TW576021B

TW576021B - Master slave flip-flop circuit functioning as edge trigger flip-flop

Info

Publication number: TW576021B
Application number: TW092102174A
Authority: TW
Inventors: Masahiro Araki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Elec Sys Lsi Design
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-02-11
Also published as: KR20040014160A; JP2004072426A; US20040027184A1; TW200402936A; CN1474505A; US6714060B2

Description

576021 五、發明說明（l) - 發明所屬之技術領域本發明有關於一種減低電力消耗的主從正及先前技術第7圖為習知主從正反器的構造圖，於圖中，21為時脈輸入驅動器，輸入時脈信號（CLK)，並輸出與時脈信號同相位之正相時脈信號τ與逆相的時脈信號Tc。22為主閉鎖電路，對應於時脈信號（CLK)的低位準（以下稱為”[)設\^ 於資料流通狀態，對應於時脈信號（CLK)的高位準（以為H)設定於資料保持狀態，於資料流通狀態下自資料信號 (D)載入新值，之後於資料保存狀態下保持該新值。為ϋ 從閉鎖電路，對應於時脈信號（CLK)^高位準（以下稱為η) 设定於資料流通狀態，對應於時脈信號（ CLK)的低位準（以下稱為L)設定於資料保持狀態，於資料流通狀態下，將資科保持狀態下的.主閉鎖電路22所保持的新值載入，之後於貝料保存狀態下保持該新值成為前值。2 4為輸出驅動器，反向輸出該保持於從閉鎖電路2 3之前值。時脈輸入驅動器21為由P溝道型M〇s電晶體（以下以ptr 表示）21a與N溝道型M0S電晶體（以下以Ntr表示）所構成的反相器，以及由Ptr21c與Ntr21d所構成的反相器所連接而成。對應於輸入信號（CLK),輸出正相時脈信號Tjk逆相的時脈信號TC。又，主閉鎖電路22為，由二個開關元件22a、22b以及 Ptr22c與Ntr22d所構成之反相器，以及ptr22e與Ntr22f所構成的反相器，依圖所示所連接而構成，信號（D)輸入於

576021 五、發明說明（2) 開關元件22a。主閉鎖電路23亦為同樣的構造，二個開關元件23a、 23b以及Ptr23c與Ntr23d所構成之反相器，以及Ptr22e與 Ntr22f所構成的反相器，依圖所示所連接而構成，將來自主閉鎖電路22的輸出，輸入於開關元件23a。輸出驅動器24為由Ptr24a與Ntr24b所構成的反相器以及？1^24〇:與1^1^24(1所構成的反相器所組成。從閉鎖電路23 的輸出QC、Q輸入於該反相器，來自同一輸出驅動器24的正松資料信號Qout以及反相資料信號QCout分別輸出。

每個開關元件22a、22b、22c、22d分別由Ptr與Ntr構成。由時脈輸入驅動器2 1輸入的正相時脈信號T以及逆相時'脈信號TC做0Ν與OFF。具體而言，開關元件22a與22b — 方為0N時另一方為〇FF，交互地作ON，OFF。開關元件23a 與23b也同樣地交互做on，〇FF。又，該ON，OFF的時序為開關元件22a與23b相同，開關元件22b與23a相同。各開關元件的ON，OFF由時脈信號（CLK)的高位準（以下稱H)或低位準（以下稱l)的關係預先決定。例如’時脈信號（CLK)為L時，主閉鎖電路22的開關元件2 2 a為0 N，此時開關元件2 2 b由前一次的狀態變成〇 ρ f。

資料信號（D)通過開關元件22a輸入於ptr22c、Ntr22d、 Ptr22e以及Ntr2Zf的電路，同由Ptr22e與…以所組成的反相器所輸出。此時，從閉鎖電路23的開關元件23a為〇叮。此狀態為主閉鎖電路之流通狀態，由資料信號（D)載入新

2103-5471-PF(Nl).ptd 第6頁 576021 五、發明說明（3) 一方面，上述狀態時的從閉鎖電路23的開關元件23b 為ON，而從閉鎖電路23為資料保持狀態（保持前值）。對此，時脈信號（CLK)為Η時產生與上述相反的動作，主閉鎖電路22為資料保持狀態，從閉鎖電路23為狀態。 7慨逋為此，主閉鎖電路22與從閉鎖電路23由時脈信號 (CLK)在保持與流通的動作間反覆進行，正相資料信"號 Qout及反相信號QC〇ut由輸出驅動器24輸出。儿發明内容發明欲解決之課題習知的主從正反器由以上所構成’因此由時脈信 CLK產生動作的電晶體有ptr21a、Ntr21b、ptr2lc、； Ntr21d以及四個開關元件22a、22b、23&、2扑各自

與Ntr合計12個。對該等閘極電流，每#由時脈信 J 動作時’充放電電流流經各閉極電容b 極容量），由此產生電力的消耗，妨害半導體寄生= 低電力消耗。 T平肢積菔冤路的本發明考慮上述之問韻 ^ . f 正反器。 1崚，棱供一種低電力消耗的主從解決課題之手段本發明提供一種主你X — 資料浐通肤能极&认足正反器，包括一主閉鎖電路，於接收的輸入資肖，作為主=:於#枓保持狀態保持該所料流通狀態，•收：=資料；一從閉鎖電路，於資收保持於上述之主閉鎖電路中的主輸出資 576021 電力。因此，第動作的電晶體數量減五、發明說明（4) 料，於資料保持狀態 ^輪出資料，並輸出置，於時脈信號的第鎖電路以及從閉鎖電線連接至連接主閉鎖故’分別將該主閉鎖電路設定於資料保持電位線與第一線連接因此分別使主閉鎖電設定於資料流通狀態實施方式 Μ下對本發明的第一實施型態主從正反器為，及由輸入資料信號而而產生動作的電晶體力。一方面，輸入資因此’例如即使由輸多’由輸入資料信號由時脈信號而產生動如’一個由時脈信號約等於十個由輸入資與，保持該所接收的主輸出該從輸出資料；一電路設一位準，自第一電位線將路的第一線切斷，而且，電路以及從閉鎖電路的第電路設定於資料流通狀態狀態，於時脈信號的第二 ’並且自第二電位線將第路設定於資料保持狀態而信號而產作的電晶頻率做0Ν 無法以高信號產生作的電晶晶體所消動作的電而產生動施型態中資料，作為定控制裝連接於主閉將第二電位二線的緣而該從閉食貞位準，第一二線切斷，從閉鎖電路實施型態，並參照附加圖示說明由時脈產生動 ’ 以南料信號八資料產生動作的電而產生料信號第二實少。生動作的電晶體，以體構成。由時脈信號與OFF，會消耗電頻率做位準的變化。動作的電晶體數量體所消耗的電力，較耗的電力為少。例晶體所消耗的電力大作的電晶體所消耗的 ’由時脈信號而產生

2103-5471-PF(Nl).Ptd 第8頁 576021 五、發明說明（5) 第1圖本發明第一實施型態之主從正反器的構造圖。於第1圖中’1為時脈輸入驅動器，由汲極互相連接的P溝道型M0S電晶體（以下稱ptr)之Ptrl與n溝道型M0S電晶體 (以下稱Ntr)之Ntrl所構成。於時脈輸入驅動器1中，輸入時脈信號CLK1 (或時脈信號）輸入於ptri與Ntrl之閘極，得到整理波形後的反相時脈信號（CLK 2 )，反相時脈信號 (CLK2 )由沒極的連接點輸出。 2為資料輸入驅動器，由汲極互相連接的ptr2與以“ 所構成。資料輸入驅動器2中，資料輸入信號（D)輸入於 Ptr2與Ntr2的汲極，輸入信號與正相輸入資料信號（D)輸出於線路L1—同時，輸入信號與反相輸入資料信號（DC)由汲極的連接點輸出於線路L 2。 3為電路設定控制裝置，由源極連接於電源Vdd線路3 的Ptr3與源極接地（(jnd)端子的Ntr3所構成。電路設定控制裝置3中，時脈信號CLK2輸入於以“與““之閘極，自 =源Vdd線路L3經過Ptr3往第一電路設定線路4 (V0)的電 /；，L或者疋自第2電路設定線路L 5 (GO)，經過Ptr4朝接地 (G N D )、子的電流各自做〇 n，〇 j? ρ的控制，因此後述之主閉鎖電路6及從閉鎖電路7各別設定於資料流通的電路狀態或資料保持的電路狀態做切換。 6為主閉鎖電路，由Ptr4至丨丨以及Ntr4至7所構成。經過電路設定控制裝置3的第i電路設定線路L4(v〇)(或第i線路）以及第2電路設定線路L5(G〇)(或第2線路），資料流通的電路狀態或資料保持的電路狀態做切換，將正相輸入資

576021 五、發明說明（6) 料信號（D)以及反向輸入資料信號（DC)輸入，並將正相輸出資料信號P以及反向輸出資料信號PC輸出。詳細而言， Ptr4及PtrlO的源極連接於電源vdd線路L3，Ptr6及Ptr8的源極連接於第一電路設定線路L4，ptr5的源極連接於ptr4 的及極’ Ptr7的源極連接於ptr6的汲極，ptr9的源極連接於Ptr8的沒極，Ptrl 1的源極連接於ptri 〇的汲極。Ntr4與 Ntr7之源極連接於第2電路設定線路L5，Ntr5與““之源極連接於接第端子（GND)，Ptr5、Ptr7、Ntr4以及Ntr5的沒極連接於線路L7，Ptr9、Ptrll、Ntr6以及Ntr7的汲極連接於線路L6。Ptr9、Ptrll以及Ntr6的閘極連接於線路 L7 ’Ptr5、Ptr7以及Ntr5的閘極連接於線路L6，Ptr4、

Ptr8以及Ntr4的閘極連接於線路LI，Ptr 6、Ptr 1 〇以及 Ntr 7的閘極連接於線路L2。又，7為從閉鎖電路，由Ptr 12至15以及Ntr 8至15所構成。經過電路設定控制裝置3的第j電路設定線路u(v〇) =及第2電路設定線路L5(G〇)，資料流通的電路狀態或資料保持的電路狀態做切換，將正相輸入資料信號？以及反向^ ^資料信號PC由主閉鎖電路6輸入，並將正相輸出資料信號P以及反向輸出資料信號PC輸出。詳細而言，Pt]r 13及Ptr 14的源極連接於電源Vdd線路L3，ptr 12&ptr 15的源極連接於第1電路設定線路L4，Ptr 11及Ptr 13的 ==第2電路設定線路L5，Nt"與Ntr 15之源極連 M 鸲子（GND)，Ntr 8的源極連接於Ntr9的汲極， r的源極連接於N tr 11的汲極，N t r 1 2的源極連接於

2103-5471.PF(Nn.mH 第10頁 576021 五、發明說明（7)

Ntr 13的汲極，Ntr 14的源極連接於以^5的汲極。 12、Ptr 13、Ntr 8以及Ntr 1〇的汲極連接於線路L9，ptr 14、 Ptr 15、Ntr 12以及Ntr 14的汲極連接於線路u。 Ptr 12、Ntr 9以及Ntr 13的閘極連接於線路L6，ptr 15、 Ntr 11以及Ntr 15的閘極連接於線路L7，ptr η、 N t r 1 2以及N t r 1 4的閘極連接於線路[g。 8為輸出驅動器，由汲極互相連接的ptr 16與“厂16 •構成的反相器，以及由汲極互相連接的p t r丨7與N t r丨7構成妁反相器所組成，並將正相輸出資料信號Q輸入於ptr 16與Ntr 16的閘極，反相資料信號QC〇ut由ptr 16與[^1^ 16的沒極連接點輸出，反相輸出資料信號QC輸入於ptr 17 與Ntr 1 7的閘極·，以及輸出反相資料信.號QC〇ut。由上述之構造，與時脈信號CLκ丨之前沿及後沿同時動作的電晶體為Ptrl、Ptr3、Ntrl與Ntr3四個。第2(3)圖為.當時脈信號(：1^1為[時，第1圖的主閉鎖電路的一部分NOR閘的構造說明圖。第2(b)圖為當時脈信號 CLK1為L時’相當於第1.圖的主·閉鎖電路的RS正反器的構造說明圖。第2(c)圖為當時脈信號CLK1為[時，第！圖的從閉鎖電路的一部分反相器的構造說明圖。第3(&)圖為當時脈信號(：1^1為11時，第1圖的主閉鎖電路的一部分的反相器的構、造說明圖。第3(b)圖為當時脈信號CLK1為Η時，第1圖的從閉鎖電路的一部分的NAND閘的構造說明圖。第3圖（c)為當時脈信號CLK1為Η時，相當於第！圖的從閉鎖電路的RS正反器的構造說明圖。

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其次針對第1圖的具體動作加以說明β 為，ΐΐίϋ鎖電路與從閉鎖電路的主從式正反器電路保持；料=路Ϊ流通資料的狀態時’⑼閉鎖電路成為閉鎖‘主閉鎖電路於保持資料的狀態時，從持眘％I Μ成為k通資料的狀態，該流通資料的狀態與該保、’的狀態依時脈信號做交互切換的動作。 ^第1圖所不為對於主閉鎖電路6與從閉鎖電路7的基脈d,的電路設定控制裝置3。於同一裝置3中，由時。琥CLK1，以時脈輸入驅動器！，將反相後的時脈信號 LLK2輸入。上述電路設定控制裝置3，主閉鎖電路6與從閉鎖電路、’使^一方處於流通資料的狀態時，另一方處於保持資料 =狀Ί 做電路设定的切換。該切換，藉由時脈輸入驅動器1，由時脈信號CLK1的[及η，改變第一電路設定線路匕4 及第二電路設定線路L5的狀態。具體而言，時脈信號CLK 1由Η變成L的情況下，由時脈輸入驅動器1所輸出的時脈信號CLK 2成為Η。由此，電路設定控制裝置3的Ptr 3成為OFF狀態，Ntr3成為ON狀態。因此，第一電路設定線路L4，由電源Vdd線路L3浮起之電路連接線路，第二電路設定線路L5為接地線路。第一電路設定線路L4與第二電路設定線路L5於上述之狀況下，因電源不施加於ptr6至Ptr9、Ptrl2、Ptrl5上，故形成高阻抗。Ntr 4、7、11、13與Ntr 5、6、9、15同

2103-5471-PF(Nl).ptd 第12頁 576021 五、發明說明（9) 樣接地。因此，主閉鎖電路6如第2(a)圖所示，Ptr4、Ptr5以及 Ntr4、Ntr5 形成一個 NOR 閘（N0R1) 同樣，未於圖中表示，PtrlO、Ptrll以及Ntr6、Nti·了形成另一NOR閘（N0R2)。上述N0R1的輸出輸入於N0R2，而N0R2的輸出輸入於 N0R1，形成如第2(b)圖所示的RS正反器。上述R S正反器的N0R閘（N0R1)的輸入端為Ptr4與Ntr4 的各閘極的連接點·，來自資料輸入驅動器2的正相輸入資料信號D輸入於此（第2(a)圖）。又，N0R閘（N0R1)的輸出端為Ptr5與Ntr4以及Ntr5的連接點，反相輸出資料信號pc由此輸出（第2(a)圖）。又’另一N0R閘（N0R2)的輸入端為ptrlO與Ntr7的各閘極連接點’來自資料輸入驅動器2的反相輸入資料信號dc 輸入於此。又，另一輸出端為以及Ntr7的連接點’正相輸出資料信號P由此輸出。又’正相輸出資料信號p返回ptr5與Ntr5的各閘極連接點（第2(a)圖），而且，反相輸出資料信號pc返回ptrU 與Ntr6的各閘極連接點，形成交又之配置。於此，、正相輸入資料信號D為Η的狀態，該反相輸入資二k號DC成為L，如第2(a)圖所示之N〇R閘（N〇R1)，Ntr4為，Ptr4為OFF、L·的反相輸出資料信號pc由N〇R閘（N〇R1) =線路L7輸出。又，於_閘（_2)，由於L的反相輸入資呌k號DC以及L的反相輸出資料信號pc，使Ntr6為〇1?{?，

2103-5471-ΡΡίΝη ntn 第13頁 576021 五、發明說明（ίο) — --

Ntr7 為OFF，PtrlO 為ON，Ptrl!為0N，H 的正相輸出號P由NOR閘（N0R2)對線路L6輸出β 又，施加於Ptrio、u，即使L的反相輸出資料信號pc 使Ptr9為ON，由於Ή的正相輸入資料信號D使？1^8為〇叮，

Ptr8 遮斷由電源Vdd 經 PtrlO、Ptrll、ptr9、Ptr8傳遞至第一電路設定線路L4(VO)的電源電位，防止電源電位傳遞至從閉鎖電路7。於此，上述Ptr 8為電源電位遮斷裝置。欠結果，對應於Η的正相輸入資料信號D，H的正相輸出資料信號Ρ以及L的反相輸出資料信號pc輸出於從閉鎖電路 7 〇又，正相輸入資料信號D為!^的狀態下，該反相輸入資料信號 DC 為Η，於N0R 閘（N0R2)，Ntr7 為 ON，PtrlO 為〇FF， L的正相輸出資料信號ρ由⑽^閘（N〇R2)對線路u輸出。又二第2(a)圖所表示的NOR閘“⑽丨），由於L的正相輸入資料k 以及L的正相輸出資料信號p，Ntr4為〇FF，Ntr 5 為OFF，Ptr 4為ON，Ptr 5為0N，H的反相輸出資料信號pc 由NOR閘（N0R1)對線路L7輸出。又，施加於Ptr 4、5 ,即使L的正相輸出資料信號ρ使ptr 7為⑽，由於H的反相輸入資料信號DC使Ptr 6為OFF，ptr 6遮斷由電源Vdd經ptr 4、Ptr 5、Pt r 7、Ptr 6傳遞至第一電路設定線路 L4( VO)的電源電位，防止電源電位傳遞至從閉鎖電路7。於此’上述Ptr 6為電源電位遮斷裝、置。 —^果’對應於L的正相輪入資料信號d，L的正相輸出資料k 以及Η的反相輸出資料信號pC輸出於從閉鎖電路

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時脈信號CLK1成為[時，形成於由上述所構成及反相於益i的主閉鎖電路6，接收正相輸入資料信號d以輸入資料信號DC ’對應於正相輸入資料信號D以及料信號DC做資料流通的動作，正相輸入資料信；、5相位的正相輸出資料信號P設定於主閉鎖電路6的，路L6 ’反相輸人資料信號D(：與同相位的反相輸出資料信號PC ”又定於主閉鎖電路6的線路L7。總之，主閉鎖電路6設定於資料流通狀態。方面’從閉鎖電路7於第2(c)圖所示為ptri3及Ntr8 至Ntrll所形成的一反相器。同樣地’圖中所未表示者為PtrH以及Ntrl2至Ntrl5 所形成的另一反相器。一個反相器的輸入端如第2(c)圖所示為Ntr 9的閘極’來自主閉鎖電路6的正相輸出資料信號p輸入於此。同樣地’上述另一反相器的輸入端為““^的閘極，來自主閉鎖電路6的反相輸出資料信號PC輸入於此。又’上述之一的反相器的輸出端如第2(c)gI所示為 Ptr 13與Ntr 8以及Ntr 10的、連接點，.反相輸出資料信號 QC於此輸出。同樣地，另一反相器的輸出端為ptr 14與Ntr 12以及 Ntr 14的連接點，正相輸出資料信號q於此輸出。又’第2(c)圖所示，上述之一的反相器輸出端為ptr 13與Ntr 8以及Ntr 10的各別閘極的連接點，於另一反相

2103-5471-PF(Nl).ptd 第15頁 576021 五、發明說明（12) 器所設定之正相輸出資料信號Q輸入於此’同樣地，另一反相器輸出端為Ptr 14與Ntr 12以及Ntr 14的各別閘極的連接點如第2 (c)圖所示，於反相器所設定之反相輸出資料信號QC輸入於此。第2(c)圖所示為一輸入於反相器之正相輸出資料信號 Q為Η的狀態，Ptrl3為OFF，Ntr 8、10為0N，做輸入正相輸出資料信號P的Ntr9或是做輸入反相輸出資料信號pc的 Ntr 11為0N。另一輸入於反相器之反相輸出資料信號qc為 L的狀態，Ptrl4為OFF，Ntr 12及Ntrl4為OFF，正相輸出資料信號Q為Η。因此，與正相輸出資料信號p及反相輸出資料信號PC無關，正相輸出資料信號Q必為η。又’第2(c)圖所示的輸入於一反相器的正相輸出資料信號Q為L的狀態，ptrl3為ON，Ntr8、10為OFF。因此，與正相輸出資料信號P及反相輸出資料信號PC無關，反相輸、出資料化號QC必為Η。其他的反相器，由於η的反相輸出資料=號QC，Ptrl4為OFF，Ntrl2及Ntrl4為0Ν，輸入正相輸出貝料化號P的从打13或輸入反相輸出資料信號pC的“^已為ON。因此，與正相輸出資料信號p及反相輸出資料信號 PC無關，正相輸出資料信號卩必定為… 正相：ί二ΐ從閉鎖電路7，為使即使來自主閉鎖電路6的以及反相輸出資料信、娜亦不變化，遮“ 閉出資料信號pc。因此，於從馮貝枓保持狀悲，恰於資料保持狀態前的資

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第16頁 576021 五、發明說明（13) 料巧通狀態所設定的正相輸出資料信號〇以及反相料信號QC被保持住。該正相輸出資料信號。以及反相屮資料信號QC於驅動器8被輸出，作為反相的正相 =

Qout以及反相資料信號Qc〇ut。、號又，L的時脈信號CLK1變為!！的狀態下，由時脈輸入動器1所輸出的時脈信號CLK2成為。為此，電路設定裝置3的Ptr3為0N狀態，Ntr3為〇FF狀態。為此，第_ ^ = =定線路L4係施加電源Vdd的電路連接線路，第二電路設定線路L 5為由接地浮起的電路連接線路。 …又，第一電路設定線路L4及第二電路設定線路L5為上述之狀態，施加電源電位於Ptr6至？1：1«9、ptrl2、15而產生動作’為了不施加接地電位於Ntr4、7 上，而使其成為高阻抗。 u至Ntrl3 由此，主閉鎖電路6側以反相器構成，從閉鎖電路7側以RS正反器構成。具體而言，主閉鎖電路6側為第3(c)圖所表示，以 Ntr5及Ptr4至Ptr7形成一反相器，同樣地，未表示於圖中者，Ntr6及Ptr8至Ptrll形成另一反相器。第3(a)圖表示一反相器，來自資料輸入驅動器2的正相輸入資料信號D輸入於Ptr 4的閘極，來自資料輸入驅動器2的反相輸入資料信號DC輸入於p t r 6的閘極。又，反相輸出資料信號PC由Ptr5、Ptr7以及N、tr5的連接點輸出。同樣地’其他的反相器’來自資料輸入驅動器2的正相輸入資料信號D輸入於Ptr 8的閘極，來自資料^入驅動

576021 五、發明說明（14) 器2的反相輸入資料信號j)C輸入於ptr 1〇的閘極。又，正相輸出資料信號P由ptr9、Ptrll以及Ntr6&連接點輸出。又’於第3(a)圖所示的一反相器，將設定於另一反相器的正相輸出資料信號P輸入於Ptr5、Ptr7及Ntr5個別的閘極。同樣地，於另一反相器，將設定於第3 (a)圖所示的反相器的反相輸出資料信號PC輸入於ptr9、Ptrll &Ntr6 個別的閘極。第3(a)圖所示輸入於反相器的正相輸出資料信號p為η 的狀態，Ptr5及Ptr7為OFF，Ntr5為ON。因此，與正相輸入貪料信號D及反相輸入資料信號DC無關，反相輸出資料信號PC必為L。其他的反相器，由於L的反相輸出資料信號 PC，Ptr9、Ptrl 1為ON，Ntr6為OFF，輸入正相輸入資料信號D的Ptr8或輸入反相輸入資料信號DC的以1^5為〇N。因此’與正相輸入資料信號D及反相輸入資料信號DC無關，正相輸出資料信號P必定為Η。又第3(a)圖所示輸入於反相器的正相輸出資料传辨 p為上的？態，Ptr5及仏7細，Ntr5為_，輸入貝二7 入貝料七號D的Ptr4及輸入反相輸入資料信號冗的^“為 ON。因此，與正相輸入資料信及反相輸入資料信號此無關，反相輸出資料信號PC必為H。其他的反相器，由於h =^相輸出資斟信號PC，ptr9、ptrU為〇叮，Ntr6為⑽。 A t ^相輸出信號P為L。因此，與正相輸入資料信號D 目剧入=貝料^號DC無關，正相輸出資料信號p必定為

576021 五、發明說明（15) "~—---— 、因此，於主閉鎖電路6，為使即使正相輸入資料信以及反相輸入資料信號DC變化，正相輸出資料信號p以及反相輸出資料信號PC亦不變化，遮斷正相輸入資料信及反相輸入資料信號DC。因此，於主閉鎖電路6成為資^ 保持狀態，恰於資料保持狀態前的資料流通狀態所設定的正相輸出資料信號p以及反相輸出資料信號pc被保持住。又，從閉鎖電路7側如第3(b)圖所示，Ptrl2、13以及

Ntr 8、9形成一 NAND 閘（NAND1)。、同樣地，未表示於圖中，Ptrl4、15以及Ntrl4、15带成另一NAND 閘（NAND2)。乂

上述NAND1的輸出，輸入於NAND2 , NAND2的輸出，入於NAND1，如第3(c)圖所示，構成RS正反器。則於上述RS正反器的NAND閘（NAND1)，來自主閉鎖電路6 相輸出資料信、號P輸入於Ptrl2&Ntr9，反相輸出資料、號PC由Ptrl2、Ptrl3以及Ntr8的汲極連接點輸出（第、 3(b)圖）。、乐於上述RS正反器的NAND閘（NAND2)，來自主閉鎖電路6 、的^，輸出資料信號PC輸入於Ptrl 5及Ntrl 5，正相輸出資料化號(3由Ptrl4、Ptrl5以及“『14的汲極連接點輸出。

又’正相輸出資料信號Q返回於ptrl3與Ntr9的各閘極 (第3(b)圖）。而且，反相輸出資料信號QC返回於ptri4與 Ntr 14的各閘極，形成交叉的配置％於此’ Η的正相輸出資料信號p變成[的狀況下，該反相輸出資料信號？(：成為Η，於第3(b)圖所示的“〇閘極

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(NANDI)，Ntr9為OFF，Ptrl2為ON，Η的反相輸出資料信號 QC輸出於線路L9。又，於NAND閘（NAND2)，由Η的反相輸出資料信號PC及Η的反相輸出資料信號qc，Ntr 14為0Ν， Ntrl5為ON，Ptrl4為OFF，Ptrl5為OFF，L的正相輸出資料信號Q輸出於線路L8。又，施加於N tr 1 4、1 5，為使即使由Η的反相輸出資料 k號QC使Ntrl2為0Ν，由L的正相輸出資料信號ρ使Ntrl3為 OFF，Ntrl3 遮斷由接地（GND)端經由 Ntrl5、Ntrl4、

Ntrl2、Ntrl3向第二電路設定線路L5(、G0)傳遞的接地電位，防止傳向主閉鎮電路七的接地電位。於此，上述Ntrl 3 為接地電位遮斷裝置。又’ L的正相輸出資料信號p變成η的狀況下，該反相輸出資料信號PC成為L，於NAND閘（NAND2)，由L的反相輸出資料信號PC，Ntrl 5為OFF，Ptrl 5為ON，Η的正栢輸出資料信號Q輸出於線路L8。又，於第3(b)圖所示的NAND閘極 (NAND1 )，由Η的正相輸出資料信號q以及η的正相輸出資料信號P，Ntr8、Ntr9 為0N，Ptrl2、Ρ13 為OFF，Η 的反相輸出資料信號QC輸出於線路L9。又，施加於Ntr8、9，為使即使由Η的正相輸出資料信號Q使NtrlO為0Ν，由L的反相輸出資料信號pc使Ntrl l為 OFF，Ntrll 遮斷由接地（GND)端經由Ntr9、Ntr8、NtrlO、

Ntrll向第二電路設定線路υπό)傳、遞的接地電位，防止傳向主閉鎖電路6的接地電位。於此，上述Ntrl 1為接地電位遮斷裝置。

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=此，時脈信號CLK1成為以夺，形成於由上之RS正反器上的從閉鎖電路7，接所構成二：輸出資料信號P及反相輸出資料信號p:，^ ::6的 :出資料信號P以及反相輪出資料信號pc做資：f 作’正相輸出資料信號p與同相位的正：：動定於從閉鎖電路7的線路L8，反相輸出 :立的反相輸出資料信娜設定於從閉鎖電路;的 = 同相總之，從閉鎖電路7設定於資料流通㈣。的線路L7 由以上的說明，於第一實施型態中，電路

門i ϊ 定線路L5的狀態，將主閉鎖電路6以及從才’鎖：路7做電路設定於資料流通狀態或資料保持狀態。丄以上所述，主從正反器，於時脈信號CLK1由L·變成Η ^^^資料信號D載入新值’以正邊沿觸發型正

^ β ^所述，該第一實施型態包括實施時脈信號波形整的輸入驅動器1，I合時脈信號實施線路連接及切離的電路设定控制裝置3，由電路設定控制裝置3交互設定於資料流通狀態或資料保持狀態的主閉鎖電路6，以及由電路設定控制裝置3交互設定於資料流通狀態或贵料保持狀態的從閉鎖電路7。於電路設定控制裝置3，自設定於第一電路設定線路L4電源電位的線路L3切離、，且配合時脈信號的第一邊沿（例如，脈衝後沿），實施與第二電路設定線路 L5的接地端子的連接。主閉鎖電路6設定於資料流通狀

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五、發明說明（18) 態，而從閉鎖電路7設定咨立的第二邊沿(例如，脈衝前f:，保實定線路u電源電位的線定於第-電路設接祕她工+ Μ 啄峪Ld連接以及自電路設定線路L5的接地端子切離。主閉鎖電路6設定於資閉鎖電路7設定於資料流通狀離。忽”夺狀〜、而從 :電路6,連接於二體於狀 :相γ連接於接地端子(gnd)的電晶：形 ί入資料信號D以及反相輸入資料信號資料作％pc =次少為正相輸出資料信號p以及反相輸出路L3的雷日# 閉鎖電路6，連接於線路L3的電日曰體，連接於第一電路設定線路l =連接於接地料（GND)的電晶體形，體’ 益。設定於資料流通狀態反相輸出資第-反相反::ί =1及反相輸入資料信號Dc無關的第- "又；―貝料机通狀態正相輸出資料作沪ρ，俘牲於與正相輸入資料信號!）叶1口就Η保持第二反相器。波D以及反相輸入資料信號DC無關的 4於、1 ϋ流通狀態的從閉鎖電路7，連接於線路L3的電 b日體，連接於第一電路設定線路u的電晶接地端子（GND)的電晶體形成RS正反器。保持於乂及連鎖接於路6的正相輸出資料信號p以、、閉鎖電正反器。又’於資料保持狀態的從t垃通，!s ^L3 „ t ^ ^ f ^ ^L5 及連接於接地端子（⑽）的電晶體形成第三及第四曰曰反體相

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五、發明說明（19) 器。設定於資料流通狀態反相輸出資料信號Qc，保持於與正相輸出資料信號p以及反相輸出資料信號？(：無關的第三、反相器，設定於資料流通狀態正相輸出資料信號Q，保^ 於與正相輸出資料信號P以及反相輸出資料信無關的因此，由時脈信號的變化而動作的電晶體，由習知技術中（第7圖）的1 2個大幅減少為4個。由此，由時脈信號的變化，對應於閘極電極的寄生容量的充放電電流大^ ^減低’得到減低電力消耗的效果。 ' 又 ’Ptr8 遮斷由電源 vdcl 經 ptri〇、ptrU、ptr9、 Ptr8，傳往第一電路設定線路u(v〇)的電源電位，ptr6遮斷由電源Vdd經Ptr4、Ptr5、Ptr7、Ptr6，傳往第一電路設定線路L4(V0)的電源電位。因此，ptr6及以“為主閉鎖電路6的電源電位遮斷裝置，防止電源電位傳往從閉鎖電又，Ntrl3 遮斷由接地（gnd)經 Ntrl5、Ntrl4、

Ntr12、NtrU，傳往第二電路設定線路L5(G0)的接地電位 Ntr 1 1，斷由接地（gnd)經Ntr9、Ntr8、NPtr 1 〇、 Ntrll ’傳往第一電路設定線路L5(G〇)的接地電位。因此N tr 11及N t r 1 3為從閉鎖電路7的電源電位遮斷裝置，防止電源電，傳往主閉鎖電路6。於f g施型態中，為使波形整形後的時脈信號輸入於電路°又疋控制裝置3，時脈輸入驅動器1配置於主從正反益疋’右輪入正反器電路的時脈信號CLK1係充分做

576021 五、發明說明（20) 過波形整形，時脈信號輸入驅動器丨就不需要。此狀況，由時脈信號的變化而動作的電晶體再減少兩個。因此，得到更進一步減低電力消耗的效果。第二實施型態第4圖為本發明第二實施型態的主從正反器的構造圖。於第4圖中，11為主閉鎖電路，由ptrllsPtrl5以及 Ntr8至Ntrl5所構成。12為主閉鎖電路，由ptr4至Ptrll以及Ntr4至Ntr7所構成。第4圖的構造與第1圖相異點為，第1圖的構造，時脈信號CLK1由L變成Η時，主從正反器由正向輸入資料信號〇載入新值，所謂的正邊沿觸發型的正反器。第4圖的構造二時脈信號CLK1由Η變成L時，主從正反器由正向輸入資料信號D載入新值，所謂的負邊沿觸發型的正反器。該負邊沿觸發型的正反器可由於第丨圖之主閉與從閉鎖電路7交換而成。第4圖為已做交換後，各ptr或^的連接關係為，與目同之70件給予相同之符號。各資料信號D、DC ' P、PC、Q以及QC等係第4圖中所表示的輸入或輸出。由上述之構造，主閉鎖電路u與第丨圖的從做相同的動作，時脈信號在Η時流通，在L時保拄，電路12與第1圖的主閉鎖電路6做相同的動作/、拄閉鎖 L時流通，在Η時保持。此時，主二脈信號在 Η變成L時，由正相輸入資料信號^栽鎖入電新路^於^信號自邊沿觸發型的正反器。 Ρ所明的負

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又’如第4圖的構造，Ntrll及Ntrl3為主閉鎖電路u 的接地電位遮斷裝置，Ptr6及ptr8為從閉鎖電路i2 電位遮斷裝置。愿其他的動作與第1圖相同，省略其說明。由此，第一實施型態（第J圖）中的主閉鎖電路6以從閉鎖電路7代替，由於作為個別的主閉鎖電路丨丨及從閉鎖電路1 2，對應於第一實施型態正邊沿觸發型的正反器，負沿觸發型的正反器可容易地實施。、由以上所述，该第二實施型態，由時脈信號的變化而動作的電晶體，由習知技術中的丨2個大幅減少為4個，此與第一實施型態相同。由此，由時脈信號的雙化，對廡於 =電極的寄生容量的充放電電流大幅的減低，得到減低電力消耗的效果。第三實施型態 κ第^ f及第6圖為本發明之第三實施型態的主閉鎖電路的變化例的構造圖°第5圖為主閉鎖電路6 的第6圖為從閉鎖電路7的變化例，第5圖及第6圖、各tr及Ntr給予與第i圖相同的符號。點為第5笛=ί 6圖的構造與第一實施型態（第1圖）的相異 &Ntrl4。，移除Ptr5及Ptrl 1，第6圖中，移除Ntr8

Ptm構的主閉鎖電路6的ptr、5與Ptr7，以及ptr9與的動作的觀點而言，以其中之一门的g動作。習知中，由電从具甲之一，即於第5圖中所示，可

2103-5471-PF(Nl).ptd 第25頁 576021 五、發明說明（22) 由Ptr7及Ptr9組成。又’構成第1圖的從閉鎖電路7的Ntr8與NtrlO，以及 Ntrl2與Ntrl4也使閘極與汲極共通，做相同的動作。習知中’由電的動作的觀點而言，以其中之一，即於第6圖中所示’可由Ntr 1 0及Ntr l 2組成。第5圖及第6圖電路全體的動作與第1圖相同，省略該說明。又，第5圖及第6圖係對於第1圖適用，對於第二實施型態（第4圖）無法適用。由以上所述，該第三實施型態，第一實施型態中的主閉鎖電路6及從閉鎖電路7，或者是第二實施型態中（第4 主閉鎖電路11及從閉鎖電路12，各各所使用的電晶體 !到電路構造的合理化之外，第-實施型態及第一 κ把型恶也同樣得到降低電力消耗的效果。發明之效果明提供一種主從正反器，由於包括一主閉鎖路，於-貝料流通狀態接收輸入的資持該所接收的輸入資料，作為％;”態保路’於資料流通狀態，接收保持二，閉鎖電主輸出資料，於資料伴持妝能、/述之主閉鎖電路中的枓’作為從輸出資料，並輸出該從輸出資料 3出資控制裝置，於時脈信號的第一位準輸路設定於主閉鎖電路以及從閉鎖電路二=斷電：線將連接接至連接主閉鎖電路以及從閉鎖電路的第二線

576021 五、發明說明（23) 的緣故，分別將該主閉鎖電路設定於資料流通狀態而該從閉鎖電路設定於資料保持狀態，於時脈信號的第二位準，第一電位線與第一線連接，並且自第二電位線將第二線切斷，因此分別使主閉鎖電路設定於資料保持狀態而從閉鎖電路設定於資料流通狀態，由時脈信號的變化而產生動作的電晶體數較習知構造中大幅的減少，由此，由時脈信號的變化而對應於閘極寄生容量產生的充放電電流大幅的減少，具有降低電力消耗的效果。

2103-5471-PF(Nl).ptd 第27頁 576021 圖式簡單說明第1圖為本發明之第一實施裂態的主從正反器構造圖；第2(a)圖為時脈信5虎CLK1為L時’第1圖之主閉鎖電路一部分的N0R閘的構造說明圖；第2(b)圖為時脈信號CLK1為L時，與第！圖之主閉鎖電路相當的RS正反器的構造說明圖；第2(c)圖為時脈信號CLK1為L時，第1圖之從閉鎖電路一部分的反相器的構造說明圖；第3(a)圖為時脈信號CLK1為Η時’第1圖之主閉·鎖電路一部分的反相器的構造說明圖；第3(b)圖為時脈信號CLK1為Η時，第i圖之從閉鎖電路一部分的NAND閘的構造說明圖；第3 ( c)圖為時脈信號CLK1為Η時，與第1圖之從閉鎖電路相當的RS正反器的構造說明圖；第4圖為本發明之第二實施型態的主從正反器構造圖； ° ^ 閉鎖電路的變化第5圖為本發明之第三實施型態的主例的構造圖；型態的從閉鎖電路的變化構造圖。 2〜>料輪入驅動器； 4〜第1線路；第6圖為本發明之第三實施例的構造圖；以及第7圖為習知的主從正反器符號說明 1〜時脈輸入驅動器； 3〜電路設定控制裝置；

576021 圖式簡單說明 5〜第2線路； 6、11、13〜主閉鎖線路； 7、1 2、1 4〜從閉鎖線路；8〜輸出驅動器；

Ntr〜N溝道型M0S電晶體；

Ptr〜P溝道型M0S電晶體。

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Claims

六、申請專利範圍 1二從正反器，包括：主閉鎖電路，於眘极法、於資料保持狀態保_斛^二通狀態使輸入的資料通過，資料；、Μ所通過的輸入資料，作為主輸出一從閉鎖電路，/次h 4 主閉鎖電路中的主態，接收保持於上述之接收的主輸出資料，盔二於貝料保持狀態，保持該所料；、作為攸輸出資料，並輸出該從輸出資一電路設定控制裝置，一電位線路將連接协士叫M + t脈乜號的第一位準，自第路切斷，而且，將帛3電路以及從閉鎖電路的第一線及從閉鎖電路㈣線料接至連接主閉鎖電路以定於資料法、ι办ί東緣故，分別將該主閉鎖電路設於時舭π = = Ϊ L而該從閉鎖電路設定於資料保持狀態，且白J二ί:第二位準，第一電位線路與第一線連接，並 Μ —=電位線路將第二線切斷，因此分別使主閉鎖電路設定於資料保持狀態而從閉鎖電路設定於資料流通狀態。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之主從正反器，其中該第一電位為電源電位，第二電位為較電源電位低的接地電位。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之主從正反器，其中主閉鎖電路被設定為，於資料流通狀態設定時，由第一N〇]R 閘以及第二NOR閘組成的RS正反器電、路，在第—N0R閘使輸入資料以及自第二N 〇 R閘所輸出的主輸出資料輸入，而再第一 NOR閘使反向輸入資料以及自第一NOR閘所輸出的反向

2103-5471-PF(Nl).ptd 第30頁 576021 六、申請專利範圍主輸出資料及第二反相流通狀態下而使與反向輸出資料保從閉鎖一NAND閘及 NAND閘使主料輸入，而 NAND閘所輸定時，設定使與主輸出輸出資料保而於資料流器。 4.如申閉鎖電路具態時，遮斷位；輸入，於資料保持机… 器所構成的電路，使=二疋日，，由第一反相器所設定的反向主輪：匕入資料無關而於資料給入次祖μ I輸出為料保持於第一反相器，輸入貝料無關而於蒈祖、、六持於第二反相器；…通狀態下所設定的主 :路被設定為’於資料流通狀態設定時，由第第二NAND閘所構成的Rs正反器電路，在第一輸出資料以及自第二NAND閘所輸出的從輸出資在第二N0R閘使反向主輸出資料以及自第一出的反向從輸出資料輸入，於資料保持狀態設於由第三反相器及第四反相器所構成的電路，資料無關而於資料流通狀態下所設定的反向從持於第三反相器，而使與反向主輸出資料無關通狀態下所設定的從輸出資料保持於第四反相請專利範圍第2項所述之主從正反器，其中主有電源電位遮斷裝置，於該主閉鎖電路流通狀由該主閉鎖電路傳遞至該從閉鎖電路的電源電從閉鎖電路具有接地電位遮斷裝置，於該從閉鎖電路流通狀態時，遮斷由該從閉鎖電路傳遞至該主閉鎖電路的接地電位。、 5·如申請專利範圍第1項所述之主從正反器，其中該第一電位為電源電位，第一電位為較電源電位低的接地電

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位0 6·如申請專利範圍第5項所述之主從正閉鎖電路設定為’ ☆資料流通狀態設 ”：中以及第二NAND閘組成的^ 由第一NAND閘入資料以及自第_ΝΑΜη„反益電路，於第—NAND閘使輸入貧村以及目第_NAND閘所輸出的主輸出資第二NAND :使反向輸入資料以及自第一N㈣閘戶:輸出的反向主輸出負料輸入，於資料保持狀態設；反斜-请壯離下辦二！與輸入資料無關而於資 ji肖心下所5又疋的反向主輸出資料保持於第一器’而使與反向輸入資料無關而於資料的主輸出資料保持於第二反相器；狀〜、下所，又疋從閉鎖電路設定為，於資料流通狀態設定時一 N0R閘及第一N0R閘所構成的RS正反器電路，於使主輸出=料以及自第二_問所輸出的從輸=閘而於第二nor閑反向主輸出資料以及自第一輸出的反向從輸出資料輸入，力資料保持狀態設定時，設定於由第二反相器及第四反相器所構咸的電⑬，使與資料無關而於資料流通狀態下所設定的反向從輸出資料保持於第一反相n ’而使與反向主輸出資料無關而於資料济: 通狀態下所設定的從輸出資料保持於第四反相器。 7·如申請專利範圍第5項所述之主從正反器，其中主閉鎖電路具有接地電位遮斷裝置，於該主閉鎖電路資通狀態時，遮斷由該主閉鎖電路傳遞至該從閉鎖電路的= 地電位，

2103-5471-PF(Nl).ptd 第32頁 576021 六、申請專利範圍從閉鎖電路具有電源電位遮斷裝置，於該從閉鎖電路資料流通狀態時，遮斷由該從閉鎖電路傳遞至該主閉鎖電路的電源電位。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之主從正反器，其中電路設定控制裝置具有第一電晶體，對應於時脈信號實施第一電位線與第一線的切斷連接，以及第二電晶體，對應於時脈信號實施第二電位線與第二線的切斷連接。

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