。
  3. 【請求項3】 マスタ側からスレーブ側にデータを伝達
    したり、マスタ側とスレーブ側を電気的に切断する第2
    のスイッチ素子を有し、 前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子とを
    共用することを特徴とする請求項2記載のフリップ・フ
    ロップ回路。
  4. 【請求項4】 前記共用する箇所にセットまたはリセッ
    ト機能を設けたことを特徴とするフ請求項1乃至請求項
    3記載のフリップ・フロップ回路。
JP10136405A 1998-05-19 1998-05-19 フリップ・フロップ Pending JPH11330917A (ja)

Priority Applications (1)

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JP10136405A JPH11330917A (ja) 1998-05-19 1998-05-19 フリップ・フロップ

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JP10136405A JPH11330917A (ja) 1998-05-19 1998-05-19 フリップ・フロップ

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JP (1) JPH11330917A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7301381B2 (en) 2004-11-17 2007-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Clocked state devices including master-slave terminal transmission gates and methods of operating same
JP2008219785A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体集積回路
US9473117B2 (en) 2015-02-13 2016-10-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-bit flip-flops and scan chain circuits

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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