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JPH03195113A - Flip-flop circuit - Google Patents

Flip-flop circuit

Info

Publication number
JPH03195113A
JPH03195113A JP1334035A JP33403589A JPH03195113A JP H03195113 A JPH03195113 A JP H03195113A JP 1334035 A JP1334035 A JP 1334035A JP 33403589 A JP33403589 A JP 33403589A JP H03195113 A JPH03195113 A JP H03195113A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fet
source
level shift
whose
flip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1334035A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nakabayashi
隆志 中林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP1334035A priority Critical patent/JPH03195113A/en
Publication of JPH03195113A publication Critical patent/JPH03195113A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To stabilize the gate voltage of an FET for data holding against temperature fluctuation, to enlarge a noise margin and to make a characteristic stable by inserting a level shift element between each source of a current source FET and a power source. CONSTITUTION:In the flip-flop circuit of SCFL(Source Coupled FET Logic) configuration, between the sources of FET Q10 and Q11 to be the current sources of source follower and the power source, level shift elements D3 and D4 are provided to be the same as level shift elements D1 and D2 used for returning signals to FET Q3 and Q4 for data holding. Thus, the characteristic of the circuit caused by a temperature characteristic is compensated and the characteristic is practically stabilized against the temperature fluctuation.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、フリップフロップ回路に関する。より詳細に
は、本発明は、FETにより構成された半導体集積回路
の構成要素のひとつであるフリップフロップ回路の新規
な構成に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to flip-flop circuits. More specifically, the present invention relates to a novel configuration of a flip-flop circuit, which is one of the components of a semiconductor integrated circuit configured with FETs.

従来の技術 FETを用いた差動型論理ゲート回路であるSCF L
 (Source Coupled F E T Lo
gic)を基本要素として、フリップフロップ回路を構
成することができる。このようなフリップフロップ回路
の代表的な例としては、I E E E Trans、
 Electron。
SCF L is a differential logic gate circuit using conventional technology FET.
(Source Coupled FET Lo
A flip-flop circuit can be constructed using .gic) as a basic element. Typical examples of such flip-flop circuits include IEE Trans,
Electron.

Devices、Vol、ED−32Na3 pp、1
114〜1118 June 1985に記載されてい
る回路が挙げられる。
Devices, Vol, ED-32Na3 pp, 1
114-1118 June 1985.

第2図に示す回路も、やはりSCFL回路を基本として
構成されたフリップフロップ回路の構成例である。
The circuit shown in FIG. 2 is also a configuration example of a flip-flop circuit based on an SCFL circuit.

即ち、この回路は、差動入力回路を構成するFETQ、
およびQ2、データ保持用のFETQIおよびQ2、ク
ロック信号の入力回路を構成するQ5およびQ6、ソー
スフォロアFETQ8およびQ3等のそれぞれ1対のF
ETから構成されたSCFL構成の差動型回路である。
That is, this circuit includes FETQ, which constitutes a differential input circuit.
and Q2, FETs QI and Q2 for data retention, Q5 and Q6 forming a clock signal input circuit, source follower FETs Q8 and Q3, etc.
This is a differential circuit with an SCFL configuration made up of ETs.

尚、FETQ、、、QllおよびQ、は、このフリップ
フロップ回路を構成する各差動回路に対する電流源とな
っている。
Note that FETQ, .

このようなフリップフロップ回路において、十分な動作
マージンを保持しつつ高速な動作を実現するためには、
特にFETQ、〜Q6が飽和領域で動作することが望ま
れる。即ち、この回路にふいては、FETQ+〜Q6の
ドレイン・ゲート電圧V。Gがピンチオフ条件を満たす
ように、換言すレバ、CVnc>  Vth (Vth
は閾値電圧)〕なる条件が満たされるように回路を設計
する必要がある。
In order to achieve high-speed operation while maintaining sufficient operating margin in such flip-flop circuits,
In particular, it is desired that FETQ, -Q6 operate in the saturation region. That is, in this circuit, the drain-gate voltage V of FETQ+ to Q6. In other words, the lever, CVnc>Vth (Vth
is the threshold voltage)] It is necessary to design the circuit so that the following condition is satisfied.

そこで、このようなフリップフロップ回路では一般に、
ソースフォロアFETQsおよびQ、のソースと、デー
タ保持用FETQ、 、Q、のゲートとの間に、それぞ
れレベル変換素子D1およびD2を挿入する構成となっ
ている。
Therefore, in such flip-flop circuits, generally,
Level conversion elements D1 and D2 are inserted between the sources of source follower FETs Qs and Q, and the gates of data holding FETs Q, , Q, respectively.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、レベル変換素子D1、D2として代表的
なダイオードには温度特性があり、温度の変動によりレ
ベルシフト量が変動してFETQ3、Q4のドレイン−
ゲート電圧VDGが減少するという問題がある。
Problems to be Solved by the Invention However, diodes, which are typical as the level conversion elements D1 and D2, have temperature characteristics, and the amount of level shift changes due to temperature fluctuations, causing the drains of FETs Q3 and Q4 to change.
There is a problem that the gate voltage VDG decreases.

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、レ
ベル変換素子の温度特性に起因する特性の変動が無い、
新規なフリップフロップ回路を提供することをその目的
としている。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and eliminates characteristic fluctuations caused by temperature characteristics of the level conversion element.
Its purpose is to provide a novel flip-flop circuit.

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、ソースを互いに共通接続され、
ゲートにそれぞれデータ信号の非反転入力と反転入力と
を接続された第1および第2の1対のFETと、ソース
を互いに共通接続され、該第1または第2のFETのド
レインにドレインを接続された第3および第4の1対の
FETと、該第3FETのドレインにゲートを接続され
、該第3FETのゲートに、第1レベルシフト素子を介
してソースを接続され、該第3FETのソースフォロア
として動作する第5のFETと、該第4FETのドレイ
ンにゲートを接続され、該第4FETのゲートに、第2
レベルシフト素子を介してソースを接続され、該第4F
ETのソースフォロアとして動作する第6のFETと、
該第1レベルシフト素子を介して、該第5FETのソー
スにドレインを接続され、電源にソースを接続されて電
流源として機能する第7FETと、該第2レベルシフト
素子を介して、該第6FETのソースにドレインを接続
され、電源にソースを接続されて電流源として機能する
第8FETとを備えるSCFL構成のフリップフロップ
回路であって、更に、該第7FETのソースと電源との
間に接続された第3のレベルシフト素子と、該第8FE
Tのソースと電源との間に接続された第4のレベルシフ
ト素子とを備え、該第3および第4のレベルシフト素子
が、該第1および第2のレベルシフト素子と同じ特性の
レベルシフト素子であることを特徴とするフリップフロ
ップ回路が提供される。
According to a means for solving the problem, that is, according to the present invention, the sources are commonly connected to each other,
a pair of first and second FETs whose gates are connected to a non-inverting input and an inverting input of a data signal, respectively, whose sources are commonly connected to each other, and whose drain is connected to the drain of the first or second FET; a pair of third and fourth FETs, a gate connected to the drain of the third FET, a source connected to the gate of the third FET via a first level shift element, a source of the third FET; a fifth FET operating as a follower; a gate connected to the drain of the fourth FET; and a second FET connected to the gate of the fourth FET;
The source is connected via a level shift element, and the fourth F
a sixth FET that operates as a source follower of the ET;
A seventh FET whose drain is connected to the source of the fifth FET through the first level shift element and whose source is connected to the power supply to function as a current source; and a seventh FET which functions as a current source through the second level shift element; An SCFL-configured flip-flop circuit comprising an eighth FET whose drain is connected to the source of the seventh FET and whose source is connected to the power source to function as a current source, the flip-flop circuit further comprising an eighth FET connected between the source of the seventh FET and the power source. a third level shift element, and the eighth FE.
a fourth level shift element connected between the source of T and the power supply, the third and fourth level shift elements having the same characteristics as the first and second level shift elements; A flip-flop circuit is provided.

作用 本発明に係る回路は、SCFL構成のフリップフロップ
回路において、ソースフォロアの電流源となるFETの
ソースと電源との間に、データ保持用のFETへ信号を
返す際に使用されているレベルシフト素子と同一のレベ
ルシフト素子を備えていることをその主要な特徴として
いる。
Operation The circuit according to the present invention provides a level shift function that is used for returning a signal to a data holding FET between the source of an FET that serves as a current source of a source follower and a power supply in a flip-flop circuit having an SCFL configuration. Its main feature is that it is equipped with the same level shift element.

従って、このフリップフロップ回路においては、データ
保持用FETのゲートに接続されたレベルシフト素子と
、ソースフォロアFETのソースに接続されたレベルシ
フト素子とによって、温度特性に起因する回路の特性が
補償されるので、実質的に温度変動に対して特性が安定
している。
Therefore, in this flip-flop circuit, circuit characteristics caused by temperature characteristics are compensated for by the level shift element connected to the gate of the data holding FET and the level shift element connected to the source of the source follower FET. Therefore, the characteristics are substantially stable against temperature fluctuations.

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the following disclosure is only one embodiment of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention in any way.

実施例 第1図は、本発明に係るフリップフロップ回路の具体的
な構成例を示す回路図である。
Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of a flip-flop circuit according to the present invention.

第1図に示す回路は、第2図に示した従来のフリップフ
ロップ回路に対して、更に、電流源FET Q + o
およびFETQ、、の各ソースと、電源との間にレベル
シフト素子D3およびQ4を挿入した構成となっている
。ここで使用されるレベルシフト素子D3、Q4は、ソ
ースフォロアFETQ。
The circuit shown in FIG. 1 is different from the conventional flip-flop circuit shown in FIG.
Level shift elements D3 and Q4 are inserted between the sources of FETQ and FETQ, and the power supply. The level shift elements D3 and Q4 used here are source follower FETQ.

およびQ、のソースに接続されているレベルシフト素子
り、およびQ2と同じ素子が使用されている。具体的に
は1つまたは複数のダイオードを使用することができる
A level shift element connected to the sources of and Q, and the same element as Q2 is used. In particular one or more diodes can be used.

以上のように構成されたフリップフロップ回路において
、いま、レベル変換素子として、−1,2m V / 
tの温度特性を有するショットキーバリアダイオードを
使用したと考えると、温度の変動に伴い、各レベルシフ
ト素子D+ 、 Q2 DsおよびQ4のレベル変換量
が、温度の上昇と共に減少する。従って、ソースフォロ
アFETQsおよびQ。
In the flip-flop circuit configured as above, the level conversion element is now -1.2mV/
Considering that a Schottky barrier diode having a temperature characteristic of t is used, the level conversion amount of each level shift element D+, Q2Ds, and Q4 decreases as the temperature increases. Therefore, the source follower FETs Qs and Q.

のソースに接続されたレベル変換素子D1およびQ2に
おいては、カソード側の電位が上昇する。
In the level conversion elements D1 and Q2 connected to the sources of , the potential on the cathode side increases.

従って、データ保持用FETQ3およびQ4のゲートに
印加されるゲート電圧は上昇する。
Therefore, the gate voltage applied to the gates of data holding FETs Q3 and Q4 increases.

一方、同時に、レベルシフト素子D3およびD40作用
により、電流源F E T Q loおよびQllのソ
ース電位は低下し、各FETQ、oSQ、、のゲートソ
ース間電圧v9Sは増加する。従って、FETQ、、S
Q、、が流す電流が増加し、FETQaおよびQ、のゲ
ート−ソース間電圧Vgsは増加する。
On the other hand, at the same time, the source potentials of current sources FETQlo and Qll decrease due to the action of level shift elements D3 and D40, and the gate-source voltage v9S of each FETQ, oSQ, . increases. Therefore, FETQ,,S
The current flowing through Q increases, and the gate-source voltage Vgs of FETs Qa and Q increases.

このようなFETQsおよびQ9のゲート−ソース間電
圧V 9mの増加は、データ保持用FETQ3およびQ
4のゲート電圧を低下させるように作用する。
Such an increase in the gate-source voltage V9m of FETQs and Q9 is due to the increase in the gate-source voltage V9m of FETQs and Q9.
It acts to lower the gate voltage of 4.

これら、レベルシフト素子D1およびQ2の作用と、レ
ベルシフト素子り、およびり、の作用とは、FETQ、
 、Qs 、QIOおよびQ、のゲート幅が等しい場合
互いに相殺されるので、この回路においては、温度の変
動に関わらず、FETQ3およびQ4のゲート電圧は実
質的に一定に保持される。
The actions of these level shift elements D1 and Q2 and the actions of level shift elements RI and RI are FETQ,
, Qs, QIO, and Q, if their gate widths are equal, they cancel each other out, so in this circuit, the gate voltages of FETs Q3 and Q4 are held substantially constant regardless of temperature variations.

発明の詳細 な説明したように、本発明に係るフリップフロップ回路
は、ダイオード等の温度特性を有するレベルシフト素子
を使用しているにもかかわらず、温度変動に対してデー
タ保持用FETのゲート電圧が安定しているので、ノイ
ズマージンが大きく且つ特性の安定したフリップフロッ
プ回路として、論理ゲー)IC等のSCFL構成のディ
ジタルICの基本ブロックのひとつとして広範に利用す
ることができる。
As described in detail, although the flip-flop circuit according to the present invention uses a level shift element having a temperature characteristic such as a diode, the gate voltage of the data holding FET changes with respect to temperature fluctuations. Since it is stable, it can be widely used as a flip-flop circuit with a large noise margin and stable characteristics, and as one of the basic blocks of SCFL-configured digital ICs such as logic game ICs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に従って構成されたフリツプフロツプ
回路の具体的な構成例を示す回路図であり、 第2図は、第1図に示す回路に対応する従来のフリップ
フロップ回路の典型的な構成例を示す回路図である。 〔主な参照符号〕 Qa 、Qa 、Q3 、Qa 、Qs、Q、 、Q、
 、Q、 、Q、 、Q、、。 Q、・・・FET。 D11D2、Ds、
FIG. 1 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a flip-flop circuit constructed according to the present invention, and FIG. 2 is a typical configuration of a conventional flip-flop circuit corresponding to the circuit shown in FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example. [Main reference symbols] Qa, Qa, Q3, Qa, Qs, Q, , Q,
,Q, ,Q, ,Q, ,. Q...FET. D11D2, Ds,

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ソースを互いに共通接続され、ゲートにそれぞれデータ
信号の非反転入力と反転入力とを接続された第1および
第2の1対のFETと、 ソースを互いに共通接続され、該第1または第2のFE
Tのドレインにドレインを接続された第3および第4の
1対のFETと、 該第3FETのドレインにゲートを接続され、該第3F
ETのゲートに、第1レベルシフト素子を介してソース
を接続され、該第3FETのソースフォロアとして動作
する第5のFETと、該第4FETのドレインにゲート
を接続され、該第4FETのゲートに、第2レベルシフ
ト素子を介してソースを接続され、該第4FETのソー
スフォロアとして動作する第6のFETと、該第1レベ
ルシフト素子を介して、該第5FETのソースにドレイ
ンを接続され、電源にソースを接続されて電流源として
機能する第7FETと、該第2レベルシフト素子を介し
て、該第6FETのソースにドレインを接続され、電源
にソースを接続されて電流源として機能する第8FET
とを備えるSCFL構成のフリップフロップ回路であっ
て、 更に、該第7FETのソースと電源との間に接続された
第3のレベルシフト素子と、該第8FETのソースと電
源との間に接続された第4のレベルシフト素子とを備え
、該第3および第4のレベルシフト素子が、該第1およ
び第2のレベルシフト素子と同じ特性のレベルシフト素
子であることを特徴とするフリップフロップ回路。
[Scope of Claims] A pair of first and second FETs whose sources are commonly connected to each other and whose gates are connected to a non-inverting input and an inverting input of a data signal, respectively; first or second FE
a pair of third and fourth FETs whose drains are connected to the drain of the third FET, and a gate of which is connected to the drain of the third FET;
a fifth FET whose source is connected to the gate of the ET via the first level shift element and which operates as a source follower of the third FET; a fifth FET whose gate is connected to the drain of the fourth FET and whose source is connected to the gate of the fourth FET; , a sixth FET whose source is connected via the second level shift element and operates as a source follower of the fourth FET, and whose drain is connected to the source of the fifth FET via the first level shift element, a seventh FET whose source is connected to the power source and functions as a current source; and a seventh FET whose drain is connected to the source of the sixth FET via the second level shift element and whose source is connected to the power source and functions as a current source. 8FET
A flip-flop circuit having an SCFL configuration, further comprising: a third level shift element connected between the source of the seventh FET and the power supply; and a third level shift element connected between the source of the eighth FET and the power supply. a fourth level shift element, wherein the third and fourth level shift elements are level shift elements having the same characteristics as the first and second level shift elements. .
JP1334035A 1989-12-22 1989-12-22 Flip-flop circuit Pending JPH03195113A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012014013A3 (en) * 2010-07-27 2012-11-15 Freescale Semiconductor, Inc. Latch circuit, flip-flop circuit and frequency divider

Cited By (2)

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