JPS6115415A - フリツプフロツプ - Google Patents

フリツプフロツプ

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JPS6115415A
JPS6115415A JP59136237A JP13623784A JPS6115415A JP S6115415 A JPS6115415 A JP S6115415A JP 59136237 A JP59136237 A JP 59136237A JP 13623784 A JP13623784 A JP 13623784A JP S6115415 A JPS6115415 A JP S6115415A
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resistor
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竹田 仁
Norio Shoji
法男 小路
Keiji Narisawa
成沢 敬二
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    • 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
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/286Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable
    • H03K3/288Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable using additional transistors in the input circuit
    • H03K3/2885Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable using additional transistors in the input circuit the input circuit having a differential configuration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、差動アンプの構成を基本構成とする論理回
路を組合わせてなるクロック同期型のR−Sフリップフ
ロップに関する。
〔背景技術とその問題点〕
例えば米国特許第3259761号明細書に示すように
、トランジスタのエミッタを共通に接続した差動アンプ
を基本構成とする論理回路が知られている。この論理回
路は、E CL (Emitter C。
upled Logic)と称される。
このECLのIjORゲートを第7図に示すように、2
個用い、一方のNORゲートの一方の入力端子にセット
人力Sを供給し、他方のNORゲートの一方の入力端子
にリセット人力Rを供給し、夫々のNORゲートの出力
を相手方のNORゲートの他方の入力端子に供給するこ
とで、R−Sフリップフロップを構成することができる
第8図は、かかるR−Sフリップフロップを示すもので
、61.62.63は、互いのエミッタが共通接続され
、定電流源としての抵抗64に接続されたトランジスタ
を示す。トランジスタ61ノヘースに基準電圧Vrが供
給され、トランジスタ62のベースにセット人力Sが供
給される。
トランジスタ62及び63のコレクタ同士が接続され、
電源端子67に抵抗65を介して接続されると共に、エ
ミッタフォロワ形のトランジスタ66を介して出力端子
とされる。トランジスタ66のエミッタが抵抗69を介
して接地端子68に接続されると共に、トランジスタ7
3のベースに接続される。
71.72.73は、互いのエミッタが共通接続され、
定電流源としての抵抗74に接続されたトランジスタを
示す。トランジスタ71のベースに基準電圧Vrが供給
され、トランジスタ72のベースにリセット人力Rが供
給される。
トラン−ジスタフ2及び73のコレクタ同士が接続され
、電源端子67に抵抗75を介して接続されると共に、
エミッタフォロワ形のトランジスタ76を介して出力端
子とされる。トランジスタ76のエミッタが抵抗79を
介して接地端子68に接続されると共に、トランジスタ
63のベースに接続される。
基準電圧Vrは、第9図に示すように、セット人力S及
びリセット人力Rの低レベル(以下の説明でLと表す)
及び高レベル(以下の説明でHと表す)間の論理振幅の
中央のレベルと一致する関係とされている。例えばリセ
ット状態で、出力QがL1σがHの時にセット人力Sが
Hに立ち上がると、トランジスタ62がオンし、トラン
ジスタ73のベースに供給されるレベルがLとなる。こ
のため、トランジスタ71がオンし、トランジスタ72
.73がオフする。従って、出力QがHに立ち上がり、
セット入力Sがその後りになっても、セット状態が保持
される。
上述のECLを用いたR−Sフリップフロップは、トラ
ンジスタを飽和動作させないので、高速の動作が可能で
ある。しかし、従来のECL論理回路は、基準電圧と入
力信号とを比較するため、基準電圧発生回路を必要とす
る。高速の論理回路では、各論理回路に流す電流が大き
いので、スイッチング時の過渡電流を吸収するために、
回路規模に応じた個数の基準電圧発生回路が必要になる
勿論、第8図から明らかなように、基準電圧を必要とす
ることは、2人力のNORゲートを実現するために、差
動アンプを構成するトランジスタの個数が3個となる。
従って、従来の論理回路は、素子数が多くなる欠点があ
った。また、基準電圧を各論理回路に供給するための配
線パターンが必要で、基板上で配線パターンの占める割
合が多くなり、チップサイズが大きくなる欠点があった
更に、この発明は、第10図に示すように、セット入力
及びリセット入力をNORゲートに供給し、これらの入
力をセット入力制御信号A及びリセット入力制御信号B
により禁止することを可能とするものである。このよう
なフリップフロップは、クロックに同期して動作するこ
とができるものである。
従来のE CLを用いて2個のNORゲートを構成する
と、第11図に示す接続のものとなる。トランジスタ8
】、82.83のエミッタが共通接続され、定電流源用
の抵抗84を介して接地端子88に接続され、トランジ
スタ82.83のコレクタ接続点が抵抗85を介して電
源端子87に接続されると共に、トランジスタ86のベ
ースに接続され、トランジスタ86のエミッタが抵抗8
9を介して接地端子88に接続されると共に、出力端子
90として導出される。この出力端子90がR−Sフリ
ップフロップのセット入力端子と接続される。
同様に、トランジスタ91.92.93のエミッタが共
通接続され、定電流源用の抵抗94を介して接地端子8
8に接続され、トランジスタ92.93のコレクタ接続
点が抵抗95を介して電源端子87に接続されると共に
、トランジスタ96のベースに接続され、トランジスタ
96のエミッタが抵抗99を介して接地端子88に接続
されると共に、出力端子97として導出される。この出
力端子97がR−Sフリップフロップのリセット入力端
子と接続される。
第10図に示すクロック同期型のフリップフロップは、
第8図及び第11図の回路を接続することで実現される
ために、必要とする素子数が極めて多くなる問題点があ
った。然も、各NORゲートが基準電圧を必要をするの
で、上述と同様の問題点が発生する。
〔発明の目的〕
従って、この発明の目的は、基準電圧を必要としない論
理回路によりR−3フリツプフロツプを構成し、トラン
ジスタ、抵抗等の素子数の大幅な減少を図ることができ
、消費電力の低減及び遅延時間の短縮を実現できるクロ
ック同期型のR−Sフリップフロップを提供することに
ある。
この発明によれば、従来のIF、CL論理回路を用いた
R−Sフリップフロップと同程度の動作速度を実現する
時には、差動アンプの定電流源の値を小とできるので、
素子数の低減と相乗して消費電力を極めて少なくするこ
とができる。
また、この発明は、基準電圧を各ゲート回路に供給する
必要がないので、基準電圧供給用の配線パターンが不要
となり、IC回路のチップサイズを小型化できる。
〔発明の概要〕
この発明は、第1のトランジスタと第2のトランジスタ
と第3のトランジスタの互いのエミッタが定電流源に接
続され、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの
互いのコレクタが共通接続された第1の差動アンプと、
第4のトランジスタと第5のトランジスタと第6のトラ
ンジスタの互いのエミッタが定電流源に接続され、第4
のトランジスタ及び第5のトランジスタの互いのコレク
タが共通接続された第2の差動アンプとを有するもので
、 蝿1のトランジスタのベース及び第2のトランジスタの
ベースにセット入力信号及びセット入力制御信号を供給
し、第3のトランジスタのコレクタ出力を第6のトラン
ジスタのベースに供給するようになし、 第4のトランジスタのベース及び第5のトランジスタの
ベースにリセット入力信号及びリセット入力制御信号を
供給し、第6のトランジスタのコレクタ出力を第3のト
ランジスタのベースに供給し、 セット入力信号、リセット入力信号、セット入力制御信
号、リセット入力制御信号が同一のレベル関係を有する
2値信号とされ、且つ第3のトランジスタのベース及び
第6のトランジスタのベースに供給される信号が2値信
号の論理振幅と等しい論理振幅を有し、且つ2値信号の
論理振幅の略々%のレベル、より大とされたことを特徴
とするフリップフロップである。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明する。第1図は、この発明の一実施例の構成を示すも
のである。
この発明では、夫々差動アンプからなる2個の論理回路
を使用する。一方の論理回路がトランジスタ1.2.3
.7.10で構成され、他方の論理回路がトランジスタ
21.22.23.27.30で構成される。トランジ
スタ1.2.3.7のエミッタが共通接続され、定電流
源としての抵抗8を介し゛ζ接地端子12に接続される
。トランジスタ1のベースと接続された端子4にセット
人力S−が供給され、トランジスタ2のベースと接続さ
れた端子5及びトランジスタ3のベースと接続された端
子6の夫々にセット入力制御信号A−及びB−が供給さ
れる。
トランジスタ1.2.3のコレクタが゛共通接続され、
この接続点が電源端子11に接続される。
トランジスタ7のコレクタが抵抗9を介して電源端子1
1に接続されると共に、エミッタフォロワ形のトランジ
スタ10のベースに接続される。トランジスタ10のエ
ミッタが抵抗13を介して接地端子12に接続されると
共に、出力この出力端子14として導出されている。ト
ランジスタ10のエミッタが他方の差動アンプのトラン
ジスタ27のベースに接続される。
トランジスタ21.22.23.27りエミツタが共通
接続され、定電流源としての抵抗28を介して接地端子
12に接続される。トランジスタ21のベースと接続さ
れた端子24にリセット人力R−が供給され、トランジ
スタ22のベースと接続された端子25及びトランジス
タ23のベースと接続された端子26の夫々にリセット
入力制御信号C−及びD−が供給される。
トランジスタ21.22.23のコレクタが共通接続さ
れ、この接続点が電源端子11に接続される。トランジ
スタ27のコレクタが抵抗29を介して電源端子11に
接続されると共に、エミッタフォロワ形のトランジスタ
30のベースに接続される。トランジスタ30のエミッ
タが抵抗33を介して接地端子12に接続されると共に
、出力Qの出力端子34として導出されている。トラン
ジスタ30のエミッタが一方の差動アンプのトランジス
タ7のベースに接続される。
上述のこの発明の一実施例は、第2図に示す構成と等価
なものである。つまり、一方のNORゲートにセット入
力S−及びセット入力制御信号A−1B−を供給し、他
方のNORゲートにリセット人力R−及びリセット入力
制御信号C−、D−を供給する構成のものである。
NORゲートをセット入力S−が通過できるのは、セッ
ト人力制御信号A−及びB−がL−の時だけである。同
様に、NORゲートをリセット人力R−が通過できるの
は、リセット入力制御信号C−及びD−がL−の時だけ
である。このように、禁止ゲートを設けることで、クロ
ック同期型のR−Sフリップフロップを実現できる。 
゛第3図は、この発明の一実施例の入力レベル及び出力
レベルの関係を示すものである。出力Q及びσは、高レ
ベル(H)と低レベル(L)とを有し、論理振幅VLを
持つものである。−の記号を付したセット入力S−、リ
セット人力R−、セット入力制御信号A−、B−、リセ
ット入力制御信号C−、D−は、互いに等しいVLの論
理振幅を有し、且つ出力Q及び■に対し’A V Lの
レベル、低くシフトされたH−及びL−のレベルを有す
るものである。アナログレベルに関しては、Vccを電
源電圧とし、トランジスタのベース・エミッタ間電圧降
下をVBEとすると、 H=Vcc−VBE L=Vcc−VBE−VL H−=Vcc−VBE−%VL L−=Vc c−VBE−VL−!4VLと選ばれてい
る。抵抗8.28で規定される差動アンプの定電流を■
とし、抵抗9.29の値をRとすると、(IR=VL)
とされている。
第4図は、上述のR−Sフリップフロップのセット動作
を示すタイムチャートである。フリップフロップがリセ
ット状態(Q=L、Q−H)で、且つセット入力制御信
号A−及びB−が共にL−の時に、トランジスタ1のベ
ースに供給されるセット人力S−がH−レベルからL−
レベルに立ち下がると、トランジスタ7のベース電位り
よりL−が低いために、トランジスタ1.2及び3がオ
フし、トランジスタ7がオンする。このため出力口が°
HからLに立ち下がり、差動アンプのトランジスタ27
がオフし、トランジスタ21.22及び23がオンし、
これにより、出力QがLからHに立ち上がる。このセッ
ト状態は、セット入力S−又はセット入力制御信号A−
、B−がHとなっても、保持される。
また、セット状態で、且つリセット入力制御信号C−及
びD−が共にL−の時に、トランジスタ21のベースに
供給されるリセット人力R−がH−レベルからし一レベ
ルに立ち下がると、トランジスタ27のベース電位りよ
りL−が低いために、トランジスタ21.22及び23
がオフし、トランジスタ27がオンする。このため出力
QがHからLに立ち下がり、差動アンプのトランジスタ
7がオフし、トランジスタ1.2.3がオンし、これに
より、出力ζがLからHに立ち上がる。このリセット状
態は、リセット人力R−又はリセット入力制御信号C−
、D−がHとなっても、保持される。
H及びLのレベルを持つ2値信号に%VLのレベルシフ
トを生じさせるには、第5図或いは第6図に示す構成を
用いれば良い。
第5図において、41.42で示すトランジスタのエミ
ッタが定電流源用の抵抗43を介して接地端子50に接
続され、トランジスタ41のベース及びトランジスタ4
2のベースの夫々から入力端子44及び45が導出され
ている。トランジスタ41のコレクタが抵抗46を介し
て抵抗48の一端に接続され、トランジスタ42のコレ
クタが抵抗47を介して抵抗48の一端に接続され、こ
の抵抗48の他端が電源端子49と接続されている。
トランジスタ42のコレクタがエミッタフォロワ形のト
ランジスタ51のベースに接続され、トランジスタ51
のエミッタが抵抗52を介して接地されると共に、出力
端子53として導出される。
抵抗46及び47の値を等しくRとすると1、抵抗48
の値が〃Rとされている。従って、入力端子44及び4
5に供給されたH及びLの2値信号がH−及びL−のレ
ベルを持つ2値信号に変換されて出力端子53に取り出
される。
第6図は、上述と同様のレベル変換を行う回路構成の他
の例を示す。トランジスタ41及び42により、差動ア
ンプが構成され、トランジスタ42のコレクタ出力がエ
ミッタフォロワ形のトランジスタ51のベースに供給さ
れる。このトランジスタ51のエミッタ及び接地間に抵
抗52及び54の直列接続が挿入され、抵抗52及び5
4の接続点から出力端子53が導出される。抵抗54は
、定電流源用のもので、この抵抗54による定電流を差
動アンプの定電流の〃とすることで、レベル変換をなし
うる。
尚、以上の説明では、定電流源として抵抗を用いたが、
トランジスタのベース及びエミッタ間に所定の直流電圧
を加える構成の定電流源を用いても良いことは、勿論で
ある。また、セット入力制御信号及びリセット入力制御
信号は、少なくとも、1個の入力があれば良い。
〔発明の効果〕
この発明によれば、基準電圧を必要としない論理回路に
よりR−Sフリップフロップを構成し、トランジスタ、
抵抗等の素子数の大幅な減少を図ることができ、消費電
力が低減されると共に、遅延時間が短縮化されたクロッ
ク同期型のR−Sフリップフロップを構成することがで
きる。
この発明によれば、従来のECL論理回路を用いたR−
Sフリップフロップと同程度の動作速度を実現する時に
は、差動アンプの定電流源の値を小とできるので、素子
数の低減と相乗して消費電力を極めて少なくすることが
できる。
また、この発明は、基準電圧を各ゲート回路に供給する
必要がないので、基準電圧供給用の配線パターンが不要
となり、IC回路のチップサイズ   ゛を小型化でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の接続図、第2図はこの発
明の一実施例の機能を表す回路図、第3図はこの発明の
一実施例における信号のレベル関係の説明に用いる路線
図、第4図はこの発明の一実施例の動作説明に用いる波
形図、第5図及び第6図はこの発明に適用できるレベル
シフトのための回路構成の一例及び他の例を示す接続図
、第7図は従来の論理回路により構成されたR−Sフリ
ップフロップの回路図、第8図は従来の論理回路により
構成されたR−Sフリップフロップの接続図、第9図は
従来の論理回路の信号レベルの説明の用いる路線図、第
10図は従来のクロック同期型のR−Sフリップフロッ
プの回路図、第11図は従来のクロック同期型のR−S
フリップフロップを構成するのに必要とされるNORゲ
ートの接続図である。 12.3:差動アンプの一方のトランジスタ21.22
.23:差動アンプの他方のトランジスタ、4.5.6
.24.25.26:入力端子、14.34:出力端子
、8.28:定電流源用の抵抗、11:電源端子、12
:接地端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1のトランジスタと第2のトランジスタと第3のトラ
    ンジスタの互いのエミッタが定電流源に接続され、上記
    第1のトランジスタ及び上記第2のトランジスタの互い
    のコレクタが共通接続された第1の差動アンプと、第4
    のトランジスタと第5のトランジスタと第6のトランジ
    スタの互いのエミッタが定電流源に接続され、上記第4
    のトランジスタ及び上記第5のトランジスタの互いのコ
    レクタが共通接続された第2の差動アンプとを有し、 上記第1のトランジスタのベース及び上記第2のトラン
    ジスタのベースにセット入力信号及びセット入力制御信
    号を供給し、上記第3のトランジスタのコレクタ出力を
    上記第6のトランジスタのベースに供給し、 上記第4のトランジスタのベース及び上記第5のトラン
    ジスタのベースにリセット入力信号及びリセット入力制
    御信号を供給し、上記第6のトランジスタのコレクタ出
    力を上記第3のトランジスタのベースに供給し、 上記セット入力信号、上記リセット入力信号、上記セッ
    ト入力制御信号、上記リセット入力制御信号が同一のレ
    ベル関係を有する2値信号とされ、且つ上記第3のトラ
    ンジスタのベース及び上記第6のトランジスタのベース
    に供給される信号が上記2値信号の論理振幅と等しい論
    理振幅を有し、且つ上記2値信号の論理振幅の略々1/
    2のレベル、より大とされたことを特徴とするフリップ
    フロップ。
JP59136237A 1984-06-30 1984-06-30 フリツプフロツプ Granted JPS6115415A (ja)

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