Brevet FR2627917A1 — publié le 19890901

ELEKENT DE HEHOIRE DU TYPE KAITRE-ESCLAVE ET BASCULE POUR DIVISEUR DE FREQUENCE PAR 2 COMPORTANT DE TELS ELEMENTS DE MENOIRE'. La présente invention concerne un élément de mémoire du type aàitreesclave, comportant une porte NOR à deux entrées. Elle concerne également une bascule pour diviseur de fréquence par 2, comprenant, d'une part, un premier étage composé de deux éléments de mémoire du type maitre-esclave comportant, chacun, une porte NOR à deux entrées, et, d'autre part, un deuxième étage constitué par deux portes NOR montées en RS. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des circuits intégrés numériques LSI. On connaît de l'état de la technique une bascule conforme au préambule, couramment désignée Obascule D à front DCFL (Direct Coupled PET Logic). Cette bascule connue présente deux éléments de mémoire du type maîtreesclave, réalisés par deux portes NOR montées en RS (une à 2 entrées et une à 3 entrées) et reliés entre eux par un montage RS. Elle fonctionne en diviseur de fréquence par 2 quand on boucle le premier étage sur le deuxième étage de façon intrinsèque. La bascule D à front DCFL connue de l'état de la technique comporte donc au total 6 portes NOR à 2 ou 3 entrées, ce qui représente 14 transistors NESFET à enrichissement (appelés aussi'N-off pour Normally-off), et 6 résistances, pour une consommation de 1,5 mW environ à 1 GHz. Le problème technique très général à résoudre lorsque l'on veut réaliser des circuits numériques devant être intégrés à grande échelle (LSI) est de diminuer le nombre de composants des ensembles assurant une fonction donnée, comme, par exemple, les éléments de mémoire du type maîtreesclave d'une bascule D à front DCFL. D'autre part, c'est également un - 2 - souci constant que de chercher à réduire la consommation des circuits. Enfin, ces résultats doivent, de préférence, être obtenus sans altération des performances, et, en particulier, de la dynamique. Aussi le problème technique à résoudre par l'objet de la présente demande est de proposer un élément de mémoire du type maitre-esclave, comportant une porte NOR à deux entrées, qui permette, notamment, de réaliser une bascule pour diviseur de fréquence par 2, comprenant, d'une part, un premier étage composé de deux éléments de mémoire du type maitre-esclave comportant, chacun, une porte NOR à deux entrées, et, d'autre part, un deuxième étage constitué par deux portes NOR montées en RS, bascule qui serait formée d'un nombre de composants moins élevé que la bascule D à front connue, et dont la consommation serait plus faible, tout en présentant la même fréquence maximum de fonctionnement. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit élément de mémoire du type maitre-esclave comportant une porte NOR à deux entrées, comporte également un transistor NESFET du type à enrichissement, la grille et le drain dudit transistor étant reliés respectivement A l'une et l'autre des entrées de la porte NOR. Par ailleurs, ladite bascule pour diviseur de fréquence par 2 est remarquable en ce que lesdits éléments de mémoire sont conformes à l'invention, et en ce qu'ils sont reliés par les grilles respectives de leur transistor KESFET à enrichissement, les sorties desdits éléments de mémoire étant reliées respectivement à l'une des entrées des portes NOR du deuxième étage, tandis que les sources des transistors sont reliées de façon croisée respectivement à l'une et l'autre des sorties desdites portes NOR dudit deuxième étage. Ainsi, l'élément de mémoire selon l'invention comporte 3 transistors MESFET N-off au lieu des 5 présents dans l'élément de mémoire de la bascule D à front DCFL. La bascule conforme à l'invention est donc constituée de 10 transistors et de 4 résistances, ce qui constitue une 262 91-7 3 - diminution appréciable du nombre de composants. D'autre part, la Demanderesse a constaté une diminution de moitié (0,75 mW) de la consommation à 1 GHz. En outre, la fréquence maximum de la bascule selon l'invention est la méme (Fax = 1/4Tpd, o Tpd est le temps de propagation à travers une porte) que la bascule de l'état de la technique. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est le schéma d'un élément de mémoire maitre-esclave selon l'invention. La figure 2 est le schéma d'une bascule pour diviseur de fréquence par 2 selon l'invention. La figure 1 donne le schéma d'un élément de mémoire du type maitreesclave comportant une porte NOR 20 à deux entrées 21, 22, ainsi qu'un transistor MESFET 30 du type à enrichissement (N-off) dont la grille G et le drain D sont reliés respectivement à lune 21 et l'autre 22 des entrées de la porte NOR 20. Cette porte NOR 20 est constituée, de façon connue, de deux transistors MESFET N-off et d'une résistance (non représentés). On peut montrer que l'élément de mémoire 10 monté à la figure 1 fonctionne comme un élément de mémoire du type maître-esclave avec remise à zéro de l'esclave. En effet: - lorsqu'on applique en 12 un niveau logique 1, la sortie 13 est à 0. Pendant cette opération, la capacité Cgs intrinsèque du transistor MESPET (jouant le rôle de maitre), qui se trouve à l'entrée 21 de la porte NOR 20 (jouant le rôle d'esclave), se charge et le niveau logique (E) de l'entrée 11 se retrouve ainsi en 21. - lorsqu'on applique en 12 un niveau logique 0, on pince le transistor 10, le-niveau logique en 11 ne peut passer en 21. La porte NOR effectue son opération entre O et le niveau logique en 21, c'est à dire le niveau logique (E) qui existait en 11 lors de la phase précédente. On retrouve donc E à la sortie 13 de la porte NOR. -4- L'élément de mémoire de la figure 1 assure donc une fonction équivalente à l'élément de mémoire connu de la bascule D à front, constitué par 2 portes NOR en RS, l'une à 3 entrées, l'autre à 2 entrées. On peut donc envisager O d'utiliser des éléments de mémoire conformes à la figure 1 pour réaliser une bascule pour diviseur de fréquence par 2. La figure 2 représente une bascule 40 pour diviseur de fréquence par 2, comprenant, d'une part, un premier étage composé de deux éléments de mémoire 10a, 10b du type maitre-esclave comportant, chacun une porte NOR 20a, 20b à deux entrées, et, d'autre part, un deuxième étage 60 constitué par 2 portes NOR 61, 62 montées en RS. Comme le montre la figure 2, lesdits éléments de mémoire 10a, 10b sont identiques à celui représenté sur la figure 1. Ils sont reliés par les grilles respectives Ga, Gb de leur transistor MESFET à enrichissement 30a, 30b, ce point commun est l'entrée CK de l'horloge de la bascule, comme l'indique la figure 2. Les sorties Oa, Ob des éléments de mémoire 10a, 10b sont reliées respectivement à l'une I1, I2 des entrées des portes NOR 61, 62 du deuxième étage GO. Par ailleurs, les sources Sa, Sb des transistors a, 10b sont reliées de façon croisée respectivement à l'une et l'autre des sorties 01, O2 des portes NOR 61, 62. L'ensemble de la bascule de la figure 2 est réalisée avec des transistors MESFET à enrichissement, dont la tension de seuil VT est de 0,2 V et la transconductance gu de 200 mS/mm. Ils fonctionnent avec un courant IDS de 5,7 mA environ pour une largeur W de 100 pu et avec VGS=0,7 V, VDS=2 V et une longueur de grille de 0,7 pu. Les deux transistors 30a et 30b ont une largeur de pum. Les portes 2a, 2b sont constituées par des transistors de 1,5 pu de large et par une résistance de 3,5 kQ. Les portes 61 et 62 sont composées de transistors de 20 pu de large et d'une résistance de 2,5 kQ. - REVENDICATIONS 1. Elément de mémoire (10) du type maître-esclave comportant une porte NOR (20) à deux entrées (21,22), caractérisé en ce qu'il comporte également un transistor MESFET (30) du type à enrichissement, la grille (G) et le - drain (D) dudit transistor (30) étant reliés respectivement à l'une (21) et l'autre (22) des entrées de la porte NOR (20). 2. Bascule (40) pour diviseur de fréquence par 2, comprenant, d'une part, un premier étage (50) composé de deux éléments de mémoire (10a, 10b) du type maitre-esclave comportant, chacun, une porte NOR (20a, 20b) & deux entrées, et, d'autre part, un deuxième étage (60) constitué par deux portes NOR (61, 62) montées en RS, caractérisée en ce que lesdits éléments de mémoire (10a, 10b) sont conformes à la revendication 1, et en ce qu'ils sont reliés par les grilles respectives (Ga, Gb) de leur transistor MESFET à enrichissement (30a, 30b), les sorties (Oa, Ob) desdits éléments de mémoire (10a, 10b) étant reliées respectivement à l'une (I1, I2) des entrées des portes NOR (61,62) du deuxième étage (60), tandis que les sources (Sa, Sb) des transistors (30a, 30b) sont reliés de façon croisée respectivement à l'une et l'autre des sorties (01, 02) desdites portes NOR (61,62) dudit deuxième étage (60).