JPS62295508A

JPS62295508A - フリツプフロツプ回路

Info

Publication number: JPS62295508A
Application number: JP61138393A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Itsunoi; 五ノ井　克明
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1987-12-22
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH084218B2

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】３、発明の詳細な説明Ａ、産業上の利用分野本発明は、双安定な出力を生ずるフリップフロップ回路
に関し、特に、その動作速度を高めたフリップフロップ
回路に関する。

Ｂ１発明の概要本発明は、出力帰還パスを有してなるフリップフロップ
回路において、上記出力帰還パスにスイ・ツチを配し信
号の状態を反転させる際に当該スイッチを開放すること
により、その反転動作の高速化を実現するものである。

Ｃ０従来の技術フリップフロップを用いた回路として、スタチック・タ
イプの２相駆動型分周器（ｄＨｌ　ｃｌｏｃｋｔｙｐｅ
　ｄｉｖｉｄｅｒ）が周波数を分周させる場合に用いら
れ４ことがある。

ここで、このような２相駆動型分周器の一例について、
第４図を参照しながら説明すると、従来の２相駆動型分
周器は、図中破線で囲んで示すようなＡＮＤゲートとＮ
ＯＲゲートの組（以下、“ＡＮＤ−ＮＯＲゲート”と称
す。）から構成されるフリップフロップを２設合する構
成になっており、所定の正相クロックΦ１及び逆相クロ
ックΦ２により制御される構成となっている。

すなわち、第１のフリップフロップは、ＡＮＤＮＯゲー
ト、ＮＯＲゲート６２．ＡＮＤゲート６３及びＮＯＲゲ
ート６４により構成され、第２のフリップフロップは、
ＡＮＤＮＯゲート、ＮＯＲゲー）６６、ＡＮＤＮＯゲー
ト及びＮＯＲゲート６８により構成されている。上記Ａ
ＮＤゲート６１．６３，６５．６７には、正相若しくは
逆相のクロックΦ１．Φ２が供給され、更にそれぞれ他
のフリップフロップの出力が入力する。上記Ｎ。

Ｒゲート６２．６４．６６．６８は、それぞれ上記ＡＮ
Ｄゲート６１．６３．６５．６７の出力が供給されると
共にそれぞれフリップフロップ内の他のＮＯＲゲートの
出力が供給され、双安定な動作をする。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点一般に、分周器では、最高動作周波数ｆ６．８を高くす
ることが高性能化の１つとされ、この最高動作周波数ｆ
い、Ｘはクリティカル・パス上のゲート数Ｎと各ゲート
の遅延時間τｐ４の積（Ｎ・τ。

４）で定められる。

ところで、上述の構造を有する分周器は、フリップフロ
ップがＮＯＲゲート６２．６４及びＮＯＲゲート６６．
６８で構成されているため、分周させる場合のクリティ
カル・パスが４個のゲートとなり、少なくとも上記４個
のＮＯＲゲートでデータが確定することが必要となる。

したがって、例えば１０ＧＨｚを最高動作周波数ｆｍ□
として分周する場合には、１０ＧＨｚの１周期は１００
ｐｓｅｃ　（ピコ・セコンド）であるから、１個のゲー
ト当たりおよそ２５ｐｓｅｃ以下の遅延時間としなけれ
ばならず、現状において１０ＧＨｚの高周波を直接に分
周することは容易でない。

これに対して、ＮＡＮＤゲートを用いることによっては
、分周させる場合に必要となるゲートの数すなわちクリ
ティカル・パス上のゲートの数を半減させることが可能
である。しかし、一般にＮＡＮＤゲートは、上記ＮＯＲ
ゲートに比し遅延時間が大きく、１つのＮＡＮＤゲート
固有の遅延時間τｐｄ　ＩＮＡＮＤ）を５Ｑｐｓｅｃ以
下にして１０ＧＨｚの高周波を直接に分周することは困
難である。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、最高動作周波数
ｆ、１８等の向上を可能にし、反転動作の高速化を実現
するフリップフロップ回路の提供を目的とする。

Ｅ９問題点を解決するための手段本発明は、フリップフロップの出力帰還パスにそれぞれ
スイッチを配し、当該フリップフロップの安定状態を反
転させる信号が入力されるとき、上記スイッチをオフ状
態とすることを特徴とするフリップフロップ回路により
上述の問題点を解決する。

Ｆ０作用本発明のフリップフロップ回路は、当該フリップフロッ
プの安定状態を反転させる信号が入力されるとき、上記
スイッチをオフ状態にする。このため、２つのゲートで
構成されるフリップフロップにおいて、遷移状態にある
データを高速に確定させることができ、ゲート固有の遅
延時間を小さくして、反転動作を高速化できる。

Ｇ、実施例本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

Ｇ−■　第１の実施例〔第１図〕第１の実施例のフリップフロップ回路は、第１図に示す
ように、２つの２人力のＮＯＲゲート１゜２により構成
され、それぞれ出力端子１１．１２には、出力帰還パス
７．８が他のＮＯＲゲートの入力側に帰還するように設
けられており、それぞれ入力端子９，１０と共に該出力
帰還パス８．７がそれぞれＮＯＲゲート１．２に入力す
るように構成されている。上記出力帰還パス７の途中に
はスイッチ４が設けられ、上記出力帰還パス８の途中に
はスイッチ３が設けられている。これらスイッチ４．３
は、当該フリップフロップの安定状態を反転させる信号
が入力されるとき、オン状態からオフ状態になり、上記
出力帰還パス７．８はそれぞれ遮断状態となる。上記出
力帰還パス７．８のそれぞれ各ＮＯＲゲート２．１の入
力側では、各スイッチ４．３と各ＮＯＲゲート２．１と
の間でローレベルである電圧■１を供給するための抵抗
６．５が設けられている。

このような構成を有するフリップフロップ回路は、上記
スイッチ３．４が、当該フリップフロップの安定状態を
反転させる信号が入力されるときオ、ン状態からオフ状
態になるため、高速な反転動作を実現する。

例えば、当初ＮＯＲゲート１の出力レベルが″Ｌ″レベ
ル（ローレベル）であす、且つＮＯＲゲート２の出力レ
ベルが“Ｈ”レベル（ハイレベル）であるとき、この安
定状態を反転させる信号として、当初“Ｌ”レベルであ
った上記入力端子１０を“Ｈ”レベルに反転し、且つ上
記入力端子９を“Ｌ”レベルとする信号が供給されたも
のとする。この信号により、先ず上記ＮＯＲゲート２の
出力レベルは“Ｈ”から“Ｌ”に反転され、仮に従来の
フリップフロップのように上記スイッチ３．４を導通状
態のままとするときには、上記ＮＯＲゲート２０反転し
た出力レベルである“Ｌ″レベル出力帰還パス８を介し
てＮＯＲゲート１に人力し、この“Ｌ”レベルの入ノｊ
と上記入力端子９への”Ｌ″レベル入力によって当該Ｎ
ＯＲゲート１の出力レベルは“１］″レヘルに反転する
。

そして、このＮＯＲゲート１の“■１″レヘルが上記出
力帰還パス７を介して上記ＮＯＲゲート２に入力し、当
該ＮＯＲゲート２の出力レベルは“Ｌ”レベルで確定す
る。

しかしながら、本実施例のフリップフロップ回路におい
ては、上記スイッチ３．４が当該フリップフロップの安
定状態を反転させる信号が入力されるときオン状態から
オフ状態になるため、高速に反転動作する。すなわち、
上述の場合と同様に、当初ＮＯＲゲート１の出力レベル
が“Ｌ”レベルであり、且つＮＯＲゲート２の出力レベ
ルが“Ｈ”レベルであるとき、この安定状態を反転させ
る信号として、当初“Ｌ”レベルであった上記入力端子
１０を”Ｈ”レベルに反転し、且つ上記入力端子９を”
Ｌ”レベルとする信号が供給されたものとする。ここで
、本実施例のフリップフロップ回路では、上記スイッチ
３．４がそれぞれオフ状態になり、出力帰還パス８，７
はそれぞれ遮断状態となる。このようにスイッチ３．４
がオフ状態となって、遮断されたそれぞれ出力帰還パス
８゜７はローレベルである電圧■１が抵抗５．６を介し
てそれぞれＮＯＲゲート１，２に供給されることになる
。そして、上記ＮＯＲゲート１では入力端子９の反転信
号が“Ｌ”レベルであり、且つ抵抗５を介して印加され
る電圧■、により他方の入力も”Ｌ″レベルある。よっ
て当該ＮＯＲゲート１の出力レベルは“Ｈ”レベルとな
る。また、上記ＮＯＲゲート２では入力端子１０の反転
信号が“Ｈ”レベルであり、且つ抵抗６を介して印加さ
れる電圧■、により他方の入力は“Ｌ”レベルである。

よって当該ＮＯＲゲート２の出力レベルは”Ｌ”レベル
に反転する。

このように従来のフリップフロップと対比してみると、
従来は出力帰還パスを介して２つのゲートで出力電圧が
確定して初めて安定状態となるが、本実施例では、上記
スイッチ３．４の出力帰還パス８．７を遮断状態とする
ことから、２人力の一方は抵抗５．６を介して“Ｌ”レ
ベルが供給されて、当該ＮＯＲゲート１，２は等価的に
インバータ回路として機能し、そのクリティカル・パス
は単一ゲートで良い。従って、高速な反転を可能とし、
次に述べるように分周器として用いたときには、容易に
最高動作周波数ｆ−ウを高めることができる。

Ｇ−■　第２の実施例　〔第２図〕第２の実施例は、分周器にかかる例であり、フリップフ
ロップの出力帰還パスにスイッチが配されてなるため、
高速動作が可能となって分周器としての最高動作周波数
ｆ　ｔ＋ｔ＋ｔｘを高めることができるものである。

第２図に示すように、本実施例のフリップフロップ回路
は、ＡＮＤ−ＮＯＲゲートを用いて構成したものであっ
て、第１のフリップフロップがＡＮＤＮＯゲート、３４
及びＮＯＲゲート２１．２２により構成され、第２のフ
リップフロップがＡＮＤゲート５３．５４及びＮＯＲゲ
ート４１．４２により構成されている。

上記ＮＯＲゲー）２１．４１からはそれぞれ出力帰還パ
ス２７．４７が対となるＮＯＲゲート２２．４２の入力
側に接続するように配設され、同様に上記ＮＯＲゲー）
２２．４２からはそれぞれ出力帰還パス２８．４８が対
となるＮＯＲゲート２１．４１の入力側に接続するよう
に配設されている。これら出力帰還パス２７，４７．２
８．４８の中途にはスイッチとして機能するトランスフ
ァゲート２４，４４，２３．４３がそれぞれ配設されて
おり、トランスファゲート２３．２４のゲート電極には
配ｖＡ２０を介して逆相クロックΦ２が供給され、トラ
ンスファゲート４３．４４のゲート電極には配線１９を
介して正相クロックΦ１が供給される。そして、上記出
力帰還パス２７゜２８．４７．４８のそれぞれＮＯＲゲ
ートへの入力部においては、当該フリップフロップの情
報信号の保持状態を反転させるときに、早期に入力信号
を確定させる低い電圧ｖＬを供給するためのそれぞれ抵
抗２６．２５，４６．４５が配設されている。

上記ＡＮＤゲート３３．３４は、それぞれ第２のフリッ
プフロップから帰還されるそれぞれループ３５．３６が
入力されると共に、双方とも正相クロックΦ、が入力さ
れる。そして、これらＡＮＤゲー）３３．３４のそれぞ
れ出力は、出力線２９．３０をそれぞれ介して、それぞ
れ上記ＮＯＲゲー）２１．２２に上記出力帰還パス２８
．２７の帰還信号と共に入力される。上記ＡＮＤゲート
５３．５４は、それぞれ第１のフリップフロップのＮＯ
Ｒゲート２１．２２の出力をそれぞれ出力線３１．３２
を介して受けると共に、双方とも逆相クロックΦ２が入
力される。そして上記第１のフリップフロップにおける
接続関係と同様に、これらＡＮＤゲート５３．５４のそ
れぞれ出力は、出力線４９．５０をそれぞれ介して、そ
れぞれ上記ＮＯＲゲー）４１．４２に上記出力帰還パス
４８．４７の帰還信号と共に入力される。

このような構成からなる本実施例の分周器は、上記第１
のフリップフロップがマスタ一部となり、一方、第２の
フリップフロップがスレーブ部となって、上記正相及び
逆相のクロックΦ６．Φ２の周波数は１／２に分周され
て、上記ＮＯＲゲート４１．４２のそれぞれ出力端子５
１．５２から出力することになるが、本実施例の分周器
は、上記第１若しくは第２のフリップフロップにおける
当該フリップフロップの安定状態を反転させる信号が入
力されるとき、上記スイッチとして機能するトランスフ
ァゲート２３．２４．４３．４４がオフ状態となるため
、高速にデータを確定させることができ、遅延時間も少
なくなり、最高動作周波数ｆ　ＩＩＩＩＸを高めること
ができる。

ここで、上述の構造を有する本実施例の分周器について
、例えば第１のフリップフロップのデータ保持状態が反
転する場合について説明すると、先ず、当初正相クロッ
クΦ１が“Ｌ”レベルとされ、ループ３５が“Ｌ″レベ
ルループ３６が“Ｈ”レベルとする。このとき、上記Ａ
ＮＤゲート３３．３４の出力は”Ｌ”レベルであり、上
記ＮＯＲゲート２１の出力が“Ｌ”レベル、上記ＮＯＲ
ゲートの出力が“Ｈ”レベルであり、さらに第２のフリ
・ツブフロップにおいては、上記逆相クロックΦ２は“
Ｈ″レベルＡＮＤゲート５３の出力は″Ｌ″レベル、Ａ
ＮＤゲート５４の出力はＨ”レベル、ＮＯＲゲート４１
の出力は“Ｈ″レベルＮＯＲゲート４２の出力は″Ｌ″
レヘレベあるとする。

次に、この安定状態を反転させる信号として、上記正相
クロックΦ、が“Ｈ”レベル、上記逆相クロックΦ２が
″Ｌ″レベルにそれぞれ反転したものとする。この信号
によって、上記ＡＮＤゲート３３．３４．５３．５４の
うち、ＡＮＤＮＯゲートの出力が″Ｈ″レベルに転じ、
ＡＮＤゲート５４の出力が”Ｌ″レベル転する。そして
、上記ＡＮＤゲート３４の出力が”Ｈ”になったことに
より、第１のフリップフロップでその安定状態が反転す
ることになるが、本実施例の分周器では、上記トランス
ファゲート２３．２４にはそれぞれ“Ｌ”レベルとなっ
た逆相クロックΦ２が供給されることから、当該トラン
スファゲート２３．２４はそれぞれオフ状態になる。こ
のようにトランスファゲート２３．２４がオフ状態とな
ることから、上記出力帰還パス２８．２７はそれぞれ導
通状態から遮断状態となる。そして、このようにトラン
スファゲート２３．２４がオフ状態となって、遮断され
たそれぞれ出力帰還パス２８．２７は“Ｌ”レベルであ
る電圧■、が抵抗２５．２６を介してそれぞれＮＯＲゲ
ー）２１．２２に供給されることになる。

そして、上記ＮＯＲゲート２１では２人力が双方とも“
Ｌ”レベルであり、当富亥ＮＯＲゲート２１の出力レベ
ルはＨ”レベルに反転する。また、上記ＮＯＲゲート２
２は２人力の一方が“Ｈ”レベルであり、抵抗２６を介
して供給される電圧Ｖ、により他方の入力はＬ”レベル
である。よって当該ＮＯＲゲート２２の出力レベルは“
Ｌ”レベルに反転する。そして、このような第１のフリ
ップフロップのデータが上記第２のフリップフロップに
伝送されて、分周器全体で安定状態になり、次のクロッ
クを待機することになる。

ここで、従来の分周器と比較してみると、本実施例の分
周器では、フリップフロップの安定状態が反転する場合
に、上記トランスファゲート２３．２４がオフ状態とな
り出力帰還パス２８．２７が遮断され、上記抵抗２５．
２６を介して接続される″Ｌルベルにより高速にＮＯＲ
ゲートの反転データが確定することになる。これは従来
、一方のＮＯＲゲートのデータの遷移が生じてから他方
のＮＯＲゲートのデータの遷移が生ずるのと比較して、
本実施例の分周器においては、同時に双方のＮＯＲゲー
トでデータの確定が生ずることを意味する。そして、例
えば従来のＮ　ＯＲゲーＩ・の遅延時間をτ□とすると
、フリップフロップにおける遅延時間は２τ２．となる
が、本実施例の分周器ではオン・オフの時間αのみにな
り、従来の最高動作周波数ｆ３．Ｘを１／（４τいう）
とすると、本実施例の分周器の最高動作周波数ｆ　ｍｍ
、は１／（２τｐｄ＋α）となって、最高動作周波数ｆ
　ＩＩＩＩＸを高くすることができる。なお、このよう
な動作については、スレーブ部の各ゲートについても同
様である。

また、上述のＡＮＤ−ＮＯＲゲートについてその構成は
、Ｄ　ＣＦ　Ｌ　（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｏｕｐｅｌｅｄ　
ＦＥＴ　ＬｏｇｉＣ）ゲートでも良く、また、Ｂ　Ｆ　
１．、　（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ　ＦＥＴＬｏｇｉｃ）ゲー
トでも良い。しかし、論理振幅の小さい方が電流等の流
れ込み等からスイッチとしてトランスファゲートを用い
た場合に有利であるため、第３図に示すようなりＣＦＬ
ゲートを用いることで、本回路の高速反転動作を一層動
作し易（させるものと考える。なお、第３図中、端子Ａ
。

ＢはそれぞれＡＮＤゲートの２入力端子に対応し、端子
ＣはＮＯＲゲートの出力帰還パスの入力部に対応する。

また、スイッチとして、トランスファゲートを用いたと
きには、当該トランスファゲートのｖｔｈ（闇値電圧）
は、−〇、５〜−１．０ｖ程度の値であることが適当と
され、また、上記ＮＯＲゲート１，２の入力レベルを確
定させる抵抗５，６の値は、大きい場合に入力の確定に
時間を要し、まくた、小さい場合には出力帰還パスを“
Ｉ］”レベルにするときに時間が必要となるため、第３
図に示す抵抗ＲＬの２倍〜４倍程度が好適である。

なお、上述の実施例においては、ＮＯＲゲートやＡＮＤ
−ＮＯＲゲートについて説明したが、他のゲート構造で
あっても良い。

Ｈ９発明の効果本発明のフリップフロップ回路は、当該フリップフロッ
プの安定状態を反転させる信号が入力されるとき、上記
スイッチをオフ状態にし出力帰還パスを遮断状態にし、
当該フリップフロップを構成する２ゲートの入力データ
を早期に確定させる。

このため、２つのゲートで構成されるフリッププロップ
において、遷移状態にあるデータを高速に確定させるこ
とができ、ゲート固有の遅延時間を小さくして、反転動
作を高速化できる。

そして、例えば分周器においては、ゲートの遅延時間を
短縮することができることから、最高動作周波数ｆ　ｍ
ａｙを高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフリップフロップ回路の一例を示す回
路図、第２図は本発明の第２の実施例にがかる分周器の
回路図、第３図は本発明のフリップフロップ回路に用い
て好適なりＣＦＬゲートの一例を示す回路図、第４図は
従来の分周器を示す回路図である。１．２．２１，２２．４１．４２・・・ＮＯＲゲート３．４・　・　・スイッチ２３．２４．４３．４４・・・トランスファゲート５．６．２５．２Ｇ、４５．４６・・・抵抗７．８．２
７．２Ｂ、４７．４８・・・出力帰還パス３３．３４．５３．５４・・・ＡＮＤＮＯゲート　・・
・正相クロック Φ２　・・・逆相クロック特　許　出　願　人　　ソニー株式会社代理人　　　弁
理士　　　　　小部　見向　　　　　　　　　田村榮− 木亡来の分周器の一牙Ｊ −ＡＯ−

Claims

【特許請求の範囲】

フリップフロップの出力帰還パスにそれぞれスイッチを
配し、当該フリップフロップの安定状態を反転させる信
号が入力されるとき、上記スイッチをオフ状態とするこ
とを特徴とするフリップフロップ回路。