JPS6034857B2 - スイツチング回路 - Google Patents

スイツチング回路

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JPS6034857B2
JPS6034857B2 JP52044450A JP4445077A JPS6034857B2 JP S6034857 B2 JPS6034857 B2 JP S6034857B2 JP 52044450 A JP52044450 A JP 52044450A JP 4445077 A JP4445077 A JP 4445077A JP S6034857 B2 JPS6034857 B2 JP S6034857B2
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JP
Japan
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circuit
signal
clock pulse
switch
output
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英二 大井
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors

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  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチング回路に関し、主として絶縁ゲート
型電界効果トランジスタ(以下FETと称す)を用いた
回路を対象とする。
例えば、時計用IC(半導体集積回路)に用いれるスイ
ッチング回路として、第1図乃至第4図に示すようなも
のが知られている。
以下これらを順次簡単に説明する。第1図Aは電源Eと
機械薮点式の外部スイッチSWを直列接続している。こ
の回路はスイッチSWを1接点式として構造を簡単化す
るために、スイッチSWが開放されているときの出力V
outの状態を決めておく必要がある。この出力Vou
tのフローテンング状態を防止するためにスイッチSW
の一端と基準電位端子Vss間にフローティング防止用
NチャンネルFETQが接続されている。FETQは、
ゲートに電源電圧Voo(十)を受けていることにより
、常時オン状態であり、そのため、スイッチSWが開放
された状態ではVoutは基準電位Vss(一)に固定
される。FETQはソースドレィン間に適当な抵抗持つ
のでスイッチSWが閉じられたとき、出力Vouリこ電
源Eの電圧Voo(十)が現われる。同図Bは、上記A
の電源Eの樋性を逆にし、これに基づいてフローティン
グ防止用FETQをPチャンネルFETに変えたもので
ある。かかる構成によれば、いずれの回路もスイッチS
Wがオンした時に出力Voutから電源Eの電圧を出力
し、スイッチSWオフのときはFETQのオンにより出
力電圧Voutを基準電位に固定せしめてフローティン
グを防止するという動作を行うものである。しかし、上
記構成の回路ではスイッチSWがオンのときにもFET
Qがオンとなっているのでこの間電源に電流が流れ、電
力を消費する。第2図は、リセット(RESET)端子
を有するNORゲート回路G,とこのゲート回路G.の
出力を反転するィンバータG2とによってラッチ回路を
構成し、上記NORゲート回路G.の出力点に外部スイ
ッチSWを介して電源E,(又は逆極性電源E2)から
の電圧を印加するようにしたスイッチング回路である。
この回路でリセット端子にはくり返しのりセット信号が
加えられる。この回路によれば、リセット信号により、
スイッチSWがオフしている期間中、出力Voutは一
定のレベルに固定される。すなわちフローティングは防
止される。スイッチSWがオンのときはスイッチ入力の
反転信号が出力Voutに伝達される。しかしこの回路
では、スイッチSWを継続してオン状態とさせた場合、
上記ラッチ回路ヘリセット入力が有ったときにゲート回
路G,の出力がVoo(十)(又はVss(一))レベ
ルになるのでスイッチSWを介して電源虫,(又はE2
)に電流が流れてしまう。この回路は、リセツト入力が
0となってから再び1になるまでの期間に、スイッチS
Wが少なくとも1回オン状態となれば、出力Voutの
状態が決まるまで、この期間内において出力Voutは
スイッチSWがチヤツタリングを生じてもチヤツタリン
グ波形を示さない。すなわち、チャッタリングによる回
路を回避できる。しかしながら、この回路は、スイッチ
SWのチヤツタリングがリセットの直前から直後にわた
る時間に発生していると、リセット直後のチャツタリン
グ信号によって生ずる出力Voutの信号をスイッチS
Wからの新らたな入力信号として出力することが有る。
第3図Aは、外部スイッチSWからの信号をクロックパ
ルス?2 によって制御される相補型ィンバータ(Pチ
ヤンネルFETQ,とNチヤンネルFETQ2とからな
る。
以下CMOSィンバータと称す)で受け、このCMOS
ィンバータの出力を受けるラツチ回路(CMOSインバ
ータG3,G4)と、このラッチ回路の出力を受けるク
ロツク型フリップフロツプ回路4(インバータG5〜G
7及びトランスミッションゲートFETQ3,Q4,及
びQ5,Q6からなり、クロックパルス◇,によって制
御される)とからなるスイッチング回路を示す。2つの
クロックパルス01,め2は同図Bのようなタイミング
関係とされる。
この回路では、クロツクパルスぐ2が論理1になるとF
ETQ2がオン状態となり、クロックパルス◇2が論理
0になると逆にFETQ,がオン状態となる。そのため
スイッチSWがオフのときは、クロックパルス◇2 が
論理1となる時刻でCMOSィンバータFETQ2がオ
ン状態となり、G3,G4で構成されるラッチ回路は論
理0(Vss)に固定される。スイッチSWがオフなの
でクロツクパルスぐ2が0となることによりFETQ,
がオンとなってもラッチ回路の状態は変らない。クロッ
クパルスぐ,が論理1となることにより、トランスファ
ーゲートQ3,Q4が開き、ラツチ回路の出力がフリツ
プフロツプ回路に入力する。スイッチSWがオンとなっ
たときは、クロツクパルス◇2が論理0となるタイミン
グでFETQ,がオンするので、スイッチSWからの電
源Eの電位(信号)はラッチ回路G3,G4に読み込ま
れる。クロツクパルスマ,が1となるタイミングでラツ
チ回路の出力がフリツプフロップ4に入力され、クロツ
クパルスぐ,が0となるタイミングでフリツプフロツプ
4から出力Voutが読み出される。第3図の回路でク
ロックパルス?2が論理0となっている期間に、スイッ
チSWによりラッチ回路○3,G4が一担セットされる
とこのラツチ回路はクロツクパルス◇2が次の時刻ら1
こ論理1に変るまで入力信号がどのように変化しても前
の状態を保持する。ラッチ回路○3,G4とフリツプフ
ロップとの組合せにより、スイッチSWがチヤッタリン
グを起しても出力Voutは誤った信号を出力しない。
上記回路ではCMOS回路を用いているためFETQ,
とQ2がクロツクぐ2 により同時にオン状態となる過
渡期以外でFETQ,又はQ2のいずれか一方がオフ状
態となっているのでSWを介して電源Eに流れる電流は
小さくなる。反面、チャタリング防止のため位相波形の
異なる2本のクロツクパルス?,,少2を用いなければ
ならないことより設計自由度が制約されるとともに信号
線が増えるという欠点を有する。又、異なるクロックパ
ルスを発生する回路を必要とする。第4図は、電源Eと
外部スイッチSWとフローティング防止用Nチャンネル
FETQと出力側に設けられたクロツク型フリップフロ
ツプ回路FFとからなるスイッチング回路である。
この回路は、ク。ツクパルスでの立下りタイミングでフ
リツプフロツプ回路FFに信号を読み込むようにしてい
る。この回路ではクロツクパルスマのクロツク中の範囲
内に存するチャタリングは防止できるがそれ以上の長さ
を有するチャタリングは防止できない。また、この回路
では、フローテイング防止用FETを用いているため上
記第1図の説明のところで指摘したように消費電流が増
大する。本発明は上記欠点を除去するために考えられた
ものであり、その目的とするところは消費電流が少なく
、かつチヤタリング防止が図れるスイッチング回路を提
供することにある。
本発明の他の目的は設計が容易であるとともにIC化に
適したスイッチング回路を提供することにある。以下実
施例にそって図面を参照し本発明を具体的に説明する。
第5図は本発明の一実施例を示す回路図であり、電源E
と入力信号Vinを発生させる外部スイッチSWと、こ
の入力信号Vinを転送する手段1と、この転送信号を
一定の信号に変換し、保持する手段2及び読み込み手段
3とからなる。
保持手段2は、上記パルス化信号をラツチするラッチ回
路により構成され読み込み手段はクロックパルス0のタ
イミングで読み込み、読み出すフリップフ。ップ回路F
Fにより構成されている。上記転送手段1はクロックパ
ルス◇によって制御されるPチャンネルFETQ6によ
って構成される。
上記ラッチ回路2は上記手段1からの転送信号を一方の
入力とする2入力NANDゲート回路○,.と、このゲ
ート回路G,.の出力を反転し、反転信号を上記ゲート
回路に帰還するインバータG,o、及び上記クロックパ
ルス◇を反転するィンバータG,2からなり、このイン
バータG,2の出力を上記NANDゲート回路○,.の
他方の入力に印加するようにしている。そしてこのラツ
チ回路の出力点Cはフリップフロップ回路FFのデータ
入力端子Dに接続される。なお、この実施例では上記フ
リップフロップ回路FFの一例として、同期型マスタス
レーブフリツプフロツプ回路を用いるものとする。この
フリップフロップ回路FFはクロックパルスでの立上り
に同期して読み込み、その立下りに同期して読み出すこ
とができるものとする。また、ィンバータG,o,G,
2及びゲート回路○,.はCMOS構成(図示しない)
によるものとする。第6図は上記回路の動作説明のため
のタイミングチャートであり、同図とともに動作を説明
する。
なお、以下の動作説明ではV。。(十)レベルを“H”
とし、Vss(一)レベルを“L”とし、正論理を用い
るものとする。先ず、外部スイッチSWがオフのときは
、クロックパルス◇の立上り(“L”から“H”)に基
づいてィンバータG,2の出力点Aの電圧V^が少し遅
れて“L”レベルとなるため、ラッチ回路2の出力点C
の電圧Vcは“L”に固定され、フリップフロツプ回路
FFの出力Voutは“L”レベルとなる(期間ら〜t
,)。
したがって、この期間はフローティングが防止される。
次に外部スイッチSWをオンとした時は、ラッチ回路2
の出力点Cの電圧Vcは、PチャンネルFETQのオン
抵抗RPとインバータ○,oを構成するNチャンネルF
ETのオン抵抗RNによって抵抗分割された電位となる
ここで、NANDゲート回路○,.をターンオフさせる
ためには上記抵抗の関係をRP<RNとしてNANDゲ
ート回路○,,のロジックスレッショルド電圧よりも高
くするようにする。このようにすれば、NANDゲート
回路G,.がターンオフし、ラッチ回路2の出力点Cの
電位Vcは“H”レベルになる(期間t.)この後はク
ロックパルス◇の次の到来期間迄(期間歌2迄)は、何
度スイッチが押されたとしても(図中SW波形のP2,
P3の状態)それは無視されチャタリングが防止される
。次に、スイッチSWをオフした場合は、クロックパル
ス0の到来よりラツチ回路3はリセツト信号V^の“L
”レベルが印加されることによってリセットされ、その
出力Vcは“L”レベルに立下る(期間ら〜t3の間)
この時、フリツプフロツプ回路FFは、クロツクパルス
ぐの立上り時(期間t2)に入力信号Vinの“H”レ
ベルを読み込み、クロックパルス◇の立下り時(期間t
3)に出力Voutに“H”レベルを読み出すことにな
る。次の段階では、クロックパルス◇の立上り時(期間
t4)にはラッチ回路3はリセットされており、その出
力Vcは“L”であるから、フリツプフロップ回路FF
は上記“L”レベルを読み込み、クロックパルスJの立
下り時(期間t5)に上記読み込み“L”レベルを出力
Voutとして読み出す。一方、スイッチSWを押し続
けた場合(期間t6〜t,oの間)は、B点の電圧VB
はリセツト信号V^により図のように脈動する。
しかし、フリップフロップ回路FFは期間t7のときの
Vc電圧を読み込み、期間らのときにそれをVoutに
読み出し、しかも、リセット信号V^は回路動作分だけ
必ずクロックパルス0よりも遅れるため、フリップフロ
ップ回路FFに読み込まれるのは常に“H”レベルのみ
である。したがって出力Voutは“H”レベルを保持
する。ここで、上記動作中に流れる電流をタイミングチ
ャート図の最下行にlooとして表示すれば、期間to
からt7迄はVc波形のターンオフ時間Tc間に流れる
DCパス電流及びトランジェント電流のみであり、期間
らからt,o迄は、上記電流にクロックパルスマとV^
波形の位相差Td間に流れるDC電流を加えたもの(t
d十tc)のみである。
以上のような実施例によれば、下記するような効果が得
られる。‘1’ ラッチ解除信号VAが入った時、Pチ
ャンネルFETQoにより入力端子を切り離すので電流
の直流電流通路(DCパス)がなくなり低消費電流とな
る。
‘2} 入力信号はラツチ回路で受けるものとしている
ので、DCパスがなくなり、かつ、同一周期内のチャタ
リングが無視できるものとなるので低消費電流及びチャ
タリング防止が図れる。
【3ー スィッチを押し続けた場合、ラッチ回路の出力
はリセット信号V^のため脈動するが、クロック型フリ
ツプフロツプ回路を用いて、これを同一信号として認識
するものであるため誤動作が生じない。‘4)クロック
パルスリを1つ使用するだけで良いから設計自由度が増
し、IC化にも適するものとなる。
本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形を用いる
ことができる。
例えば、上記実施例では転送信号をラッチ回路3とフリ
ップフロップ回路との組合せによって受ける構成とした
が、第7図Aに示すようにラツチ回路を取り除いてもよ
い。
そして、この場合にはフローティング防止機能を持たせ
るため前記実施例のラッチ回路の代りにNチャンネルF
ETQを設け、かつタイミングを合わすためにフリップ
フロツプ回路2のクロック端子にインバータG,3を接
続しておけばよい。かかる構成によっても上記同様の動
作を行わせることができるが、構成上クロックパルス◇
が印加されている間消費電流が流れてしまうことは否め
ない。同図Bは上記Aの回路におけるフリツプフロツプ
回路FFの機能を上記実施例とは異なりクロックパルス
の立下りで読み込み、その立上りで読み出すことが出来
るものに代えた場合である。
かかる場合にはクロック端子には遅延手段Roを介して
同相のクロック信号を印加する必要がある。第8図は本
発明の更に他の変形例であり、スイッチング信号Vin
をクロックパルスによって転送する手段及びフリップフ
ロップ回路を除いたものであり、インバ−タG,。とN
ANDゲート回路G,.とからなるラツチ回路2を具備
してなる。かかる回路ではチャタリング防止の効果は弱
くなる。第9図は、クロツクパルスを2個使用し、Pチ
ャンネルFETQ。はクロツクパルス◇2 によって制
御し、フリップフロップ回路FFはクロックパルス心.
によって制御するものとしている。なお、ラッチ回路3
の構成は前記した第5図のそれと同一である。かかる構
成によっても上記同様の動作を行わせることがき、上記
第5図の実施例で述べた効果に加えて2つの位相の異な
るクロックパルスを用いてていることにより消費電流が
極めて少なくなるという効果を有する。第10図は上記
第5図の実施例におけるラッチ回路3の構成を変えたも
のである。
すなわち、ィンバータG,4とNORゲート回路○,3
とによって構成したものである。この他に本発明は電源
の極性を代えて素子及び回路構成をこの極性に合せるも
のとしても良いことは言うまでもない。
以上のような本発明によれば、チャタリング防止が図れ
るとともに低消費電力のスイッチング回路が得られる。
したがって、電卓の入力回路等に利用でき、その応用範
囲は極めて広いものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図A,B、第2図、第3図A,B及び第4図はスイ
ッチング回路の一例を示す回路図及びその説明図、第5
図は本発明の−実施例を示す回路図、第6図はその動作
説明のためのタイミングチャート、第7図A,B及び第
8図乃至第10図は本発明の他の実施例を示す回路図で
ある。 1・・…・パルス化転送手段、2・・・・・・保持手段
、3・・・・・・ラッチ回路、4・・・・・・クロック
型フリップフロップ回路、E・・・・・・電源、SW・
・・・・・スイッチ、Qo〜Q・・・・・・FET、G
,〜G,4・・・・・・ゲート回路、FF・・・…フリ
ップフロツプ回路、Ro・・・・・・遅延手段。 努′図弟Z図第3図 弟4図 弟J図 弟6図 第7図 秦グ図 努?図 弟M図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スイツチング手段からの信号をクロツクパルスが一
    方のレベルである期間転送するための転送手段と、この
    転送手段からの転送信号によつてセツトされるラツチ回
    路と、上記クロツクパルスの他方のレベルへの変化に同
    期して上記ラツチ回路の出力信号を続み込むクロツク型
    フリツプフロツプ回路と、上記ラツチ回路をリセツトす
    るための信号であつて上記クロツクパルスから遅延され
    たリセツト信号を形成するための遅延手段とを備えてな
    ることを特徴とするスイツチング回路。
JP52044450A 1977-04-20 1977-04-20 スイツチング回路 Expired JPS6034857B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6075994A (ja) * 1983-09-30 1985-04-30 松下電工株式会社 差動式スポツト型感知器及びその製造方法
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