JPS5979632A - ラツチ回路 - Google Patents

ラツチ回路

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Publication number
JPS5979632A
JPS5979632A JP57189103A JP18910382A JPS5979632A JP S5979632 A JPS5979632 A JP S5979632A JP 57189103 A JP57189103 A JP 57189103A JP 18910382 A JP18910382 A JP 18910382A JP S5979632 A JPS5979632 A JP S5979632A
Authority
JP
Japan
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circuit
output
signal
gate
turned
Prior art date
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Pending
Application number
JP57189103A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Shinagawa
裕 品川
Tatsuaki Ueno
上野 達彰
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.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Microcomputer Engineering Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP57189103A priority Critical patent/JPS5979632A/ja
Publication of JPS5979632A publication Critical patent/JPS5979632A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/356017Bistable circuits using additional transistors in the input circuit
    • H03K3/356052Bistable circuits using additional transistors in the input circuit using pass gates
    • H03K3/35606Bistable circuits using additional transistors in the input circuit using pass gates with synchronous operation

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ラッチ(フリップフロップ)回路に関する
従来より、第1図に示すようなMOSFET (絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタ)で構成されたラッチ回路
がディジタル半導体集積回路装置に用いられている。こ
のラッチ回路にあっては、入力信号が縦列形態にされた
2つのインバータIVL、、IV2と、プッシュプル出
力回路とを通して出力端子に伝えられるため、信号伝達
速度が遅いという欠点がある。例えば、8ビツト構成の
マイクロコンピユータにおいては、2MHzの基本クロ
ックにより動作させられるのに対して、16ビツト構成
のマイクロコンピュータでは、8 M Hzの基本クロ
ックにより動作させられる。これに伴い、各回路の高速
化が望まれているが、上記第1図のラッチ回路ではその
信号伝達速度が遅いので使用できない。
この発明の目的は、信号伝達速度の高速化を図ったラッ
チ回路を提供することにある。
この発明の他の目的は、低消費電力化を図ったランチ回
路を提供することにある。
この発明の更に他の目的は、以下の説明及び図面から明
らかになるであろう。
第2図には、この発明の一実施例の回路図が示されてい
る。
同図の各回路素子は、公知の半導体集積回路の製造技術
により1個の半導体基板上において形成される。この実
施例では、特に制限されないが、nチャンネルMO5F
ETを用いて構成される。
MO3FETQIとQ2は、プッシュプル出力回路を構
成する。このMO3FETQIのゲートには、伝送ゲー
)MO3FETQ4を通して入力端子INから供給され
る入力信号が印加され、他方のMO3FETQ2のゲー
トには、伝送ゲートMOS F ETQ 4′を通して
入力端子INから供給される入力信号がインバータIV
4を介して反転されて印加される。上記伝送ゲートMO
3FETQ4.Q4’ のゲートには、タイミング信号
φが共通に印加されている。
そして、ランチ機能を持たせるため、上記プッシュプル
出力回路の出力端子OUTには、次の回路が設けられる
。上記出力端子OUTと電源電圧Vccとの間には、プ
ルアップ抵抗としてのディプレッション型MO3FET
Q5が接続される。また、上記出力端子OUTと接地電
位との間には、駆動MO3FET、Q6が設けられる。
このMO5FETQ6のゲートには、上記出力端子OU
Tの出力信号と上記タイミング信号φとを受けるノア(
NOR)ゲート回路G1の出力信号が印加される。
次に、この実施例回路の動作を説明する。
タイミング信号φがハイレベルに立ち上がると、伝送ゲ
ートMO3FETQ4.Q4°がオン状態になり、入力
端子INからの入力信号をMO3FETQI、Q2のゲ
ートに伝える。したがって、上記入力信号がハイレベル
ならMO3FETQIがオン状態にされ、インバータI
V4を通した入力信号がロウレベルになるのでMO3F
ETQ2がオフ状態にされる。また、上記タイミング信
号φのハイレベルにより、ゲート回路G1の出力がロウ
レベルとなるので、MO3FETQ6がオフ状態にされ
る。このため、保持レベルがハイレベルであるときには
、出力端子0.UTの出力信号がハイレベルに立ち上が
る。
また、上記入力信号がロウレベルならMO3FETQl
がオフ状態にされ、インバータIV4を通した入力信号
がハイレベルになるのでMO3FETQ2がオン状態に
される。このときも上記タイミング信号φのハイレベル
により、ゲート回路G1の出力がロウレベルになってい
るのでMO3FETQ6がオフ状態にされている。この
ため、保持レベルがロウレベルであるときには、出力端
子OUTの出力信号がロウレベルに立ち下がる。
次に、タイミング信号φがロウレベルに変化すると、M
O3FETQ4.Q4’がオフ状態になるので、MO5
FETQI又はQ2は、そのゲート蓄積電位により一定
期間オン状態を継続する。
上記タイミング信号φのロウレベルにより、ゲート回路
G1が開き、上記出力端子OUTの信号を反転してMO
3FETQ6のゲートに伝える。したがって、上記出力
信号がハイレベルならMO3FETQ6をオフ状態にす
るので、プルアップMO3FETQ5により出力端子O
UTのハイレベルを保持する。また、上記出力信号がロ
ウレベルならゲート回路G1の出力がハイレベルになり
MO3FETQ6をオン状態にするので出力端子OUT
のレベルをロウレベルに保持させる。
このようなゲート回路G1と上記MOS F ETQ5
.Q6との動作により、上記出力MO3FETQI又は
Q2のゲート蓄積電荷が消滅してもその出力端子OUT
の出力レベルを保持させることができる。
第3図には、この発明の他の一実施例の回路図が示され
ている。
この実施例では、上記プッシュプル出力MO8FETQ
1.Q2のゲートには、上記同様な伝送ゲートMO5F
ETQ4.Q4”を通してタイミング信号φを供給する
。そして、このMO3FETQ4のゲートに入力端子I
Nからの入力信号を印加し、他のMO3FETQ4°の
ゲートにインバータTV4”により反転した入力信号を
印加している。いま、入力信号がハイレベルなら伝送ゲ
−)MO3FETQ4のみをオン状態するので、タイミ
ング信号φのハイレベルがMO3FETQ1のゲートに
伝えられ、MO3FETQIがオン状態になるため出力
端子OUTをハイレベルにする。一方、入力信号がロウ
レベルなら伝送ゲートMO3FETQ4”のみをオン状
態にするので、タイミング信号φのハイレベルがMO3
FETQ2のゲートに伝えられ、MO3FETQ2がオ
ン状態になるため出力端子OUTをロウレベルにする。
また、この実施例では、上記第2図の回路におけるプル
アップMO3FETQ5を通して流れる直流電流の発生
を防止するため、」二記ディプレッジaン型MO3FE
TQ5に代え、エンハンスメント型MO3FETQ5′
が用いられる。このMO3FETQ5“ のゲートには
、上記タイミング出力φとインバータTV5を通して反
転された出力端子OUTの出力信号を受けるノアゲート
回路G2の出力が印加される。
この実施例のレベル保持回路の動作を次に説明する。
タイミング信号ψがロウレベルになると、ゲート回路G
l、(,2が共に開き、出力端子OU Tがハイレベル
ならゲート回路G2の出力がハイレベルとなりMO3F
ETQ5’ をオン状態にし、ゲート回路Glの出力が
ロウレベルとなりMO3FETQ6をオフ状態にするの
で、MO3FETQ5°のオン状態により出力端子OU
Tのハイレベル出力信号を保持させることになる。一方
、出力端子OUTがロウレベルならゲート回路G2の出
力がロウレベルとなりMO3FETQ5°をオフ状態に
し、ゲート回路G1の出力がハイレベルとなりMO3F
ETQ6をオン状態にするので、MO3FETQ6のオ
ン状態により出力端子OUTのロウレベル出力信号を保
持させることになる。
第4図には、この発明の他の一実施例の回路図が示され
ている。
この実施例回路において、レベル保持回路は、上記第2
図の回路と同様であるのでその説明を省略する。また、
入力信号の取込みの基本的方式は、第3図の回路と同様
であり、出力ハイレベルを高レベルにするため、次のブ
ートスドラ・2プ回路が付加されている。
すなわち、出力MO3FETQIとドレイン。
ゲートが共通接続されたMO3FETQ7が設けらる。
このMO3FETQ7のソースと接地電位間には、MO
3FETQ8が設けられ、上記M。
5FETQ7のゲートとMO’5FETQ7.Q8の接
続点との間には、ブートストランプ容量CBが設けられ
る。上記MO3FETQ8のゲートには、入力端子IN
からの入力信号とタイミング信号φとを受けるナントゲ
ート回路G3の出力が印加される。そして、伝送ゲート
MO3FETQ4”のゲートには、入力端子INからの
入力信号がインバータIV4を通して反転されるととも
にそのゲートに電源電圧Vccが印加されたカットMO
3FETQ9を介して供給されている。
この実施例回路の入力部のブートストラップ動作を次に
説明する。
入力端子INからの入力信号がハイレベルのときでタイ
ミング信号φがロウレベルのとき、ゲート回路G3の出
力が上記タイミング信号φのロウレベルによりハイレベ
ルとなってMO3FETQ8をオン状態にしている。し
たがって、タイミング信号φのハイレベルへの立ち上が
りでMO3FBTQI、Q7をオン状態にするとともに
ブートスI・ランプ容量CBをチャージアップする。そ
して、ゲート回路G3の出力が少し遅れてロウレベルに
立ち下がりMClFETQ8をオフ状態にする。このM
ClFETQBのオフ状態によりMClFETQ7.G
8の接続点の電位がハイレベルに立ち上がるので、MC
lFETQI、G7のゲートにブートストラップ容量C
Bで形成されたブートストラップ電圧が印加されること
になる。したがって、その出力端子OUTには、電源電
圧Vccレベルの高レベルが得られる。
なお、上記入力信号がロウレベルのときには、MClF
ETQ4がオフ状態であり、MCl5FETQ 4’ 
がオン状態になっているので、タイミング信号φのハイ
レベルへの立ち上がりとともにMClFETQ4’ の
ゲート、チャンネル間のセルフブートストラップ作用に
よりタイミング信号φのハイレベルがそのままレベル損
失なく MOS FETQ2のゲートに伝えられ、MC
lFETQ2がオン状態になって、その出力レベルをロ
ウレベルにする。
以上説明した実施例回路においては、入力信号を信号取
込み回路を介して直接出力回路を構成するプッシュプル
回路を駆動するので、その信号伝達速度を速くすること
ができる。ちなみに、本願発明者によるコンピュータシ
ミュレーション結果によれば、上記第1図の回路では、
出力伝達時間が約26ナノ秒であるのに対し、例えば第
4図の実施例回路では、約10ナノ秒と大幅な高速動作
を実現することができる。したがって、例えば前記16
ビツト構成のマイクロコンピュータにおけるランチ出力
回路としても十分使用することができる。
また、レベル保持回路は、出力端子OUTでのリーク電
流によるレベル低下を補うだけの微少電流を供給するも
のであるので、その消費電流が極めて小さいことと、直
流電流を消費するインバータ、ゲート回路の数を少なく
できるから全体としての消費電力を小さくすることもで
きる。
この発明は、前記実施例に限定されない。
上記第2図の実施例回路において、MClFETQ5は
、例えばポリシリコン抵抗素子を利用するものであって
もよい。また、MOSFETは、1 pチャンネルMO3FF、Tを用いるもの、あるいはn
チャンネルMO3FETとpチャンネルMO3FETと
を組合せて構成される0M03回路により構成するもの
、さらには、バイポーラ型トランジスタを用いるもの等
積々の回路素子を利用することができる。
また、上記入力信号を取り込む回路は、ゲート回路を用
いるものであってもよい。
この発明は、上記ランチ出力回路の他、半導体集積回路
装置内における信号を保持するための内部ラッチ回路と
しても用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来用いられていたラッチ回路の一例を示す
回路図、 第2図は、この発明の一実施例を示す回路図、第3図は
、この発明の他の一実施例を示す回路図、 第4図は、この発明の更に他の一実施例を示す回路図で
ある。 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、所定のタイミング信号に制御されるゲート回路を通
    した入力信号を受けるプッシュプル出力回路と、このプ
    ッシュプル出力回路の出力端子に設、けられ、上記タイ
    ミング信号により上記プッシュプル出力回路に対して相
    補的に動作状態にされる出力レベル保持回路とを含むこ
    とを特徴とするラッチ回路。 2、上記レベル保持回路は、上記プッシュプル出力回路
    の出力端子と一方の電柳端子との間に設けられた抵抗手
    段と、上記出力端子と他方の電源端子との間に設けられ
    た駆動手段と、上記タイミング信号により上記出力端子
    の信号を駆動手段に伝えるゲート回路とで構成されるも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    ラッチ回路。 3、上記レベル保持回路は、上記プッシュプル出力回路
    の出力端子と電源電圧端子と接地端子との間にそれぞれ
    設けられた駆動手段と、上記タイミング信号によ□り上
    記出力端子の信号を上記駆動手段に相補的に伝える一対
    のゲート回路とで構成されるものであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のラッチ回路。 4、上記各回路は、MOSFETで構成された半導体集
    積回路装置の出力回路として用いられるものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1、第2又は第3項記載
    のランチ回路。
JP57189103A 1982-10-29 1982-10-29 ラツチ回路 Pending JPS5979632A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5227674A (en) * 1990-09-12 1993-07-13 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device
US5378934A (en) * 1990-09-12 1995-01-03 Hitachi, Ltd. Circuit having a master-and-slave and a by-pass

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54140444A (en) * 1978-04-24 1979-10-31 Hitachi Ltd Ratch circuit
JPS5597092A (en) * 1979-01-12 1980-07-23 Sanyo Electric Co Ltd Electronic circuit

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