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JP2002158563A

Cp flip-flop

Abstract

[Task] Compared to existing low-power flip-flops, it can operate at low power and high speed in a small area, and is used to store latched data when used as a component of a system that shuts off the power supply and does not operate the circuit. It provides a CP flip-flop that does not require an additional circuit.

Solution.The delay time between the clock signal and the clock signal obtained by delaying this clock signal by a predetermined time is detected, the input data is received within the time corresponding to the delayed time difference, and until new input data is received. Latch previous input data. This has the advantage that the timing design for storing data is much simpler than conventional flip-flops.

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38 claims: 8 independent, 30 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 クロック信号を反転遅延させるクロック遅延部と、 前記クロック信号及び前記クロック遅延部の出力信号に応答して入力データをスイッチングするスイッチ部と、 このスイッチ部の少なくとも一つ以上の出力信号を貯蔵するラッチ部とを具備することを特徴とするCPフリップフロップ。
  2. 2
    【請求項2】 前記スイッチ部は、 前記クロック信号に応答して前記入力データをスイッチングする第1スイッチと、 前記クロック遅延部の出力信号に応答して前記第1スイッチの出力信号をスイッチングする第2スイッチとを具備することを特徴とする請求項1に記載のCPフリップフロップ。
  3. 3
    【請求項3】 前記クロック遅延部は、 イネーブル信号に応答して前記クロック信号を反転遅延させることを特徴とする請求項1に記載のCPフリップフロップ。
  4. 4
    【請求項4】 前記ラッチ部は、 セット信号に応答して出力信号がセットされ、リセット信号に応答して出力信号がリセットされることを特徴とする請求項1に記載のCPフリップフロップ。
  5. 5
    【請求項5】 前記ラッチ部は、 前記セット信号及び前記リセット信号に応答する論理回路と、 この論理回路の出力信号及び前記セット信号に応答して出力信号がセットされ、前記論理回路の出力信号及び前記リセット信号に応答して出力信号がリセットされるラッチ回路とを具備することを特徴とする請求項4に記載のCPフリップフロップ。
  6. 6
    【請求項6】 前記論理回路は、 前記セット信号及び前記リセット信号に応答するNANDゲートを具備することを特徴とする請求項5に記載のCPフリップフロップ。
  7. 7
    【請求項7】 前記ラッチ回路は、 入力端子に前記スイッチ部の前記第2スイッチが連結された第1インバータと、 入力端子に前記第1インバータの出力端子が連結され、出力端子に前記第1インバータの入力端子が連結された第2インバータと、 一端が前記第1インバータの入力端子に連結され、ゲートに前記リセット信号が印加された第1MOSトランジスタと、 一端が電源電圧に連結され、他端が前記第1MOSトランジスタの他端に連結され、ゲートに前記論理回路の出力信号が印加された第2MOSトランジスタと、 一端が前記第2インバータの入力端子に連結され、ゲートに前記セット信号が印加された第3MOSトランジスタと、 他端が前記第1MOSトランジスタの他端に連結され、ゲートに前記セット信号が印加された第3MOSトランジスタを具備することを特徴とする請求項5に記載のCPフリップフロップ。
  8. 8
    【請求項8】 前記CPフリップフロップは、 前記入力データを反転させる第1インバータをさらに具備し、 前記スイッチ部は、 前記クロック信号に応答して前記入力データをスイッチングする第1スイッチと、 前記クロック遅延部の出力信号に応答して前記第1スイッチの出力信号をスイッチングする第2スイッチと、 前記クロック信号に応答して前記第1インバータの出力信号をスイッチングする第3スイッチと、 前記クロック遅延部の出力信号に応答して前記第3スイッチの出力信号をスイッチングする第4スイッチとを具備し、 前記ラッチ部は、 入力端子に前記スイッチ部の前記第2スイッチが連結され、出力端子に前記第4スイッチが連結された第2インバータと、 入力端子に前記スイッチ部の前記第4スイッチが連結され、出力端子に前記第2スイッチが連結された第3インバータとを具備することを特徴とする請求項1に記載のCPフリップフロップ。
  9. 9
    【請求項9】 前記クロック遅延部は、 イネーブル信号に応答して前記クロック信号を反転遅延させることを特徴とする請求項8に記載のCPフリップフロップ。
  10. 10
    【請求項10】 前記ラッチ部は、 セット信号に応答して出力信号がセットされ、リセット信号に応答して出力信号がリセットされることを特徴とする請求項8に記載のCPフリップフロップ。
  11. 11
    【請求項11】 前記ラッチ部は、 前記セット信号及び前記リセット信号に応答する論理回路と、 この論理回路の出力信号及び前記セット信号に応答して出力信号がセットされ、前記論理回路の出力信号及び前記リセット信号に応答して出力信号がリセットされるラッチ回路とを具備することを特徴とする請求項10に記載のCPフリップフロップ。
  12. 12
    【請求項12】 前記論理回路は、 前記セット信号及び前記リセット信号に応答するNANDゲートを具備することを特徴とする請求項11に記載のCPフリップフロップ。
  13. 13
    【請求項13】 前記ラッチ回路は、 入力端子に前記スイッチ部の前記第2スイッチが連結され、出力端子に前記スイッチ部の前記第4スイッチが連結された第2インバータと、 入力端子に前記スイッチ部の前記第4スイッチが連結され、出力端子に前記スイッチ部の前記第2スイッチが連結された第3インバータと、 一端が前記第2インバータの入力端子に連結され、ゲートに前記リセット信号が印加された第1MOSトランジスタと、 一端が電源電圧に連結され、他端が前記第1MOSトランジスタの他端に連結され、ゲートに前記論理回路の出力信号が印加された第2MOSトランジスタと、 一端が前記第3インバータの入力端子に連結され、ゲートに前記セット信号が印加された第3MOSトランジスタと、 一端が電源電圧に連結され、他端が前記第3MOSトランジスタの他端に連結され、ゲートに前記論理回路の出力信号が印加された第4MOSトランジスタとを具備することを特徴とする請求項11に記載のCPフリップフロップ。
  14. 14
    【請求項14】 供給される電源のうち一番高い電圧を有する第1供給電源を受信して第1仮想供給電源を提供する第1仮想供給電源部と、 供給される電源のうち一番低い電圧を有する第2供給電源を受信して第2仮想供給電源を提供する第2仮想供給電源部と、 クロック信号を受信してクロック信号を反転/遅延させて出力したり、少なくとも一つの制御信号をさらに受信し、受信された前記制御信号に応答して前記クロック信号を反転/遅延させて出力するクロック遅延部と、 前記クロック信号及び前記クロック遅延部の出力信号に応答して入力データをスイッチングするスイッチ部と、 このスイッチ部の少なくとも一つの出力信号を貯蔵するラッチ部とを具備し、 前記クロック遅延部及び前記スイッチ部はいずれもLT MOSトランジスタよりなり、前記ラッチ部は、複数のLT MOSトランジスタまたは複数のLT MOSトランジスタ及び少なくとも一つのHT MOSトランジスタよりなり、LT MOSトランジスタは前記第1供給電源と前記第2供給電源との間、前記第1供給電源と前記第2仮想供給電源との間、前記第1仮想供給電源と前記第2供給電源との間及び前記第1仮想供給電源と前記第2仮想供給電源との間の4つの場合のうち一つで動作し、HTMOSトランジスタは前記第1供給電源及び前記第2供給電源の間で動作し、 LT MOSトランジスタはHT MOSトランジスタに比べて相対的にスレッショルド電圧が低いことを特徴とするCPフリップフロップ。
  15. 15
    【請求項15】 前記LT MOSトランジスタのスレッショルド電圧は、 LT NMOSトランジスタVtnの場合は0.1ボルトないし0.4ボルトの間、 LT PMOSトランジスタVtpの場合は-0.1ボルトないし-0.4ボルトの間であり、 前記HT MOSトランジスタのスレッショルド電圧は、 HT NMOSトランジスタVtnの場合は0.4ボルトないし0.7ボルトの間、 HT PMOSトランジスタVtpの場合は-0.4ボルトないし-0.7ボルトの間であることを特徴とする請求項14に記載のCPフリップフロップ。
  16. 16
    【請求項16】 前記第1仮想供給電源部は、 一端が前記第1供給電源に連結され、他端が前記第1仮想供給電源に連結され、ゲートに所定のスリープモード信号の反転された逆スリープモード信号が印加される第1HT MOSトランジスタを具備し、 前記第2仮想供給電源部は、 一端が前記第2供給電源に連結され、他端が前記第2仮想供給電源に連結され、ゲートに前記スリープモード信号が印加される第2HT MOSトランジスタを具備することを特徴とする請求項14に記載のCPフリップフロップ。
  17. 17
    【請求項17】 前記クロック遅延部は、 互いに直列連結された複数の奇数のインバータを具備して、受信された前記クロック信号を反転/遅延させることを特徴とする請求項14に記載のCPフリップフロップ。
  18. 18
    【請求項18】 前記クロック遅延部は、 受信された前記クロック信号を遅延させるために互いに直列連結された複数の偶数のインバータと、 一つの入力端子に前記偶数のインバータの最終出力端子が連結され、他の一つの入力端子に外部から入力されるフローティング防止制御信号が印加されるNORゲートとを具備することを特徴とする請求項14に記載のCPフリップフロップ。
  19. 19
    【請求項19】 前記クロック遅延部は、 前記クロック信号を反転させるインバータと、 一つの入力端子に前記インバータの出力端子が連結され、他の一つの入力端子にイネーブル制御信号が印加されるNANDゲートと、 一つの入力端子に前記NANDゲートの出力端子が連結され、他の一つの入力端子に外部から入力されるフローティング防止制御信号が印加されるNORゲートとを具備することを特徴とする請求項14に記載のCPフリップフロップ。
  20. 20
    【請求項20】 前記スイッチ部は、 少なくとも一つのLT MOSトランジスタよりなり、前記クロック信号に応答して前記入力データをスイッチングする第1スイッチと、 少なくとも一つのLT MOSトランジスタよりなり、前記クロック遅延部の出力信号に応答して前記第1スイッチの出力信号をスイッチングする第2スイッチとを具備することを特徴とする請求項14に記載のCPフリップフロップ。
  21. 21
    【請求項21】 前記CPフリップフロップは、 前記入力データを反転させる第1インバータをさらに具備し、 前記スイッチ部は、 少なくとも一つのLT MOSトランジスタよりなり、前記クロック信号に応答して一端に連結された前記第1インバータの出力信号をスイッチングする第3スイッチと、 少なくとも一つのLT MOSトランジスタよりなり、前記クロック遅延部の出力信号に応答して一端に連結された前記第3スイッチの出力信号をスイッチングする第4スイッチとをさらに具備することを特徴とする請求項20に記載のCPフリップフロップ。
  22. 22
    【請求項22】 前記ラッチ部は、 HT MOSトランジスタよりなり、入力端子が前記第2スイッチの出力端子に連結された第1インバータと、 HT MOSトランジスタよりなり、入力端子が前記第1インバータの出力端子に連結され、出力端子が前記第1インバータの入力端子に連結された第2インバータとを具備することを特徴とする請求項20に記載のCPフリップフロップ。
  23. 23
    【請求項23】 前記ラッチ部は、 一端が前記第1供給電源に連結され、他端が前記第1インバータの入力端子に連結され、ゲートは前記第1インバータの出力端子に連結された第1LT PMOSトランジスタをさらに具備することを特徴とする請求項22に記載のCPフリップフロップ。
  24. 24
    【請求項24】 前記ラッチ部は、 一端が前記第1供給電源に連結され、他端が前記第2インバータの入力端子に連結され、ゲートは前記第2インバータの出力端子に連結された第2LT PMOSトランジスタをさらに具備することを特徴とする請求項23に記載のCPフリップフロップ。
  25. 25
    【請求項25】 前記ラッチ部は、 HT MOSトランジスタよりなり、入力端子が前記第2スイッチの出力端子に連結された第2インバータと、 HT MOSトランジスタよりなり、入力端子が前記第4スイッチの出力端子及び前記第2インバータの出力端子に共通に連結され、出力端子が前記第2スイッチの出力端子及び前記第2インバータの入力端子に共通に連結された第3インバータとを具備することを特徴とする請求項21に記載のCPフリップフロップ。
  26. 26
    【請求項26】 前記ラッチ部は、 一端が前記第1供給電源に連結され、他端が前記第2インバータの入力端子に連結され、ゲートが前記第2インバータの出力端子に連結された第1LT PMOSトランジスタをさらに具備することを特徴とする請求項25に記載のCPフリップフロップ。
  27. 27
    【請求項27】 前記ラッチ部は、 一端が前記第1供給電源に連結され、他端が前記第3インバータの入力端子に連結され、ゲートが前記第3インバータの出力端子に連結された第2LT PMOSトランジスタをさらに具備することを特徴とする請求項26に記載のCPフリップフロップ。
  28. 28
    【請求項28】 前記ラッチ部は、 データホールド信号に応答するデータホールド部に置換され、 前記データホールド部は、外部から入力されるデータホールド信号に応答して前記スイッチ部から前記ラッチ部に流れる漏れ電流を抑制することを特徴とする請求項27に記載のCPフリップフロップ。
  29. 29
    【請求項29】 前記データホールド部は、 一端が前記第2スイッチの出力端子に連結され、ゲートに前記データホールド信号が印加される第1HT NMOSトランジスタと、 一端が前記第4スイッチの出力端子に連結され、ゲートに前記データホールド信号が印加される第2HT NMOSトランジスタと、 入力端子が前記第1HT NMOSトランジスタの他端に連結され、出力端子が前記第2HT NMOSトランジスタの他端に連結された第4インバータと、 入力端子が前記第2HT NMOSトランジスタの他端に連結され、出力端子が前記第1HT NMOSトランジスタの他端に連結された第5インバータとを具備することを特徴とする請求項28に記載のCPフリップフロップ。
  30. 30
    【請求項30】 前記CPフリップフロップは、 前記スイッチ部及び前記ラッチ部の間にあり、外部から印加されるデータホールド信号に応答するデータホールド部をさらに具備し、 このデータホールド部は、前記スイッチ部から前記ラッチ部に流れる漏れ電流を抑制することを特徴とする請求項21に記載のCPフリップフロップ。
  31. 31
    【請求項31】 前記データホールド部は、 一端が前記第2スイッチの出力端子に連結され、ゲートに前記データホールド信号が印加される第1HT NMOSトランジスタと、 一端が前記第4スイッチの出力端子に連結され、ゲートに前記データホールド信号が印加される第2HT NMOSトランジスタと、 入力端子が前記第1HT NMOSトランジスタの他端に連結され、出力端子が前記第2HT NMOSトランジスタの他端に連結された第4インバータと、 入力端子が前記第2HT NMOSトランジスタの他端に連結され、出力端子が前記第1HT NMOSトランジスタの他端に連結された第5インバータとを具備することを特徴とする請求項30に記載のCPフリップフロップ。
  32. 32
    【請求項32】 前記CPフリップフロップは、 前記ラッチ部の出力端子に連結され、前記CPフリップフロップの出力信号をセットまたはリセットさせるセット/リセット部をさらに具備することを特徴とする請求項21に記載のCPフリップフロップ。
  33. 33
    【請求項33】 前記CPフリップフロップは、 前記データホールド部の出力端子に連結され、前記CPフリップフロップの出力信号をセットまたはリセットさせるセット/リセット部をさらに具備することを特徴とする請求項28に記載のCPフリップフロップ。
  34. 34
    【請求項34】 前記セット/リセット部は、 一つの入力端子でセット信号を受信し、他の一つの入力端子でリセット信号を受信してセット信号及びリセット信号が生じたかどうかを感知するNANDゲートと、 一端が前記ラッチ部の一出力端子に連結され、ゲートに前記リセット信号が印加される第3HT NMOSトランジスタと、 一端が前記ラッチ部の他の一出力端子に連結され、他端が前記第3HT NMOSトランジスタの他端に連結され、ゲートにセット信号が印加される第4HT NMOSトランジスタと、 一端が前記第3HT NMOSトランジスタの他端及び前記第4HT MOSトランジスタの他端に共通に連結され、他端が前記第2供給電源に連結され、ゲートに前記NANDゲートの出力端子が連結された第5HT NMOSトランジスタとを具備することを特徴とする請求項32または請求項33に記載のCPフリップフロップ。
  35. 35
    【請求項35】 前記NORゲートは、 一端が前記第1供給電源に連結され、ゲートに前記フローティング防止制御信号が印加される第1HT PMOSトランジスタと、 一端が前記第1HT PMOSトランジスタの他端に連結され、他端が前記クロック遅延部の出力端子に連結され、ゲートに前記複数の偶数のインバータのうち最後のインバータの出力信号が印加される第1LT PMOSトランジスタと、 一端がクロック遅延部の出力端子に連結され、他端が前記第2供給電源に連結され、ゲートに前記複数の偶数のインバータのうち最後のインバータ出力信号が印加される第1LT NMOSトランジスタと、 一端が前記クロック遅延部の出力端子に連結され、他端が前記第2供給電源に連結され、ゲートに前記フローティング防止制御信号が印加される第1HT NMOSトランジスタとを具備することを特徴とする請求項18に記載のCPフリップフロップ。
  36. 36
    【請求項36】 前記NORゲートは、 一端が前記第1供給電源に連結され、ゲートに前記フローティング防止制御信号が印加される第1HT PMOSトランジスタと、 一端が前記第1HT PMOSトランジスタの他端に連結され、他端が前記クロック遅延部の出力端子に連結され、ゲートに前記NANDゲートの出力信号が印加される第1LT PMOSトランジスタと、 一端がクロック遅延部の出力端子に連結され、他端が前記第2供給電源に連結され、ゲートに前記NANDゲートの出力信号が印加される第1LT NMOSトランジスタと、 一端が前記クロック遅延部の出力端子に連結され、他端が前記第2供給電源または前記第2供給電源より低い供給電源に連結され、ゲートに前記フローティング防止制御信号が印加される第1HT NMOSトランジスタとを具備することを特徴とする請求項19に記載のCPフリップフロップ。
  37. 37
    【請求項37】 前記CPフリップフロップは、 前記ラッチ部の出力信号を外部に伝達する出力バッファ部をさらに具備することを特徴とする請求項14に記載のCPフリップフロップ。
  38. 38
    【請求項38】 前記LT MOSトランジスタのスレッショルド電圧は、 LT NMOSトランジスタVtnの場合は0.33±0.04ボルト、 LT PMOSトランジスタVtpの場合は-0.4±0.04ボルトであり、 前記HT MOSトランジスタのスレッショルド電圧は、 HT NMOSトランジスタVtnの場合は0.6±0.06ボルト、 HT PMOSトランジスタVtpの場合は-0.65±0.06ボルトであることを特徴とする請求項15に記載のCPフリップフロップ。
Independent claims38