Bascule pour diviser la fréquence par 2

■uropaisches Patentamt
ê
D 336
2> Numéro de publication:
ïuropean Patent Office
M
Dffice européen des brevets
2)
DEMANDE
DE
4 6 0
BREVET
EUROPEEN
© Int. Cl.4: H03K
© Numéro de dépôt: 89200401.1
3/037
, H03K
3/356
g) Date de dépôt: 20.02.89
") Demandeur: RTC-COMPELEC
117, quai du Président Roosevelt
F-92130 Issy les Moulineaux(FR)
© Priorité: 26.02.88 FR 8802374
@ Date de publication de la demande:
11.10.89 Bulletin 89/41
g) FR
© Etats contractants désignés:
DE FR GB IT
Demandeur: N.V. Philips'
Gloeilampenfabrieken
Groenewoudseweg 1
NL-5621 BA Eindhoven(NL)
g) DE GB IT
g) Inventeur: Chantepie, Bernard
Société Civile S.P.I.D. 209, rue de l'Université
F-75007 Paris(FR)
© Mandataire: Lemoyne, Didier et al
S.P.i.D. 209, rue de l'Université
F-75007 Paris(FR)
© Bascule pour diviser la fréquence par 2.
© Bascule (40) pour diviser par 2 la fréquence d'un
signal appliqué à une borne d'entrée (CK), comprenant une bascule RS (60) constituée par une première (61) et une deuxième (62) portes logiques dont
les premières entrées sont mutuellement intercouplées à leurs sorties (Oi,02). Selon l'invention, la
bascule (40) comprend également une troisième
f-(20a) et une quatrième (20b) portes logiques dont
^ l e s sorties (Oa,Ob) sont couplées, respectivement,
Qaux entrées (h ,l2) de la première (61) et la deuxième
CO(62) portes logiques, et dont les premières entrées
^"sont couplées, respectivement, à la sortie (02,Oi) de
jQla seconde (62) et de la première (61) portes logiCîques, via, respectivement, un chemin de conduction
^ d ' u n premier (30a) et d'un second (30b) interrupOteurs' les secondes entrées de la troisième (20a) et
« d e la quatrième (20b) portes logiques et l'entrée
2j(Ga,Qb) des interrupteurs (30a,30b) étant reliées à
ladite borne d'entrée (CK).
Application aux circuits intégrés numériques LSI.
xerox uopy centre
nu.
i
I
=P 0 336 460 A1
3ASCII LE POUR DIVISER LA FREQUENCE PAR 2.
La présente invention concerne une bascule
30ur diviser par 2 la fréquence d'un signal appliqué
à une borne d'entrée, comprenant une bascule RS
instituée par une première et une deuxième portes logiques dont les premières entrées sont mutuellement intercouplées à leurs sorties.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des circuits
intégrés numériques LSI.
On connaît de l'article "Selectively Doped Heterostructure Frequency Dividers" (IEEE Electron
Device Letters, Vol. 4, n°10, Oct. 1983) une bascule pour diviser la fréquence par 2 appelée bascule D. Cette bascule connue présente, outre un
second étage représenté par la bascule mentionnée dans le préambule, un premier étage comprenant 4 portes NOR dont une à 3 entrées. La
bascule connue de l'état de la technique comporte
donc au total 6 portes NOR à 2 ou 3 entrées, ce
qui représente 14 transistors et 6 résistances, pour
une consommation de 1,5 mW environ à 1 GHz,
lorsque les transistors sont des MESFET à enrichissement (appelés aussi N-off pour Normaily-off).
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 portes logiques d'une bascule D. D'autre
part, c'est également un 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 ia dynamique.
Aussi le problème technique à résoudre par
l'objet de ia présente demande est de proposer
une bascule pour diviser par 2 la fréquence d'un
signai appliqué à une borne d'entrée, comprenant
une bascule RS constituée par une première et
une deuxième portes logiques dont les premières
entrées sont mutuellement intercouplées à leurs
sorties, bascule qui serait formée d'un nombre de
composants moins élevé que la bascule D 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 la
bascule comprend également une troisième et une
quatrième portes logiques dont les sorties sont
couplées, respectivement, aux entrées de la première et la deuxième portes logiques, et dont les
premières entrées sont couplées, respectivement,
à la sortie de la seconde et de la première portes
logiques, via, respectivement, un chemin de
5
10
75
20
25
30
35
4Q
45
50
2
conduction d un premier et d un second interrupteurs, les secondes entrées de la troisième et de la
quatrième portes logiques et l'entrée des interrupteurs étant reliées à ladite borne d'entrée.
Ainsi, la bascule conforme à l'invention est
constituée de 10 transistors et de 4 résistances, ce
qui représente une diminution appréciable du nombre de composants. D'autre part, lorsque les transistors sont des MESFET à enrichissement, 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 même (Fmax = 1/4Tpd, où 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 du desdonné à titre d'exemple non limitatif,
annexé,
sin
fera bien comprendre en quoi consiste l'invention
et comment elle peut être réalisée.
La figure 1 est le schéma d'une bascule
pour diviseur de fréquence par 2 selon l'invention.
La figure 1 donne le schéma d'une bascule 40
pour diviser par 2 la fréquence d'un signal appliqué
à une borne d'entrée CK, comprenant une bascule
RS 60, connue en soi, constituée par une première
61 et une deuxième 62 portes NOR dont les premières entrées sont mutuellement intercouplées à
leurs sorties Oi, O2. Comme le montre la figure 1,
la bascule 40 comprend également une troisième
20a et une quatrième 20b portes NOR dont les
sorties Oa, Ob sont couplées, respectivement, aux
entrées h , I2 de la première 61 et de la deuxième
62 portes NOR de la bascule RS 60. D'autre part,
les premières entrées des troisièmes 20a et quatrième 20b portes NOR sont couplées, respectivement, à la sortie O2, d de la seconde 62 et de la
première 61 portes NOR via, respectivement, un
chemin de conduction d'un premier 30a et d'un
second 30b interrupteurs constitués par des transistors MESFET AsGa à enrichissement. Enfin, les
secondes entrées de la troisième 20a et de la
quatrième 20b portes NOR et l'entrée Ga, Gb des
transistors 30a, 30b étant reliés à la borne d'entrée
CK.
NOR
20a
de
ia
L'ensemble
porte
(respectivement 20b) et du transistor 30a
(respectivement 30b) constitue un élément de mémoire 10a (respectivement 10b) du type maltreesclave avec remise à zéro de l'esclave. En effet,
sur l'exemple de l'élément 10a :
- lorsqu'on applique en Ga un niveau logique 1, la
sortie Oa est à 0. Pendant cette opération, la
capacité Cgs intrinsèque du transistor MESFET
(jouant le rôle de maître), qui se trouve à la pre-
3
EP 0 336 460 A1
-nière entrée de la porte NOR 20a flouant le rôle
j'esclave), se charge et le niveau logique (E) de
'entrée Sa se retrouve ainsi sur la première entrée,
• lorsqu'on applique en Ga un niveau logique 0, on
Dince le transistor 30a, le niveau logique en Sa ne
oeut passer sur la première entrée. La porte NOR
sffectue son opération entre 0 et le niveau logique
sur la première entrée, c'est à dire le niveau logique (E) qui existait en Sa lors de la phase précédente. On retrouve donc E à la sortie Oa de la
porte NOR.
L'ensemble de la bascule de la figure 1 est
réalisée avec des transistors MESFET à enrichissement, dont la tension de seuil VT est de 0,2 V et
la transconductance gm de 200 mS/mm. Ils fonctionnent avec un courant lDs de 5,7 mA environ
pour une largeur W de 100 u.m et avec VGS = 0,7 V,
VDS= 2 V et une longueur de grille de 0,7 um.
Les deux transistors 30a et 30b ont une largeur
de 5 um. Les portes 20a, 20b sont constituées par
des transistors de 1,5 um de large et par une
résistance de 3,5 kîî. Les portes 61 et 62 sont
composées de transistors de 20 um de large et
d'une résistance de 2,5 kQ.
Bien qu'il n'a été fait mention dans ce texte
que de transistors MESFET, d'autres types de transistors peuvent être envisagés, comme, par exemple, des transistors MOSFET ou bipolaires. De
même, bien que le mode de réalisation décrit comprend des portes NOR et des MESFET à canal n,
l'homme du métier serait capable de déduire les
modes de réalisation correspondants comprenant
des portes NAND.
Revendications
1. Bascule (40) pour diviser par 2 la fréquence
d'un signal appliqué à une borne d'entrée (CK),
comprenant une bascule RS (60) constituée par
une première (61) et une deuxième (62) portes
logiques dont les premières entrées sont mutuellement intercpuplées à leurs sorties (Oi ,02), caractérisée en ce que la bascule (40) comprend également une troisième (20a) et une quatrième (20b)
portes logiques dont les sorties (Oa.Ob) sont couplées, respectivement, aux entrées (I1J2) de la première (61) et la deuxième (62) portes logiques, et
dont les premières entrées sont couplées, respectivement, à la sortie (02,0i) de la seconde (62) et
de la première (61) portes logiques, via, respectivement, un chemin de conduction d'un premier (30a)
et d'un second (30b) interrupteurs, les secondes
entrées de la troisième (20a) et de la quatrième
(20b) portes logiques et l'entrée (Ga,Gb) des interrupteurs (30a,30b) étant reliées à ladite borne d'entrée (CK).
;
<o
'5
20
25
30
35
40
45
50
3
2. Bascule selon la revendication 1, caractérisée
logique
chaque
porte
ce
en
que
(61 ,62,20a,20b) est une porte NOR, lesdits interrupteurs (30a,30b) étant des transistors à effet de
champ à enrichissement.
EP 0 336 460 A1
PHF
88-508
Office européen
des brevets
ê
g^ppQ^
DE R E C H E R C H E E U R O P E E N N E
Numer0 "e h "
EP
DOCUMENTS CONSIDERES COMME P E R T I N E N T S
Revendication
Citation du document avec indication, en cas de besoin,
, .
oategone
concernee
des parties pertinentes
1
FR-A-2 362 534
A
(LABORATOIRES
D'ELECTRONIQUE ET DE PHYSIQUE APPLIQUEE
* f i g u r e 1, r e p e r e s 1 2 , 2 2 , 1 1 , 2 1 e t
connexions (X-Y) et (X-Z); page 1,
l i g n e s 1-9; page 3, ligne 11 - page 5 ,
Hgne 9; f i g u r e 4 *
* page 4, l i g n e s 12-17 *
A
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN
vol. 6, no. 107 ( E - 1 1 3 ) ( 9 8 5 ) , 17 j u i n
1982; & JP - A - 57 37934 (TOKYO
SHIBAURA DENKI K.K.) 0 2 . 0 3 . 1 9 8 2
1
A
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN
vol. 5, no. 44 ( E - 5 0 ) ( 7 1 6 ) , 24 mars
1981; & JP - A - 56 747 (TOKYO SHIBAURA
DENKI K.K.) 0 7 . 0 1 . 1 9 8 1
1
A
(TECHNISCHE
DD-A- 247 558
UNIVERSITAET DRESDEN)
* f i a u r e s 2.3: abreae *
1
IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS
vol. EDL-4, no. 10, o c t o b r e 1983, pages
377-379; R.A. KIEHL et al . - . " S e l e c t i v e l y
doped h e t e r o s t r u c t u r e f r e q u e n c y
dividers" * figure 1 *
1
CH-A524 933
(CENTRE ELECTRONIQUE
H0RL0GER S . A . )
* f i g u r e s 1,3 *
1
A
„ n, „
H 03 K
,/nr7
3/356
domaines techniques
recherches an.. ci.4)
Le present rapport a ete etabli pour toutes les revendications
Date dachèvement de la recherche
Lien de la recherche
30-05-1989
BERLIN
CATEGORIE DES DOCUMENTS CITES
X : particulièrement pertinent à lui seul
Y : particulièrement pertinent en combinaison avec un
autre document de ia même catégorie
A : arrière-plan technologique
O : divulgation non-écrite
P : document intercalaire
CLASSEMENT DE LA
DEMANDE (Int. CI.4)
2
A
D,A
89 20 0401
J °3 K
H 03 K
ucaminaieur
ARENDT M
T : théorie ou principe a la base de l'invention
E : document de brevet antérieur, mais publié à la
date de dépôt ou après cette date
D : cité dans la demande
L : cité pour d'autres raisons
&: membre de la même famille, document correspondant
3/037
3/3bb
2
Page
Office européen
des brevets
à
R A P P O R T DE R E C H E R C H E E U R O P E E N N E
Numéro de la demande
EP
89 20 0401
DOCUMENTS CONSIDERES COMME P E R T I N E N T S
Catégorie
Citation du document avec indication, en cas de besoin,
des parties pertinentes
Revendication
concernée |
CLASSEMENT DE LA
DEMANDE Ont. C1.4)
JS-A-4 112 296
(HEIMBIGNER et a l . )
* f i g u r e 2, r e p è r e s Qs,Cp,12; f i g u r e 4,
courbes IN,Ql,OUT,Cp; colonne 2, l i g n e
50 - colonne 3, ligne 15; colonne 4 ,
l i g n e s 7-10,21 - colonne 6, l i g n e 30 *
JS-A-3 649 815
(CLIFFORD)
* f i g u r e 2, r e p è r e s G4,C,Q1,Q2,Q8;
f i g u r e 3, signaux 2 4 , 2 2 , 2 5 , 2 7 ; c o l o n n e
4, l i g n e 58 - colonne 5, l i g n e 27 *
DOMAINES TECHNIQUES
RECHERCHES (Int. C1.4)
Le présent rapport a ete établi pour toutes les revendications
Date a achèvement de la recherche
Lien de la recherche
30-05-1989
BERLIN
CATEGORIE DES DOCUMENTS CITES
X : particulièrement pertinent à lui seul
Y : particulièrement pertinent en combinaison avec un
autre document de la même catégorie
A : arrière-plan technologique
O : divulgation non-écrite
P : document intercalaire
examinateur
ARENDT M
T : théorie ou principe à la base de I invention
E : document de brevet antérieur, mais publié à la
date de dépôt ou après cette date
D : cité dans la demande
L : cité pour d'autres raisons
&: membre de la même famille, document correspondant