JP3319615B2 - Pla - Google Patents

Pla

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JP3319615B2
JP3319615B2 JP15341492A JP15341492A JP3319615B2 JP 3319615 B2 JP3319615 B2 JP 3319615B2 JP 15341492 A JP15341492 A JP 15341492A JP 15341492 A JP15341492 A JP 15341492A JP 3319615 B2 JP3319615 B2 JP 3319615B2
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厚志 堀江
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、入力線の本数が積項
線の本数に比べて著しく多い大規模な構成のPLAに関
する。
【0002】
【従来の技術】PLAは組合せ回路の構築に好適なこと
から、例えばマイクロプロセッサのALUや制御部とい
った論理部分に限らず記憶部分においても用いられ、様
々なLSIにおける設計の容易化に貢献している。
【0003】従来のPLAとしては、例えば図4に示す
ように構成されたものがある。
【0004】図4に示すPLAは、クロック信号CLK
1に同期して動作するAND平面とクロック信号CLK
1よりも遅れた位相のクロック信号CLK2に同期して
動作するOR平面とからなる同期型のPLAである。
【0005】AND平面は、入力線101と積項線10
2との交点に選択的に配置されたNチャネルトランジス
タ103が、クロック信号CLK1に同期して導通制御
されるPチャネルトランジスタ104によりプリチャー
ジされる積項線102を、入力線101の電位にもとづ
いて駆動することによって論理を得るNOR形に構成さ
れている。
【0006】NチャネルトランジスタでNOR形の論理
を得る場合には、図5に示すように、Nチャネルトラン
ジスタ103が積項線102に並列に接続されて構成さ
れる。これに対して、NチャネルトランジスタでNAN
D形の論理を得る場合には、図6に示すように、Nチャ
ネルトランジスタ103が積項線102に直列に接続さ
れて構成される。
【0007】図4に戻って、NOR形のAND平面にお
いて、入力線101はクロック信号CLK1にしたがっ
て論理積(AND)ゲート105によりプリデスチャー
ジされ、入力信号にしたがってANDゲート105によ
り駆動される。
【0008】このようにしてAND平面の積項線102
で得られた論理は、クロック信号CLK2に同期した伝
達ゲートとなるANDゲート106を介してOR平面の
積項線102に与えられる。OR平面は、積項線102
と出力線107との交点に選択的に配置されたNチャネ
ルトランジスタ108が、クロック信号CLK2に同期
して導通制御されるPチャネルトランジスタ109によ
りプリチャージされる出力線107を、積項線102の
電位にしたがって駆動することによりPLA全体として
の出力信号を得ている。
【0009】このようなPLAは、例えば高位マイクロ
プロセッサのデコーダに適用されて、構成が大規模化す
ると、積項線の本数は入力線の本数の10倍程度にまで
増大する。このため、入力線の配線長が長くなるととも
に入力線に並列接続されるアレートランジスタが著しく
増加する。したがって、入力線の配線容量が大きくなる
とともに入力線に対して負荷となるアレートランジスタ
のゲート容量も増大し、入力線は積項線に比べて負荷容
量が著しく大きくなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図4に示す従来のPLAにあっては、入力線の本数が積
項線に比べて増加して大規模化した場合には、入力線の
負荷容量は著しく増大することになる。
【0011】しかしながら、図4に示す構成にあって
は、プリディスチャージされた入力線101がANDゲ
ート105によりハイレベルに駆動される。すなわち、
入力線101はNチャネルトランジスタよりもコンダク
タンスの低いPチャネルトランジスタで駆動されること
になる。このため、負荷の大きな入力線を駆動するため
の遅延時間が大きくなり、PLA全体としての出力が遅
くなるという不具合を招いていた。
【0012】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、高速化ならび
に小型化を達成し得るPLAを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、課題を解決する第1の手段は、クロックに同期して
動作するPLAのAND平面において、プリチャージサ
イクル時ではNチャネルトランジスタによりプリディス
チャージされ、動作サイクル時には、入力線と積項線と
の交点に選択的に配置されたPチャネルトランジスタに
より駆動される積項線を有することを特徴とする。第2
の手段は、クロックに同期して動作するPLAにおい
て、AND平面の積項線の信号をOR平面の積項線に伝
達する時、プリチャージサイクル時ではローレベル信号
を伝達し、動作サイクル時ではその反転信号を伝達する
ゲートを有することを特徴とする。第3の手段は、プリ
チャージされた入力線を入力信号にしたがって駆動する
Nチャネルトランジスタと、AND平面の積項線をプリ
ディスチャージするNチャネルトランジスタと、AND
平面内の入力線と積項線との交点に選択的に配置され、
プリディスチャージされた積項線を入力線の電位にした
がって駆動するPチャネルトランジスタと、AND平面
の積項線の信号をOR平面の積項線に伝達する否定論理
和ゲートとを有することを特徴とする。
【0014】
【作用】上記第1の手段において、AND平面をNAN
D型に構成して、AND平面で得られた論理の反転値を
OR平面に伝達するようにしている。上記第2の手段に
おいては、AND平面で得られた論理の反転値をOR平
面に伝達するようにしている。上記第3の手段では、負
荷の大きな入力線を駆動力の高いNチャネルトランジス
タにより駆動して、AND平面をNAND型の論理形式
で構成し、AND平面で得られた論理を否定論理和ゲー
トを介してOR平面に伝達するようにしている。
【0015】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
【0016】図1はこの発明の一実施例に係るPLAの
構成を示す図であり、図2は図1に示すPLAの動作タ
イミングを示すタイミングチャートである。
【0017】図1において、PLAはこの発明の特徴的
な部分となるAND平面と、図4に示した従来のPLA
と同様なOR平面とを備えて同期型に構成されている。
【0018】AND平面は、入力線1と積項線2及び両
線の交点に選択的に配置されてアレートランジスタとな
るPチャネルトランジスタ3を備えて構成されている。
【0019】入力線1は、入力信号又はその反転信号と
クロック信号CLK1とを入力とするORゲート4によ
り、図2に示すように、クロック信号CLK1がハイレ
ベルの期間にプリチャージされ、クロック信号CLK1
がロウレベルとなり入力信号が有効化されると、有効化
された入力信号にしたがって駆動される。したがって、
入力線1がハイレベルからロウレベルへと駆動される場
合には、ORゲート4を構成するNチャネルトランジス
タが入力線1のプリチャージ電荷を放電させる。すなわ
ち、入力線1はORゲート4のNチャネルトランジスタ
により駆動される。
【0020】このような入力線1と直交する積項線2
は、クロック信号CLK1に同期して導通制御されるN
チャネルトランジスタ5によりプリディスチャージされ
る。
【0021】入力線1と積項線2との交点に選択的に配
置されたPチャネルトランジスタ3は、そのゲート端子
が入力線1に接続され、高位電源と積項線2との間に接
続されて、積項線2をプリディスチャージ状態のロウレ
ベルからハイレベルに駆動する。
【0022】このように、AND平面は図3に示すよう
に、アレートランジスタ3が積項線2に並列接続されて
論理を得るNAND型に構成されている。このようなA
ND平面で得られた論理、すなわち積項線2の電位は否
定論理和(NOR)ゲート6に与えられる。
【0023】NORゲート6は、AND平面で得られた
論理をOR平面に伝達する伝達ゲートとして機能し、図
2に示すように、クロック信号CLK1よりも位相の遅
れたクロック信号CLK2に同期して、OR平面の積項
線2をプリディスチャージする。
【0024】OR平面は、AND平面で得られた論理が
NORゲート6を介して伝達される積項線2と、クロッ
ク信号CLK2で導通制御されるPチャネルトランジス
タ7によってプリチャージされる出力線8との交点に、
アレートランジスタとなるNチャネルトランジスタ9が
選択的に配置されて構成されている。Nチャネルトラン
ジスタ9は、そのゲート端子が積項線2に接続され、出
力線8とグランドとの間に接続されて、OR平面をNO
R形に構成している。
【0025】このような構成において、AND平面の入
力線1はORゲート4のNチャネルトランジスタにより
駆動されるため、PLAが大規模化して入力線1の負荷
容量が著しく増大した場合であっても、Nチャネルトラ
ンジスタよりも電流駆動能力の低いPチャネルトランジ
スタで駆動する従来に比べて、入力線1を高速に駆動す
ることが可能となる。
【0026】また、入力線1を駆動するORゲート4の
Nチャネルトランジスタは、AND平面に対して外付け
回路となるため、AND平面のレイアウトピッチに影響
されることなくレイアウト設計できる。したがって、N
チャネルトランジスタの占有面積すなわち駆動力を比較
的自由に設定できるようになり、入力線1の負荷容量に
対応してその駆動力を設定することができる。
【0027】さらに、AND平面がNAND形に構成さ
れるので、AND平面で得られた論理をOR平面に伝達
する伝達ゲートをNORゲート6で構成することが可能
となる。これにより、従来のANDゲートに比べて1ゲ
ート当りのトランジスタ数を削減することが可能とな
る。したがって、積項線の本数が著しく多い大規模PL
Aでは、上記効果が顕著となり、PLA全体としての占
有面積が大幅に削減され、集積度を高めることができ
る。
【0028】なお、AND平面のアレートランジスタを
Pチャネルトランジスタ3で構成したことにより、アレ
ートランジスタをNチャネルトランジスタで構成した従
来に比べて、積項線2に対して同等に駆動力を得ようと
すると、アレートランジスタの占有面積が増大すること
になる。しかしながら、アレートランジスタの占有面積
を従来と同程度に抑えることによりAND平面の占有面
積は従来と同程度となる。この場合、本発明におけるP
チャネルトランジスタの駆動能力が低下して積項線を駆
動する時間が多少遅くなるが、積項線2の負荷容量はさ
ほど大きくないことに加えて、入力線1における駆動時
間が高速になるため、入力信号が確定した後入力線が駆
動されて積項線にAND平面の論理が得られるまでの時
間は、従来に比べて高速化することができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、入力線をNチャネルトランジスタにより駆動してA
ND平面の論理を得るようにしたので、高負荷の入力線
を従来に比べて高速に駆動することが可能となる。さら
に、AND平面で得られた論理を否定論理和ゲートを介
してOR平面に伝達するようにしたので、AND平面の
積項線の信号をOR平面の積項線に伝達する構成の占有
面積を縮小することが可能となる。
【0030】この結果、構成の小型化ならびに動作速度
の高速化をともに達成し得るPLAを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るPLAの構成を示す
図である。
【図2】図1に示すPLAの動作タイミングを示すタイ
ムチャートである。
【図3】図1に示すPLAにおけるAND平面の論理構
成を示す図である。
【図4】従来のPLAの構成を示す図である。
【図5】PLAにおけるAND平面又はOR平面におけ
る論理構成を示す図である。
【図6】PLAにおけるAND平面又はOR平面におけ
る論理構成を示す図である。
【符号の説明】
1 入力線 2 積項線 3 Pチャネルトランジスタ 4 ORゲート 6 NORゲート

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロックに同期して動作するPLAのA
    ND平面において、 プリチャージサイクル時ではNチャネルトランジスタに
    よりプリディスチャージされ、動作サイクル時には、入
    力線と積項線との交点に選択的に配置されたPチャネル
    トランジスタにより駆動される積項線を有することを特
    徴とするPLA。
  2. 【請求項2】 クロックに同期して動作するPLAにお
    いて、 AND平面の積項線の信号をOR平面の積項線に伝達す
    る時、プリチャージサイクル時ではローレベル信号を伝
    達し、動作サイクル時ではその反転信号を伝達するゲー
    トを有することを特徴とするPLA。
  3. 【請求項3】 プリチャージされた入力線を入力信号に
    したがって駆動するNチャネルトランジスタと、 AND平面の積項線をプリディスチャージするNチャネ
    ルトランジスタと、 AND平面内の入力線と積項線との交点に選択的に配置
    され、プリディスチャージされた積項線を入力線の電位
    にしたがって駆動するPチャネルトランジスタと、 AND平面の積項線の信号をOR平面の積項線に伝達す
    る否定論理和ゲートとを有することを特徴とするPL
    A。
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