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JPS6253966B2 - - Google Patents
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JPS6253966B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6253966B2
JPS6253966B2 JP53155314A JP15531478A JPS6253966B2 JP S6253966 B2 JPS6253966 B2 JP S6253966B2 JP 53155314 A JP53155314 A JP 53155314A JP 15531478 A JP15531478 A JP 15531478A JP S6253966 B2 JPS6253966 B2 JP S6253966B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flop
transistor
emitter
flip
transistors
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.)
Expired
Application number
JP53155314A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5580914A (en
Inventor
Hiroaki Sato
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co 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 Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP15531478A priority Critical patent/JPS5580914A/en
Publication of JPS5580914A publication Critical patent/JPS5580914A/en
Publication of JPS6253966B2 publication Critical patent/JPS6253966B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/037Bistable circuits

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマスタースレーブフリツプフロツプ回
路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a master-slave flip-flop circuit.

従来マスタースレーブフリツプフロツプ回路
は、一般に構成のために多数の素子を必要として
いる。しかしながらモノリシツク集積度を向上さ
せる事が望まれているが、多数の素子を必要とす
るこの種の回路はこの点に関して極めて不利であ
り、これは特にシフトレジスタとして多数個を集
積したときには特に不利である。
Conventional master-slave flip-flop circuits generally require a large number of components for construction. However, although it is desirable to increase monolithic integration, circuits of this type requiring a large number of elements are at a severe disadvantage in this respect, especially when integrated in large numbers as shift registers. be.

本発明の目的は集積化に優れ、素子数の極めて
少ないマスタースレーブフリツプフロツプ回路を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a master-slave flip-flop circuit with excellent integration and an extremely small number of elements.

本発明によれば各々少なくとも二入力を有する
ナンドゲートを2個含み、該ナンドゲートの出力
と一入力は、互いに交叉接続されてフリツプフロ
ツプを形成し、さらに各々少なくとも2つのエミ
ツタを有するマルチエミツタトランジスタを2個
含み、該トランジスタのコレクタとベースは互い
に交又接続されて、フリツプフロツプを形成し、
且つ該コレクタは、各々該ナンドゲートのもう一
つの入力に接続され、該トランジスタの一方のエ
ミツタは、共通接続されてクロツク入力端子をな
し、該トランジスタの他のエミツタは相補データ
入力端子をなし、該ナンドゲートの入力閾値がフ
リツプフロツプ接続された該トランジスタのオン
時のオフ時とコレクタ電位の中間にあるマスター
スレーブフリツプフロツプ回路が得られる。また
上述の2個のマルチエミツタトランジスタの各々
のベースが互いに他のコレクタと直接ではなく抵
抗器を介して接続されているマスタースレーブフ
リツプフロツプ回路も得られる。
The invention includes two NAND gates each having at least two inputs, the output and one input of which are cross-connected to each other to form a flip-flop, and two multi-emitter transistors each having at least two emitters. the collectors and bases of the transistors are cross-connected to each other to form a flip-flop;
and the collectors are each connected to another input of the NAND gate, the emitters of one of the transistors are connected in common to form a clock input terminal, and the other emitters of the transistors form complementary data input terminals, A master-slave flip-flop circuit is obtained in which the input threshold of the NAND gate is between the collector potential of the flip-flop-connected transistor when it is on, when it is off, and when it is off. It is also possible to obtain a master-slave flip-flop circuit in which the bases of the two multi-emitter transistors described above are connected not directly to the collectors of each other but via resistors.

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。ま
ず第1図を参照して従来のマスタースレーブフリ
ツプフロツプ回路の例を説明する。ここではトラ
ンジスタQ2とQ7でマスターフリツプフロツプを
構成する。トランジスタQ1,Q6は信号伝達のた
めのインバータである。トランジスタQ3,Q4
Q5、及びQ8,Q9,Q10から成る2つのナンド回路
によつてスレーブフリツプフロツプを構成してい
る。又ダイオードD1〜D3は、レベルシフトのた
めに設けられている。この回路の動作は、端子
CLOCKに加えられるクロツクパルスが高レベル
にある時、マスターフリツプフロツプとスレーブ
フリツプフロツプが分離し、スレーブフリツプフ
ロツプは、それまでの状態を保持する。クロツク
パルスのレベルが下降し、ある閾値を越えた時に
トランジスタQ1,Q6のインバータを介して出力
信号がスレーブフリツプフロツプに伝達される。
次にクロツクパルスのレベルが上昇すればスレー
ブフリツプフロツプは、現状態を保持する。本回
路は、図示の如くトランジスタ10個、ダイオード
3個、抵抗10個、計23素子をもつて構成されてい
る。このように多数の素子によつて、所定の回路
を構成する事は技術的に容易であるが、できるだ
け小数の素子で同じ機能をもつ回路を構成できる
事は高密度集積化が望まれている現在非常に望ま
れている。従来の回路は、この点に関して不利で
ある。
The present invention will be explained in detail below using the drawings. First, an example of a conventional master-slave flip-flop circuit will be described with reference to FIG. Here, transistors Q 2 and Q 7 constitute a master flip-flop. Transistors Q 1 and Q 6 are inverters for signal transmission. Transistors Q 3 , Q 4 ,
A slave flip-flop is constructed by two NAND circuits consisting of Q 5 , Q 8 , Q 9 , and Q 10 . Furthermore, diodes D 1 to D 3 are provided for level shifting. The operation of this circuit is as follows:
When the clock pulse applied to CLOCK is high, the master flip-flop and slave flip-flop are separated and the slave flip-flop retains its previous state. When the level of the clock pulse decreases and exceeds a certain threshold, the output signal is transmitted to the slave flip-flop via the inverter of transistors Q 1 and Q 6 .
If the level of the clock pulse then rises, the slave flip-flop will maintain its current state. As shown in the figure, this circuit is composed of 23 elements in total, including 10 transistors, 3 diodes, and 10 resistors. Although it is technically easy to construct a given circuit with such a large number of elements, high-density integration is desirable to be able to construct a circuit with the same function using as few elements as possible. Currently highly desired. Conventional circuits are disadvantageous in this regard.

次に本発明の一実施例を第2図を参照して説明
する。
Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例は、トランジスタQ1とQ4とを交又接
続してマスターフリツプフロツプを構成してい
る。ダイオードD1,D2は、レベルシフトに用い
てある。ここではマスターフリツプフロツプとス
レーブフリツプフロツプ間の接続に従来の例で見
られたインバータがない事が特徴であり、これに
より、レベルシフト用のダイオードは、1つ減
り、マスターフリツプフロツプもわずか2トラン
ジスタと2抵抗で構成出来る。又スレーブフリツ
プフロツプも4トランジスタと2抵抗で構成さ
れ、従来の例に比して極めて少数の素子で構成さ
れている事がわかる。
In this embodiment, transistors Q1 and Q4 are cross-connected to form a master flip-flop. Diodes D 1 and D 2 are used for level shifting. The feature here is that there is no inverter found in conventional examples in the connection between the master flip-flop and slave flip-flop, and as a result, the number of level shifting diodes is reduced by one, and the number of diodes in the master flip-flop is reduced by one. The loop can also be constructed with just 2 transistors and 2 resistors. It can also be seen that the slave flip-flop is also composed of four transistors and two resistors, and is composed of an extremely small number of elements compared to the conventional example.

その動作を次に説明する。トランジスタの導通
(ON)時のベース・エミツタ間の電圧をVf(一
般的に約0.8V)とし、飽和時のコレクタ・エミ
ツタ間電圧をφ(約0.1V)、入力レベルは、高レ
ベルがフロートで低レベルがφと仮定する。まず
最初に入力Vin−1が高レベル(フロート)、入
力Vin−2が低レベル(φ)でトランジスタQ6
ONQ2がOFFの時を考える。クロツクパルスが高
レベルの時、トランジスタQ4のコレクタレベル
は、Vf+2φである。トランジスタQ5,Q6から
成るスレーブフリツプフロツプのインバータ部の
入力閾値はVf−φなので3φのマージンをもつ
てトランジスタQ6は、ONしつづける。又トラン
ジスタQ2は、トランジスタQ1のコレクタレベル
が2Vf+φに関係なく、トランジスタQ6,Q5
ONしているのでVf−2φのマージンをもつて
OFFしつづける。この時入力信号のレベルが反
転しても、すなわちVin−1が低レベル(φ)
Vin−2が高レベル(フロート)となつたとして
も、勿論トランジスタQ2は、OFFしつづけ、ト
ランジスタQ6は、ONしつづける。すなわち、ク
ロツクパルス(CLOCK)が高レベル時には、マ
スターフリツプフロツプとスレーブフリツプフロ
ツプは、分離されている。
Its operation will be explained next. The voltage between the base and emitter when the transistor is conductive (ON) is Vf (generally about 0.8V), the voltage between the collector and emitter when it is saturated is φ (about 0.1V), and the input level is high, which is floating. Assume that the low level is φ. First, input Vin-1 is at high level (float), input Vin-2 is at low level (φ), and transistor Q6 is
Consider when ONQ 2 is OFF. When the clock pulse is high, the collector level of transistor Q4 is Vf+2φ. Since the input threshold of the inverter section of the slave flip-flop consisting of transistors Q 5 and Q 6 is Vf - φ, transistor Q 6 continues to be turned on with a margin of 3 φ. Also, regardless of the collector level of transistor Q 1 being 2Vf + φ, transistor Q 2 and transistors Q 6 and Q 5 are
Since it is ON, there is a margin of Vf - 2φ.
Keeps it off. At this time, even if the level of the input signal is reversed, that is, Vin-1 is a low level (φ)
Even if Vin-2 becomes a high level (float), of course the transistor Q2 continues to be OFF and the transistor Q6 continues to be ON. That is, when the clock pulse (CLOCK) is high, the master flip-flop and slave flip-flop are separated.

最初の状態でクロツクパルスが降下し始め、ク
ロツクパルスレベルがトランジスタQ4のエミツ
タレベルVf+φと同一になつた時トランジスタ
Q4のクロツク側のエミツタに電流が流れはじめ
る。さらにクロツクパルスレベルが下がつてVf
−2φより低くなつた時トランジスタQ4のコレ
クタレベルは、スレーブフリツプフロツプのイン
バータの閾値Vf−φを越してスレーブフリツプ
フロツプは、反転し、トランジスタQ6はOFF
し、トランジスタQ2がONする。すなわち、マス
ターフリツプフロツプとスレレーブフリツプフロ
ツプは結合状態となつている。さらにクロツクパ
ルスが完全に低レベル(φ)になつてもトランジ
スタQ4のベースレベルは、Vf+φなので2φの
マージンをもつてトランジスタQ2はONしつづけ
反転したスレーブフリツプフロツプの内容は、こ
われなない。又トランジスタQ4のコレクタレベ
ルは2φなので、クロツクが完全に低レベルにな
つてもトランジスタQ1はONすることはなく、ト
ランジスタQ6はVf−3φのマージンをもつて
OFFしつづける。この時、入力信号が反転して
もトランジスタQ4のコレクタレベルが2φなの
で、トランジスタQ1はOFFしつづけ、スレーブ
フリツプフロツプの内容はこわれない。次にクロ
ツクパルスが上昇するとマスターフリツプフロツ
プとスレーブフリツプフロツプは、分離状態とな
る。以上マスターフリツプフロツプ回路が著しく
少数の素子を用いて構成できることを示した。
又、本回路はレベルが小さいので高速化にも適す
ると考えられる。
In the initial state, the clock pulse starts to fall, and when the clock pulse level becomes the same as the emitter level Vf+φ of transistor Q4 , the transistor
Current begins to flow to the emitter on the clock side of Q4 . Furthermore, the clock pulse level decreases and Vf
-2φ, the collector level of transistor Q4 exceeds the threshold value Vf-φ of the inverter of the slave flip-flop, the slave flip-flop is inverted, and transistor Q6 is turned off.
Then, transistor Q2 turns on. That is, the master flip-flop and slave flip-flop are in a coupled state. Furthermore, even if the clock pulse becomes completely low level (φ), the base level of transistor Q 4 is Vf + φ, so transistor Q 2 continues to be ON with a margin of 2φ, and the contents of the inverted slave flip-flop are not destroyed. do not have. Also, since the collector level of transistor Q4 is 2φ, transistor Q1 will not turn on even if the clock becomes completely low level, and transistor Q6 will not turn on with a margin of V f -3φ.
Keeps it off. At this time, even if the input signal is inverted, the collector level of transistor Q 4 is 2φ, so transistor Q 1 continues to be OFF, and the contents of the slave flip-flop are not destroyed. Next, when the clock pulse rises, the master flip-flop and slave flip-flop become separated. It has been shown above that the master flip-flop circuit can be constructed using a significantly smaller number of elements.
Furthermore, since the level of this circuit is small, it is considered suitable for high-speed processing.

次に第3図を参照しながら本発明の第二の実施
例を示す。これは、上述の実施例の改良形であ
り、クロツクパルスが低レベルの時のON側のス
レーブインバータの動作マージン(2φ)を大き
くせんがためである。マスターフリツプフロツプ
のトランジスタQ1のベースとトランジスタQ4
コレクタ及びトランジスタQ4のベースとトラン
ジスタQ1のコレクタ間に各々抵抗R5,R6をそれ
ぞれ挿入することにより抵抗分割によつて動作マ
ージンを改善しようというものである。すなわち
クロツクパルスが低レベル(φ)でトランジスタ
Q4,Q2がONしている時トランジスタQ1のコレク
タは、もはやφ+Vfではなく十分高いレベル
(φ+Vf+R/R+R(Vcc−φ−2Vf)にとれる
の でトランジスタQ1のON動作マージンを拡大でき
る。又このようにしてもその他の動作に何等悪影
響を及ぼすものではない。たとえ2本の抵抗を追
加しても従来の回路に比して十分に素子数が少な
い事に変りない。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is an improved version of the embodiment described above, and is intended to increase the operating margin (2φ) of the ON-side slave inverter when the clock pulse is at a low level. Operates by resistor division by inserting resistors R 5 and R 6 between the base of transistor Q 1 and the collector of transistor Q 4 and between the base of transistor Q 4 and the collector of transistor Q 1 of the master flip-flop, respectively. The aim is to improve margins. In other words, when the clock pulse is at a low level (φ), the transistor
When Q 4 and Q 2 are ON, the collector of transistor Q 1 is no longer at φ + Vf but at a sufficiently high level (φ + Vf + R 6 /R 2 + R 6 (Vcc - φ - 2Vf), so the ON operation margin of transistor Q 1 is can be enlarged.Also, this does not have any adverse effect on other operations.Even if two resistors are added, the number of elements is still sufficiently small compared to the conventional circuit.

以上の様な時にモノリシツク集積化した時にシ
フトレジスタの単位回路として好適な素子数の極
めて少ないマスタースレーブフリツプフロツプが
得られるので本発明の効果は大である。
In such a case, the present invention is highly effective because when it is monolithically integrated, a master-slave flip-flop with an extremely small number of elements, which is suitable as a unit circuit of a shift register, can be obtained.

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

第1図は、従来のシフトレジスタなどに使用さ
れているマスタースレーブフリツプフロツプの回
路例を示す回路図である。第2図は本発明による
マスタースレーブフリツプフロツプの第一の実施
例を示す回路であり、第3図は本発明の第二の実
施例を示す回路図である。Q1〜Q8:トランジス
タ、D1〜D3:ダイオード、R1〜R10:抵抗。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a master-slave flip-flop circuit used in a conventional shift register. FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of a master-slave flip-flop according to the invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the invention. Q1 to Q8 : transistors, D1 to D3 : diodes, R1 to R10 : resistors.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 出力と一入力とが互いに交叉接続されてフリ
ツプフロツプを形成する少なくとも二入力を有す
る2つのナンドゲートと、少なくとも2つのエミ
ツタを有し、コレクタとベースとが互いに交叉接
続された2つのマルチエミツタトランジスタとを
含み、上記それぞれのマルチエミツタトランジス
タのコレクタは、各々該ナンドゲートの他の入力
に直流的に接続され、各々の該マルチエミツタト
ランジスタの一方のエミツタは共通接続されてク
ロツク入力端子に導出され、該マルチエミツタト
ランジスタの他方のエミツタはレベルシフト用ダ
イオードを介してデータ入力端子として導出さ
れ、該クロツク入力端子が高レベルの時、該マル
チエミツタトランジスタのうち導通しているトラ
ンジスタのコレクタ電位が該ナンドゲートの入力
閾値より高くなつていることを特徴とするマスタ
ースレーブフリツプフロツプ回路。 2 上記マルチエミツタトランジスタの各々のベ
ースを互いに他のコレクタと抵抗を介して接続せ
しめたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載のマスタースレーブフリツプフロツプ回路。
[Scope of Claims] 1. Two NAND gates having at least two inputs whose output and one input are cross-connected to each other to form a flip-flop, and at least two emitters, the collector and base of which are cross-connected to each other. two multi-emitter transistors, the collectors of each of the multi-emitter transistors are each DC-connected to the other input of the NAND gate, and one emitter of each of the multi-emitter transistors is commonly connected. The other emitter of the multi-emitter transistor is led out as a data input terminal via a level shifting diode, and when the clock input terminal is at a high level, one of the multi-emitter transistors is conductive. A master-slave flip-flop circuit characterized in that the collector potential of the transistor is higher than the input threshold of the NAND gate. 2. The master-slave flip-flop circuit according to claim 1, wherein the bases of the multi-emitter transistors are connected to each other's collectors via resistors.
JP15531478A 1978-12-14 1978-12-14 Master/slave flip-flop circuit Granted JPS5580914A (en)

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JPS5580914A JPS5580914A (en) 1980-06-18
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