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Dokumentenidentifikation DE102005056278A1 06.06.2007
Titel Flip-Flop-Vorrichtung und Verfahren zum Speichern und Ausgeben eines Datenwerts
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Sedlak, Holger, 82054 Sauerlach, DE
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Anmeldedatum 25.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005056278
Offenlegungstag 06.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.06.2007
IPC-Hauptklasse G11C 7/22(2006.01)A, F, I, 20051125, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Flip-Flop-Vorrichtung zum Speichern und Ausgeben eines Datenwerts umfasst ein steuerbares Speicherelement (10), das ausgebildet ist, um abhängig von einem Steuerpuls (12) geöffnet zu sein, eine Rückkopplungseinrichtung (16) zum Vergleichen eines an dem Speicherelement anliegenden Datenwerts und eines von dem Speicherelement ausgegebenen Datenwerts und zum Ausgeben eines Vergleichssignals und einen Steuerpulsgenerator (22) zum Erzeugen des Steuerpulses (12) abhängig von dem Vergleichssignal, so dass der Steuerpulsgenerator (22) in einen aktivierten Zustand versetzt wird, wenn das Vergleichssignal hoch ist, um dann in dem aktiverten Zustand, ansprechend auf ein Taktereignis, das Speicherelement (10) zu öffnen. Das Speicherelement (10) wird dann wieder geschlossen, wenn das Vergleichssignal anzeigt, dass am Ausgang und am Eingang des Speicherelements (10) dieselben Werte anliegen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Flip-Flops und insbesondere auf D-Flip-Flops, die für besonders hohe Taktraten geeignet sind.

Die Fachveröffentlichung „A Low-Swing Clock Double-Edge Triggered Flip-Flop", IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 37, No. 5, May 2002 offenbart ein Flip-Flop mit reduziertem Leistungsverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Flip-Flops. Insbesondere werden unnötige Übergänge innerer Knoten vermieden, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren. Ferner wird eine Trigger-Operation sowohl für die ansteigende als auch für die abfallende Taktflanke eingesetzt, so dass im Vergleich zu Einflanken-getriggerten Flip-Flop die Taktfrequenz reduziert werden kann.

Die US-Patentveröffentlichung US 2004/0114702 A1 offenbart einen Phasendetektor mit einem ersten Flip-Flop zum Abtasten eines ankommenden Signals gemäß einem ersten Lokaltaktsignal, um ein erstes abgetastetes Datensignal zu erzeugen, ein zweites Flip-Flop zum Abtasten des ankommenden Datensignals gemäß einem zweiten Lokaltaktsignal, um ein zweites abgetastetes Datensignal zu erzeugen, und ein drittes Flip-Flop zum Abtasten des zweiten abgetasteten Datensignals, basierend auf dem ersten abgetasteten Datensignal, um ein binäres Steuersignal zu erzeugen. Das dritte Flip-Flop umfasst ein Doppelflanken-getriggertes Flip-Flop.

Das US-Patent Nr. 5,250,858 offenbart ein Doppelflankengetriggertes Speicherbauelement, bei dem das Ausgangssignal sowohl bei der steigenden als auch bei der fallenden Flanke eines Takteingangsignals aktualisiert wird.

Das US-Patent Nr. 6,300,809 B1 offenbart ein Doppelflankengetriggertes Flip-Flop, das zwei Datenübergänge pro Taktzyklus liefert. Insbesondere wird neben dem Takt auch eine verzögerte Version des Taktsignals geliefert. Ferner werden zwei transparente Latche mit Takteingängen geliefert, die durch entgegengesetzte Polaritäten des verzögerten Taktsignals gesteuert werden. Schließlich wird ein Multiplexer vorgesehen, dessen Eingänge durch Ausgangssignale der Latche gespeist werden, wobei ein Select-Eingang des Multiplexers durch das Taktsignal gespeist wird. Ferner wird ein Select-Signal zum Auswählen des Latches bereitgestellt, dessen Takt inaktiv ist.

Das US-Patent Nr. 6,489,825 B1 offenbart ein schnelles Doppel-Flanken-getriggertes Flip-Flop mit geringem Leistungs- und Flächenverbrauch. So werden ein Invertierer, ein Paar von Latchen und ein Zwei-zu-Eins-Multiplexer eingesetzt. Ein erster Latch gibt ein erstes Signal ansprechend auf ein erstes Datensignal aus, wenn ein Taktsignal in einem ersten Zustand ist, und speichert den logischen Zustand des ersten Signals, wenn das Taktsignal in einem zweiten logischen Zustand ist. Ein zweiter Latch gibt ein zweites Signal ansprechend auf eine zweites Datensignal aus, wenn das Taktsignal in dem zweiten logischen Zustand ist, und speichert den Logikzustand des zweiten Signals, wenn das Taktsignal in dem ersten Logikzustand ist. Der Multiplexer steuert den Logikzustand des Flip-Flop-Ausgangssignals ansprechend auf den logischen Zustand des ersten Signals, wenn das Taktsignal in dem zweiten Logikzustand ist, und ansprechend auf den logischen Zustand des zweiten Signals, wenn das Taktsignal in dem ersten logischen Zustand ist.

Die US-Patentveröffentlichung US 2004/0041610 A1 offenbart ein Scan-Design für Doppel-Flanken-getriggerte Flip-Flops. Die Doppel-Flanken-getriggerte Flip-Flop-Scan-Zelle liefert die Fähigkeit, Daten bei jeder Flanke eines Taktsignals in einem Funktionsmodus einer integrierten Schaltung zu erfassen und auszugeben. In einem Testmodus ermöglicht es die Doppel-Flanken-getriggerte Flip-Flop-Scan-Zelle, dass Testdaten in und aus der Scan-Zelle herausgescannt werden, um eine Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit des internen Zustands der Scan-Zelle zu schaffen.

Das US-Patent Nr. 6,438,023 B1 offenbart ein Doppel-Flanken-getaktetes Speicherbauelement, das entweder durch die steigende Flanke, die fallende Flanke oder durch beide Flanken eines Taktsignals getriggert wird. Kreuz-gekoppelte Inverter an den Eingängen werden vorgesehen, um kurze und potentiell negative Setup-Zeiten zu realisieren. Kreuzgekoppelte Tri-State-Inverter an den Ausgängen verbessern die Takt-zu-Daten-Zeiten. Ein Precharge-Evaluierungs-Verfahren wird verwendet, um Daten sowohl bei der ansteigenden als auch bei der fallenden Flanke des Taktsignals zum Speichern zu übertragen. Inverter mit schwacher Rückkopplung werden optional verwendet, um den Zustand des Speicherbauelements in der Abwesenheit eines Taktsignals beizubehalten.

Das US-Patent Nr. 6,400,199 B1 offenbart ein Doppelflankengetriggertes Differenz-Flip-Flop, das eine erste Differenz-Master-Schaltung, eine zweite Differenz-Master-Schaltung und eine Differenz-Slave-Schaltung hat. Die erste Master-Schaltung speichert den ersten Eingangswert während der Zeitdauer von der vorauseilenden Flanke bis zur nacheilenden Flanke des Takts. Die zweite Master-Schaltung speichert den zweiten Eingangswert während der Zeitdauer von der nacheilenden Flanke bis zur vorauseilenden Flanke des Takts. Die Slave-Schaltung ist mit den Ausgängen der ersten und der zweiten Master-Schaltung elektrisch verbunden. Die Slave-Schaltung umfasst einen zweiten Repeater als Ausgangsende des Flip-Flops, gibt den ersten Eingangswert der nacheilenden Flanke des Takts aus und gibt den zweiten Eingangswert bei der vorauseilenden Flanke des Takts aus.

12 zeigt ein typischer Einflanken-getriggertes D-Flip-Flop, wie es in „Halbleiter-Schaltungs-Technik", U. Tietze, Ch. Schenk, Seite 238, Springer-Verlag, 1989, dargestellt ist. Prinzipiell ist das Flip-Flop eine Master-Slave-Struktur. Ein Slave-Latch, der aus den Invertern G21 und G22 gebildet ist, wird mit dem Datenwert eines Master-Latches, der aus den Invertern G11, G12 gebildet ist, versorgt, wenn ein Taktübergang stattfindet. So wird bei dem in 12 gezeigten D-Flip-Flop ein Datenwert durch den Master-Latch abgetastet und dann, wenn der Takt seinen Zustand wechselt, in den Slave-Latch eingespeichert und als Datenwert Q bzw. als invertierter Datenwert Q ausgegeben. Solange der Takt C = 0 ist, folgt der Master dem Eingangssignal, und es wird Q1 = D. Der Slave speichert währenddessen den alten Zustand. Wenn der Takt auf 1 geht, wird die in diesem Augenblick anliegende Information D im Master eingefroren und an den Slave und damit an den Q-Ausgang übertragen. Die bei der positiven Taktflanke am D-Eingang anliegende Information wird also momentan an den Q-Ausgang übertragen. In der übrigen Zeit ist der Zustand des D-Eingangs ohne Einfluss. Im Unterschied zu einem JK-Flip-Flop mit Eingangsblockierung erscheint der eingelesene Wert nicht erst bei der negativen Taktflanke am Ausgang, sondern sofort. Ein Vorteil dieser Schaltung liegt also darin, dass nun die ganze Taktperiodendauer zur Bildung der neuen D-Signale zur Verfügung steht. Wenn man JK-Flip-Flops verwendet, muss dieser Vorgang ablaufen, während der Takt 0 ist, also bei symmetrischem Takt in der halben Zeit.

Generell existieren bei solchen Flip-Flops verschiedene Kenngrößen. Die Zeit „CLK2Q" gibt an, wie lange, ausgehend von einem Taktereignis, also beispielsweise einer ansteigenden oder abfallenden Taktflanke, man warten muss, bis ausgangsseitig der Datenwert erscheint, der zum Zeitpunkt des Taktereignisses am Eingang anlag.

So ist bei dem in 12 gezeigten Flip-Flop unbedingt darauf zu achten, dass das Slave-Flip-Flop erst dann geöffnet wird, wenn das Master-Flip-Flop sauber geschlossen hat. Andererseits muss das Master-Flip-Flop so lange geöffnet sein, dass der Datenwert am D-Eingang sauber in dem Master-Flip-Flop gespeichert ist. Schließlich muss das Slave-Flip-Flop ausreichend lange geöffnet sein, damit der von dem Master-Latch übernommene Datenwert sauber in dem Slave-Latch eingelesen ist.

Alle diese Vorgänge, also das Einspeichern eines Datenwerts im Master-Latch, das Übertragen des Datenwerts vom Master-Latch in den Slave-Latch und das komplette Übernehmen des Datenwerts durch den Slave-Latch muss innerhalb eines einzigen Taktzyklus stattfinden.

Um für bestimmte Temperaturzustände einer Schaltung und andere äußere Umstände, die im Betrieb einer Schaltung auftreten, alle diese Zeiten sicherzustellen, damit keine Berechnungsfehler auftreten, werden Sicherheitsmargen eingeplant, die alle zu Lasten der Taktfrequenz gehen. Andererseits ist die Taktfrequenz dafür verantwortlich, dass ein Prozessor schnell betrieben wird. Darüber hinaus hängt auch der Leistungsverbrauch mit der Taktfrequenz zusammen. Ist die Taktfrequenz höher, treten also mehr Schaltübergänge auf, so ist auch der Leistungsverbrauch höher, während dann, wenn die Taktfrequenz reduziert ist, auch der Leistungsverbrauch geringer wird.

In einer typischen Logikschaltung existieren viele Flip-Flops an vielen Stellen. Alle diese Flip-Flops müssen mit einem Takt versorgt werden, der den einzelnen Flip-Flops über einen sogenannten Clock-Tree bereitgestellt wird. Dieser Clock-Tree trägt inzwischen zu einem ganz erheblichen Prozentsatz zum Stromverbrauch einer Schaltung bei. Daher wird es immer angestrebt, Doppelflanken-getriggerte Flip-Flops zu haben, da dann im Vergleich zu Einflankengetriggerten Flip-Flops die Taktfrequenz halbiert werden kann. Andererseits müssen dennoch ausreichende Sicherheitsmargen für die einzelnen Daten-Übergänge innerhalb des Flip-Flops beibehalten werden, wobei insbesondere für das korrekte Einlesen eines Datenwerts in einen Latch besonders hohe Sicherheitsmargen benötigt werden, da dann, wenn das Einlesen eines Datenwerts in einen Latch nicht sichergestellt wird, ein Rechenfehler auftritt.

Diese Margen führen jedoch wiederum dazu, dass geringere Taktfrequenzen eingesetzt werden können. Problematisch an diesen Margen ist ferner, dass sie für einen typischen normalen Betrieb gar nicht ausgeschöpft werden, dass jedoch dennoch aufgrund dieser Margen, also aus Sicherheitsgründen die Taktfrequenz nicht derart hochgefahren werden kann, wie es eigentlich erwünscht wäre.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Flip-Flop-Konzept zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Flip-Flop-Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder ein Verfahren zum Speichern und Ausgeben eines Datenwerts nach Patentanspruch 19 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Rückkopplungseinrichtung vorgesehen wird, um einen von einem Speicherelement ausgegebenen Datenwert mit einem in den Speicher eingegebenen Datenwert zu vergleichen, um aus diesem Vergleich ein Vergleichssignal abzuleiten. Dieses Vergleichssignal wird dazu verwendet, um einen Steuerpuls für ein steuerbares Speicherelement zu erzeugen, so dass bei der korrekten Einspeicherung eines Datenwerts in einen Latch nicht mehr mit Sicherheitsmargen gearbeitet werden muss. Stattdessen wird bei der vorliegenden Erfindung nunmehr eine Kontrolle davon geschaffen, ob ein Datenwert in einem Latch gespeichert ist, so dass der Latch genau dann wieder geschlossen werden kann, wenn der Wert korrekt gespeichert ist oder noch offengelassen wird, wenn der Wert noch nicht korrekt gespeichert ist. Das Latch ist daher ohne Sicherheitsmargen automatisch genauso lange geöffnet, dass eine sichere Einspeicherung des Datenwerts erreicht wird, es ist also „self-getimed".

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ferner das Vergleichssignal dazu verwendet, um einen Pulsgenerator zum Steuern des Speichers nur dann überhaupt zu aktivieren, wenn eingangsseitig und ausgangsseitig bezüglich des Speichers unterschiedliche Situationen vorliegen. Damit wird auch sichergestellt, dass nur dann im Flip-Flop umgeschaltet wird, wenn auch z. B. ein neuer vom vorherigen Datenwert unterschiedlicher Datenwert eingangsseitig anliegt. Ein Pulsgenerator zum Liefern des Steuerpulses wird somit durch das Vergleichssignal, wenn es auf unterschiedliche Zustände am Eingang und am Ausgang des Latches hinweist, aktiviert. Dann, wenn eine z. B. ansteigende Flanke eines Takts kommt, wird der Latch geöffnet. Der Latch bleibt dann so lange offen, bis die Rückkopplungseinrichtung anzeigt, dass der Datenwert korrekt in den Latch gespeichert ist, dass also Eingangs- und Ausgangswert gleich sind. Dann wird der Latch wieder geschlossen. Diese Schließen wird dadurch erreicht, dass das Vergleichssignal wieder in den 0-Zustand zurückgeht. Geht das Vergleichssignal dann, in einem späteren Zyklus wieder in einen Eins-Zustand über, existieren also wieder unterschiedliche Zustände am Ausgang und am Eingang des Flip-Flops, so wird der Pulsgenerator wieder aktiviert, um dann, wenn wieder ein Taktereignis kommt, wie beispielsweise eine steigende Flanke und eine fallende Flanke, den Latch zu öffnen, wobei der Latch dann genauso lange offen bleibt, bis der Datenwert korrekt eingespeichert ist, und wobei dann der Latch unmittelbar wieder geschlossen wird.

Erfindungsgemäß wird also das Öffnen des Latches ausgehend von einer Taktflanke erreicht, während das Schließen des Latches unmittelbar dann durchgeführt wird, wenn ein Datenwert korrekt eingespeichert ist. Damit müssen keine Sicherheitsmargen mehr eingesetzt werden. Stattdessen wird immer unter allen Umständen der Latch so lange offen gehalten, bis ein Wert korrekt eingelesen ist. Damit kann im Vergleich zu Anwendungen, bei denen eine Sicherheitsmarge beibehalten werden musste, der Takt erhöht werden, da das erfindungsgemäße Konzept immer sicherstellt, dass ein Datenwert korrekt in den Latch eingelesen wird.

Darüber hinaus wird im Vergleich zum Master-Slave-Konzept nur ein einziger Latch benötigt, wodurch Transistoren und damit Chipfläche und damit natürlich auch Leistungsverbrauch eingespart werden.

Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Konzept sehr entwurfs-freundlich, da sämtliche Elemente, also das Speicherelement, die Rückkopplungseinrichtung und der Steuerpulsgenerator mit Standard-Entwurfs-Techniken entwickelt werden können. Erfindungsgemäß wird ferner, trotz der Tatsache, dass keine Master-Slave-Struktur mehr eingesetzt wird, eine Doppelflanken-Triggerung ermöglicht, wodurch unmittelbar eine 50-prozentige Reduzierung des Stromverbrauchs im Clock-Tree resultiert.

Der Pulsgenerator am Flip-Flop-Takt-Eingang gemäß der vorliegenden Erfindung ist self-timed, so dass je nach Implementierung nicht nur Doppelflanken-getriggerte Flip-Flops, sondern auch Einflanken-getriggerte Flip-Flops eingesetzt werden können. Zum Entwurf werden jedoch die ganz normalen Konzepte des Standard-Tool-Flows eingesetzt. Es werden also keine anwendungsspezifischen Clock-Tree-Anpassungen vorgenommen, wie sie in Hochleistungs-Spezialentwürfen durchgeführt worden sind, um hohe Taktfrequenzen zu erreichen.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Steuerpulsgenerators, der von der Rückkopplungseinrichtung gesteuert wird, der am Clock-Input eines Standard-Flip-Flops angeordnet ist, kann auch ein reduzierter Transistor-Count verglichen mit Standard-Flip-Flops erreicht werden. Ferner wird auch ein reduzierter Silizium-Flächenverbrauch erreicht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen Transistorimplementierungen, bei denen durch nur minimale Änderungen übliche Flip-Flop-Anforderungen realisiert werden, wie beispielsweise ein Set-Eingang, ein Reset-Eingang, ein Enable-Eingang oder negierte Implementierungen für die verschiedenen Flip-Flop-Vorrichtungen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Flip-Flop-Vorrichtung;

2 eine tabellarische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Vergleichssignal und Steuerpuls;

3 eine erfindungsgemäße Flip-Flop-Zelle;

4 eine erfindungsgemäße negierte Flip-Flop-Zelle;

5 eine Flip-Flop-Zelle mit Set-Funktion;

6 eine negierte Flip-Flop-Zelle mit Set-Funktion;

7 eine Flip-Flop-Zelle mit Reset-Funktion;

8 eine negierte Flip-Flop-Zelle mit Reset-Funktion;

9 eine Flip-Flop-Zelle mit Enable-Funktion;

10 eine negierte Flip-Flop-Zelle mit Enable-Funktion;

11 ein Zeitdiagramm der Flip-Flop-Signale am Beispiel eines Single-Etched-Flip-Flops; und

12 ein bekanntes Einflanken-getriggertes D-Flip-Flop.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Flip-Flop-Vorrichtung zum Speichern und Ausgeben eines Datenwerts. Die Flip-Flop-Vorrichtung umfasst ein steuerbares Speicherelement 10, das vorzugsweise als Latch-Speicher ausgebildet ist, und das steuerbar ist, um abhängig von einem Steuerpuls 12 geöffnet zu sein, um einen anliegenden Datenwert zu speichern und ausgangsseitig auszugeben. Der Datenwert wird über einen Daten-Eingang 14 eingegeben. Die erfindungsgemäße Flip-Flop-Vorrichtung umfasst ferner eine Rückkopplungseinrichtung 16 zum Vergleichen eines an einem Latch-Speicher-Eingang anliegenden Datenwerts und eines von dem Speicherelement ausgegebenen Werts an einem Ausgang 18 und zum Ausgeben eines Vergleichssignals 20, das von dem Speicher-Eingangswert und dem Speicher-Ausgangswert abhängt. Das Vergleichssignal 20 wird in einen Steuerpulsgenerator 22 eingespeist, um den Steuerpuls 12 abhängig von dem Vergleichssignal zu erzeugen. Der Steuerpulsgenerator ist ferner mit einem Takteingang 24 gekoppelt, um zum Erzeugen des Steuerpulses auch den Takt am Takteingang 24 zu verwenden.

Ist das Vergleichssignal 20 gleich 0, sind also die Eingangs- und Ausgangsdaten des Latch-Speichers gleich, so wird kein Steuerpuls erzeugt, so ist also der Pulsgenerator 22 deaktiviert. War der Steuerpuls allerdings bereits in einem hohen Zustand, und folgt dann ein Übergang des Vergleichssignals von einem Eins-Zustand auf einen 0-Zustand, so wird die zweite Flanke, also die abfallende Flanke des Steuerpulses 12 dann erzeugt, wenn das Vergleichssignal in den 0-Zustand übergeht.

Geht das Vergleichssignal in den 1-Zustand über, so bedeutet dies, dass am Eingang und am Ausgang des Latch-Speichers unterschiedliche Werte anliegen. Dann muss der Latch geöffnet werden. Der Pulsgenerator 22 ist in diesem Fall also aktiv, um bei einem Taktereignis des Takts am Takteingang 24 eine ansteigende Flanke des Steuerpulses zu erzeugen.

Damit wird, getriggert durch den Takt bzw. ein Taktereignis, also z. B. eine ansteigende oder eine abfallende Flanke oder beide Flanken eine ansteigende Flanke des Steuerpulses erzeugt, die dazu führt, dass der Latch-Speicher geöffnet wird. Ein Datenwert am Dateneingang 14 wird dann in den Latch-Speicher eingelesen. Sobald dann der Latch-Speicher diesen Datenwert am Ausgang stabil ausgibt, wird das Vergleichssignal 20 wieder in den 0-Zustand gebracht, so dass der Pulsgenerator 22 unmittelbar die abfallende Flanke erzeugt und den Latch-Speicher schließt. Erfindungsgemäß wird daher immer automatisch dann, wenn ein Wert komplett in den Latch-Speicher eingelesen ist, dieser wieder geschlossen, und zwar durch die abfallende Flanke des Steuerpulses.

Der Steuerpulsgenerator 22 ist ferner ausgebildet, um nur dann für die Erzeugung eines Steuerpulses bereit zu sein, wenn das Vergleichssignal anzeigt, dass ein Eingang der Speichereinrichtung 10 und ein Ausgang der Speichereinrichtung 10 unterschiedliche Werte haben.

Wie es bereits ausgeführt worden ist, ist der Steuerpulsgenerator 22 ferner ausgebildet, um abhängig von einer steigenden oder fallenden Flanke eines Taktpulses an dem Takteingang 24 eine erste Flanke des Steuerpulses zu erzeugen, um das Speicherelement 10 zu öffnen.

Der Steuerpulsgenerator 22 ist also ausgebildet, um nur dann, ansprechend auf ein Taktereignis, die erste Flanke des Steuerpulses zu erzeugen, wenn gleichzeitig das Vergleichssignal anzeigt, dass die beiden Signale am Eingang und am Ausgang des Latch-Speichers unterschiedlich sind. Der Pulsgenerator 22 ist ferner, wie es ausgeführt worden ist, derart ausgebildet, dass eine zweite Flanke des Steuerpulses, die den Latch-Speicher wieder schließt, nur dann erzeugt wird, wenn das Vergleichssignal anzeigt, dass der an dem Speicher anliegende Eingangswert gleich dem vor dem Speicher ausgegebene Ausgangswert ist, wobei dies darauf hinweist, dass der Eingangswert korrekt und sauber in den Latch-Speicher 10 eingelesen worden ist.

Vorzugsweise umfasst die Rückkopplungseinrichtung 16 ein lineares Gatter, wie beispielsweise ein XOR-Gatter, wenn der Eingangwert mit dem Latch-Ausgangswert verglichen wird, oder ein XNOR-Gatter, wenn der Eingangswert mit dem negierten Ausgangwert verglichen wird. Ferner ist am Ausgang des Latch-Speichers vorzugsweise noch ein Buffer-Verstärker 26 vorgesehen, der dann, wenn der Ausgang des Latch-Speichers der negierte Ausgangswert Q ist, als Invertierer ausgebildet ist.

Nachfolgend wird anhand von 11 das Zeitverhalten der erfindungsgemäßen Schaltung dargelegt. Beispielhaft ist ein Datenverlauf bei 30 gezeigt. Bei 32 ist ein Taktverlauf gezeigt. Das Teilbild 34 zeigt eine Folge von Steuerpulsen, während das Teilbild 36 in 11 das Latch-Ausgangssignal am Ausgang 18 darstellt. Das Vergleichssignal 20, das am Ausgang der Rückkopplungseinrichtung 16 von 1 geliefert wird, ist durch das Teilbild 38 in 11 dargestellt. Bei dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Einflanken-getriggertes Flip-Flop gezeigt, also ein Flip-Flop, das immer bei der ansteigenden Flanke des Takts den Dateneingang abtastet. Unabhängig von dem Taktsignal geht das Vergleichssignal bei 40 in einen hohen Zustand, da zu diesem Zeitpunkt das Datensignal von einem 0-Zustand in den 1-Zustand übergeht. Dadurch, dass das Vergleichssignal 20 zum Zeitpunkt 40 in den hohen Zustand geht, ist der Pulsgenerator 22 in einem aktivierten Zustand. Die steigende Flanke des Steuerpulses wird dann erzeugt, wenn eine nächste ansteigende Taktflanke 42 kommt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Latch-Speicher 10 geöffnet, und ein Datenwert wird eingelesen, wie es durch einen schematischen schrägen Verlauf 44 des Ausgangssignals Q des Latch-Speichers dargestellt ist. Sobald der Ausgangswert Q des Latch-Speichers seinen hohen Zustand erreicht, was zum Zeitpunkt 46 der Fall ist, wird die fallende Flanke des Steuerpulses 48 geliefert. Diese Tatsache, also dass der Ausgangswert Q des Latch-Speichers gleich dem Eingangswert DATA des Latch-Speichers ist, wird durch die fallende Flanke 48 des ersten XOR-Ausgangs-Pulses erfasst, wobei diese fallende Flanke synchron zur fallenden Flanke des Steuerpulses ist.

Der Latch-Ausgangszustand Q wird so lange beibehalten, bis eine nächste steigende Flanke 50 des Taktsignals kommt. Ob diese steigende Flanke zu einem Öffnen des Latch-Speichers führt, ob also diese steigende Flanke 50 einen neuen Steuerpuls 52 bedingt, hängt davon ab, ob das Vergleichssignal zum Zeitpunkt der Taktflanke 50 im „1"-Zustand ist, was in 11 bei 54 gezeigt ist. Wäre das XOR-Ausgangssignal zum Zeitpunkt der steigenden Flanke 50 des Takts noch in dem „0"-Zustand, was dann der Fall sein würde, wenn der „1"-Zustand der Daten bis nach der steigenden Flanke 50 angedauert hätte, so würde die steigende Flanke 50 des Taktes „ausgeblendet" werden, hätte also keinerlei Relevanz, da diese steigende Taktflanke keinen Steuerpuls (wie beispielsweise den Steuerpuls 52) bedingen würde.

Nachdem jedoch das Datensignal zum Zeitpunkt der steigenden Flanke 50 des Taktes in dem 0-Zustand ist, wird der Latch-Speicher zum Zeitpunkt der steigenden Flanke 50 geöffnet und geht in den 0-Zustand über. Der Steuerpuls 52 hat dann seine fallende Flanke, wenn der Latch-Speicher ausgangsseitig ebenfalls im 0-Zustand ist, da dann das Vergleichssignal, also der XOR-Ausgabepuls 54 seine fallende Flanke haben wird. Zum Zeitpunkt 56 geht das Datensignal wieder in den hohen Zustand, was unmittelbar zu einem Ansteigen des Vergleichssignals führen wird. Die nächste steigende Flanke 58 des Taktsignals führt wiederum dazu, dass der Latch geöffnet wird, was durch einen ansteigenden Signalverlauf 60 signalisiert ist. Der Latch-Speicher hält seinen Zustand dann so lange, bis die nächste ansteigende Taktflanke 62 kommt. Da zum Zeitpunkt der ansteigenden Flanke 62 das Datensignal auf „0" ist, wird der Latch wieder geöffnet und entladen, wobei dann, wenn er entladen ist, der Steuerpuls 64 seine fallende Flanke hat.

Die erfindungsgemäße Flip-Flop-Vorrichtung ist dahin gehend vorteilhaft, dass durch die Aktivierung des Pulsgenerators mittels des Vergleichssignals nur dann eine Bereitschaft des Pulsgenerators zum Erzeugen des Steuerpulses erzeugt wird, wenn tatsächlich eine Datenänderung aufgetreten ist. Darüber hinaus wird die fallende Flanke des Steuerpulses immer mit der fallende Flanke des Vergleichssignals synchron sein, so dass der Latch-Speicher immer dann wieder geschlossen wird, wenn der Eingangswert sauber in den Latch-Speicher eingespeichert ist, was unmittelbar durch den aktuell anliegenden Ausgangswert des Latch-Speichers verifiziert wird.

Nachfolgend werden Bezug nehmend auf die 310 verschiedene Transistorrealisierungen der erfindungsgemäßen Schaltung dargelegt. Ein sogenanntes D-Q-Flip-Flop, wie es in 3 gezeigt ist, umfasst den Dateneingang 14, den Takteingang 24 und einen Ausgang Q 100. Ein Latch-Speicher ist durch die Schaltungselemente realisiert, die in dem rechten Drittel von 3 zu sehen sind. Diese umfassen einen Eingangstransistor 101, zwei weitere Transistoren 102, 103, einen weiteren Transistor 104 sowie einen Transistor 105, der von einem Rückkopplungspfad 106 gesteuert wird. Ferner ist zwischen den Ausgang des Latch-Speichers (Knoten 108) und einen inneren Knoten 107 ein Inverter 109 geschaltet. Darüber hinaus ist zwischen dem Latch-Ausgang 108 und dem Q-Ausgang der Flip-Flop-Vorrichtung ein weiterer Inverter 110 geschaltet. Dieser Inverter 110 ist nötig, wenn der Latch-Speicher, wie es für das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel bevorzugt wird, ausgangsseitig den negierten Ausgangswert Q liefert und nicht den Ausgangswert Q, der am Ausgang 100 anliegen soll.

Die Eingangsdaten werden über den Dateneingang, der durch den Knoten 111 symbolisiert ist, geliefert. Der Knoten 111wird von einer Dateneingangs-Stufe gespeist, die einen Inverter 112, einen Transistor 113 und einen Transistor 114 umfasst. Die Rückkopplungseinrichtung 16 zum Vergleichen des Latch-Eingangswerts mit dem Latch-Ausgangswert wird durch zwei Transistoren 115 und 116 geliefert, wobei der Transistor 115 mit dem Rückkopplungspfad 106 gekoppelt ist, wenn der Transistor 116 von dem Datensignal gesteuert wird, das am Eingang 14 geliefert wird (nach einer Inversion durch den Inverter 112).

An einem Knoten 117 liegt das Vergleichssignal bzw. Enable-Signal, während der Steuerpuls bzw. das Pulsgenerator-Steuersignal an einem Knoten 118 anliegt. Der Pulsgenerator 22, wie er in 1 dargestellt ist, wird durch einen vorderen Teil der Schaltung von 3 gebildet. Im Einzelnen umfasst der Pulsgenerator einen ersten Transistor 120 sowie einen zweiten Transistor 122, die beide vom Takteingang 24 gesteuert werden. Ein weiterer Transistor 123 sowie ein weiterer Transistor 124 werden direkt von dem Vergleichssignal gesteuert. Die Transistoren 125 und 126 werden von einem Zwischenpotential 127 zwischen den beiden Eingangstakt-gesteuerten Transistoren 120, 122 gesteuert. Das Zwischenpotential am Knoten 127 steuert ferner einen weiteren Transistor 130. Ferner steuert der Takteingang 24 einen weiteren Transistor 132. Ein Potential an einem Zwischenknoten 133 steuert einen weiteren Transistor 134.

Das in 3 gezeigte Flip-Flop ist ein Doppelflankengetriggertes Flip-Flop aufgrund des Transistors 134. Würde der Transistor 134 weggelassen werden, so würde das in 3 gezeigte Doppelflanken-getriggerte Flip-Flop zu einem Einflanken-getriggerten Flip-Flop werden.

Ferner bedeuten die dicken schwarzen Punkte in 3 einen hohen Spannungsversorgungszustand, der auch als Vdd bezeichnet wird, während die anderen Potentialanschlüsse eine Schaltungsmasse oder – allgemein gesagt – ein anderes Bezugspotential (z.B. Vss) darstellen und wie üblich durch ein umgekehrtes „T"-Symbol gekennzeichnet sind. Die in der Schaltung eingezeichneten Kapazitäten dienen der Simulation von Laufzeiten und können in Implementierungen eingesetzt werden, obgleich eine reine Transistorimplementierung ohne Kapazitäten bevorzugt wird.

Die in 4 gezeigte alternative Implementierung unterscheidet sich von 3 dadurch, dass der Dateneingang 14 an einem Zwischenknoten 140 der Dateneingangs-Stufe, die durch die Elemente 112, 113, 114 gebildet wird, untergebracht ist. Damit laufen sämtliche Datenwerte, bevor sie das XOR-Gatter, das durch die Transistoren 115, 116 gebildet wird, erreichen, durch den Inverter 112. Andererseits sind die Datenwerte nunmehr im Vergleich zur Ausführung von 3 bei 4, bevor sie in den Dateneingang 111 für den Latch-Speicher eintreten, nicht mehr invertiert.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flip-Flops mit Set-Funktion. Zusätzlich zum Dateneingang 14 ist nunmehr ein Set-Eingang 150 vorgesehen, wobei der Dateneingang und der Set-Eingang in einem NOR-Gatter 152 verknüpft werden. Ferner ist ein weiterer Transistor 154 vorgesehen, der den Steuerpulsknoten 118 kurzschließt, wenn der Set-Eingang einen logisch hohen Zustand hat. Sobald also der Set-Eingang einen logisch hohen Zustand hat, wird ein Datenwert Q ausgegeben, der, nachdem der Steuerpuls deaktiviert ist, so lange bestehen bleibt, bis der Set-Eingang wieder gelöscht ist.

6 zeigt eine alternative Implementierung von 5 an, wobei jedoch der Ausgang des NOR-Gatters 152 an einen Zwischenknoten 160 angeschlossen ist, der sich oberhalb des Inverters 112 (und nicht unterhalb des Inverters 112, wie in 5) befindet.

Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel wird anstatt des Set-Eingangs ein Reset-Eingang 170 verwendet, der zugleich den Transistor 154 ansteuert, um dann, wenn der Reset-Eingang hoch ist, den Steuerpuls zu deaktivieren. Das Reset-Signal am Reset-Eingang 170 wird durch einen Invertierer 172 invertiert und einem NAND 174 zugeführt. Dem NAND-Gatter 174 wird ferner das Datensignal am Daten-Eingang 14 zugeführt. Der Ausgang des NAND-Gatters 174 ist wieder mit dem Zwischenknoten 140 gekoppelt.

Der Reset-Eingang stellt sicher, dass am Ausgang Q des Flip-Flops unabhängig davon, was eingangsseitig anliegt, und unabhängig davon, was an Zwischenzuständen vorliegt, ein logisch niedriger Zustand erhalten wird, wenn das Signal am Reset-Eingang 170 in den hohen Zustand gebracht wird.

Die in 8 gezeigte Ausführungsform zeigt eine negierte Flip-Flop-Implementierung mit Reset-Funktion, die sch wiederum dadurch unterscheidet, dass der Ausgang des NAND-Gatters 174 nicht am Zwischenknoten 140, sondern am Knoten 160 angeschlossen ist.

9 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im Vergleich zu den anderen Implementierungen zusätzlich eine Enable-Funktion hat. So wird ein Enable-Signal 190 über den Enable-Eingang eingegeben. Dieses Signal wird an einen Transistor 191 und an einen Transistor 124 geleitet. Im Unterschied zu den vorherigen Implementierungen des Pulsgenerators, die die Transistoren 194 und 193 bereits umfassten, sind ferner weitere Transistoren 191 und 124 vorhanden, die zu den beiden anderen Transistoren 193 und 194 parallel geschaltet sind, wie es aus 9 ersichtlich ist. Dieser Transistor erhält ebenso wie der Transistor 194 das Vergleichssignal am Knoten 117 als Steuersignal. Ein weiterer Transistor 195 erhält als Steuersignal das Zwischenpotential 127. Durch ein Low-Enable-Signal am Eingang 190 wird erreicht, dass unabhängig von dem tatsächlichen Enable-Signal am Knoten 117 eine De-Aktivierung des Pulsgenerators 22 erreicht wird. In anderen Worten ausgedrückt, bewirkt das Enable-Signal, dass das Vergleichssignal 20 in 1 immer einen „Null"-Zustand hat.

Die Implementierung des Flip-Flops mit Enable-Funktion von 10 unterscheidet sich von 9 dadurch, dass der Takteingang 14 wieder mit dem Zwischenpotential 140 gekoppelt ist, so dass ausgehend von einem negierten Datenwert ein nicht-negierter Ausgangswert Q erreicht wird.

Die Implementierungen in den 310 sind dahin gehend besonders vorteilhaft, dass sie sehr Transistorsparend ausgeführt sind. So genügt für die Version von 3 eine Gesamtanzahl von weniger als 20 Transistoren, um ein komplettes Flip-Flop zu implementieren. Darüber hinaus sind sämtliche Zusatzfunktionalitäten, wie sie in den 410 dargestellt sind, ohne weiteres einfach in den Basisentwurf von 3 gewissermaßen modular implementierbar, was einer üblichen Implementierung mittels Layout-Bibliotheken entspricht. Erfindungsgemäß werden keine anwendungsspezifischen Spezialimplementierungen benötigt, sondern es wird ein universelles Entwurfskonzept geschaffen, bei dem die Basisversion des Flip-Flops ohne weiteres durch verschiedene Funktionalitäten an bestimmte Anwendungsszenarien angepasst werden kann, ohne dass der Standard-Entwurfs-Vorteil verloren wird.

Bei der Transistorimplementierung, wie beispielsweise in 3, sind die Transistoren 102, 105 PMOS-Transistoren, und sind die Transistoren 103, 104 NMOS-Transistoren. Genauso bedeuten die dicken Punkte positive Versorgungsspannungszuführungen Vdd, während das andere Bezugspotential das Massepotential oder allgemein Vss ist. In den Transistorimplementierungen können die Arten der Transistoren (PMOS, NMOS) ausgetauscht werden. Hierzu ist es dann erforderlich, auch die Bezugspotentiale Vss und Vdd auszutauschen.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass bei der Beschreibung des Flip-Flops von 1 von einem Steuerpuls ausgegangen wird, der einen logisch niedrigen Zustand hat, und der dann, wenn er eine ansteigende Flanke hat, in einen logisch hohen Zustand übergeht, um dann wieder bei einer abfallenden Flanke in seinen logisch niedrigen Zustand überzugehen. Die selbe Funktionalität kann jedoch auch dann erreicht werden, wenn die Steuerpuls-Signalform normalerweise in einen logisch hohen Zustand ist, um dann in einen niedrigen Zustand umzuschalten, wenn der Latch-Speicher geöffnet werden soll, und um dann wieder mittels einer ansteigenden Flanke in den logisch hohen Zustand überzugehen, wenn der Latch-Speicher wieder geschlossen werden soll.

Genauso muss das Vergleichssignal nicht unbedingt einen logisch hohen Zustand haben, um den Pulsgenerator zu aktivieren. Es könnte genauso normalerweise einen logisch hohen Zustand haben, in dem der Pulsgenerator deaktiviert ist, um dann, wenn der Pulsgenerator 22 zu aktivieren ist, in einen logisch niedrigen Zustand überzugehen.

10
Speicherpuls
12
Steuerpuls
14
Daten-Eingang
16
Rückkopplungseinrichtung
20
Vergleichssignal
22
Pulsgenerator
24
Takteingang
26
Buffer-Verstärker
34
Teilbild
36
Teilbild
38
Teilbild
42
Taktflanke
48
Steuerpuls
52
Steuerpuls
54
XOR- Ausgabepuls
60
Signalverlauf
62
Flanke
64
Steuerpuls
101
Eingangstransistor
102–105
Transistor
106
Rückkopplungspfad
107
innere Knoten
108
Knoten
109
Inverter
110
Inverter
112
Inverter
113–116
Transistor
150
Set-Eingang
152
NOR-Gatter
170
Reset-Eingang
172
Inverter
174
NAND
190
Low-Enable-Sinal
191–195
Transistor


Anspruch[de]
Flip-Flop-Vorrichtung zum Speichern und Ausgeben eines Datenwerts, mit folgenden Merkmalen:

einem steuerbaren Speicherelement (10), das steuerbar ist, um abhängig von einem Steuerpuls (12) geöffnet zu sein, um einen anliegenden Datenwert zu speichern und ausgangsseitig auszugeben;

einer Rückkopplungseinrichtung (16) zum Vergleichen eines anliegenden Datenwerts und eines von dem Speicherelement ausgegebenen Werts und zum Ausgeben eines Vergleichssignals (20); und

einem Steuerpulsgenerator (22) zum Erzeugen des Steuerpulses (12) abhängig von dem Vergleichssignal.
Flip-Flop-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Steuerpulsgenerator (22) ausgebildet ist, um nur dann für die Erzeugung eines Steuerpulses bereit zu sein, wenn das Vergleichssignal (20) anzeigt, dass ein Eingang der Speichereinrichtung (10) und ein Ausgang der Speichereinrichtung (10) unterschiedliche Werte haben. Flip-Flop-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen Takteingang (24) zum Empfangen eines Taktes aufweist, wobei der Steuerpulsgenerator (22) ausgebildet ist, um abhängig von einem Ereignis des Taktpulses eine erste Flanke des Steuerpulses zu erzeugen, um das Speicherelement (10) zu öffnen. Flip-Flop-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Pulsgenerator (22) ausgebildet ist, um nur dann die erste Flanke des Steuerpulses (12) zu erzeugen, wenn gleichzeitig das Vergleichssignal (20) anzeigt, dass ein Eingang des Speicherelements und ein Ausgang des Speicherelements unterschiedliche Werte haben. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Steuerpulsgenerator (22) ausgebildet ist, um eine zweite Flanke des Steuerpulses (12) dann zu erzeugen, wenn das Vergleichssignal (20) anzeigt, dass ein Eingang des Speicherelements und ein Ausgang des Speicherelements die selben Werte haben. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rückkopplungseinrichtung (16) ein XOR-Gatter oder ein XNOR-Gatter aufweist. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Speichereinrichtung (10) ein Latch-Speicher ist. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Pulsgenerator (22) ausgebildet ist, um basierend auf einer Taktflanke eine erste Steuersignalflanke zu liefern, und basierend auf einer Vergleichssignal-Zustandsänderung eine zweite Steuersignalflanke zu liefern. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Steuerpulsgenerator (22) ausgebildet ist, um für jede Flanke eines Taktsignals oder für jede zweite Flanke eines Taktsignals eine Steuerpulsflanke zu liefern. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Dateneingangs-Stufe aufweist, die ausgebildet ist, um das Datensignal oder eine negierte Version des Datensignals zu verarbeiten. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Reset-Einrichtung (170) aufweist, die ausgebildet ist, um im Falle eines Reset-Signals einen Dateneingang auf eine logische 0 zu bringen und eine Steuerpulsleitung auf eine logische 0 zu bringen. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Set-Einrichtung (150) aufweist, die ausgebildet ist, um im Falle eines Set-Signals einen Dateneingang auf eine logische 1 zu bringen und eine Steuerpulsleitung auf eine logische 0 zu bringen. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Enable-Einrichtung (190) für eine externe Enable-Signalisierung aufweist, die ausgebildet ist, um den Steuerpulsgenerator zu deaktivieren, und zwar unabhängig von unterschiedlichen Ausgangs- bzw. Eingangs-Zuständen der Speichereinrichtung. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Steuerpulsgenerator folgende Merkmale aufweist:

einen ersten PMOS-Transistor (120), der zwischen einen Versorgungsspannungszugang (Vdd) und einen ersten Zwischenknoten (127) geschaltet ist;

einen zweiten NMOS-Transistor (123), der zwischen den ersten Zwischenknoten (127) und einen dritten NMOS-Transistor (122) geschaltet ist, wobei der erste PMOS-Transistor (120) und der dritte NMOS-Transistor (122) durch das Taktsignal steuerbar sind,

einen vierten NMOS-Transistor (124), der zwischen einen fünften PMOS-Transistor (125) und ein Versorgungspotential (Vdd) geschaltet ist,

einen sechsten NMOS-Transistor, der zwischen den vierten NMOS-Transistor (124) und ein Massepotential geschaltet ist,

einen siebten NMOS-Transistor, der zwischen einen Steuerpuls-Ausgang (118) und über einen achten NMOS-Transistor (132) mit einem Massepotential verbunden ist,

wobei der vierte NMOS-Transistor (124) und der dritte NMOS-Transistor (123) durch das Vergleichssignal an einem Vergleichssignalknoten (117) steuerbar sind,

wobei der fünfte PMOS-Transistor (125) und der sechste NMOS-Transistor (126) durch den ersten Zwischenknoten (127) steuerbar sind,

wobei der siebte NMOS-Transistor ausgangsseitig den Steuerpuls liefert und durch den Zwischenknoten (127) steuerbar ist, und

wobei der achte NMOS-Transistor durch den Takteingang steuerbar ist.
Flip-Flop-Vorrichtung nach Patentanspruch 14, die ferner einen neunten NMOS-Transistor (134) aufweist, der mit einem Ausgang des fünften PMOS-Transistors gekoppelt ist und bewirkt, dass eine Doppelflankengetriggerte Flip-Flop-Vorrichtung erhalten wird. Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vergleichseinrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine Rückkopplungsleitung (106), die mit einem Ausgang (108) des Latch-Speichers verbunden ist, einen ersten PMOS-Transistor (115) und einen zweiten PMOS-Transistor (116), wobei Ausgänge des ersten PMOS-Transistors (115) und des zweiten PMOS-Transistors (116) einen Zwischenknoten (117) bilden, an dem das Vergleichssignal erzeugbar ist, und wobei der erste PMOS-Transistor (115) von einem Datensignal steuerbar ist, und der zweite PMOS-Transistor (116) von einem negierten Datensignal steuerbar ist.
Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Dateneingangs-Stufe aufweist, die folgende Merkmale aufweist:

einen ersten Invertierer (112), einen ersten NMOS-Transistor (113), einen zweiten NMOS-Transistor (114) und einen dritten PMOS-Transistor (129),

wobei der dritte PMOS-Transistor (129) und der zweite NMOS-Transistor (114) steuerbar sind, um durch das Datensignal gesteuert zu werden, wobei der erste NMOS-Transistor (113) steuerbar ist, um durch ein negiertes Datensignal gesteuert zu werden, und wobei der zweite NMOS-Transistor zwischen einem Dateneingangsknoten (111) und einem Steuerpuls-Knoten (118) geschaltet ist.
Flip-Flop-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Speicherelement folgende Merkmale aufweist:

einen ersten PMOS-Transistor (101), einen zweiten PMOS-Transistor (102), einen dritten NMOS-Transistor (103), einen vierten NMOS-Transistor (104), einen fünften NMOS-Transistor (105), und einen Invertierer (109),

wobei der erste PMOS-Transistor (101) zwischen ein Versorgungsspannungspotential (Vss) und einen Dateneingangsknoten (111) geschaltet ist, wobei der zweite PMOS-Transistor (102) und der dritte NMOS-Transistor (103) einen Inverter bilden, der über den vierten NMOS-Transistor mit einem Massepotential verbunden ist, wobei der vierte NMOS-Transistor (104) von einem Ausgangspotential an einem Ausgangsknoten (108) gesteuert wird, und wobei der fünfte PMOS-Transistor (105) von dem Ausgangspotential an dem Ausgangsknoten (108) gesteuert wird.
Verfahren zum Speichern und Ausgeben eines Datenwerts, mit folgenden Schritten:

Speichern eines anliegenden Datenwerts mittels einem steuerbaren Speicherelement (10), das steuerbar ist, um abhängig von einem Steuerpuls (12) geöffnet zu sein, und ausgangsseitiges Ausgeben des gespeicherten Datenwerts;

Vergleichen (16) eines anliegenden Datenwerts und eines von dem Speicherelement ausgegebenen Werts und Ausgeben eines Vergleichssignals (20); und

Erzeugen (22) des Steuerpulses (12) abhängig von dem Vergleichssignal.






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