JPS6038920A - ラツチ回路 - Google Patents

ラツチ回路

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Publication number
JPS6038920A
JPS6038920A JP58148477A JP14847783A JPS6038920A JP S6038920 A JPS6038920 A JP S6038920A JP 58148477 A JP58148477 A JP 58148477A JP 14847783 A JP14847783 A JP 14847783A JP S6038920 A JPS6038920 A JP S6038920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
latch circuit
inverter
output
channel transistor
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP58148477A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromasa Nakagawa
中川 博雅
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6038920A publication Critical patent/JPS6038920A/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
    • H03K3/356104Bistable circuits using complementary field-effect transistors

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明はラッチ間のデータ転送線の数を減らすことが
できるCMOSラッチ回路に関するものでおる。
〔従来技術〕
第1図は従来のラッチ回路を示すブロック図である。同
図において、+11は第1出力信号QAおよび第1否定
出力信号QAを出力する第1ラッチ回路、(2)はイン
バータ(28)および(2b)からなシ、第2出力信号
Qnおよび第2否定出力信号Qnを出力する第2ラッチ
回路、(3)は第3ラッチ回路、(4a)および(4b
>+r、それぞれ第2図(c)に示す第1データ転送信
号S1(’z)および第2図(e)に示す第2データ転
送(M号82(φl)が入力する転送信号入力端子、(
5a)および(5b)はNチャネルの第1トランスミッ
ションゲート、(6a)および(6b)はNチャネルの
第2トランスミツシヨンゲート、(7a)および(7b
)はPチャネルのプルアップ用トランジスタである。
なお、第2図(a)はクロック信号を示すタイムチャー
トである。また、第1データ転送信号51(−研x)は
第1ラッチ回路(1)から第2ラッチ回路(2)にデー
タを転送させるだめの信号であり、第2データ転送信号
82(φ1)は第2ラッチ回路(2)から第3ラッチ回
路(3)にデータを転送させるだめの信号であシ、各ラ
ッチ回路のデータの移動のタイミングを第2図(b)、
第2図(d)および第2図(f)に示す。
次に、上記構成によるラッチ回路の動作について第3図
(a)、第3図(b)および第3図(c)を参照して説
明する。まず、第1ラッチ回路(1)はデータの書き込
み(第1データ転送信号81(φ1)アクティブ)ある
いはデータの読み出しく第2データ転送信号82(φl
)アクティブ)の場合でも、常に、低レベル(vcc=
5■、v88−Ovの場合にはOVaを第1トランスミ
ツシヨンゲート(5a)、 (sb)あるいは第2トラ
ンスミツシヨンゲー) (6a)、(6b)を通してデ
ータを転送して−る。ここで、プルアップ用トランジス
タ(7a)および(7b)の動作について、例えば第2
ラッチ回路(2)の第2出力信号QB=Ov(以下”0
″と言う)を第2トランスミツシヨンゲート(6a)お
よび(6b)を通してデータを転送するときには第2否
定出力信号QB=5V(以下”1″と言う)の電圧値は
その第2トランスミツシヨンゲート(6a)および(6
b)の出力側ではバックゲート効果によυ、十分な”1
“レベルが出力できないため、第2出力信号Q n =
 OVが、第2ト2ンスミツシヨンゲート(6b)を通
して出力したところで、プルアップ用トランジスタ(7
a)のゲートに入力して、相補の電位を引き上げて、十
分なI+ 11ルベルを保持できるようにしている。い
ま、第2ラッチ回路(2)から第2出力信号QB=”0
パ を第3ラッチ回路(3)に転送する場合、第2トラ
ンスミツシヨンゲート(6a)および(6b)の出力側
は転送前にデータ転送線の両方(正および負)共に”1
′′にグリチャージしておき、第2データ転送信号Sz
(φ1)の出力によシ、第2ラッチ回路(2)内の第1
Nチヤネルトランジスタ(9a)のドレイン電圧ヲ第2
 )ランスミッションゲート(6a)を通して転送して
いる。ここで注意し々ければいけないのは第2ト2/ス
ミツシヨンゲー) (6a)および(6b)が”オ/°
′する前にはこの第2トランスミツシヨングー) (6
a)および(6b)の出力側は正負ともに”1“にプリ
チャージしているため、第2ラッチ回路(2)にある第
1Pチヤネルトランジスタ(8a) 、第2Pチヤネル
トランジスタ(8b) 、第1 Nチャネルトランジス
タ(9a) 、および第2Nチヤネルトランジスタ(9
b)の各コンダクタンスβを考慮して、第2トランスミ
ツシヨンゲート(6&)および(6b)が”オン″する
と同時に、保持しているデータ値が反転しないように、
データを転送しなければならない。ただし、Nチャネル
トランジスタ同志のコンダクタンスは同一であシ、Pチ
ャネルトランジスタ同志のコンダクタンス社同−である
とする。
次に、第2ラッチ回路(2)からデータを読み出す場合
をトランジスタレベルで説明すると、第3図(b)に示
すようになり、第1Nチヤネルトランジスタ(9a)の
ドレイン電位をVx6 +第2Pチャネルトランジスタ
(sb)と第2Nチヤネルトランジスタ(9b)による
インバータのスレッシオールド電圧をvlN2とすれば
、このインバータが反転しない条件は Vx() (VIH2” @ 11 a @ a (1
1となる。ここで、 ただし、VCC:電源電圧 VTII r VTN :すべてのPチャネルトランジ
スタおよびNチャネルト 2ンジスタのスレッシオー ルド電圧 βNz(=At):第2Nチヤネルトランジスタのコン
ダクタンス(第1 Nチャネルトランジスタの コンダクタンスも同じ) βp2(=/p1):第1Pチヤネルトランジスタのコ
ンダクタンス(第1 Pチャネルトランジスタの コンダクタンスも同じ) この条件で読み出し時の第22ツチ回路(2)の4個の
トランジスタと第2のトラ/スミツションゲー) (6
a)および(6b)のコンダクタンスを決定する。
次に、第1ラッチ回路(1)から第2ラッチ回路(2)
へのデータ書き込みの場合を第3図(c)に示す。今、
第2ラッチ回路(2)の第2出力信号Qs−“1″であ
るとき、第1ラッチ回路(11の第1出カ信号QA−”
0”によシ、第2出力信号QB−″O”に反転するため
には、 本 VX(+ < VI N2 、 @ 1) e 拳a 
13)となるように、各トランジスタのコンダクタンス
を決定する。
しかしながら、従来のラッチ回路は各ラッチ回路の人、
出力信号が夫々正、負を要し、トランスミッションゲー
トも人、出力共に2個ずつ必要とするため、半導体集積
回路上で、集積度を上げることができない欠点があった
〔発明の概要〕
したがって、この発明の目的はデータ転送線を1本にし
、しかもトランスミッションゲート1個で実現できるた
め、半導体集積回路の集積度を上げることができるラッ
チ回路を提供するものである。
このような目的を達成するため、この発明はラッチ回路
を2個のインバータで構成し、一方のインバータの出力
に地方のインバータの入力を接続してラッチ回路の出力
端子とし、他方のインバータの出力を一方のインバータ
の入力に接続してラッチ回路の入力端子とするように構
成したものであり、以下実施例を用いて詳細に説明する
〔発明の実施例〕
第4図はこの発明に係るラッチ回路の一実施例を示すブ
ロック図である。同図において、(10)は2個のイン
バータ(Q3)および(Q4)で構成される第2ラッチ
回路であシ、インバータ(Q3)の入力側をこの第2ラ
ッチ回路(10)の入力端子とし、インバータ(Q3)
の出力をインバータ(Q4)の入力に接続し、インバー
タ(Q4)の出力をインバータ(Q3)の入力に接続し
、インバータ(Q3)の出力をこの第2ラッチ回路(1
0)の出力端子とするものである。
(11)は第4Nチヤイ・ルトランジスタ(TiH2)
からなシ、第1ラッチ回路(1)から第2ラッチ回路(
10)にデータを転送する第1トランスミツシヨンゲー
ト、(12)は第4Nチヤネルトランジスタ(TiH2
)からなり、第2ラッチ回路(10)から第3ラッチ回
路(3)にデータを転送する第2トランスミツシヨンゲ
ートである。
彦お、第5図は第4図に示すラッチ回路管トランジスタ
レベルで示した図である。また、第2ラッチ回路(10
)をNチャネルトランジスタのトランスミッションゲー
トを介して直列に接続されるため、第1ラッチ回路(1
)、第2ラッチ回路(10)および第3ラッチ回路(3
)の各部のトランジスタL同じ構成にすることができる
。そして、第2ラッチ回路(10)内の各トランジスタ
(8a)、(8b)=(9a)、(9b)。
および入力側、出力側のトランスミッションゲートのコ
ンダクタンスを以下の条件に設定すればラッチ回路を実
現することができる。
次に、上記構成によるラッチ回路の動作について第6図
(a)、第6図(b)および第7図(a)=m7図(b
)を参照して説明する。まず、第2ラッチ回路(10)
から第3ラッチ回路(3)への読み出しは第1ラッチ回
路(1)から第2ラッチ回路(lO)へのデータの書き
込みに相当するので、第4ラッチ回路(IIから第2ラ
ッチ回路(10)へのデータの書き込みの場合について
説明する。まず、第6図(a)において、第2ラッチ回
路(10)の出力信号Qg=“0”で、かつ第1ラッチ
回路(11の出力信号QD−“0”のとき、第1データ
転送信号Sl(¥1)がアクティブとなり、第1トラン
スミツシヨンゲー) (11)が1オン”の状態を示し
ている。今、第1,9ツチ回路+17の出力信号QDが
0”を保持し続けた場合、第2ラッチ回路(10)の状
態を第6図(b)に示すことができる。
ここで、第3Nチヤネルトランジスタ(9c)の−ドレ
インは第1ラッチ回路(1)の出力端子で・あり、≧O
Vであシ、第1トランスミツシヨンゲート(11)を通
して第1Pチヤネルトランジスタ(8a)のドレイン側
に接続されている。また、この第1ト2ンスミツシヨン
ゲー) (11)の第4Nチヤネルトシンジスタのドレ
イン(VXI)はインバータ(Q3)の第2Pチヤネル
トランジスタ(8b)のゲートおよび第2Nチヤネルト
ランジスタ(9b)のゲートに接続される入力側V β
N2に接続される。次に、第6図(b)に示す、ように
、第2ラッチ回路(10)の出力信号6=“0”がl”
へ書き変える時の条件社次式で示される。
VXI < VIN2” m * * * * (4)
ただし、Vcc:電源電圧 VTPIVTN :すべてのPチャネルトランジスタ、
Nチャネルトランジス タのスレッシオールド電圧 Az(>41) :第2Nチヤネルトランジスタのコン
ダクタンス βP2(ンβpl) :第1Pチヤネルトランジスタの
コンダクタンス とこて、vxlの電位伏仮定として、各トランジスタの
オン抵抗の分割比で決まるとす れば、 である。
ただし、βN3は第1ラッチ回路(1)において、第2
ラッチ回路(10)の第2Nチヤネルトランジスタ(9
b)と同じコンダクタンスを持つもので、βN3=βN
2となる。
βN4 ハ) ランスミッションケートのNチャネルト
ランジスタTrN4のコンダクタンスである。
そζで、式(6)ヲ変えて、式(5)と共に式(4)に
代入すれば下記の式(7)が得られる。
・・・・・(7) 次に、第7図(a)は第2ラッチ回路(10)の出力信
号Qs =”1”で、かつ第1ラッチ回路t1)の出力
信号QA=”l”のとき、第1データ転送信号i(¥1
)がアクティブで、第1)?ンスミツションゲート(1
1)のNチャネルトランジスタ(TrN4)が1オン”
状態を示している。今、第1ラッチ回路(IIの第1出
力信号QDがl1tllを保持し続けた場合、第2ラッ
チ回路(lO)の状態祉第7図(b)で示される。ここ
f、第3Pチヤネルトランジスタ(8c)のドレインは
第1ラッチ回路111の出力端子であシ、6オン”状態
では第4トランスミツシヨンゲート(11)のNチャネ
ルトランジスタを通して第1Nチヤネルトランジスタ(
9a)のドレイン側に接続されている。
また、この第4トランスミツシヨンゲート(11)のN
チャネルトランジスタのドレインVXIからイ・/バー
ク(Q3)の第2Pチヤネルトランジスタ(8b)およ
び第2Nチヤネルト2ンジスタ(9b)の入力側V β
N2“に接続される。したがって、第7図(b)に示す
ように、この第2ラッチ回路(10)の出力信号Qg=
”l”から0”へ書き変えるときの条件は次式で決まる
VXI > vIN2傘 −−−−−(81式(6)の
導出のときと同じ条件で算出すると次式で示される。
ただし、βP5は第1ラッチ回路il+において、第2
ラッチ回路(10)の第2Pチヤネルトランジスタ(8
b)と同じコンダクタンスを持つので、βN3=βN2
となる。
βN、+tiffil)ランスミッションゲート(11
’)のNチャネルトランジスタのコンダクタンスである
そこで、式(9)を変えて、式(5)と共に式(8)に
代入すれば次のような関係式となる。
11・・(10) さらに、式(7)と式(10)から下記の式(11)が
められる。
読み出しの場合社上記の条件の他、次の条件が成立する
ようにパラメータを設定する。また、帰還するインバー
タ(Q3)のスレッシオールド電圧VINI”は VINI :VIN2” a m * m m (12
)とし、 βN4)βN2ン/jN12/jP22114/P10
1′(13)なる条件を加える。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、この発明に係るラッチ回路
によれば、データ転送線の数を減らすことができるので
、データ転送のゲート(あるいはトランジスタ)の数を
少なくすることができ、半導体集積回路の集積度を上げ
ることができるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のラッチ回路を示すブロック図、第2図(
a)〜第2図(f)は第1図の各部の信号波形を示すタ
イムチャート、第3図(a)、第31t(b)および第
3図(c)は第1図のラッチ回路の動作をトランジスタ
レベルで説明するための図、第4図はこの発明に係るラ
ッチ回路の一集施例を示すブロック図、第5図は第4図
に示すラッチ回路をトランジスタレベルで示す回路図、
第6図(a)、第6図(b)および第7図(&)、第7
図(b)は第4図のラッチ回路の動作をトランジスタレ
ベルで説明するだめの図である。 (11・拳・・第4ラッチ回路、(2)・・・・第2ラ
ッチ回路、(3)・・・・第3ラッチ回路、(4a)お
よび(4b)−・・・転送信号入力端子、(5a)およ
び(5b)・−・・第1トランスミツシヨンゲート、(
6a)およヒ(6b)・・・・第2トランスミツシヨン
ゲート、(7a)および(7b)・Φ−拳プルアツブ用
トランジスタ、(8a)〜(8c)・・・・Pチャンネ
ルトランジスタ、(9m)〜(9c)・・・・Nチャネ
ルトランジスタ、(10)・・・・第2ラッチ回路、(
11)・・・・第1トランスミツシヨンゲート、(12
)−・・・第2トランスミツシヨンゲート。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第1図 第2図 (a) (b) (C) 第4図 第5図 第6図 (C1) −−−1 (b) ;1)7図 (G) (b) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭58−148477号2、発明
の名称 2ラフ0回路 3、補正をする者 以上 第2図 C 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭58−148477号2、発明
の名称 ラッチ回路 3、補正をする者 明細書の発明の詳細な説明の欄 ルトランジスタ」を「第2Pチヤネルトランジスタ」と
補正する。 (21同書ggi1a第13〜14行の「第1Pチヤネ
ルトランジスタ」を[第2Pチヤネルトランジスタ」と
補正する。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 相補形CMO8)ランジスタで構成し、データの一時記
    憶あるいは待避を行なうレジスタ内のラッチ回路にお埴
    で、仁のラッチ回路を2個のインバータで構成し、一方
    のインバータの出力に他方のインバータの入力を接続し
    てラッチ回路の出力端子とし、他方のインバータの出力
    を一方のインバータの入力に接続してラッチ回路の入力
    端子とすることによシ、データを転送する信号線を少な
    くし、データ転送のゲート(またはトランジスタ)の数
    を減らすことを特徴とするラッチ回路。
JP58148477A 1983-08-11 1983-08-11 ラツチ回路 Pending JPS6038920A (ja)

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JP58148477A JPS6038920A (ja) 1983-08-11 1983-08-11 ラツチ回路

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JPS6038920A true JPS6038920A (ja) 1985-02-28

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JP58148477A Pending JPS6038920A (ja) 1983-08-11 1983-08-11 ラツチ回路

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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