JP3482926B2 - 多値論理回路 - Google Patents
多値論理回路Info
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Description
積の小さな汎用的多値論理ゲートに関するものである。
論理回路網を構成できるというユニバーサルロジックモ
ジュールの一つであり、構造化設計に有用であるなどの
特徴を有している。
本ブロックとして、多値Tゲートは、その汎用性、設計
用意性、回路実現上の利点、故障検査用意性等の点で、
優れた特徴を有していることが知られている。
り実現する回路が亀山らにより提案されている。この回
路については、特開昭60−235527『多値Tゲー
トのNMOS集積回路』に記述されている。
その構成図をもとに簡単に説明する。図5に従来の4値
Tゲート回路の構成図を示す。
までのトランジスタによって構成された部分は異なるし
きい値を有するインバーター回路を基本要素として、図
中の入力端子INへ入力された信号レベルの検出を行
う。
なった値を持ち、これらは多レベルイオン注入により設
定できる。
a、b、cおよびdにおける電圧を示す。図に示すよう
に、入力電圧の値に応じて、各端子電圧のうち一つだけ
がハイレベルとなっている。それぞれの端子はパストラ
ンジスタ15から18の制御端子に接続されているの
で、入力端子INに加えられた信号レベルに応じて、1
5から18の入力端子に接続された選択入力のどれか一
つが、出力端子OUTに伝達される。
ート回路により、任意の多値組合せ回路が実現できる。
しかしながら、上記Tゲートにおいてはラッチ機能を有
していないため、多値順序回路を構成するには出力の一
部を入力側に戻すフィードバックループを形成する必要
があり、動作が複雑となる。
致していない場合、レベル再生回路をフィードバックル
ープ内に挿入する必要があり、回路の素子数および占有
面積の増大を招く。
速、かつ、回路面積の縮小に寄与し得る多値論理回路を
提供することにある。
め、本発明の多値論理回路においては、Rを3以上の整
数値とし、論理値0からR−1で構成されるR値多値論
理回路において、第1から第Rまでの異なるR個のリテ
ラルゲ−トと第1から第RまでのR個の転送ゲ−トから
なる多値論理回路であって、第i(i=1〜R)のリテラ
ルゲ−トは一つの論理入力i−1に対してのみその出力
値がR−1となり、それ以外の入力値に対しては出力が
0となり、かつ、それらの出力値をラッチできる機能を
有する論理ゲ−トであり、R個のリテラルゲ−トの入力
端子を共通化し、一方、第iのリテラルゲ−トの出力は
それぞれ上記第iの転送ゲ−トの制御端子に接続され、
さらに上記R個の転送ゲ−トの入力端子にはR個の選択
入力を加え、各転送ゲ−トの他端を出力端に接続するこ
とによって得られることを特徴とする。
のリテラルゲ−トとして、2つの主端子間で負性微分抵
抗特性を呈する第1および第2の素子の直列接続回路で
あって、少なくとも第2の素子が、その素子電流の値を
制御する制御端子を入力端子として有し、前記直列接続
回路の両端にクロック信号を加え、両素子の接続点を出
力端子とすることを特徴とし、前記第Rのリテラルゲ−
トとして、2つの主端子間で負性微分抵抗特性を呈する
第3および第4の素子の直列接続回路であって、少なく
とも第3の素子が、その素子電流の値を制御する制御端
子を入力端子として有し、前記直列接続回路の両端にク
ロック信号を加え、両素子の接続点を出力端子とするこ
とを特徴とし、さらに、前記第2から第R−1のリテラ
ルゲ−トとして、2つの主端子間で負性微分抵抗特性を
呈する第5、第6および第7の素子の直列接続回路であ
って、少なくとも第6および第7の素子が、その素子電
流の値を制御する制御端子を入力端子として有し、前記
直列接続回路の両端にクロック信号を加え、第6と第7
の素子の接続点を出力端子とすることを特徴とする。
の機能を果たすものである。
電流の値を制御できる制御端子を有した負性微分抵抗素
子2からなる第1のリテラル回路11と、負性微分抵抗
素子3と素子電流の値を制御できる制御端子を有した負
性微分抵抗素子4および5からなる第2のリテラル回路
12と、負性微分抵抗素子6と素子電流の値を制御でき
る制御端子を有した負性微分抵抗素子7および8からな
る第3のリテラル回路13と、素子電流の値を制御でき
る制御端子を有した負性微分抵抗素子9と負性微分抵抗
素子10からなる第4のリテラル回路14と、第1から
第4までの転送ゲート15、16、17および18、か
らなる4値多値論理回路である。
び10として共鳴トンネルダイオード、素子電流の値を
制御できる制御端子を有した負性微分抵抗素子2、4、
5、7、8、および9として共鳴トンネルダイオードと
FETの並列接続、転送ゲートを構成する素子15、1
6、17、および18としてNチャンネルFETを用い
た例について説明する。
ロック信号もしくは、クロック信号に同期した振動電圧
を印加する。クロック電圧VDDを増していくと直列に
繋がった負性微分抵抗素子がそのピーク電流値の小さい
ものから順次ON状態からOFF状態にスイッチする。
ここで、負性微分抵抗素子がピーク電圧以下にバイアス
されている状態をON、それ以上にバイアスされている
状態をOFFと定義する。
ている負性微分抵抗素子2、5、8、および10がON
のとき出力電圧は'Low'、OFFのとき'High'と
なる。
電流値が入力電圧に対して、図2に示す関係になるよう
に、各素子のサイズを調整する。その結果、クロック電
圧を0Vから負性微分抵抗素子のスイッチング電圧まで
掃引すると、各リテラルゲートの出力は入力電圧に対し
て図6と同様の関係が得られる。
子に接続されているので、入力電圧に応じて、制御端子
がHighになっている転送ゲートが一つだけ開き、そ
こに接続されている選択入力が出力端子に伝達される。
を示す。図3(a)はクロック電圧が立ち下がっている状
態、図3(b)は立ち上がっている状態に対応している。
つの安定状態が存在し、この状態で、入力電圧が変化し
ても動作点はスイッチせず、以前の状態を保持し続け
る。
からなるリテラル回路の動作をまとめると、(1)出力値
はクロック電圧の立ち上がり時の入力電圧値により決定
される、(2)クロック電圧が立ち上がっている間は、こ
の出力値は保持され、この間に入力電圧が変化しても出
力値は変化しない、(3)クロック電圧が立ちさがってい
る間は、出力電圧は入力値に関わらず、常に0となる、
という特徴を有する。
の入力端子に論理値i−1の電位を選択入力値として加
えることにより、ここで示した回路はポジティブエッジ
トリガー型4値Dフリップフロップ回路となる。
ル回路に加えられる入力値に応じて、第1から第4のリ
テラル回路のうち、一つの出力がHighとなり、そこ
に繋がっている転送ゲートが開く。入力論理値がi−1
のとき、第iのリテラルゲートの出力がHighとなる
ため、第iの転送ゲートが開く。
値i−1が接続されているため、出力端OUTの電位も
論理値i−1となる。クロックが立ち上がっている間
は、たとえ、入力端INの値が変化しても、リテラル回
路の出力端の電位は保持されているため、結果として出
力端の電位は保持される。
ラル回路の出力端の電位は0になるが、このとき、全て
の転送ゲートが閉じ、出力端OUTは周りから切り離さ
れる。この出力端の電位は次のクロックの立ち上がりに
よりどれかの転送ゲートが開くまでダイナミックに保持
されるため、この回路は端子INを入力、端子OUTを
出力とするポジティブエッジトリガー型ダイナミックD
フリップフロップとして動作する。
を入力側にフィードバックせずとも、順序回路が形成で
きる。さらに、従来例では出力を入力側にフィードバッ
クしてもレベルトリガー型のラッチ回路が形成できるだ
けであり、本発明のようにエッジトリガー型のフリップ
フロップを形成するにはその素子数は2倍以上必要とな
る。
構成は第1の実施例と同様で、転送ゲートに印加する選
択入力値のみが異なる。第i(i=1,2,3,4)の
転送ゲートに論理値4−iの入力を加える。第1の実施
例同様、入力INの論理値がi−1のとき、第iのリテ
ラルゲートの出力値がHighとなり、この結果、第i
の転送ゲートが開く。該転送ゲートには論理値4−iの
入力が加えられているため、入力論理値の反転信号がク
ロックの立ち上がりとともに出力され、それが次のクロ
ックの立ち上がりまで保持する論理回路が形成できる。
は、第iの転送ゲートへの選択入力として、i−1およ
び4−iを加えた場合について示したが、これ以外の関
数型も可能である。また、今回は4値システムについて
示したが、4値以外のシステムへの拡張も可能である。
さらに、本発明の第1および第2の実施例においては負
性微分抵抗素子として共鳴トンネルダイオードとFET
を用いた例を示したが、共鳴トンネルダイオードの変わ
りに他の負性微分抵抗素子、例えばバンド間トンネルダ
イオードを用いても同様の回路が構成できる。さらに、
電流の値を制御できる制御端子を有する負性微分抵抗素
子として、例えば、馬場による特願平3−196321
『半導体装置』記載のトンネルトランジスタを用いるこ
とも可能である。
例に比べ、回路の素子数を低減でき、回路の占有面積に
して、約50%程度縮小することができる。さらに素子
数の低減に伴い、低消費電力特性が得られるとともに、
配線遅延時間が低減され、高速動作も可能となる。
性
荷曲線
cおよびdの電圧
Claims (5)
- 【請求項1】 Rを3以上の整数値とし、論理値0から
R−1で構成されるR値多値論理回路において、第1か
ら第Rまでの異なるR個のリテラルゲ−トと第1から第
RまでのR個の転送ゲ−トからなる多値論理回路であっ
て、第i(i=1〜R)のリテラルゲ−トは一つの論理入
力i−1に対してのみその出力値がR−1となり、それ
以外の入力値に対しては出力が0となり、かつ、それら
の出力値をラッチできる機能を有する論理ゲ−トであ
り、R個のリテラルゲ−トの入力端子を共通化し、一
方、第iのリテラルゲ−トの出力はそれぞれ上記第iの
転送ゲ−トの制御端子に接続され、さらに上記R個の転
送ゲ−トの入力端子にはR個の選択入力を加え、各転送
ゲ−トの他端を出力端に接続することによって得られる
多値論理回路。 - 【請求項2】 前記第1のリテラルゲ−トとして、2つ
の主端子間で負性微分抵抗特性を呈する第1および第2
の素子の直列接続回路であって、少なくとも第2の素子
が、その素子電流の値を制御する制御端子を入力端子と
して有し、前記直列接続回路の両端にクロック信号を加
え、両素子の接続点を出力端子とすることを特徴とし、
前記第Rのリテラルゲ−トとして、2つの主端子間で負
性微分抵抗特性を呈する第3および第4の素子の直列接
続回路であって、少なくとも第3の素子が、その素子電
流の値を制御する制御端子を入力端子として有し、前記
直列接続回路の両端にクロック信号を加え、両素子の接
続点を出力端子とすることを特徴とし、さらに、前記第
2から第R−1のリテラルゲ−トとして、2つの主端子
間で負性微分抵抗特性を呈する第5、第6および第7の
素子の直列接続回路であって、少なくとも第6および第
7の素子が、その素子電流の値を制御する制御端子を入
力端子として有し、前記直列接続回路の両端にクロック
信号を加え、第6と第7の素子の接続点を出力端子とす
ることを特徴とした、請求項1記載の多値論理回路。 - 【請求項3】 前記第iの転送ゲ−トの入力端子に任意
のR値1変数論理関数の入力論理値i−1に対する出力
値に相当する信号を加えることを特徴とする請求項1お
よび2記載の多値論理回路。 - 【請求項4】 前記第iの転送ゲ−トの入力端子に論理
値i−1の一定入力信号を加えることを特徴とする請求
項1および2記載の多値論理回路。 - 【請求項5】 前記第iの転送ゲ−トの入力端子に論理
値R−iの一定入力信号を加えることを特徴とする請求
項1および2記載の多値論理回路。
Priority Applications (1)
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JP30756299A JP3482926B2 (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 多値論理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP30756299A JP3482926B2 (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 多値論理回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001127170A JP2001127170A (ja) | 2001-05-11 |
JP3482926B2 true JP3482926B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=17970585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP30756299A Expired - Fee Related JP3482926B2 (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 多値論理回路 |
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-
1999
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