JP2621166B2 - Programmable logic array device - Google Patents

Programmable logic array device

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JP2621166B2
JP2621166B2 JP7200187A JP7200187A JP2621166B2 JP 2621166 B2 JP2621166 B2 JP 2621166B2 JP 7200187 A JP7200187 A JP 7200187A JP 7200187 A JP7200187 A JP 7200187A JP 2621166 B2 JP2621166 B2 JP 2621166B2
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programmable logic
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logic array
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國広 小薮
哲夫 ▲吉▼野
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/173Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components
    • H03K19/177Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form
    • H03K19/17704Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns
    • H03K19/17708Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns using an AND matrix followed by an OR matrix, i.e. programmable logic arrays

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプログラマブルロジックアレイ装置、特に低
消費電力で動作するプログラマブルロジックアレイ装置
に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a programmable logic array device, and more particularly to a programmable logic array device that operates with low power consumption.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のプログラマブルロジックアレイ装置の
回路としては第4図に示しているものがあり、10i(i
=1,2,…,n)のインバータ回路で作成された1次デコー
ド回路10と、20i(i=1,2,…,m)のDMOSトランジスタ
のドレインを電源VDDに接続し、おのおののゲートとソ
ースとをショートして負荷とした負荷トランジスタ回路
20と、30i(i=1,2,…,l)のDMOSトランジスタのドレ
インを電源VDDに接続し、おのおののゲートとソースと
をショートして負荷とした負荷トランジスタ回路30と、
反転出力と正出力との両方の出力を出すセンスアンプ60
i(i=1,2,…,l)からなるセンスアンプ回路60と、1
次デコード回路10の出力信号線Wi(i=1,2,…,n)また
はi(i=1,2,…,n)と負荷トランジスタ20の出力線
と接続された出力信号線Xj(j=1,2,…m)との交点に
おいて、ゲートを出力信号線Wiまたはiに、ソースを
出力信号線Xjに、ドレインを地気にそれぞれ接続される
EMOSトランジスタ40ij(i=1,2,…,n、j=1,2,…,m)
または40j(i=1,2,…,n、j=1,2,…,m)をプログ
ラムに従って接続したAND平面部42と、出力信号線Xj
(j=1,2,…,m)と負荷トランジスタ回路30の出力線と
接続された出力信号線Yi(i=1,2,…,l)との交点にお
いて、ゲートを出力信号線Xiに、ソースを出力信号線Yi
に、ドレインを接地にそれぞれ接続されるEMOSトランジ
スタ50ij(i=1,2,…,m、j=1,2,…,l)をプログラム
に従って接続したOR平面部50とで構成されている。
Conventionally, as a circuit of a programmable logic array device of this kind, there is a circuit shown in FIG.
= 1,2, ..., n) and the drains of the DMOS transistors 20i (i = 1,2, ..., m) are connected to the power supply VDD, and the gates of each are connected. Load transistor circuit with the load shorted to the source
20 and 30i (i = 1, 2,..., L) connect the drains of the DMOS transistors to the power supply VDD, short-circuit each gate and source, and load the load transistor circuit 30;
Sense amplifier 60 that outputs both inverted and positive outputs
i (i = 1, 2,..., l) and a sense amplifier circuit 60
The output signal line Wi (i = 1, 2,..., N) or i (i = 1, 2,..., N) of the next decoding circuit 10 and the output signal line Xj (j) connected to the output line of the load transistor 20 = 1, 2,... M), the gate is connected to the output signal line Wi or i, the source is connected to the output signal line Xj, and the drain is connected to the ground.
EMOS transistor 40ij (i = 1,2, ..., n, j = 1,2, ..., m)
Or 40j (i = 1, 2,..., N, j = 1, 2,..., M) connected according to a program, and an output signal line Xj
At the intersection of (j = 1, 2,..., M) and the output signal line Yi (i = 1, 2,..., L) connected to the output line of the load transistor circuit 30, the gate is connected to the output signal line Xi. Output the signal line Yi
And an OR plane section 50 in which EMOS transistors 50ij (i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., L) whose drains are respectively connected to ground are connected according to a program.

第4図の例では次の(1)式に示す伝達関数を表わし
ていて、 負荷トランジスタ回路20および30の負荷トランジスタ20
i(i=1,2,…,m)および30j(j=1,2,…,l)に電流が
流れるのは第1表に示すようになっている。
In the example of FIG. 4, the transfer function represented by the following equation (1) is represented. Load transistor 20 of load transistor circuits 20 and 30
Table 1 shows that current flows through i (i = 1, 2,..., m) and 30j (j = 1, 2,..., l).

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上述した従来のプログラマブルロジックアレ
イでは、一つの論理出力を得るのに常に積項と和項とで
それぞれ各項に一つずつの負荷MOSトランジスタが必要
であるため、一つの負荷電流が少なくても全体としては
かなり大きな消費電力を必要としている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional programmable logic array, one load MOS transistor is always required for each term of a product term and a sum term in order to obtain one logic output. Therefore, even if one load current is small, a large power consumption is required as a whole.

本発明の目的は、負荷となるMOSトランジスタの数を
削減することにより、低消費電力のプログラマブルロジ
ックアレイ装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a low power consumption programmable logic array device by reducing the number of MOS transistors serving as loads.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のプログラマブルロジックアレイ装置は、1つ
または複数のプログラマブルロジックアレイを単一の半
導体基板に集積し、プログラマブルロジックアレイのお
のおのの出力を示す伝達関数は1次のみの積項または1
個のみの和項を含み、前記伝達関数の出力と前記伝達関
数の反転出力との両方を出力するセンスアンプを少なく
とも1個以上有するプログラマブルロジックアレイにお
いて、AND平面の1次の積項作成部分では前記積項の反
転信号を負荷抵抗または負荷トランジスタを使用しない
でそのまま次段のOR平面の入力へ送出し、OR平面の1個
の和項のみ有する和項作成部分ではAND平面から送られ
た信号を負荷抵抗または負荷トランジスタを使用しない
でそのままセンスアンプに送出してその反転出力を使用
することにより構成される。
The programmable logic array device of the present invention integrates one or more programmable logic arrays on a single semiconductor substrate, and the transfer function indicating the output of each of the programmable logic arrays has only a first-order product term or 1
In a programmable logic array including at least one sense amplifier that outputs both the output of the transfer function and the inverted output of the transfer function, The inverted signal of the product term is directly sent to the input of the next OR plane without using a load resistor or a load transistor, and the signal sent from the AND plane is used in the sum term creation part having only one sum term of the OR plane. Is sent to the sense amplifier as it is without using a load resistor or a load transistor, and its inverted output is used.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の回路図で、第4図に
示した従来の回路と同じの1次デコード回路10、負荷ト
ランジスタ回路20,30、およびセンスアンプ回路60と、
従来の回路と一部が異なるAND平面部40とOR平面部50と
から構成されている。なお第1図において第4図の符号
と同じ符号のものは同じものを示している。AND平面部4
0では第4図のAND平面部42と同じく、出力信号線Xiと、
Wiまたはiと地気とにEMOSトランジスタ40ij(i=1,
2,…,n、j=1,2,…,m)または40j(i=1,2,…,n、
j=1,2,…,m)がプログラムに従って接続される他に、
負荷トランジスタ回路20の出力線と出力信号線Xjとの接
続ALi(i=1,2,…,m)と、出力信号線Wiまたはiと
出力信号線Xjとの接続Aij(i=1,2,…,n、j=1,2,…,
m)またはAj(i=1,2,…,n、j=1,2,…,m)とを
プログラムにより構成できるようになっている。またOR
平面部50では第4図のOR平面部52と同じく、出力信号線
XjとYiと地気とにEMOSトランジスタ50ij(i=1,2,…,
m、j=1,2,…,l)がプログラム従って接続される他
に、負荷トランジスタ30の出力線と出力信号線Yiとの接
続Li(i=1,2,…,l)と、出力信号線Xiと出力信号線
Yiとの接続ij(i=1,2,…,m、j=1,2,…,l)とをプ
ログラムにより構成できるようになっている。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. The same primary decoding circuit 10, load transistor circuits 20, 30 and sense amplifier circuit 60 as the conventional circuit shown in FIG.
It is composed of an AND plane part 40 and an OR plane part 50 which are partially different from the conventional circuit. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same components. AND plane part 4
At 0, the output signal line Xi is the same as the AND plane portion 42 of FIG.
EMOS transistor 40ij (i = 1,2)
2, ..., n, j = 1,2, ..., m) or 40j (i = 1,2, ..., n,
j = 1,2, ..., m) are connected according to the program,
The connection ALi (i = 1, 2,..., M) between the output line of the load transistor circuit 20 and the output signal line Xj, and the connection Aij (i = 1, 2) between the output signal line Wi or i and the output signal line Xj. ,…, N, j = 1,2,…,
m) or Aj (i = 1, 2,..., n, j = 1, 2,..., m) can be configured by a program. Also OR
In the plane section 50, the output signal line is the same as the OR plane section 52 in FIG.
EMOS transistor 50ij (i = 1, 2,..., Xj, Yi and earth)
m, j = 1, 2,..., l) are connected in accordance with the program, and the connection Li (i = 1, 2,..., l) between the output line of the load transistor 30 and the output signal line Yi, and the output Signal line Xi and output signal line
The connection ij (i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., L) to Yi can be configured by a program.

以下、第1図において前述の(1)式に相当する伝達
関数の実現について説明を進める。▲▼には1次の
積項1個と2次の積項1個との2項の和項であるため、
1次の積項の部分に本発明が適用される。まず、2次の
積項は であるから、AL1の接続とEMOSトランジスタ4011と40
1とをおけばよい。1次の積項は▲▼であるから、
従来ならAL2の接続とEMOSトランジスタ4021とが必要で
あるが、本発明ではA1の接続となり、DMOSの負荷ト
ランジスタ202は使用しない。これをOR平面部50にて論
理和をとればよいから、OL1の接続とEMOSトランジスタ5
011と5021とをおくことが実現でき、(2)式の伝達関
数となる。
Hereinafter, description will be given of the realization of the transfer function corresponding to the above equation (1) in FIG. Since ▲ ▼ is the sum of two terms, one primary product term and one secondary product term,
The present invention is applied to the first-order product term. First, the second-order product term is Therefore, the connection of AL 1 and EMOS transistors 4011 and 40
1 is enough. Since the first-order product term is ▲ ▼,
Although connection and EMOS transistors 4021 prior if AL 2 is required, the present invention makes the connection of A1, the load transistor 202 of the DMOS is not used. This can be ORed with the OR plane part 50, so that the connection of OL1 and the EMOS transistor 5
011 and 5021 can be realized, and the transfer function of equation (2) is obtained.

には2次の積項のみであるから、和項は1つであ
り本発明が適用できるため12の接続だけでよく、DMOS
の負荷トランジスタ302は使用しないでよい。このとき
の出力はZ2のほうから得られ、(3)式の伝達関数とな
る。
Since 2 has only a second-order product term, there is only one sum term and the present invention can be applied.
Load transistor 302 need not be used. The output at this time is obtained from Z 2 , and becomes the transfer function of equation (3).

▲▼も同様の構成で得られ、DMOSの負荷トランジ
スタ20mは使用しなくてもすみ、出力は(4)式の伝達
関数で与えられる。
▼ is also obtained by the same configuration, and the load transistor 20m of the DMOS need not be used, and the output is given by the transfer function of equation (4).

このように、(2)〜(4)式と(1)式とを比べる
と同じ論理が得られている。また負荷トランジスタ回路
に電流が流れるのは第2表に示すとおりとなる。
Thus, the same logic is obtained by comparing the expressions (2) to (4) and the expression (1). The current flows through the load transistor circuit as shown in Table 2.

ここで、第1表と第2表とを比較すると1個の負荷ト
ランジスタに流れるON電流をILとすると、(1)式の実
現のためには従来例では平均3.5IL、本発明例では2.25I
Lとなり消費電力が低減されるのが理解される。
Here, comparing Tables 1 and 2, if the ON current flowing through one load transistor is assumed to be I L , the average of 3.5 I L in the conventional example and the example of the present invention are required for realizing the expression (1). Then 2.25I
It is understood that the power consumption becomes L and the power consumption is reduced.

第2図は本発明の第2の実施例の回路図で、この回路
は第1図の第1の実施例における負荷トランジスタ回路
20および30のそれぞれを負抵抗回路21および31とし、第
1の実施例におけるDMOSトランジスタをそれぞれ抵抗に
置換えたものである。その他の回路は第1の実施例と同
じで、第1図と同様に説明される。
FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention. This circuit is a load transistor circuit according to the first embodiment of FIG.
20 and 30 are negative resistance circuits 21 and 31, respectively, and the DMOS transistors in the first embodiment are replaced with resistors, respectively. Other circuits are the same as those in the first embodiment, and are described in the same manner as in FIG.

第3図は本発明の第3の実施例の回路図で、この回路
は第1図の第1の実施例における負荷トランジスタ回路
20および30に用いられるDMOSトランジスタをPチャネル
型MOSトランジスタとし、AND平面部40およびOR平面部50
に用いられるEMOSトランジスタをNチャネル型MOSトラ
ンジスタとしたものである。その他の回路は第1の実施
例と同じで、第1図と同様に説明される。
FIG. 3 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. This circuit is a load transistor circuit according to the first embodiment of FIG.
The DMOS transistors used in 20 and 30 are P-channel type MOS transistors, and the AND plane portion 40 and the OR plane portion 50
Is an N-channel MOS transistor. Other circuits are the same as those in the first embodiment, and are described in the same manner as in FIG.

なお第1図〜第3図におけるセンスアンプ回路60にお
いて、未使用となるセンスアンプの接続を除くことによ
り、更に消費電力を削減できることは明らかである。
It is clear that the power consumption can be further reduced by removing the connection of the unused sense amplifiers in the sense amplifier circuit 60 in FIGS.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は1次のみの積項または
1項のみの和項を含む伝達関数を実現する場合におい
て、1次積項の場合積項の反転信号をそのままOR平面部
へ送ることで負荷トランジスタまたは負荷抵抗を未使用
にし、1項の和項の場合もAND平面部からの出力を正・
反転の両出力を有するセンスアンプにそのまま送出し
て、負荷トランジスタまたは負荷抵抗を未使用にして、
センスアンプの正出力を使用するようにすれば、全体と
しての負荷数を減らすことができ、消費電力を削減でき
る効果がある。
As described above, according to the present invention, when a transfer function including only a first-order product term or a single-term sum term is realized, in the case of a first-order product term, an inverted signal of the product term is directly sent to the OR plane unit. As a result, the load transistor or load resistor is not used, and the output from the AND plane is
It is sent directly to the sense amplifier having both inverted outputs, and the load transistor or load resistor is not used.
If the positive output of the sense amplifier is used, the number of loads can be reduced as a whole, and the power consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例の回路図、第2図は第2
の実施例の回路図、第3図は第3の実施例の回路図、第
4図は従来例の回路図である。 10……1次デコード回路、20,30……負荷トランジスタ
回路、40,41,42……AND平面部、50,51,52……OR平面
部、60……センスアンプ部。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram of the third embodiment, and FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional example. 10: Primary decode circuit, 20, 30, Load transistor circuit, 40, 41, 42: AND plane part, 50, 51, 52 ... OR plane part, 60: Sense amplifier part.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】1つまたは複数のプログラマブルロジック
アレイを単一の半導体基板に集積し、前記プログラマブ
ルロジックアレイのおのおのの出力を示す伝達関数は1
次のみの積項または1個のみの和項を含み、前記伝達関
数の出力と前記伝達関数の反転出力との両方を出力する
センスアンプを少なくとも1個以上有するプログラマブ
ルロジックアレイにおいて、1次の積項作成部分ではこ
の積項の反転信号をそのまま次段のOR平面の入力へ送出
し、1個の和項のみ有する和項作成部分ではAND平面か
ら送られた信号をそのままセンスアンプに送出してその
反転出力を使用することを特徴とするプログラマブルロ
ジックアレイ装置。
1. The method of claim 1, wherein one or more programmable logic arrays are integrated on a single semiconductor substrate, and a transfer function indicating an output of each of the programmable logic arrays is one.
In a programmable logic array including at least one sense amplifier that includes only the next product term or only one sum term and outputs both the output of the transfer function and the inverted output of the transfer function, In the term creation part, the inverted signal of this product term is sent to the input of the next OR plane as it is, and in the sum term creation part having only one sum term, the signal sent from the AND plane is sent to the sense amplifier as it is. A programmable logic array device using the inverted output.
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