[发明专利]包括数据保持锁存器的锁存电路

说明书

技术领域

本发明涉及锁存电路领域。更具体地说，本发明涉及包括数据保持锁存器的锁存电路。

背景技术

静态漏电流正成为尺寸不足100纳米的CMOS工艺器件总功耗中的一个重要因素。相应地，减少漏电流的技术正变得更重要。停止漏电流的一种方式是在电路闲置时切断电路的电源。减少漏电流的另一种方法是使用位于逻辑门与Vdd和Vss电源之间的高阈值PMOS“头部”晶体管或高阈值NMOS“脚部”晶体管，在系统闲置时断开CMOS逻辑门和电源的连接。此技术通常称为多阈值CMOS(MTCMOS)。

虽然上述技术确实减少了在电路闲置时由于漏电流而产生的功耗，但它们的缺陷是，无论是切断电源还是与电路隔开，存储的时序电路(锁存器和触发器)的逻辑状态都会丢失。有一些锁存电路设计通过包括由单独的永久启用的电源供电的少量器件，在大部分其电路下电时保持存储的状态。此类器件有时称为“保持触发器”。一种已知类型的保持触发器具有与通常的主从锁存器分开的附加锁存器，它在其余电路下电时保持存储的状态。这种类型的锁存电路有时称为“气球触发器”，并且附加数据保持锁存器称为“气球锁存器”。

虽然保持锁存器具有减少静态漏电流和避免状态丢失以使处理可快速恢复的优点，但它们本身确实有缺点。需要提供控制信号以控制状态保存到气球(数据保持)锁存器并将保存的状态恢复回主锁存器。由于一般存在较大数量的锁存器，并且需要为这些锁存器提供适当的保存和恢复控制信号，因此必须在有关的整个系统中广泛分布这些控制信号。附加的电路布局、面积、功耗和与这些高扇出保存和恢复控制信号相关联的其它开销是重大的缺点。

发明内容

从一个方面来看，本发明提供一种具有数据信号输入、扫描信号输入、时钟信号输入、复位信号输入、扫描使能信号输入及数据信号输出的锁存电路，所述锁存电路包括：

功能路径锁存器，具有活动模式和不活动模式：在所述活动模式中，所述功能路径锁存器可操作响应在所述时钟信号输入接收的时钟信号来存储在所述数据信号输入接收的数据信号值并在所述数据信号输出输出所述数据信号值；而在所述不活动模式中，所述功能路径锁存器不能够存储所述数据信号值；以及

数据保持锁存器，可操作以在所述功能路径锁存器进入所述不活动模式时保存来自所述功能路径锁存器的所述数据信号值，并在所述功能路径锁存器进入所述活动模式时将所述数据信号值恢复到所述功能路径锁存器；其中

在所述复位信号输入接收的复位信号和在所述扫描使能信号输入接收的扫描使能信号控制所述功能路径锁存器和所述数据保持锁存器以：

(i)复位至少所述功能路径锁存器；

(ii)将所述数据保持锁存器中存储的数据信号值恢复到所述功能路径锁存器；

(iii)选择在所述扫描信号输入接收的扫描信号输入值，用于在所述功能路径锁存器和所述数据保持锁存器至少之一中存储；以及

(iv)将来自所述功能路径锁存器的数据信号值保存到所述数据保持锁存器。

本技术考虑，锁存电路一般已经提供有复位信号和扫描使能信号。提供复位信号以确保适当的复位行为，诸如上电复位行为，使得系统在需要时将从预定义的已知条件启动。复位信号强制锁存器为某个已知状态，无论那是0还是1，本文均包括了两种可能性。扫描使能信号一般提供用于许多集成电路设计内的锁存器，以允许执行调试和诊断操作，由此可将锁存的信号值捕获到串行扫描链中以及从集成电路中恢复。还可能为诊断目的经串行扫描链将信号值插入锁存器。复位信号和扫描使能信号一般已经提供到集成电路内的大部分锁存器，并且本技术再使用这两个信号附加地提供与作为一个整体的锁存电路内数据保持锁存器有关的所需保存和恢复控制功能。该技术考虑在现有使用复位和扫描使能信号中的正交性和冗余性，并利用此组合使用这两个信号以附加地编码保存和恢复控制并将其传送到锁存电路。虽然经复位信号和扫描使能信号的数据保持锁存器功能控制可在各种不同情况中有用，但它在功能路径锁存器和数据保持锁存器连接到单独的电源域的环境中特别有用。此类布置允许在功能路径锁存器不活动时使其电源域下电，而数据保持锁存器的电源域保持供电，使得可在功能路径锁存器的不活动模式期间保持其中的数据信号值。