JPH0654860B2 - フリップフロップ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、フリップフロップ回路に関し、詳しくは双
方向で動作させることができ、高密度集積化に適するよ
うなフリップフロップ回路の改良に関する。

［従来の技術］ フリップフロップ回路は、その入力側と出力側が固定さ
れ、一般人セット端子とリセット端子とを有していて、
入力信号に応じてＨＩＧＨレベル（以下“Ｈ”）又はＬ
ＯＷレベル（以下“Ｌ”）の状態を維持するようになっ
ている。

このようなフリップフロップ回路は、通常、ＮＡＮＤ回
路を２つけさがけ配線して回路が組まれ、例えばＲＳフ
リップフロップ等が構成される。また、このようなフリ
ップフロップを基本として、論理回路を前段に接続した
ＪＫフリップフロップとか、さらにそのＱ出力を安定さ
せるためにＪＫフリップフロップをエッジトリガした
り、ＪＫフリップフロップを２つ従属接続したマスタ・
スレーブ形のフリップフロップ回路が使用されている。

一方、集積回路では、インバータをループ状に接続した
第３図に見るようなマスタ・スレーブ形のフリップフロ
ップ回路が多く使用されている。なお、図中、ＣＫはク
ロック信号であり、＊ＣＫは、その位相が反転したクロ
ック信号、１は、マスター側のフリップフロップであ
り、２がスレーブ側のフリップフロップである。

ここで、マスター側フリップフロップ１は、２つのイン
バータ３ａ，３ｂとアナログスイッチで構成される２つ
のトランスミッションゲート４ａ，４ｂとにより構成さ
れ、スレーブ側フリップフロップ２は、２つのインバー
タ３ｄ，３ｅとアナログスイッチとしての２つのトラン
スミッションゲート５ａ，５ｂとにより構成されてい
る。

そして、これらによるフリップフロップ回路がマスタ
ー，スレーブとして動作するときには、トランスミッシ
ョンゲート４ａ，５ｂとトランスミッションゲート４
ｂ，５ａとは、それぞれ逆相のタイミングで“ＯＮ−Ｏ
ＦＦ”される。なお、このフリップフロップ回路は、端
子１１が入力側となり、端子１２が出力側となってい
る。

［解決しようとする問題点］ このようなフリップフロップ回路は、入力側と出力側が
固定されている。そこで、フリップフロップ回路を複数
段接続してシフトレジスタ等を形成するときには、フリ
ップフロップ回路の入力側と出力側とが順次配列された
方向での配線は簡単であるが、その逆の場合には配線量
が多くなる。

すなわち、同時に集積した他の回路との関係とか、回路
設計上でフリップフロップ回路の入／出力配列方向と逆
方向でフリップフロップ回路を使用しなければならない
ことが多々ある。このような場合には、入／出力関係が
逆転するように配線する敷き回し配線エリアが必要にな
る。特に、逆方向でシフトするようなシフトレジスタを
構成するような場合には、このような問題が大きくな
り、フリップフロップ回路の出力側を手前の入力側に戻
す配線が複数段に亙って行われる。その結果、配線関係
も複雑になり、さらにシフト動作させるためのスイッチ
回路も多くなって、集積化した場合に配線とスイッチ回
路とのエリア占有率が増加し、本来の回路集積率が低下
してしまう。

この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決
するものであって、双方向で動作するフリップフロップ
回路を形成することにより、信号の入／出力側をそのと
きの設計事情に応じて自由に設定でき、高密度集積化に
適するフリップフロップ回路を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明のフリップフ
ロップ回路の特徴は、第１のインバータと、この第１の
インバータの出力側に接続された第１のスイッチ回路
と、第１のインバータに接続されていない側の第１のス
イッチ回路の端子に入力側が接続された第２のインバー
タと、この第２のインバータの出力側と第１のインバー
タの入力側との間に接続された第２のスイッチ回路と、
第１のインバータ及び第２のインバータのいずれか一方
の入力側に接続された第３のスイッチ回路とを備えてい
て、第１のインバータの入力側を入力とし前記一方の入
力側に接続されていない側の第３のスイッチ回路の端子
側から出力を得るときには、第１のスイッチ回路が導通
状態に保持され、前記一方の入力側に接続されていない
側の第３のスイッチ回路の端子側を入力とし第１のイン
バータの入力側から出力を得るときには、第２のスイッ
チ回路が導通状態に保持されるものである。

［作用］ このようにスイッチとインバータの直列回路をループ状
に接続することにより、方向性のないフリップフロップ
の単位回路が構成できる。そこで、これら単位回路を直
列に接続すれば、入力側となる単位回路がマスターとな
り、出力側となる単位回路がスレーブとなる、双方向で
利用できるマスタ・スレーブ形のフリップフロップ回路
が形成できる。

したがって、他の周辺回路とか、回路配置で入／出力が
逆転するような場合にあっても、それに応じて入／出力
を他の回路に合わせて設定でき、回路配線の占める割合
が減少し、かつ設計上の自由度が向上する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明を適用した一実施例のフリップフロ
ップ回路のブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は、その
動作を説明するための説明図である。

第１図のフリップフロップ回路１０は、第３図のフリッ
プフロップ回路に対して、トランスミッションゲートを
有していないマスター側及びスレーブ側のインバータ３
ａ，３ｄの出力側に直列にトランスミッションゲート
６，７を挿入して方向性のない２つのフリップフロップ
９ａ，９ｂを構成し、これらを直列に接続したものであ
る。なお、トランスミッションゲート８は、前段或いは
次段側に接続されたフリップフロップに属するものであ
り、前段或いは次段側がないときには、入／出力が対称
となるようにこのトランスミッションゲート８がいずれ
か一方に挿入される。また、端子１３と端子１４とは相
互に入／出力端子の一方となる。

このフリップフロップ回路１０において、端子１３側を
入力とし、端子１４側を出力としてフリップフロップ回
路１０の使用する場合には、フリップフロップ９ａがマ
スター側となり、フリップフロップ９ｂがスレーブ側と
なる。そこで、トランスミッションゲート６，７を“Ｏ
Ｎ”状態に設定するように配線しておけば、第３図のフ
リップフロップ回路と同一構成となり、その動作も従来
のものと変わらない。なお、トランスミッションゲート
８が次段のものであれば、これは、次段におけるトラン
スミッションゲート４ａに対応するものである。また、
これが最終段であれば、これは“ＯＮ”状態に設定され
る。

一方、端子１４側を入力とし、端子１３側を出力として
フリップフロップ回路１０を使用する場合には、マスタ
ー側とスレーブ側とが入れ替わり、フリップフロップ９
ｂがマスター側でフリップフロップ９ａがスレーブ側と
なり、入／出力関係が先のものと逆転する。この場合に
は、従来のトランスミッションゲート４ｂと５ｂとを
“ＯＮ”状態に設定しておき、新たに挿入したトランス
ミッションゲート６を第３図のトランスミッションゲー
ト５ｂ側の“ＯＮ−ＯＦＦ”タイミングで動作するよう
にクロック信号ＣＫを受ける配線をし、トランスミッシ
ョンゲート７を第３図のトランスミッションゲート４ｂ
側の“ＯＮ−ＯＦＦ”タイミング動作するようにクロッ
ク信号＊ＣＫを受ける配線をすればよい。

なお、このとき、トランスミッションゲート８は、第３
図のトランスミッションゲート４ａに対応するものとな
り、前記トランスミッションゲート６と同様のクロック
信号ＣＫを受ける。そこで、このトランスミッションゲ
ート８が前段のものであれば、そのまま使用すればよ
い。一方、トランスミッションゲート４ａに対応するも
のが最終段のものであれば、それを“ＯＮ”状態に設定
しておくことになる。

次に、入／出力を逆転した場合の動作について、トラン
スミッションゲートをスイッチに置き換えて、第２図
（ａ），（ｂ）に従って説明する。まず、ＣＫが“Ｈ”
のときには、第２図（ａ）に見るよに、トランスミッシ
ョンゲート８，６，４ａとが“ＯＮ”状態となり、トラ
ンスミッションゲート５ａ，７が“ＯＦＦ”状態となっ
て、入力信号を反転した信号がフリップフロップ９ｂの
インバータ３ｅの出力に現れる。一方、フリップフロッ
プ９ａは、ループを形成して１つ前の情報をラッチして
いて、それが次段のフリップフロップにトランスミッシ
ョンゲート４ａを介して伝えられる。

ＣＫが“Ｌ”のときには、第２図（ｂ）に見るよに、ト
ランスミッションゲート７，５ａとが“ＯＮ”状態とな
り、トランスミッションゲート８，６，４ａが“ＯＦ
Ｆ”状態となって、入力信号を反転した信号がフリップ
フロップ９ｂのインバータ３ｅからフリップフロップ９
ａのインバータ３ｂに伝送される。ここで、フリップフ
ロップ９ｂがループを形成してこの入力情報をラッチす
る。このように、第３図のフリップフロップ回路と入／
出力の方向が逆転した状態で動作する。

そこで、このような双方向性を有するフリップフロップ
を用いれば、フリップフロップを多く使用する表示回路
とか、撮像回路回路等を設計する場合のレイアウト段階
では、フリップフロップが双方向性を有することにより
柔軟な対応ができ、かつ高密度実装ができる。

以上は、配線について入／出力方向を選択する場合につ
いて説明しているが、これは、クロック信号ＣＫ及びク
ロック信号＊ＣＫのいずれか一方を切換えて受けられう
ようにあらかじめ切換スイッチ回路を付加して、後から
方向切換を行うようにすることもできる。

実施例では、双方向性を持たせるために入／出力の両方
の端子にトランスミッションゲートを対称に設けている
が、前段又は次段と接続されて使用される場合には、こ
れは、前段又は次段のものが利用できるので、必ずしも
一方のトランスミッションゲートを設ける必要はない。

また、トランスミッションゲートは、いわゆるスイッチ
回路であればよい。

［発明の効果］ 以上の説明から理解できるように、この発明にあって
は、スイッチとインバータの直列回路をループ状に接続
することにより、方向性のないフリップフロップの単位
回路が構成できる。そこで、これら単位回路を直列に接
続すれば、入力側となる単位回路がマスターとなり、出
力側となる単位回路がスレーブとなる、双方向で利用で
きるマスタ・スレーブ形のフリップフロップ回路が形成
できる。

したがって、他の周辺回路とか、回路配置で入／出力が
逆転するような場合にあっても、それに応じて入／出力
を他の回路に合わせて設定でき、回路配線の占める割合
が減少し、かつ設計上の自由度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用した一実施例のフリップフロ
ップ回路のブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は、その
動作を説明するための説明図、第３図は、従来のフリッ
プフロップ回路のブロック図である。 １，２，９ａ，９ｂ……フリップフロップ、３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄ……インバータ、４ａ，４ｂ，５ａ，６
ａ，７，８……トランスミッションゲート、１０……フ
リップフロップ回路、１１，１２，１３，１４……端
子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のインバータと、この第１のインバー
   タの出力側に接続された第１のスイッチ回路と、第１の
   インバータに接続されていない側の第１のスイッチ回路
   の端子に入力側が接続された第２のインバータと、この
   第２のインバータの出力側と第１のインバータの入力側
   との間に接続された第２のスイッチ回路とが設けられ、
   第１のインバータの入力側と第２のインバータの入力側
   の一方が入力側ラインとされ、他方が出力側ラインとさ
   れる双方向回路と、 一方のラインがこの双方向回路の前記入力側ラインまた
   は出力側ラインに接続された第３のスイッチ回路とを備
   え、 前記第３のスイッチ回路の前記双方向回路に接続されて
   いない他方のラインと前記双方向回路の前記第３のスイ
   ッチ回路が接続されていない側のラインとのうちのいず
   れか一方を入力とし、他方を出力とするものであって、
   第１および第２のスイッチのうち選択された入出力方向
   に沿って配置されるスイッチが導通状態に保持されるこ
   とを特徴とするフリップフロップ回路。
2. 【請求項２】第１のインバータと、この第１のインバー
   タの出力側に接続された第１のスイッチ回路と、第１の
   インバータに接続されていない側の第１のスイッチ回路
   の端子に入力側が接続された第２のインバータと、この
   第２のインバータの出力側と第１のインバータの入力側
   との間に接続された第２のスイッチ回路が設けられ、第
   １のインバータの入力側と第２のインバータの入力側の
   一方が入力側ラインとされ、他方が出力側ラインとされ
   る双方向回路と、 一方のラインがこの双方向回路の前記入力側ラインまた
   は出力側ラインに接続された第３のスイッチ回路とを備
   え、 前記第３のスイッチ回路の前記双方向回路に接続されて
   いない他方のラインと前記双方向回路の前記第３のスイ
   ッチ回路が接続されていない側のラインとのうちのいず
   れか一方を入力とし、他方を出力とするものであって、
   第１および第２のスイッチのうち選択された入出力方向
   に沿って配置されるスイッチが導通状態に保持される回
   路を単位回路とするものであって、 この単位回路の一方の第３のスイッチ回路が間に入るよ
   うにこの単位回路を２つ直列に接続したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のフリップフロップ回路。