JPS6236314B2 - - Google Patents

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JPS6236314B2
JPS6236314B2 JP57197108A JP19710882A JPS6236314B2 JP S6236314 B2 JPS6236314 B2 JP S6236314B2 JP 57197108 A JP57197108 A JP 57197108A JP 19710882 A JP19710882 A JP 19710882A JP S6236314 B2 JPS6236314 B2 JP S6236314B2
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JP
Japan
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mos
fet
signal
mos fet
controlled
Prior art date
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JP57197108A
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English (en)
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JPS5987698A (ja
Inventor
Hideji Koike
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS5987698A publication Critical patent/JPS5987698A/ja
Publication of JPS6236314B2 publication Critical patent/JPS6236314B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers

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  • Shift Register Type Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、C MOS論理回路に係り、特に
スタテイツク形のシフトレジスタに関する。
〔発明の技術的背景〕
従来、スタテイツク形のシフトレジスタは第1
図に示すように構成されている。図において、1
〜11は信号線上に縦続接続されたトラン
スフアゲート、12〜12はインバータ回
路、φ,は制御信号、INは入力信号、A1〜A3
は信号入力端であり、例えば2個のトランスフア
ゲート11〜11と2個のインバータ回路1
,12とで1つのラツチ回路が構成され
る。上記のような構成において、制御信号(クロ
ツク信号)φが論理“0”,“1”を周期的に繰り
返すことにより、信号入力端A1に供給された入
力信号INの電圧(論理“0”)はA2,A3へと順次
伝搬して行く。例えば、第2図のタイミングチヤ
ートに示すように入力端A1に入力信号INが供給
されると、クロツク信号φによつてトランスフア
ゲート11,11が閉じている時は、インバ
ータ回路12,12を介してトランスフアゲ
ート11と11との接接点に上記信号INが
供給される。そして、トランスフアゲート11
,11が開くと、上記インバータ回路12
の出力はトランスフアゲート111を介してインバ
ータ回路12に帰還されてラツチされるととも
に、インバータ回路12,12を介してトラ
ンスフアゲート11,11の接続点に供給さ
れる。次にトランスフアゲート11,11
閉じると、(この時トランスフアゲート11
11は開く)上記信号がトランスフアゲート1
を介してインバータ回路11に帰還されて
ラツチされる。上述した動作を順次繰り返すこと
により、信号入力端A1から供給された入力信号
INがA2,A3へと順次転送される。
〔背景技術の問題点〕
ところで、近年C MOS論理回路において
は、高集積化および動作速度の高速化が強く望ま
れており、上述したシフトレジスタにおいても同
様な要求がなされている。しかし、上記のような
構成では、パターン面積が比較的大きく、また各
ラツチ回路毎に3段のゲートを通るので入力信号
INの転送時間が遅く、消費電力も多い欠点があ
る。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情に鑑みなされたも
ので、その目的とするところは、パターン面積を
小さくでき、信号の転送時間が早く、かつ低消費
電力なシフトレジスタを提供することである。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明においては、一端が電源に
接続され入力信号で導通制御されるNチヤンネル
形のデプリーシヨン形第1MOS FETの他端と信
号入力端間にPチヤンネル形のエンハンスメント
形第2MOS FETを接続して制御信号で導通制御
する。また、一端が接地され入力信号で導通制御
されるPチヤンネル形のデプリーシヨン形第
3MOS FETの他端と信号入力端間にNチヤンネ
ル形のエンハンスメント形第4MOS FETを接続
して制御信号の反転信号で導通制御する。さら
に、第1、第2MOS FETの接続点と信号入力端
間に、制御信号で導通制御されるPチヤンネル形
のエンハンスメント形第5MOS FETを接続する
とともに、第3、第4MOS FETの接続点と信号
入力端間に上記制御信号の反転信号で導通制御さ
れるNチヤンネル形のエンハンスメント形第
6MOS FETを接続してセルフラツチ回路を構成
する。そして、上記セルフラツチ回路を縦続接続
して各転送ゲートに状態保持機能を持たせたシフ
トレジスタを構成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。第3図はその構成を示すもので、
一端が第1の電位供給源(電源VCC)に接続され
入力信号INで導通制御されるデプリーシヨン形
の第1導電形(Nチヤンネル形)第1MOS
FETQ1の他端と信号入力端A1間に、エンハンス
メント形で第2導電形(Pチヤンネル形)の第
2MOS FETQ2を接続して制御信号で導通制御
する。また、一端が第2の電位供給源VSS(接地
点)に接続され入力信号INで導通制御されるデ
プリーシヨン形でPチヤンネル形の第3MOS
FETQ3の他端と入力端A1間にエンハンスメント
形でNチヤンネル形の第4MOS FETQ4を接続し
て上記制御信号の反転信号φで導通制御する。
さらに、第1、第2MOS FETQ1,Q2の接続点と
出力端A2(次段の入力端)間に制御信号で導
通制御されるエンハンスメント形でPチヤンネル
形の第5MOS FETQ5を接続するとともに、第
3、第4MOS FETQ3Q4の接続点と出力端A2間に
反転信号φで導通制御されるエンハンスメント形
でNチヤンネル形の第6MOS FETQ6を接続して
セルフラツチ回路を構成する。そして、上記セル
フラツチ回路を縦続接続して各転送ゲート毎に状
態保持機能を有するシフトレジスタを構成する。
上記の様な構成において動作を設明する。今、
入力端A1=“1”レベル,A2=“0”レベルで、
制御信号φが“0”から“1”に変化したとす
る。
この時、MOS FETQ4,Q3でで構成される直
列回路が遮断するための条件は、 VGS4>VTH4 …(1) VGS3<VTH3 …(2) である。但し、VTH4,VTH3はMOS FETQ4,Q3
のしきい値電圧、VGS4,VGS3はMOS FETQ4
Q3のゲート、ソース間の電圧で、MOS FETQ3
のゲート電圧をVG3、ソース電圧(MOS FETQ4
とQ3との接続点の電圧VX1)をVS3とすると、
「VGS3=VG3−VS3」である。
今、入力端A1は“1”レベル(VCC)、制御信
号φも“1”(VCC)であるから、 VGS3=VCC−VS3 …(3) VGS4=VCC−VS4 …(4) である。上式(1)〜(4)より、 VCC−VS4>VTH4 …(5) VCC−VS3<VTH3 …(6) と表わせる。一方、「VS4=VS3」であるから、 VTH4<VCC−VS4<VTH3 …(7) となる。従つて、MOS FETQ3,Q7が同時に導
通するためには、 VTH4<VTH3 …(8) なる関係が成り立つ必要がある。逆に、MOS
FETQ3,Q4が同時に導通しないためには、 VTH4>VTH3 …(9) という関係が成立すれば良い。このようにMOS
FETQ4,Q3の各しきい値電圧VTH4,VTH3を設
定すれば、入力端A1=“1”レベル、A2=“0”
レベルで、制御信号φが“0”から“1”に変化
した時、MOS FETQ4,Q3から成る直列回路は
遮断される。
一方、デプリーシヨン形でNチヤンネル形の
MOS FETQ1は入力端A1の“1”レベルにより
導通状態、Pチヤンネル形のMOS FETQ2も制
御信号の“0”により導通状態となるので、入
力端A1は論理“1”レベルが保持される。すな
わち、MOS FETQ1〜Q4から成る直列回路によ
つてラツチ回路(メモリ回路)が構成される。ま
た、この時MOS FETQ5,Q6も同時に導通して
おり、出力端(次段の入力端)A2にはA1の入力
信号INが転送される。
次に、入力端A1=“0”レベル,A2=“1”レ
ベルで制御信号φが“0”から“1”に変化した
とする。この時、MOS FETQ1,Q2で構成され
る直列回路が遮断するための条件は、 VGS1>VTH1 …(10) VGS2<VTH2 …(11) である、但し、VTH1,VTH2はMOS FETQ1,Q2
のしきい値電圧、VGS1,VGS2MOS FETQ1,Q2
のゲート、ソース間の電圧で、MOS FETQ1
ゲート電圧をVG1、ソース電圧(MOS FETQ1
Q2との接続点の電圧VY1)をVS1とすると、「VG
S1=VG1−VS1」である。
ここで、入力端A1は“0”レベル、制御信号
も“0”であるから、 O−VS1>VTH1 …(12) O−VS2<VTH2 …(13) となる。「VS1=VS2」を考慮すると、MOS
FETQ1,Q2が同時に導通するためには、 VTH1<VTH2 …(14) なる関係が成り立つ必要がある。従つて、MOS
FETQ1,Q2によつて構成された直列回路が遮断
するためには、 VTH1>VTH2 …(15) となれば良い。このようにMOS FETQ1,Q2
各しきい値電圧VTH1,VTH2を設定すれば、入力
端A1=“0”レベル、A2=“1”レベルで、制御
信号φが“0”から“1”に変化した時、MOS
FETQ4,Q3から成る直列回路は遮断される。
この時、MOS FETQ3,Q4は導通しており、
入力端A1は論理“0”レベルに保持され、出力
端(次端の入力端子)A2には、MOS FETQ3
Q6を介して入力端A1と同じ電圧が得られる。
以上の様に、この発明による回路は信号の転送
保持を効率よく行なえる。そして、素子数も従来
回路より少なく(約3/4)構成が比較的簡単であ
るのでパターン化した場合に面積を小さくでき
る。また、特性的には1段当りのゲート数が少な
い(約1/3)ので転送速度が速く、かつ低消費電
力化できる。
第4図は、この発明の他の実施例を示すもの
で、上記第3図におけるMOS FETQ1,Q3のバ
ツクゲート(基板端子)をそれぞれのゲート電極
(信号入力端)に接続したものである。図におい
て、第3図と同一構成部は同じ符号を付してその
説明は省略する。このような構成によれば、
MOS FETQ1,Q3はそれぞれ横形のバイポーラ
NPNトランジスタおよびPNPトランジスタ構成
となるための電流供給能力が増大し、動作速度と
リーク電流の特性をさらに改善できる。例えば、
入力端A1が論理“1”レベルの場合、Nチヤン
ネル形MOS FETQ1の基板電圧が上昇し、この
MOS FETQ1のしきい値電圧VTH1は負方向へシ
フトする。また、Pチヤンネル形MOS FETQ3
の基板電圧も上昇し、そのしきい値電圧VTH3
負方向へシフトする。従つて、Pチヤンネル形
MOS FETQ3のしきい値電圧VTH3は低くなり、
上式(9)からわかるようにMOS FETQ3,Q4で構
成された直列回路はより深く遮断される。
第5図は、さらにこの発明の他の実施例を示す
もので、上記第3図の回路におけるMOS
FETQ5,Q6に代えてMOS FETQ2,Q4の接続点
と出力端(次段の入力端)A2間に制御信号φで
制御され転送回路として働くエンハンスメント形
でNチヤンネル形のMOS FETQ7を設けたもの
である。このような構成によれば回路を構成する
素子数を更に低減できる。
なお、上記転送回路はNチヤンネル形のMOS
FETで構成したが、Pチヤンネル形のMOS
FETで構成して制御信号で導通制御しても良
く、また、Nチヤンネル形のMOS FETとPチヤ
ンネル形のMOS FETとを並列接続したトランス
フアゲートで構成しても良い。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、パター
ン面積を小さくでき、信号の転送時間が早く、か
つ低消費電力なシフトレジスタが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のシフトレジスタを示す回路図、
第2図は上記第1図の回路の動作を説明するため
のタイミングチヤート、第3図はこの発明の一実
施例に係るシフトレジスタを示す回路図、第4図
および第5図はそれぞれこの発明の他の実施例を
示す回路図である。 VCC……第1の電位供給源、IN……入力信
号、Q1〜Q7……MOS FET、A1,A2,A3……信
号入力端、VSS…第2の電位供給源、φ,……
制御信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一端が第1の電位供給源に接続され信号入力
    端に入力される入力信号で導通制御されるNチヤ
    ンネル形のデプリーシヨン形第1MOS FETと、
    この第1MOS FETの他端と信号入力端間に接続
    され制御信号で導通制御されるPチヤンネル形の
    エンハンスメント形第2MOS FETと、一端が第
    2の電位供給源に接続され入力信号で導通制御さ
    れるPチヤンネル形のデプリーシヨン形第3MOS
    FETと、この第3MOS FETの他端と信号入力端
    間に接続され上記制御信号の反転信号で導通制御
    されるNチヤンネル形のエンハンスメント形第
    4MOS FETと、上記第1、第2MOS FETの接続
    点と信号出力端間に接続され制御信号で導通制御
    されるPチヤンネル形のエンハンスメント形第
    5MOS FETと、上記第3、第4MOS FETの接続
    点と信号出力端間に接続され上記制御信号の反転
    信号で導通制御されるNチヤンネル形のエンハン
    スメント形第6MOS FETとから成るセルフラツ
    チ回路を縦続接続して構成したことを特徴とする
    シフトレジスタ。 2 上記セルフラツチ回路を構成する第2、第
    5MOS FETおよび第4、第6MOS FETに供給さ
    れる制御信号およびその反転信号はそれぞれ、隣
    接するセルフラツチ回路間で互いに逆相の関係に
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のシフトレジスタ。 3 上記第1MOS FETのしきい値電圧の絶対値
    は第2MOS FETのしきい値電圧の絶対値より低
    く、第3MOS FETのしきい値電圧は第4MOS
    FETのしきい値電圧より低い関係を満たすこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載または第
    2項記載のシフトレジスタ。 4 上記第1、第3MOS FETの基板端子を信号
    入力端に接続したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載ないし第3項のいずれかのシフトレ
    ジスタ。 5 一端が第1の電位供給源に接続され信号入力
    端に入力される入力信号で導通制御されるNチヤ
    ンネル形のデプリーシヨン第1MOS FETと、こ
    の第1MOS FETの他端と信号入力端間に接続さ
    れ制御信号で導通制御されるPチヤンネル形のエ
    ンハンスメント形第2MOS FETと、一端が第2
    の電位供給源に接続され入力信号で導通制御され
    るPチヤンネル形のデプリーシヨン形第3MOS
    FETと、この第3MOS FETの他端と信号入力端
    間に接続され上記制御信号の反転信号で導通制御
    されるNチヤンネル形のエンハンスメント形第
    4MOS FETと、上記第2、第4MOS FETの接続
    点と信号出力端間に配設され制御信号あるいはそ
    の反転信号で導通制御される転送回路とから成る
    セルフラツチ回路を縦続接続して構成したことを
    特徴とするシフトレジスタ。 6 上記セルフラツチ回路を構成する第2、第
    4MOS FETおよび転送回路に供給される制御信
    号あるいはその反転信号はそれぞれ、隣接するセ
    ルフラツチ回路間で互いに逆相の関係にあること
    を特徴とする特許請求の範囲第5項記載のシフト
    レジスタ。 7 上記第1MOS FETのしきい値電圧の絶対値
    は第2MOS FETのしきい値電圧の絶対値より低
    く、第3MOS FETのしきい値電圧は第4MOS
    FETのしきい値電圧より低い関係を満たすこと
    を特徴とする特許請求の範囲第5項記載または第
    6項記載のシフトレジスタ。 8 上記第1、第3MOS FETの基板端子を信号
    入力端に接続したことを特徴とする特許請求の範
    囲第5項記載ないし第7項のいずれかのシフトレ
    ジスタ。 9 上記転送回路は、エンハンスメント形の
    MOS FETから成ることを特徴とする特許請求の
    範囲第5項記載ないし第8項のいずれかのシフト
    レジスタ。 10 上記転送回路は、Nチヤンネル形のMOS
    FETとPチヤンネル形のMOS FETとを並列接
    続しそれぞれのゲートに逆相の制御信号を印加し
    たトランスフアゲートから成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第5項記載ないし第8項のいずれ
    かのシフトレジスタ。
JP57197108A 1982-11-10 1982-11-10 シフトレジスタ Granted JPS5987698A (ja)

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JPS5987698A JPS5987698A (ja) 1984-05-21
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JPS62226499A (ja) * 1986-03-27 1987-10-05 Toshiba Corp 遅延回路

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JPS5987698A (ja) 1984-05-21

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