JP2008172779A - 高速動作のためのフリップフロップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のフリップフロップは、第1信号に応じて第1ノードをプリチャージするプリチャージ回路と、少なくとも一つの入力信号と第2信号を入力され、第2信号の活性状態で少なくとも一つの入力信号によって第1ノードをディスチャージする評価回路と、を含む。第1信号は、クロック信号に同期したパルス信号であり、第2信号は前記第1信号より遅延したパルス信号である。
【選択図】図3
Description
本実施の形態において、前記第1及び第2信号の各々は、所定のパルス幅を有し、前記第1及び第2信号の活性レベルが重ならない。
本実施の形態において、前記第2信号の前記パルス幅は、前記評価回路が前記第1ノードをディスチャージするのに十分な時間に設定される。
本実施の形態において、前記評価回路は、前記第1ノードと第2ノードとの間に連結され、前記少なくとも一つの入力信号に応じて前記第1ノードを前記第2ノードに連結する入力回路と、前記第2ノードと第2電源電圧との間に連結され、前記第2信号により前記第2ノードをディスチャージするディスチャージトランジスタと、を含むことを特徴とする。
本実施の形態において、前記プリチャージトランジスタはPMOSトランジスタであり、前記ディスチャージトランジスタはNMOSトランジスタである。
本実施の形態において、前記第2信号は、前記第1信号から遅延及び反転した信号である。
本実施の形態において、前記ラッチは、前記第1ノードと連結された入力端及び出力端を有するインバータと、前記インバータの出力端と連結された入力端及び前記第1ノードと連結された出力端を有し、前記第1及び第2信号により制御される3−状態バッファと、を含む。
本実施の形態において、前記フリップフロップは、前記第1ノードと連結され、出力信号を出力する出力バッファをさらに含む。
前記第1信号の前記パルス幅は、前記プリチャージ回路が前記第1ノードをプリチャージするのに十分な時間に設定される。
前記第2信号の前記パルス幅は、前記ディスチャージ回路が前記入力回路を介して連結された前記第1ノードをディスチャージするのに十分な時間に設定される。
前記入力回路は、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に連結され、前記少なくとも一つの入力信号により制御されるNMOSトランジスタを含む。
前記プリチャージトランジスタはPMOSトランジスタであり、前記ディスチャージトランジスタはNMOSトランジスタである。
前記第2信号は、前記第1信号から遅延及び反転した信号である。
本実施の形態において、前記第1信号の前記パルス幅は、前記第1トランジスタが前記第1ノードをプリチャージするのに十分な時間に設定される。
本実施の形態において、前記第2信号の前記パルス幅は、前記第3トランジスタが前記第2トランジスタを介して前記第1ノードをディスチャージするのに十分な時間に設定される。
本実施の形態において、前記フリップフロップは、前記第1ノードの電圧を入力され、出力信号を出力する出力バッファをさらに含む。
前記第2遅延回路は、前記第1パルス信号を遅延及び反転させて前記第2パルス信号を発生させる。
本実施の形態において、前記フリップフロップの動作方法は、クロック信号に同期して前記第1信号を発生させるステップと、前記第1信号を遅延及び反転させて前記第2信号を発生させるステップと、をさらに含む。
図3は、本発明の好ましい実施の形態によるフリップフロップを含む電子回路を示している。
図3を参照すると、フリップフロップ100は、プリチャージトランジスタ110、評価回路120、ラッチ130、及び出力回路140を含む。プリチャージトランジスタ110は、電源電圧VDDとノードN0との間に連結され、第1パルス信号PCにより制御される。プリチャージトランジスタ110は、PMOSトランジスタで構成され、第1パルス信号PCがローレベルである間、ノードN0を電源電圧VDDにプリチャージする。ノードN0にプリチャージされた信号S1は、ラッチ130によりラッチされ、出力回路140を介して出力信号OUTとして出力される。
ラッチ130は、ノードN0と連結された3-状態バッファ131及びインバータ132を含む。3-状態バッファ131は、第1及び第2パルス信号PC、PEによって入力を出力に伝達する。3-状態バッファ131は、インバータ及びトランスミッションゲートの組合わせ回路で代替することも出来る。なお、3状態バッファ131は、インバータで代替することも出来る。他の実施の形態で、フリップフロップ100はラッチ130を含まず、寄生キャパシタによりノードN0の信号S1を保持することができる。
図3及び図4を参照すると、第1パルス信号PCは、クロック信号CLKのライジングエッジで発生するパルス信号である。第1パルス信号PCのパルス幅は、プリチャージトランジスタ110によりノードN0の信号S1が電源電圧VDDレベルに十分にプリチャージするために必要な時間に設定される。第1パルス信号PCのパルス幅は、遅延回路210内インバータ211−213の数により調節することが出来る。
先ず、入力信号INがハイレベルからローレベルに変化するとき、フリップフロップ100の動作は次の通りである。クロック信号CLKに同期して第1パルス信号PCが発生すると、プリチャージトランジスタ110によりノードN0の信号S1は、入力信号INとは関係なく電源電圧VDDレベルにプリチャージされる。その結果、出力信号OUTは、ローレベルに遷移する。入力信号INが入力される前に出力信号OUTが出力されるので、データ‐ツー‐出力遅延時間DQ1は負数値を有する。その後、入力信号INがハイレベルからローレベルに遷移し、トランジスタ121はターンオフされる。パルス発生器230から第1パルス信号PCが遅延及び反転した第2パルス信号PEが出力されると、ディスチャージトランジスタ122がターンオンされる。ディスチャージトランジスタ122がターンオンされても、トランジスタ121がターンオフ状態であるので、ノードN0の信号S1はディスチャージされない。その結果、出力信号OUTはローレベルに保持される。
110、310 プリチャージトランジスタ
120 評価回路
130、140 ラッチ
140、350 出力バッファ
200 パルス発生器
33 ディスチャージトランジスタ
Claims (31)
- 第1ノードに連結され、クロック信号に同期する第1パルス信号に応じて前記第1ノードをプリチャージするプリチャージ回路と、
前記第1ノードに連結され、入力信号及び前記第1パルス信号より遅延した第2パルスを受信し、前記第2パルス信号の活性状態で前記入力信号に応じて、前記第1ノードの電圧をディスチャージする評価回路と、を含むことを特徴とするフリップフロップ。 - 前記プリチャージ回路は、第1電圧レベルに前記第1ノードをプリチャージし、前記評価回路は、前記第2パルス信号の活性状態で前記入力信号によって前記第1ノードをディスチャージすることを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。
- 前記第1及び第2パルス信号の各々は、所定のパルス幅を有することを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。
- 前記第1パルス信号のパルス幅は、前記プリチャージ回路が前記第1ノードをプリチャージするのに十分な時間に設定されることを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。
- 前記第2パルス信号は、前記評価回路により前記第1ノードをディスチャージするのに十分な時間だけのパルス幅を有することを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。
- 前記プリチャージ回路は、第1電源電圧と前記第1ノードとの間に連結されたプリチャージトランジスタを含むことを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。
- 前記評価回路は、
前記第1ノードと第2ノードとの間に連結され、前記少なくとも一つの入力信号に応じて前記第1ノードを前記第2ノードに電気的に連結する入力回路と、
前記第2ノードと第2電源電圧との間に連結され、前記第2パルス信号により前記第2ノードをディスチャージするディスチャージトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項6に記載のフリップフロップ。 - 前記入力回路は、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に連結され、前記少なくとも一つの入力信号により制御されるNMOSトランジスタを含むことを特徴とする請求項7に記載のフリップフロップ。
- 前記プリチャージトランジスタはPMOSトランジスタであり、前記ディスチャージトランジスタはNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項7に記載のフリップフロップ。
- 前記第2パルス信号は、前記第1パルス信号から遅延及び反転した信号であることを特徴とする請求項9に記載のフリップフロップ。
- 前記第1ノードと連結されたラッチをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。
- 前記ラッチは、前記第1ノードと連結された入力端及び出力端を有するインバータと、
前記インバータの出力端と連結された入力端及び前記第1ノードと連結された出力端を有し、前記第1及び第2パルス信号により制御される3−状態バッファと、を含むことを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。 - 前記第1ノードと連結され、出力信号を出力する出力バッファをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のフリップフロップ。
- 第ノードと連結され、クロック信号に同期する第1パルス信号に応じて前記第1ノードをプリチャージするプリチャージ回路と、
第2ノードと連結され、前記第1パルス信号より所定時間遅延した第2パルス信号に応じて前記第2ノードをディスチャージするディスチャージ回路と、
少なくとも一つの入力信号に応じて前記第1ノードを前記第2ノードに連結する入力回路と、を含むことを特徴とするフリップフロップ。 - 前記第1及び第2パルス信号の各々は所定のパルス幅を有し、前記第1及び第2パルス信号の活性レベルが重ならないことを特徴とする請求項14に記載のフリップフロップ。
- 前記第1パルス信号の前記パルス幅は、前記プリチャージ回路が前記第1ノードをプリチャージするのに十分な時間に設定されることを特徴とする請求項14に記載のフリップフロップ。
- 前記第2パルス信号のパルス幅は、前記ディスチャージ回路が前記入力回路を介して連結された前記第1ノードをディスチャージするのに十分な時間に設定されることを特徴とする請求項14に記載のフリップフロップ。
- 前記プリチャージ回路は、第1電源電圧と前記第1ノードとの間に連結されたプリチャージトランジスタを含むことを特徴とする請求項14に記載のフリップフロップ。
- 前記入力回路は、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に連結され、前記少なくとも一つの入力信号により制御されるNMOSトランジスタを含むことを特徴とする請求項18に記載のフリップフロップ。
- 前記プリチャージトランジスタはPMOSトランジスタであり、前記ディスチャージトランジスタはNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項19に記載のフリップフロップ。
- 前記第2パルス信号は前記第1パルス信号から遅延及び反転された信号であることを特徴とする請求項20に記載のフリップフロップ。
- 前記第1ノードと連結されたラッチをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載のフリップフロップ。
- 電源電圧と第1ノードとの間に連結され、第1パルス信号により制御される第1トランジスタと、
前記第1ノードと第2ノードとの間に連結され、入力信号により制御される第2トランジスタと、
前記第1ノードと接地電圧との間に連結され、第2パルス信号により制御される第3トランジスタと、を含み、
前記第1及び第2パルス信号は、クロック信号に同期して発生するパルス信号であることを特徴とするフリップフロップ。 - 前記第1及び第2パルス信号各々は所定のパルス幅を有し、前記第1及び第2パルス信号の活性レベルが重ならないことを特徴とする請求項23に記載のフリップフロップ。
- 前記第1パルス信号のパルス幅は、前記第1トランジスタが前記第1ノードをプリチャージするのに十分な時間に設定されることを特徴とする請求項23に記載のフリップフロップ。
- 前記第2パルス信号は、前記第3トランジスタが前記第2トランジスタを介して前記第1ノードをディスチャージするのに十分な時間だけのパルス幅を有することを特徴とする請求項23に記載のフリップフロップ。
- 前記第1ノードの電圧を入力され、出力信号を出力する出力バッファをさらに含むことを特徴とする請求項23に記載のフリップフロップ。
- クロック信号に同期して第1パルス信号を発生し、前記第1パルス信号を遅延させて第2パルス信号を発生するパルス発生器と、
第1及び第2パルス信号に応じて入力信号を第1ノードに伝達するフリップフロップと、を含み、
前記フリップフロップは、
前記第1ノードと連結され、前記第1パルス信号に応じて前記第1ノードをプリチャージするプリチャージ回路を含み、
前記第1ノードと連結され、前記入力信号と前記第2パルス信号を入力され、前記第2パルス信号の活性状態で前記入力信号によって前記第1ノードを選択的にディスチャージすることを特徴とする電子回路。 - 前記パルス発生器は、
前記クロック信号を遅延させて出力する第1遅延回路と、
前記クロック信号及び前記遅延回路から出力される信号を入力され、前記第1パルス信号を出力するロジックゲートと、
前記第1パルス信号を入力され、前記第2パルス信号を出力する第2遅延回路と、を含むことを特徴とする請求項28に記載の電子回路。 - 前記第2遅延回路は、前記第1パルス信号を遅延及び反転させて前記第2パルス信号を発生させることを特徴とする請求項29に記載の電子回路。
- 第1パルス信号に応じて第1ノードを第1電圧レベルにプリチャージするステップと、
第2パルス信号及び入力信号に応じて前記第1ノードを選択的にディスチャージするステップと、
クロック信号に同期して前記第1パルス信号を発生させるステップと、
前記第1パルス信号を遅延及び反転させて前記第2パルス信号を発生させるステップと、を含むことを特徴とするフリップフロップの動作方法。
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