JP2004215114A - データ選択回路および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】面積を縮小し、かつ高速動作をするデータ選択回路および電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】データ選択回路は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、直列接続された複数のMOSトランジスタNT1,NT0のオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号Selinにより選択された入力データを遷移させるセレクタ部12と、セレクタ部12の複数のMOSトランジスタNT1,NT0の各ゲートに入力データ信号Datainを加えるデータ入力部と、セレクタ部12の複数のMOSトランジスタNT1,NT0の各ドレインにプリチャージ信号CKbを供給するプリチャージ部とを備えた。
【選択図】 図1
【解決手段】データ選択回路は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、直列接続された複数のMOSトランジスタNT1,NT0のオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号Selinにより選択された入力データを遷移させるセレクタ部12と、セレクタ部12の複数のMOSトランジスタNT1,NT0の各ゲートに入力データ信号Datainを加えるデータ入力部と、セレクタ部12の複数のMOSトランジスタNT1,NT0の各ドレインにプリチャージ信号CKbを供給するプリチャージ部とを備えた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入力データの選択を行うデータ選択回路および電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近のLSI(Large Scale Integration)はGHzレベルの高速動作を要求されると同時に、システムLSI化により複数の機能モジュールを必要に応じての組替えや、必要とするデータの入れ替えをも要求されるようになってきている。この場合に必要となるのが、多入力のセレクタであり、このセレクタを多数用いて構成されるクロスバ・スイッチ(X−bar)回路である。
【0003】
図13および図14に従来の多入力データ選択回路の例を、これらの回路を用いたクロスバ・スイッチ(X−bar)の構成を図15および図16に示す。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−261943号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の多入力セレクタには面積や速度の問題があるという不都合があった。
【0006】
図13において、論理合成などの手法で多入力セレクタを構成した場合、2入力のマルチプレクス(Mux)回路Mm−1、Mm−1−x、Mx、・・・Mm−2、Mm−2−y、My、・・・M1、M1−0、M0を多用した回路となり、図中のセレクタ132では単体での面積が大きい上、図15、16の様にクロスバ・スイッチ(X−bar)を構成した場合、入力データの数(K)、入出力データのビット幅(Nbit)、出力データの数(L)より、入力セレクタ152−L−1、152−L−2、・・・152−1、152−0、162−L−1、162−L−2、・・・162−1、162−0がN×L個必要となり、面積コストが莫大となる。
【0007】
また速度面において、図15のように速度を満たすためにフリップフロップFSL−1、FSL−2、・・・FS1、FS0でパイプ化した同期型クロスバ・スイッチ(X−bar)回路にしたとしても、GHzレベルの速度を達成するのは大変困難である。
【0008】
次に図14において、セレクタ142全体をワイヤードOR回路で構成した場合、面積的には図13より軽減されるが、最終出力インバータINVの入力Obでの負荷が大変大きくなり、図中のセレクタ回路142のままでは速度を満たすことが困難である。
【0009】
以上より、従来の方法では小面積でGHzレベルの高速動作可能な多入力セレクタとそれを用いたクロスバ・スイッチ(X−bar)回路を実現することは困難である。
【0010】
また、特許文献1には、プリチャージの技術を用いた遅延回路が示されている。このようにDRAM(Dinamic Random Access Memory)で一般に用いられるプリチャージの技術を他に応用したものは少数存在するものの、本願のようにプリチャージをデータ選択回路に応用したものはなかった。かつ、プリチャージ回路と直列NMOS(Nch Metal−Oxide−Semiconductor)トランジスタとの組み合わせによりデータ選択回路を構成するものはなかった。
【0011】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、面積を縮小し、かつ高速動作をするデータ選択回路および電子機器を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータ選択回路は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたものである。
【0013】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができる。
【0014】
また、本発明のデータ選択回路は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたものである。
【0015】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができる。
【0016】
また、本発明の電子機器は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、を有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すものである。
【0017】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができる。
【0018】
また、本発明の電子機器は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、を有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すものである。
【0019】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら説明する。
【0021】
図1〜図12に本発明の実施の形態に適用される回路例を示し、以降に説明を行う。
図1は、同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
図1において、高速動作を前提としているため、セレクタ12に対する入力データDataIn[K−1: 0]および出力データOutは、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FD1 、FD0およびF0によりパイプ化されている。
【0022】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ11によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0によりパイプ化されている。
【0023】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、PMOS(Pch MOS)トランジスタPT1およびアンド回路AND[K−1]〜AND[0]に供給される。
【0024】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0025】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0026】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0027】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、高速動作が可能である。また、例えば、データ1 ビット当たりに要するトランジスタ数は8個のみであるため、小面積にできる。
【0028】
また、図1におけるセレクタ回路12に通常のセレクタを加えて複数のセレクタ回路を接続することで、高速動作を維持したまま、更に多入力に対応できる。
【0029】
図2は、同期型多入力データ選択回路例2を示す図である。
図2は図1におけるセレクタ回路12を2個接続したセレクタ回路22を設けた場合である。図2において図1と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0030】
図2において、高速動作を前提としているため、セレクタ22に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0によりパイプ化されている。
【0031】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ21によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0、FSM−17’FSM−2’、・・・FS1 ’、FS0’によりパイプ化されている。
【0032】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、PMOSトランジスタPT1、PT3およびアンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]に供給される。
【0033】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0034】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0035】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0036】
動作的には図1のセレクタ回路12の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図1と同様の効果が得られる。
【0037】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0038】
図3は、同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
図3は図1において、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]を用いていた代わりにNMOSトランジスタをスッタク3段にし、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]にプリチャージ信号CKbを供給し、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]に入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]がデコーダ31によりデコードされたKbitの信号を接続し、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]に入力データDataIn[K−1: 0]を接続するように構成する。図3において図1と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0039】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0040】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0041】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0042】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、高速動作が可能である。また、図1のセレクタ回路12よりも更に小面積にでき、高速動作も維持される。
【0043】
図4は図3におけるセレクタ回路32を2個接続したセレクタ回路42を設けた場合で、動作等については図3および図2の動作により説明される。図4において図3と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0044】
図4において、高速動作を前提としているため、セレクタ42に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0によりパイプ化されている。
【0045】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ41によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSM、FSM−1、・・・FS1 、FS0、FSM’、FSM−1’、・・・FS1 ’、FS0’によりパイプ化されている。
【0046】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、PMOSトランジスタPT1およびNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]に供給される。
【0047】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0048】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0049】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0050】
動作的には図3のセレクタ回路32の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図3と同様の効果が得られる。
【0051】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0052】
図5は図1〜図4の同期型回路を非同期にした場合のプリチャージ回路の例である。
反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することで、信号の変化に応じてプリチャージ信号ENbを生成することが可能となる。
【0053】
この信号を用いて、図1〜図4の同期型回路を非同期にした多入力データ選択回路の例が図6〜図9である。動作はそれぞれに対応した同期型回路のプリチャージ信号Ckbを、信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbに置き換えるだけで、同様である。
【0054】
図6は、非同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
図6において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ62に対する入力データDataIn[K−1: 0]および出力データOutは、図1に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FD1 、FD0およびF0を介さずに直接入力および出力されている。
【0055】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ61によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図1に示したフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0を介さずに直接入力されている。
【0056】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示したように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、PMOSトランジスタPT1およびアンド回路AND[K−1]〜AND[0]に供給される。
【0057】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0058】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0059】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0060】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、非同期で高速動作が可能である。
【0061】
また、図6におけるセレクタ回路62に通常のセレクタを加えて複数のセレクタ回路を接続することで、高速動作を維持したまま、更に多入力に対応できる。
【0062】
図7は、非同期型多入力データ選択回路例2を示す図である。
図7は図6におけるセレクタ回路62を2個接続したセレクタ回路72を設けた場合である。図7において図6と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0063】
図7において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ72に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、図2に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0を介さずに直接入力および出力されている。
【0064】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ71によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図2に示したフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0、FSM−1’、FSM−2’、・・・FS1 ’、FS0’を介さずに直接入力されている。
【0065】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示したように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、PMOSトランジスタPT1、PT3およびアンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]に供給される。
【0066】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0067】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0068】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0069】
動作的には図6のセレクタ回路62の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図6と同様の効果が得られる。
【0070】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0071】
図8は、非同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
図8は図6において、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]を用いていた代わりにNMOSトランジスタをスッタク3段にし、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]に信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbを供給し、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]に入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]がデコーダ81によりデコードされたKbitの信号を接続し、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]に入力データDataIn[K−1: 0]を接続するように構成する。図8において図6と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0072】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0073】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0074】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0075】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、非同期高速動作が可能である。また、図6のセレクタ回路62よりも更に小面積にでき、高速動作も維持される。
【0076】
図9は図8におけるセレクタ回路82を2個接続したセレクタ回路92を設けた場合で、動作等については図8および図7の動作により説明される。図9において図8と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0077】
図9において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ92に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、図4に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0を介さずに直接入力および出力されている。
【0078】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ91によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図4に示したフリップフロップFSM、FSM−1、・・・FS1 、FS0、FSM’、FSM−1’、・・・FS1 ’、FS0’を介さずに直接入力されている。
【0079】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示したように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、PMOSトランジスタPT1、PT3およびNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]に供給される。
【0080】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0081】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0082】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0083】
動作的には図8のセレクタ回路82の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図8と同様の効果が得られる。
【0084】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0085】
次に図1〜図4のセレクタ回路を用いて構成したクロスバ・スイッチ回路(X−bar)の例を図10に示す。クロスバ・スイッチ回路(X−bar)は、複数本の縦および横の線の交差形のバーで構成される。図10において、高速動作を前提としているため、セレクタ102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0に対する入力データDATA[K−1][N−1: 0]〜[0][N−1:0]および出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびフリップフロップFOL−1、FOL−2、・・・FO1 、FO0によりパイプ化されている。
【0086】
また、入力データセレクト信号SEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]はデコーダ101−L−1,101−L−2、・・・101−1、101−0によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSL−1、FSL−2、・・・FS1 、FS0によりパイプ化されている。
【0087】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、セレクタ102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0に供給される。
【0088】
図中において、入力データDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、K個の信号、出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、L 個の信号、入力セレクタSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]は信号幅Mbit、L 個の信号で各々デコーダ101−L−1,101−L−2、・・・101−1、101−0によりKbitのデコードされた信号となる。
【0089】
各セレクタ102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0はK入力のデータDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]よりSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]によって選択されたDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]の値をNbit毎に出力OUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]により出力する。
【0090】
図中のセレクタ回路102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0は、K入力セレクタがN×L個必要となりセレクタ回路102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0を小面積化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も小面積になり、セレクタ回路102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0を高速動作化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も高速動作が可能になることが説明できる。
【0091】
図12は図10の同期型回路を非同期にした場合のクロスバ・スイッチ回路(X−bar)の回路例で、図11はこの非同期の場合のプリチャージ回路の例である。構成、動作については図10および図5と同様である。
【0092】
図11は図10の同期型回路を非同期にした場合のプリチャージ回路の例である。
反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[L−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[L−1]を用いて入力データDATA[K−1:0][N−1: 0]および入力データセレクト信号SEL[L−1:0][M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することで、信号の変化に応じてプリチャージ信号ENbを生成することが可能となる。
【0093】
この信号を用いて、図10の同期型回路を非同期にしたクロスバ・スイッチ回路(X−bar)の例が図12である。動作はそれぞれに対応した同期型回路のプリチャージ信号Ckbを、信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbに置き換えるだけで、同様である。
【0094】
図12において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0に対する入力データDATA[K−1][N−1: 0]〜[0][N−1:0]および出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は、図10に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびフリップフロップFOL−1、FOL−2、・・・FO1 、FO0を介さずに直接入力および出力されている。
【0095】
また、入力データセレクト信号SEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]はデコーダ121−L−1,121−L−2、・・・121−1、121−0によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図10に示したフリップフロップFSL−1、FSL−2、・・・FS1 、FS0を介さずに直接入力されている。
【0096】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示すように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[L−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[L−1]を用いて入力データDATA[K−1:0][N−1: 0]および入力データセレクト信号SEL[L−1:0][M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、セレクタ122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0に供給される。
【0097】
図中において、入力データDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、K個の信号、出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、L 個の信号、入力セレクタSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]は信号幅Mbit、L 個の信号で各々デコーダ121−L−1,121−L−2、・・・121−1、121−0によりKbitのデコードされた信号となる。
【0098】
各セレクタ122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0はK入力のデータDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]よりSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]によって選択されたDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]の値をNbit毎に出力OUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]により出力される。
【0099】
図中のセレクタ回路122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0は、K入力セレクタがN×L個必要となりセレクタ回路122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0を小面積化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も小面積になり、セレクタ回路122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0を非同期高速動作化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も非同期高速動作が可能になることが説明できる。
【0100】
以上より、プリチャージ回路を用い、NMOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させる回路と、この回路を複数結線しワイヤードOR化することで、より多くの入力に対応し且つ小面積で高速動作を実現する多入力セレクタ、およびこれを用いて構成されるクロスバ・スイッチ回路(X−bar)が実現可能となる。
【0101】
なお、上述した本実施の形態に限らず、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、適宜他の構成をとりうることは言うまでもない。
【0102】
【発明の効果】
この発明のデータ選択回路は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0103】
また、この発明のデータ選択回路は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを構成することができるという効果を奏する。
【0104】
また、この発明のデータ選択回路は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成することにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0105】
また、この発明のデータ選択回路は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0106】
また、この発明のデータ選択回は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを構成することができるという効果を奏する。
【0107】
また、この発明のデータ選択回路は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした非同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成することにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0108】
この発明の電子機器は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路を用いて出力されたデータに信号処理を施す電子機器において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【0109】
また、この発明の電子機器は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができるという効果を奏する。
【0110】
また、この発明の電子機器は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成でき、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【0111】
また、この発明の電子機器は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路を用いて出力されたデータに信号処理を施す電子機器において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【0112】
また、この発明の電子機器は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができるという効果を奏する。
【0113】
また、この発明の電子機器は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした非同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成でき、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に適用される同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
【図2】同期型多入力データ選択回路例を示す図である。
【図3】同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
【図4】同期型多入力データ選択回路例4を示す図である。
【図5】プリチャージ回路例1を示す図である。
【図6】非同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
【図7】非同期型多入力データ選択回路例2を示す図である。
【図8】非同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
【図9】非同期型多入力データ選択回路例4を示す図である。
【図10】同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【図11】プリチャージ回路例2を示す図である。
【図12】非同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【図13】多入力データ選択回路従来例1を示す図である。
【図14】多入力データ選択回路従来例2を示す図である。
【図15】同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【図16】非同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【符号の説明】
11……デコーダ、12……セレクタ、21……デコーダ、22……セレクタ、31……デコーダ、32……セレクタ、41……デコーダ、42……セレクタ、61……デコーダ、62……セレクタ、71……デコーダ、72……セレクタ、81……デコーダ、82……セレクタ、91……デコーダ、92……セレクタ、101−L−1、101−L−2、・・・101−1、101−0……デコーダ、102−L−1、102−L−2、・・・102−1、102−0……セレクタ、121−L−1、121−L−2、・・・121−1、121−0……デコーダ、122−L−1、122−L−2、・・・122−1、122−0……セレクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入力データの選択を行うデータ選択回路および電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近のLSI(Large Scale Integration)はGHzレベルの高速動作を要求されると同時に、システムLSI化により複数の機能モジュールを必要に応じての組替えや、必要とするデータの入れ替えをも要求されるようになってきている。この場合に必要となるのが、多入力のセレクタであり、このセレクタを多数用いて構成されるクロスバ・スイッチ(X−bar)回路である。
【0003】
図13および図14に従来の多入力データ選択回路の例を、これらの回路を用いたクロスバ・スイッチ(X−bar)の構成を図15および図16に示す。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−261943号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の多入力セレクタには面積や速度の問題があるという不都合があった。
【0006】
図13において、論理合成などの手法で多入力セレクタを構成した場合、2入力のマルチプレクス(Mux)回路Mm−1、Mm−1−x、Mx、・・・Mm−2、Mm−2−y、My、・・・M1、M1−0、M0を多用した回路となり、図中のセレクタ132では単体での面積が大きい上、図15、16の様にクロスバ・スイッチ(X−bar)を構成した場合、入力データの数(K)、入出力データのビット幅(Nbit)、出力データの数(L)より、入力セレクタ152−L−1、152−L−2、・・・152−1、152−0、162−L−1、162−L−2、・・・162−1、162−0がN×L個必要となり、面積コストが莫大となる。
【0007】
また速度面において、図15のように速度を満たすためにフリップフロップFSL−1、FSL−2、・・・FS1、FS0でパイプ化した同期型クロスバ・スイッチ(X−bar)回路にしたとしても、GHzレベルの速度を達成するのは大変困難である。
【0008】
次に図14において、セレクタ142全体をワイヤードOR回路で構成した場合、面積的には図13より軽減されるが、最終出力インバータINVの入力Obでの負荷が大変大きくなり、図中のセレクタ回路142のままでは速度を満たすことが困難である。
【0009】
以上より、従来の方法では小面積でGHzレベルの高速動作可能な多入力セレクタとそれを用いたクロスバ・スイッチ(X−bar)回路を実現することは困難である。
【0010】
また、特許文献1には、プリチャージの技術を用いた遅延回路が示されている。このようにDRAM(Dinamic Random Access Memory)で一般に用いられるプリチャージの技術を他に応用したものは少数存在するものの、本願のようにプリチャージをデータ選択回路に応用したものはなかった。かつ、プリチャージ回路と直列NMOS(Nch Metal−Oxide−Semiconductor)トランジスタとの組み合わせによりデータ選択回路を構成するものはなかった。
【0011】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、面積を縮小し、かつ高速動作をするデータ選択回路および電子機器を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータ選択回路は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたものである。
【0013】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができる。
【0014】
また、本発明のデータ選択回路は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたものである。
【0015】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができる。
【0016】
また、本発明の電子機器は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、を有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すものである。
【0017】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができる。
【0018】
また、本発明の電子機器は、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、を有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すものである。
【0019】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、およびセレクタ部を複数結線しワイアードORしたクロスバスイッチ(X−bar)回路を構成できる。これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら説明する。
【0021】
図1〜図12に本発明の実施の形態に適用される回路例を示し、以降に説明を行う。
図1は、同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
図1において、高速動作を前提としているため、セレクタ12に対する入力データDataIn[K−1: 0]および出力データOutは、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FD1 、FD0およびF0によりパイプ化されている。
【0022】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ11によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0によりパイプ化されている。
【0023】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、PMOS(Pch MOS)トランジスタPT1およびアンド回路AND[K−1]〜AND[0]に供給される。
【0024】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0025】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0026】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0027】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、高速動作が可能である。また、例えば、データ1 ビット当たりに要するトランジスタ数は8個のみであるため、小面積にできる。
【0028】
また、図1におけるセレクタ回路12に通常のセレクタを加えて複数のセレクタ回路を接続することで、高速動作を維持したまま、更に多入力に対応できる。
【0029】
図2は、同期型多入力データ選択回路例2を示す図である。
図2は図1におけるセレクタ回路12を2個接続したセレクタ回路22を設けた場合である。図2において図1と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0030】
図2において、高速動作を前提としているため、セレクタ22に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0によりパイプ化されている。
【0031】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ21によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0、FSM−17’FSM−2’、・・・FS1 ’、FS0’によりパイプ化されている。
【0032】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、PMOSトランジスタPT1、PT3およびアンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]に供給される。
【0033】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0034】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0035】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0036】
動作的には図1のセレクタ回路12の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図1と同様の効果が得られる。
【0037】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0038】
図3は、同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
図3は図1において、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]を用いていた代わりにNMOSトランジスタをスッタク3段にし、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]にプリチャージ信号CKbを供給し、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]に入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]がデコーダ31によりデコードされたKbitの信号を接続し、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]に入力データDataIn[K−1: 0]を接続するように構成する。図3において図1と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0039】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0040】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0041】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0042】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、高速動作が可能である。また、図1のセレクタ回路12よりも更に小面積にでき、高速動作も維持される。
【0043】
図4は図3におけるセレクタ回路32を2個接続したセレクタ回路42を設けた場合で、動作等については図3および図2の動作により説明される。図4において図3と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0044】
図4において、高速動作を前提としているため、セレクタ42に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0によりパイプ化されている。
【0045】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ41によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSM、FSM−1、・・・FS1 、FS0、FSM’、FSM−1’、・・・FS1 ’、FS0’によりパイプ化されている。
【0046】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、PMOSトランジスタPT1およびNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]に供給される。
【0047】
プリチャージ信号CKbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0048】
プリチャージ信号CKbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0049】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0050】
動作的には図3のセレクタ回路32の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図3と同様の効果が得られる。
【0051】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0052】
図5は図1〜図4の同期型回路を非同期にした場合のプリチャージ回路の例である。
反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することで、信号の変化に応じてプリチャージ信号ENbを生成することが可能となる。
【0053】
この信号を用いて、図1〜図4の同期型回路を非同期にした多入力データ選択回路の例が図6〜図9である。動作はそれぞれに対応した同期型回路のプリチャージ信号Ckbを、信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbに置き換えるだけで、同様である。
【0054】
図6は、非同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
図6において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ62に対する入力データDataIn[K−1: 0]および出力データOutは、図1に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FD1 、FD0およびF0を介さずに直接入力および出力されている。
【0055】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ61によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図1に示したフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0を介さずに直接入力されている。
【0056】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示したように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、PMOSトランジスタPT1およびアンド回路AND[K−1]〜AND[0]に供給される。
【0057】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0058】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0059】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0060】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、非同期で高速動作が可能である。
【0061】
また、図6におけるセレクタ回路62に通常のセレクタを加えて複数のセレクタ回路を接続することで、高速動作を維持したまま、更に多入力に対応できる。
【0062】
図7は、非同期型多入力データ選択回路例2を示す図である。
図7は図6におけるセレクタ回路62を2個接続したセレクタ回路72を設けた場合である。図7において図6と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0063】
図7において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ72に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、図2に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0を介さずに直接入力および出力されている。
【0064】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ71によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図2に示したフリップフロップFSM−1、FSM−2、・・・FS1 、FS0、FSM−1’、FSM−2’、・・・FS1 ’、FS0’を介さずに直接入力されている。
【0065】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示したように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、PMOSトランジスタPT1、PT3およびアンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]に供給される。
【0066】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、アンド回路AND[K−1]〜AND[I]、AND[I−1]〜AND[0]の出力は全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0067】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0068】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT1はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0069】
動作的には図6のセレクタ回路62の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図6と同様の効果が得られる。
【0070】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0071】
図8は、非同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
図8は図6において、アンド回路AND[K−1]〜AND[0]を用いていた代わりにNMOSトランジスタをスッタク3段にし、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]に信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbを供給し、NMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]に入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]がデコーダ81によりデコードされたKbitの信号を接続し、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]に入力データDataIn[K−1: 0]を接続するように構成する。図8において図6と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0072】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0はHighレベルにプリチャージされ、ノードND1はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0はHighレベルのままである。
【0073】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0はLowレベルとなり、ノードND1はHighレベルとなる。
【0074】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND1はLowレベルのままである。
【0075】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。NMOSトランジスタは高速に電荷を引くことができるので、非同期高速動作が可能である。また、図6のセレクタ回路62よりも更に小面積にでき、高速動作も維持される。
【0076】
図9は図8におけるセレクタ回路82を2個接続したセレクタ回路92を設けた場合で、動作等については図8および図7の動作により説明される。図9において図8と同様の点の説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【0077】
図9において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ92に対する入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]および出力データOutは、図4に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびF0を介さずに直接入力および出力されている。
【0078】
また、入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]はデコーダ91によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図4に示したフリップフロップFSM、FSM−1、・・・FS1 、FS0、FSM’、FSM−1’、・・・FS1 ’、FS0’を介さずに直接入力されている。
【0079】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示したように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[M−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[M−1]を用いて入力データDataIn[K−1: 0]および入力データセレクト信号SelIn[M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、PMOSトランジスタPT1、PT3およびNMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]に供給される。
【0080】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがLowレベルの時、ノードND0、ND1はHighレベルにプリチャージされ、ノードND2、ND3はLowレベルとなる。この間、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]のゲートは全てLowレベルとなり、NMOSトランジスタNT0[K−1]〜NT0[I],NT0[I−1]〜NT0[0]は全てOFFし、NMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]の値に関係なくノードND0,ND1はHighレベルのままである。
【0081】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbがHighレベルとなると、入力データセレクト信号SelInによりセレクトされたNMOSトランジスタNT1[K−1]〜NT1[I],NT1[I−1]〜NT1[0]の何れかがONとなり、入力データDataIn[K−1:I,I−1: 0]が接続されたNMOSトランジスタNT2[K−1]〜NT2[I],NT2[I−1]〜NT2[0]において、入力データDataInがHighレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はONとなり、NMOSトランジスタを介してノードND0,ND1はLowレベルとなり、ノードND2,ND3はHighレベルとなる。
【0082】
逆に、入力データDataInがLowレベルであれば、NMOSトランジスタNT2はOFFとなり、ノードND0はHighレベルのまま、ノードND2,ND3はLowレベルのままである。
【0083】
動作的には図8のセレクタ回路82の動作に加え、ノードND2およびND3をセレクトしてノードND4に出力することで、図8と同様の効果が得られる。
【0084】
この場合、トランジスタの拡散容量はゲート容量に比べ小さく、またNMOSトランジスタのみであるので、さらに多くのNMOSトランジスタを接続が可能、すなわち多入力に対応できる。
【0085】
次に図1〜図4のセレクタ回路を用いて構成したクロスバ・スイッチ回路(X−bar)の例を図10に示す。クロスバ・スイッチ回路(X−bar)は、複数本の縦および横の線の交差形のバーで構成される。図10において、高速動作を前提としているため、セレクタ102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0に対する入力データDATA[K−1][N−1: 0]〜[0][N−1:0]および出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は、フリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびフリップフロップFOL−1、FOL−2、・・・FO1 、FO0によりパイプ化されている。
【0086】
また、入力データセレクト信号SEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]はデコーダ101−L−1,101−L−2、・・・101−1、101−0によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号もフリップフロップFSL−1、FSL−2、・・・FS1 、FS0によりパイプ化されている。
【0087】
プリチャージ信号CKbは、反転回路INVCKおよびナンド回路NANDCKを用いてクロック信号CKの立ち上がりエッジの反転により生成され、セレクタ102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0に供給される。
【0088】
図中において、入力データDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、K個の信号、出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、L 個の信号、入力セレクタSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]は信号幅Mbit、L 個の信号で各々デコーダ101−L−1,101−L−2、・・・101−1、101−0によりKbitのデコードされた信号となる。
【0089】
各セレクタ102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0はK入力のデータDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]よりSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]によって選択されたDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]の値をNbit毎に出力OUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]により出力する。
【0090】
図中のセレクタ回路102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0は、K入力セレクタがN×L個必要となりセレクタ回路102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0を小面積化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も小面積になり、セレクタ回路102−L−1,102−L−2、・・・102−1,102−0を高速動作化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も高速動作が可能になることが説明できる。
【0091】
図12は図10の同期型回路を非同期にした場合のクロスバ・スイッチ回路(X−bar)の回路例で、図11はこの非同期の場合のプリチャージ回路の例である。構成、動作については図10および図5と同様である。
【0092】
図11は図10の同期型回路を非同期にした場合のプリチャージ回路の例である。
反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[L−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[L−1]を用いて入力データDATA[K−1:0][N−1: 0]および入力データセレクト信号SEL[L−1:0][M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することで、信号の変化に応じてプリチャージ信号ENbを生成することが可能となる。
【0093】
この信号を用いて、図10の同期型回路を非同期にしたクロスバ・スイッチ回路(X−bar)の例が図12である。動作はそれぞれに対応した同期型回路のプリチャージ信号Ckbを、信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbに置き換えるだけで、同様である。
【0094】
図12において、非同期高速動作を前提としているため、セレクタ122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0に対する入力データDATA[K−1][N−1: 0]〜[0][N−1:0]および出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は、図10に示したフリップフロップFDK−1、FDK−2、・・・FDI、FDI−1、FDI−2、・・・FD1 、FD0およびフリップフロップFOL−1、FOL−2、・・・FO1 、FO0を介さずに直接入力および出力されている。
【0095】
また、入力データセレクト信号SEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]はデコーダ121−L−1,121−L−2、・・・121−1、121−0によりデコードされ、そのデコードされたKbitの信号も図10に示したフリップフロップFSL−1、FSL−2、・・・FS1 、FS0を介さずに直接入力されている。
【0096】
信号の変化に応じたプリチャージ信号ENbは、図5に示すように、反転回路INVD[0]・・・INVD[K−1],INVS[0]・・・INVS[L−1]およびイクスクルシブノア回路EXNORD[0]・・・EXNORD[K−1],EXNORS[0]・・・EXNORS[L−1]を用いて入力データDATA[K−1:0][N−1: 0]および入力データセレクト信号SEL[L−1:0][M−1: 0]の立ち上がり/ 下りの両エッジを検出し、ノア回路NORによりノア演算することにより生成され、セレクタ122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0に供給される。
【0097】
図中において、入力データDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、K個の信号、出力データOUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]は信号幅Nbit、L 個の信号、入力セレクタSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]は信号幅Mbit、L 個の信号で各々デコーダ121−L−1,121−L−2、・・・121−1、121−0によりKbitのデコードされた信号となる。
【0098】
各セレクタ122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0はK入力のデータDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]よりSEL[L−1][M−1:0]〜[0][M−1:0]によって選択されたDATA[K−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]の値をNbit毎に出力OUT[L−1][N−1:0]〜[0][N−1:0]により出力される。
【0099】
図中のセレクタ回路122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0は、K入力セレクタがN×L個必要となりセレクタ回路122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0を小面積化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も小面積になり、セレクタ回路122−L−1,122−L−2、・・・122−1,122−0を非同期高速動作化することで、クロスバ・スイッチ回路(X−bar)も非同期高速動作が可能になることが説明できる。
【0100】
以上より、プリチャージ回路を用い、NMOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させる回路と、この回路を複数結線しワイヤードOR化することで、より多くの入力に対応し且つ小面積で高速動作を実現する多入力セレクタ、およびこれを用いて構成されるクロスバ・スイッチ回路(X−bar)が実現可能となる。
【0101】
なお、上述した本実施の形態に限らず、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、適宜他の構成をとりうることは言うまでもない。
【0102】
【発明の効果】
この発明のデータ選択回路は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0103】
また、この発明のデータ選択回路は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを構成することができるという効果を奏する。
【0104】
また、この発明のデータ選択回路は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成することにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0105】
また、この発明のデータ選択回路は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを備えたので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0106】
また、この発明のデータ選択回は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを構成することができるという効果を奏する。
【0107】
また、この発明のデータ選択回路は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした非同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成することにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを実現することができるという効果を奏する。
【0108】
この発明の電子機器は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路を用いて出力されたデータに信号処理を施す電子機器において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、プリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【0109】
また、この発明の電子機器は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができるという効果を奏する。
【0110】
また、この発明の電子機器は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成でき、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【0111】
また、この発明の電子機器は、入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路を用いて出力されたデータに信号処理を施す電子機器において、直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部とを有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すので、直列接続された複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力信号を加え、そのドレインにプリチャージ部を接続することにより、入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成するプリチャージ部を用い、MOSトランジスタによるON/ OFFのみでデータを遷移させることで、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができ、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【0112】
また、この発明の電子機器は、上述において、上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化するので、さらに多入力データに対して、小面積で高速動作を実現する非同期型多入力セレクタを用いた電子機器を構成することができるという効果を奏する。
【0113】
また、この発明の電子機器は、上述において、ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成するので、セレクタ部を複数結線しワイアードORした非同期型クロスバスイッチ(X−bar)回路を構成でき、これにより、小面積・多入力・高速動作可能なスイッチを用いた電子機器を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に適用される同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
【図2】同期型多入力データ選択回路例を示す図である。
【図3】同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
【図4】同期型多入力データ選択回路例4を示す図である。
【図5】プリチャージ回路例1を示す図である。
【図6】非同期型多入力データ選択回路例1を示す図である。
【図7】非同期型多入力データ選択回路例2を示す図である。
【図8】非同期型多入力データ選択回路例3を示す図である。
【図9】非同期型多入力データ選択回路例4を示す図である。
【図10】同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【図11】プリチャージ回路例2を示す図である。
【図12】非同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【図13】多入力データ選択回路従来例1を示す図である。
【図14】多入力データ選択回路従来例2を示す図である。
【図15】同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【図16】非同期型クロスバ・スイッチ回路(X−bar)例を示す図である。
【符号の説明】
11……デコーダ、12……セレクタ、21……デコーダ、22……セレクタ、31……デコーダ、32……セレクタ、41……デコーダ、42……セレクタ、61……デコーダ、62……セレクタ、71……デコーダ、72……セレクタ、81……デコーダ、82……セレクタ、91……デコーダ、92……セレクタ、101−L−1、101−L−2、・・・101−1、101−0……デコーダ、102−L−1、102−L−2、・・・102−1、102−0……セレクタ、121−L−1、121−L−2、・・・121−1、121−0……デコーダ、122−L−1、122−L−2、・・・122−1、122−0……セレクタ
Claims (12)
- 入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、
直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、
上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、
上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、
を備えたことを特徴とするデータ選択回路。 - 請求項1記載のデータ選択回路において、
上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化することを特徴とするデータ選択回路。 - 請求項2記載のデータ選択回路において、
ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成することを特徴とするデータ選択回路。 - 入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路において、
直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、
上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、
入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、
を備えたことを特徴とするデータ選択回路。 - 請求項4記載のデータ選択回路において、
上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化することを特徴とするデータ選択回路。 - 請求項5記載のデータ選択回路において、
ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成することを特徴とするデータ選択回路。 - 入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路を用いて出力されたデータに信号処理を施す電子機器において、
直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、
上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、
上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、
を有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すことを特徴とする電子機器。 - 請求項7記載の電子機器において、
上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化することを特徴とする電子機器。 - 請求項8記載の電子機器において、
ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成することを特徴とする電子機器。 - 入力データ信号をセレクタ信号により選択して出力するデータ選択回路を用いて出力されたデータに信号処理を施す電子機器において、
直列接続された複数のMOSトランジスタのオンまたはオフの動作のみでセレクタ信号により選択された入力データを遷移させるセレクタ部と、
上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ゲートに入力データ信号を加えるデータ入力部と、
入力データ信号およびセレクト信号の変化によりプリチャージ信号を生成し、上記セレクタ部の複数のMOSトランジスタの各ドレインにプリチャージ信号を供給するプリチャージ部と、
を有するデータ選択回路を備え、出力されたデータに信号処理を施すことを特徴とする電子機器。 - 請求項10記載の電子機器において、
上記セレクタ部を複数結線しワイヤードOR化することを特徴とする電子機器。 - 請求項11記載の電子機器において、
ワイヤードOR化した複数の上記セレクタ部を用いてクロスバスイッチを構成することを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003001599A JP2004215114A (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | データ選択回路および電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003001599A JP2004215114A (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | データ選択回路および電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004215114A true JP2004215114A (ja) | 2004-07-29 |
Family
ID=32819577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003001599A Pending JP2004215114A (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | データ選択回路および電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004215114A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002031510A (ja) * | 2000-05-02 | 2002-01-31 | Leica Microsystems Jena Gmbh | 楕円偏光計を備えた光学的測定装置 |
-
2003
- 2003-01-07 JP JP2003001599A patent/JP2004215114A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002031510A (ja) * | 2000-05-02 | 2002-01-31 | Leica Microsystems Jena Gmbh | 楕円偏光計を備えた光学的測定装置 |
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