JPS5915529B2 - logic circuit - Google Patents
logic circuitInfo
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- JPS5915529B2 JPS5915529B2 JP52006840A JP684077A JPS5915529B2 JP S5915529 B2 JPS5915529 B2 JP S5915529B2 JP 52006840 A JP52006840 A JP 52006840A JP 684077 A JP684077 A JP 684077A JP S5915529 B2 JPS5915529 B2 JP S5915529B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/027—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
- H03K3/037—Bistable circuits
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はD型フリップフロップ回路と類似の動作をす
る論理回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a logic circuit that operates similar to a D-type flip-flop circuit.
従来知られている同期型のD型フリップフロップ回路(
以下FFと略称する)は、一般に第1図あるいは第2図
のように構成されている。The conventionally known synchronous D-type flip-flop circuit (
The FF (hereinafter abbreviated as FF) is generally configured as shown in FIG. 1 or 2.
第1図は6個のナントゲートを用いた例で、クロックパ
ルスCPを受けて動作し、入力り信号を1クロックパル
ス時間遅らせた出力Qを得る。FIG. 1 shows an example using six Nant gates, which operate in response to a clock pulse CP to obtain an output Q which is an input signal delayed by one clock pulse time.
qは出力Qと逆相の出力である。q is an output that is in opposite phase to the output Q.
第2図は8個のナントゲートを用いた例で、クロックパ
ルスCPおよびこれト逆相のクロックパルスCPにより
動作する。FIG. 2 shows an example using eight Nant gates, which are operated by a clock pulse CP and a clock pulse CP having an opposite phase.
このようなり型FFを集積回路化するには、消費電力や
集積度の点から、できるだけ素子数や配線数が少ないよ
うな回路構成が望まれることは言うまでもない。In order to integrate such a curved FF, it goes without saying that a circuit configuration with as few elements and wires as possible is desired from the viewpoint of power consumption and degree of integration.
この発明は、パルスの通過するゲートの数を減少させる
と共に、ゲートを通過するパルスの時間遅れを適当に設
定することで配線数を減らし、低電力動作、集積度向上
を可能とした論理回路を提供するものである。This invention reduces the number of gates through which pulses pass and appropriately sets the time delay of pulses passing through the gates, thereby reducing the number of wires and creating a logic circuit that enables low-power operation and improved integration. This is what we provide.
この発明の基本となる論理回路は、ナントゲートまたは
ノアゲート4個で構成される。The basic logic circuit of this invention is composed of four Nant gates or four Nor gates.
第3図はナントゲートを用いた場合の基本構成である。FIG. 3 shows the basic configuration when using a Nant gate.
即ち、第1、第2のナントゲートG1.G2は互いに一
方の出力を他方の入力に帰還し同様に第3、第4のナン
トゲートG3.G4についても一方の出力を他方の入力
に帰還すると共に、第1のナンドゲ−)G、の出力を第
3、第4のナントゲートG3゜G4に入力している。That is, the first and second Nantes gates G1. G2 feed back one output to the other input, and similarly connect the third and fourth Nant gates G3 . Regarding G4, one output is fed back to the other input, and the output of the first NAND gate G4 is input to the third and fourth NAND gates G3 and G4.
そして、第1、第2のゲートG1.G2に共通に第1の
クロックパルスCPを入力し、第4のゲートG4にこれ
と逆相の第2のクロックパルスOを入力し、第1のゲー
トに信号りを入力して第3、第4のゲートから出力Q。Then, the first and second gates G1. The first clock pulse CP is commonly input to G2, the second clock pulse O having the opposite phase is input to the fourth gate G4, the signal is input to the first gate, and the third and third clock pulses are inputted to the fourth gate G4. Output Q from gate 4.
Q′を得るようになっている。Q' is obtained.
ここで、第2、第3のゲートG2.G3の出力端にそれ
ぞれ遅延要素DL1.DL2を設けている。Here, the second and third gates G2. Delay elements DL1. DL2 is provided.
このように遅延要素DL1.DL2を入れることで、第
2、第3のゲートG2.G3の出力変化の遅れをそれぞ
れ第1、第4のゲー) G12 G4のそれより太き(
しており、この結果としてb入力を用いることなく所望
の論理動作を行わせることが可能となる。In this way, delay element DL1. By inserting DL2, the second and third gates G2. The delay in the output change of G3 is the first and fourth game respectively) G12 Thicker than that of G4 (
As a result, it is possible to perform a desired logical operation without using the b input.
その動作タイミングチャートを第4図に示す。The operation timing chart is shown in FIG.
この場合、遅延要素DL1.DL2の働きとしては、ゲ
ート出力が高レベルから低レベルに変化する際の時間の
み遅くなればよいのであって、低レベルから高レベルに
変化する際の時間は遅れなくてもよい。In this case, delay element DL1. As for the function of DL2, it is only necessary to delay the time when the gate output changes from a high level to a low level, and there is no need to delay the time when the gate output changes from a low level to a high level.
ただし、ノアゲートを用いる場合にはこの関係は逆にな
る。However, when using the Noah gate, this relationship is reversed.
この発明に係る論理回路は、論理素子としてI 2L
(Integrated Injection Log
ic )を用いた場合に特に効果が大きい。The logic circuit according to the present invention has I 2L as a logic element.
(Integrated Injection Log
ic) is particularly effective.
I2Lは最近開発された論理素子で、等価回路で示すと
第5図のように表わされる。I2L is a recently developed logic element, and its equivalent circuit is shown in FIG.
即ち、インバータ用NPNI−ランジスタT1 と、こ
のトランジスタT1のベースにコレクタを、エミッタに
ベースを接続したインジェクタ用PNP トランジスタ
T2 とから構成される。That is, it is composed of an inverter NPNI transistor T1 and an injector PNP transistor T2 whose collector is connected to the base of this transistor T1 and whose base is connected to the emitter.
インバータ用トランジスタT1は通常のプレーナトラン
ジスタにおけるエミッタとコレクタを逆にしたいわゆる
逆構造パーティカルトランジスタにより構成され、イン
ジェクタ用トランジスタT2はそのコレクタ、ベースを
それぞれインバータ用トランジスタT□のベースエミッ
タと共用する形でラテラル構造のトランジスタとして構
成される。The inverter transistor T1 is composed of a so-called reverse structure particle transistor in which the emitter and collector of a normal planar transistor are reversed, and the injector transistor T2 has a collector and a base that are shared with the base emitter of the inverter transistor T□. It is configured as a lateral structure transistor.
そして、インジェクタ用トランジスタT2のエミッタに
外部電源VEE を印加してこのトランジスタT2を介
してインバータ用トランジスタT1のベースに電荷を供
給することにより論理動作を行わせるものである。Logic operation is performed by applying an external power supply VEE to the emitter of the injector transistor T2 and supplying charges to the base of the inverter transistor T1 via the transistor T2.
第5図の例ではインバータ用トランジスタT1をマルチ
コレクタ形式として2個の出力端0UT1,0UT2を
設け、また3個の入力端IN1〜1N3を設けており、
このI2Lの記号を以下の説明では第6図のように表わ
すことにする。In the example shown in FIG. 5, the inverter transistor T1 is of a multi-collector type, and two output terminals 0UT1 and 0UT2 are provided, and three input terminals IN1 to 1N3 are provided.
The symbol for I2L will be expressed as shown in FIG. 6 in the following explanation.
このような■2Lを用いた場合の第3図に対応する論理
回路を示すと第7図のようになる。FIG. 7 shows a logic circuit corresponding to FIG. 3 when such 2L is used.
4個のゲートG11〜G14から構成され、1個の入力
りのみで動作させることは基本的に同じである。They are basically the same in that they are composed of four gates G11 to G14 and operate with only one input.
ゲ−)G。Game)G.
1.Go2はクロックパルスを伝達するためのものであ
る。1. Go2 is for transmitting clock pulses.
第3図に示した遅延要素を第7図では省いであるが、こ
れはゲートG1.〜G14の形状を選ぶことで遅延要素
を入れたと同じ機能を持たせていることによる。Although the delay elements shown in FIG. 3 are omitted in FIG. 7, this is because gates G1. This is because by selecting the shape of ~G14, it has the same function as adding a delay element.
即ち、第7図の構成では、第2、第3のゲー) G12
、G13におけるインジェクタ用トランジスタの形状
を他のゲートと変えて、供給電流が他のゲートに比べて
杓子となるように設定しである。That is, in the configuration of FIG. 7, the second and third games) G12
, the shape of the injector transistor in G13 is changed from that of the other gates, and the supply current is set to be smaller than that of the other gates.
この結果、第2、第3のゲートG12 t G13の入
力部の立上り時間はそれぞれ第1、第4のゲートG11
のそれより長くなる。As a result, the rise times of the input parts of the second and third gates G12 t G13 are the same as those of the first and fourth gates G11, respectively.
longer than that of
このようにすれば、クロックパルスCPが低レベルから
高レベルになるとき、D入力が高レベルであれば第1の
ゲートG11の入力部の電位は第2のゲートG1□のそ
れより先に高レベルになり、第1のゲートG11の出力
につながる第2のゲートG12の入力部の電位を低レベ
ルにしてしまう。In this way, when the clock pulse CP changes from a low level to a high level, if the D input is at a high level, the potential at the input of the first gate G11 will rise before that of the second gate G1□. level, causing the potential at the input portion of the second gate G12 connected to the output of the first gate G11 to become low level.
逆にD入力が低レベルであれば第1のゲートG1□の入
力部は高レベルになれず、第2のゲートG1□の入力部
の電位が高レベルになり、第2のゲートG1□の出力に
つながる第1のゲートG1、の入力部の電位を低レベル
に抑える。Conversely, if the D input is at a low level, the input part of the first gate G1□ cannot go to a high level, the potential at the input part of the second gate G1□ becomes a high level, and the potential of the input part of the second gate G1□ becomes high level. The potential at the input portion of the first gate G1 connected to the output is suppressed to a low level.
以上のようにして、D入力が高レベルか低レベルカニヨ
ってクロックパルスCPが低レベルカラ高レベルになっ
たときの第1、第2のゲートG11゜G1゜の入力部の
電位は、第3図に示すように遅延要素を入れた場合と同
様、一義的に定まる。As described above, when the D input is at a high level or a low level and the clock pulse CP goes from a low level to a high level, the potentials at the input parts of the first and second gates G11° and G1° are shown in FIG. It is uniquely determined, as is the case when a delay element is included as shown in .
第3、第4のゲートG13.G14の関係も第1、第2
のゲートG11.G12の関係と同様である。Third and fourth gates G13. The relationship between G14 is also the first and second
Gate G11. The relationship is similar to that of G12.
このように、b入力が不要となることは、この種の論理
回路を何段か縦続接続して計数回路等を構成する場合を
考えると、配線が簡単になって集積度向上に大きく寄与
する。In this way, eliminating the need for the b input simplifies wiring and greatly contributes to improving the degree of integration when considering the case where several stages of this type of logic circuit are connected in cascade to form a counting circuit, etc. .
また、計数回路等で1つのゲートの出力から入力段に2
つの帰還ループを取出す場合、D、D入力を必要とする
従来のものではゲートを余分に付加しなければならない
が、この発明に係る論理回路を用いれば、そのような余
分なゲートも不要となる。In addition, in a counting circuit, etc., two gates can be connected from the output of one gate to the input stage.
In order to take out two feedback loops, an extra gate must be added in the conventional type that requires D and D inputs, but if the logic circuit according to the present invention is used, such an extra gate is not necessary. .
第7図の論理回路を動かすクロックパルスとしては例え
ば第8図に示すようなものがよい。As a clock pulse for driving the logic circuit shown in FIG. 7, for example, one shown in FIG. 8 is preferable.
即ち、CPとσ丁が同時に変化するデユーティサイクル
50%のパルスである。That is, it is a pulse with a duty cycle of 50% in which CP and σ change simultaneously.
このようなりロックパルスcp、cpはリニア回路を用
いて容易に作ることができる。Such lock pulses cp, cp can be easily created using a linear circuit.
■2Lの場合には、インジェクタとコレクタとの位置関
係、インジェクタ電流等を適尚に選ぶことによって、パ
ルスの伝達遅れを制御することもできる。(2) In the case of 2L, the pulse transmission delay can be controlled by appropriately selecting the positional relationship between the injector and collector, the injector current, etc.
第7図の回路に用いるクロックパルスCP。Clock pulse CP used in the circuit of FIG.
CPとして第9図のようなものでもよい。The CP may be as shown in FIG. 9.
このようなりロックパルスcp、cpは第10図に示す
ゲート構成により作ることができる。Such lock pulses cp, cp can be created by the gate configuration shown in FIG.
また、第11図に示すような低レベルでの重なり時間が
長いクロックパルスCP、CPを用いることも可能であ
る。It is also possible to use clock pulses CP, CP, which have a long overlapping time at a low level, as shown in FIG.
出力のとり出し方として、第12図に示すように第1、
第4のゲートGll 、G14の出力を接続して利用−
でもよい。As shown in Fig. 12, the first method for outputting the output is
Used by connecting the outputs of the fourth gate Gll and G14.
But that's fine.
また、第13図のように出力側にゲー” G15 、c
teからなるラッチ回路を設ければ、完全な相補出力Q
、Qを得ることができる。Also, as shown in Fig. 13, there is a gate on the output side.
If a latch circuit consisting of te is provided, a complete complementary output Q
, Q can be obtained.
第14図はこの発明に係る論理回路を用いて構成した同
期式3進計数回路の例である。FIG. 14 is an example of a synchronous ternary counting circuit constructed using the logic circuit according to the present invention.
即ち、ゲートG11〜G14からなる基本論理回路にゲ
ートG2□〜G24からなる同様の論理回路を接続し、
ゲートG24の出力をゲートG1□のD入力に入れてゲ
ートG137 G23からそれぞれ出力Q、、Q2を取
出すようにしたものである。That is, a similar logic circuit consisting of gates G2□ to G24 is connected to a basic logic circuit consisting of gates G11 to G14,
The output of gate G24 is input to the D input of gate G1□, and outputs Q, Q2 are taken out from gates G137 and G23, respectively.
その動作タイミングチャートを第15図に示す。The operation timing chart is shown in FIG.
この発明に係る論理回路の内容を変更するにはセット、
リセット端子を設ければよい。To change the contents of the logic circuit according to this invention, set,
A reset terminal may be provided.
その例を第16図および第17図に示す。Examples are shown in FIGS. 16 and 17.
これらの回路でゲートGs、GRはセット端子S、リセ
ット端子Rの信号を伝達するためのものである。In these circuits, gates Gs and GR are for transmitting signals from set terminal S and reset terminal R.
なお、目的に応じてセット、リセットの信号線を一部省
(こともできる。Note that some set and reset signal lines can be omitted depending on the purpose.
以上、い(つかの実施例を挙げたが、ゲートのインジェ
クタによる供給電流に差をつける場合、どの程度の差が
好ましいかについても実験的に確かめた。Although a few examples have been given above, we have also experimentally confirmed what degree of difference is preferable when making a difference in the current supplied by the gate injector.
その結果、供給電流の比が1.3より小さくなると動作
が不安定となり、また、2.5を越えると動作周波数が
低くなって好ましくないことがわかった。As a result, it was found that when the ratio of supply currents is less than 1.3, the operation becomes unstable, and when it exceeds 2.5, the operating frequency becomes undesirably low.
この場合、安定度は動作周波数により異なるので、例え
ば動作周波数に応じて供給電流比を大きくする等の工夫
をすればよい。In this case, since the stability varies depending on the operating frequency, measures such as increasing the supply current ratio depending on the operating frequency may be taken.
なお、ゲート入力部の立上り時間に差をつげる手段とし
てインジェクタの形状を変えて供給電流を異ならせる代
りに、ゲート入力部に例えばコンデンサを設けて静電容
量の大きさに差をつけてもよい。Note that instead of changing the shape of the injector to vary the supply current as a means of increasing the difference in the rise time of the gate input section, for example, a capacitor may be provided at the gate input section to create a difference in the size of the capacitance. .
以上詳細に説明したように、この発明に係る論理回路は
素子数が少な(、またゲートを通過するパルスの時間遅
れを適当に設定することで配線数を減らすことができ、
低電力動作、集積度向上が図れる。As explained in detail above, the logic circuit according to the present invention has a small number of elements (and the number of wiring can be reduced by appropriately setting the time delay of the pulse passing through the gate).
Low power operation and higher integration density can be achieved.
なお、以上の説明では■2Lを用いた多出力ナンドケー
トによる実施例を主体としたが、この発明に係る論理回
路はCMO8やTTLを用いたナントゲートで構成する
こともできる。In the above description, the embodiment was mainly based on a multi-output NAND gate using 2L, but the logic circuit according to the present invention can also be constructed with a NAND gate using CMO8 or TTL.
また、負論理で構成する場合にはナントゲートに代って
ノアゲートを用いればよい。Further, when configured with negative logic, a NOR gate may be used instead of a Nant gate.
更に、■2Lを用いた場合には、その性質から、低レベ
ルを出力するのにインジェクタからの供給電流を断つと
いう手段を用いてもよい。Furthermore, when using 2L, due to its nature, a method of cutting off the supply current from the injector may be used to output a low level.
その他、この発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施することができる。In addition, the present invention can be modified in various ways without departing from its spirit.
第1図および第2図は従来の同期式り型FFを示す図、
第3図はこの発明の基本となる4個のナントゲートによ
る論理回路を示す図、第4図はその動作タイミングチャ
ート、第5図はI2Lの等価回路図、第6図は■2Lを
用いたナントゲート記号を示す図、第7図はI2Lを用
いて構成したこの発明に係る論理回路の一例を示す図、
第8図および第9図は第7図の回路に用いるクロックパ
ルスの波形例を示す図、第10図は第9図のクロックパ
ルスを得る回路構成例を示す図、第11図は第7図の回
路に用いる他のクロックパルス波形例を示す図、第12
図および第13図は第7図の回路の出力の取出し方を変
形した例を示す図、第14図はこの発明に係る論理回路
を用いて構成した同期式3進計数回路を示す図、第15
図はその動作タイミングチャート、第16図および第1
7図はこの発明に係る論理回路にセット、リセット機能
をもたせた実施例を示す図である。
G1.GH・・・・・・第1のナントゲート、G2゜G
1□・・・・・・第2のナントゲート、G3.G13・
・・・・・第3のナントゲート、G4.G14・・・・
・・第4のナントゲート、DLI 、 DL2・−・・
・遅延要素。1 and 2 are diagrams showing conventional synchronous type FF,
Fig. 3 is a diagram showing a logic circuit using four Nant gates which is the basis of this invention, Fig. 4 is its operation timing chart, Fig. 5 is an equivalent circuit diagram of I2L, and Fig. 6 is a diagram using ■2L. A diagram showing a Nant gate symbol, FIG. 7 is a diagram showing an example of a logic circuit according to the present invention configured using I2L,
8 and 9 are diagrams showing an example of the waveform of the clock pulse used in the circuit of FIG. 7, FIG. 10 is a diagram showing an example of the circuit configuration for obtaining the clock pulse of FIG. 9, and FIG. Figure 12 shows another clock pulse waveform example used in the circuit of
13 and 13 are diagrams showing a modified example of how the output of the circuit shown in FIG. 7 is taken out, and FIG. 15
The figure shows its operation timing chart, Figure 16 and Figure 1.
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment in which the logic circuit according to the present invention is provided with set and reset functions. G1. GH...First Nantes Gate, G2゜G
1□・・・Second Nantes Gate, G3. G13・
...Third Nantes Gate, G4. G14...
...Fourth Nantes Gate, DLI, DL2...
・Delay element.
Claims (1)
1、第2のゲートの入力にそれぞれ第2、第1のゲート
の出力を帰還し、第3、第4のゲートの入力にそれぞれ
第4、第3の出力を帰還すると共に、第2、第3のゲー
トの出力変化の遅れがそれぞれ第1、第4のゲートのそ
れより大きくなるように設定して、第1、第2のゲート
に第1のクロックパルスを入力すると共に、第4のゲー
トにこれと逆相の第2のクロックパルスを入力し、第1
のゲートに入力信号を供給して第1のゲートの出力を第
3、第4のゲートに入力することによりD型フリップフ
ロップ類似の論理動作を行わせるようにしたことを特徴
とする論理回路。 2 第1〜第4の各ゲートは、インバータ用トランジス
タと、このトランジスタのベースにコレクタを、エミッ
タにベースを接続したこれと相補型のインジェクタ用ト
ランジスタとからなる論理素子で構成され、第2、第3
のゲート入力部の立上り時間をそれぞれ第1、第4のゲ
ートのそれより長(なるように設定した特許請求の範囲
第1項記載の論理回路。[Claims] 1. Constructed using four NAND or NOR gates, the outputs of the second and first gates are fed back to the inputs of the first and second gates, respectively, and the outputs of the third and fourth gates are fed back to the inputs of the first and second gates, respectively. The fourth and third outputs are fed back to the inputs, respectively, and the delay in output change of the second and third gates is set to be larger than that of the first and fourth gates, respectively. The first clock pulse is input to the second gate, and the second clock pulse having the opposite phase is input to the fourth gate, and the first clock pulse is input to the fourth gate.
1. A logic circuit characterized in that a logic operation similar to a D-type flip-flop is performed by supplying an input signal to the gate of the first gate and inputting the output of the first gate to the third and fourth gates. 2. Each of the first to fourth gates is composed of a logic element consisting of an inverter transistor and a complementary injector transistor with a collector connected to the base of this transistor and a base connected to the emitter. Third
2. The logic circuit according to claim 1, wherein the rise time of the gate input section of the gate is set to be longer than that of the first and fourth gates.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52006840A JPS5915529B2 (en) | 1977-01-26 | 1977-01-26 | logic circuit |
US05/859,130 US4160173A (en) | 1976-12-14 | 1977-12-09 | Logic circuit with two pairs of cross-coupled nand/nor gates |
DE2755714A DE2755714C3 (en) | 1976-12-14 | 1977-12-14 | Logical circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52006840A JPS5915529B2 (en) | 1977-01-26 | 1977-01-26 | logic circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5392655A JPS5392655A (en) | 1978-08-14 |
JPS5915529B2 true JPS5915529B2 (en) | 1984-04-10 |
Family
ID=11649428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52006840A Expired JPS5915529B2 (en) | 1976-12-14 | 1977-01-26 | logic circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS5915529B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS6152019A (en) * | 1984-08-21 | 1986-03-14 | Nec Corp | Logic circuit |
-
1977
- 1977-01-26 JP JP52006840A patent/JPS5915529B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5392655A (en) | 1978-08-14 |
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