JPH0421890B2 - - Google Patents

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JPH0421890B2
JPH0421890B2 JP59265609A JP26560984A JPH0421890B2 JP H0421890 B2 JPH0421890 B2 JP H0421890B2 JP 59265609 A JP59265609 A JP 59265609A JP 26560984 A JP26560984 A JP 26560984A JP H0421890 B2 JPH0421890 B2 JP H0421890B2
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JP
Japan
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circuit
transfer gates
transfer
transfer gate
gates
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JP59265609A
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JPS61143841A (ja
Inventor
Kazumitsu Takeda
Kenji Maehara
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/50Adding; Subtracting
    • G06F7/505Adding; Subtracting in bit-parallel fashion, i.e. having a different digit-handling circuit for each denomination
    • G06F7/506Adding; Subtracting in bit-parallel fashion, i.e. having a different digit-handling circuit for each denomination with simultaneous carry generation for, or propagation over, two or more stages
    • G06F7/508Adding; Subtracting in bit-parallel fashion, i.e. having a different digit-handling circuit for each denomination with simultaneous carry generation for, or propagation over, two or more stages using carry look-ahead circuits

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はデイジタル論理回路に係り、特に入力
データに対し、複雑な論理関係である出力を与え
るために、電界効果トランジスタ・トランスフア
ゲートを用いたキヤリールツクアヘツド(桁上げ
先見)回路等の複雑な論理回路に関する。
〔従来技術〕
キヤリールツクアヘツド論理回路のような複雑
な論理回路の従来の構成例を第2図に示す。第2
図は4桁のキヤリールツクアヘツド論理回路をブ
ール代数式に基づいて短刀直入に構成した例であ
り、4桁のデータA0〜A3とB0〜B3およびキヤリ
ーCinを入力して、ビツト位置0〜3の各キヤリ
ーC0〜C3、4桁の入力データの組全体に関する
キヤリー発生項G、および4桁の組全体に関する
全体のキヤリー伝搬項Pを出力するものである。
第2図中、1〜9は論理和(OR)回路、10〜
24は論理積(AND)回路を示す。
このように、従来はキヤリールツクアヘツド回
路のような複雑な論理回路をブール代数式に基づ
いて短刀直入に構成しているため、次のような欠
点があつた。
(1) 高位の桁になる程論理回路構成に必要な素子
数が増大し、各桁の論理回路構成は異なる。
(2) 全体の論理回路構成に必要な素子数は、nを
入力データの桁数とすれば、n2的に増大する傾
向がある。
(3) 全体の論理回路構成に必要な配線本数は、論
理回路構成に必要な素子数の増加に対応して増
大する。
(4) 論理回路の実現に要する面積、消費電力が増
大する。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、最小限の数のトランスフアゲ
ートを用いて、複雑な論理関数を実現する規則的
な構成の論理回路を提供することにある。
〔構成及び作用〕
本発明は、直列接続された第1のトランスフア
ゲートの組及びその各トランスフアゲートと各々
対をなす第2のトランスフアゲートの組及び第3
のトランスフアゲートの組と、直列接続された第
4のトランスフアゲートの組及びその各トランス
フアゲートと対をなす第5のトランスフアゲート
の組と、入力信号から各トランスフアゲートを制
御する所定の中間信号を生成するための中間論理
回路を有し、第2のトランスフアゲートは第1の
トランスフアゲートの出力ノードと基準電位の間
に接続され、第3のトランスフアゲートは第1の
トランスフアゲートの出力ノードと供給電位の間
に接続され、第5のトランスフアゲートは第4の
トランスフアゲートの出力ノードと供給電位の間
に接続され、且つ、入力信号から生成された3組
の所定の中間信号は、第1のトランスフアゲー
ト、第2のトランスフアゲート、第3のトランス
フアゲートのうち常にいずれか1つを導通状態に
なるように制御し、また、入力信号から生成され
た3組の中間信号の中の所定の1組の中間信号に
よつて制御される第4のトランスフアゲートと第
5のトランスフアゲートは、一方が導通の時、他
方が非導通になる異なるタイプのトランスフアゲ
ートであることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例であつて、4桁のキ
ヤリールツクアヘツド回路の構成を示す。第1図
において、2進数ビツト位置0〜3に対応する入
力A0,B0〜A3,B3が各々排他的OR回路25〜
28、NAND回路29〜32、及びNOR回路3
3〜36に入力される。NチヤネルMOSFETで
実現されたトランスフアゲート37〜40(第1
のトランスフアゲートの組)は直列接続され、且
つ、37の入力ノードは基準電位に接続され、4
0の出力ノードはバツフア回路41の入力に接続
される。NチヤネルMOSFETで実現されたトラ
ンスフアゲート42〜45(第2のトランスフア
ゲートの組)は、各々トランスフアゲート37〜
40の出力ノードと基準電位の間に接続され、
各々NOR回路33〜36の出力によつて制御さ
れる。PチヤネルMOSFETで実現されたトラン
スフアゲート46〜49(第3のトランスフアゲ
ートの組)は、各々トランスフアゲート37〜4
0の出力ノードと供給電位VDDの間に接続され、
各々NAND回路29〜32の出力によつて制御
される。
NチヤネルMOSFETで実現されたトランスフ
アゲート50〜53(第4のトランスフアゲート
の組)は直列接続され、且つ、50の入力ノード
は基準電位に接続され、53の出力ノードはバツ
フア回路54の入力に接続される。Pチヤネル
MOSFETで実現されたトランスフアゲート55
〜58(第5のトランスフアゲートの組)は、
各々トランスフアゲート50〜53の出力ノード
と供給電位の間に接続される。
排他的OR回路25の出力は、トランスフアゲ
ート37,50,55を制御する。同様に排他的
OR回路26の出力は、トランスフアゲート3
8,51,56を制御し、排他的OR回路27の
出力は、トランスフアゲート39,52,57を
制御し、排他的OR回路28の出力は、トランス
フアゲート40,53,58を制御する。
NOR回路59〜62は、各々トランスフアゲ
ート50〜53の出力を入力の1つとし、キヤリ
ーの否定入力を他の入力とする。OR回路6
3〜66は、各々NOR回路59〜62の出力を
入力の1つとし、トランスフアゲート37〜40
の出力を他の入力とする。Q0〜Q3はトランスフ
アゲート37〜40の出力ノードにおける信号で
あり、ビツト位置0〜3におけるキヤリー発生項
を示す。R0〜R3はトランスフアゲート50〜5
3の出力ノードにおける信号であり、ビツト位置
0〜3におけるキヤリー伝搬項の否定を示す。
C0〜C3はOR回路63〜66の出力信号であり、
ビツト位置0〜3におけるキヤリー出力を示す。
Pはバツフア回路54の出力信号であり、ビツト
0〜3、全体のキヤリー伝搬項の否定を示す。G
はバツフア回路41の出力信号であり、ビツト0
〜3全体のキヤリ発生項の出力信号を示す。
次に第1図の動作を説明する。こゝで、論理
“0”は基準電位の電圧レベルに対応し、論理
“1”は供給電位の電圧レベルに対応する。また、
A∧BはAとBの論理積を示し、A∨BはAとB
の論理和を示し、A〓BはAとBの排他的論理和
を示し、はAの否定を示す。また説明の都合
上、iをビツト位置とし、gi=Ai∧Bi,Pi=Ai
Biとする。
まず、ビツト位置0の回路、すなわち、排他的
OR回路25、NAND回路29、NOR回路33、
トランスフアゲート37,42,46,50,5
5、NOR回路59、OR回路63の動作を説明す
る。
入力信号A0,B0がともに“0”のとき、排他
的OR回路25は“0”、NAND回路29は“1”
を、NOR回路33は“1”をそれぞれ出力する。
よつて、トランスフアゲート42及び55は導通
し、トランスフアゲート37,46,50は非導
通となり、トランスフアゲート37の出力ノード
の信号Q0は“0”、トランスフアゲート50の出
力ノードの信号R0は“1”となる。また入力信
号A0,B0が“0”,“1”又は“1”,“0”のと
き、排他的OR回路25は“1”、NAND回路2
9は“1”、NOR回路33は“0”を出力する。
よつて、トランスフアゲート37及び50は導通
し、トランスフアゲート42,46,55は非導
通となり、トランスフアゲート37の出力ノード
の信号Q0は“0”、トランスフアゲート50の出
力ノードの信号R0は“0”となる。また、入力
信号A0,B0がともに“1”のとき、排他的OR回
路25は“0”、NAND回路29は“0”、NOR
回路33は“0”を出力する。よつて、トランス
フアゲート46及び55は導通し、トランスフア
ゲート37,42,50は非導通となり、トラン
スフアゲート37の出力ノードの信号Q0
“1”、トランスフアゲート50の出力ノードR0
も“1”となる。よつて、信号Q0,R0をA0,B0
すなわち、g0=A0∧B0,p0=A0〓B0を用いた論
理式で示すと、Q0=g0,R00となる。よつ
て、OR回路63の出力信号C0は、C0=Q0∨(R0
∨)=Q00∧Cin=g0∨p0∨Cinとなり、ビ
ツト位置0のキヤリを正しく作成する。
ここで、排他的OR回路25、NAND回路2
9、NOR回路33、トランスフアゲート37,
42,46,50,55、NOR回路59、OR回
路63で構成されるビツト0の回路、排他的OR
回路26、NAND回路30、NOR回路34、ト
ランスフアゲート38,43,47,51,5
6、NOR回路60、OR回路64で構成されるビ
ツト1の回路、排他的OR回路27、NAND回路
31、NOR回路35、トランスフアゲート39,
44,48,52,57、NOR回路61、OR回
路65で構成されるビツト2の回路、及び排他的
OR回路28、NAND回路32、NOR回路36、
トランスフアゲート40,45,49,53,5
8、NOR回路62、OR回路66で構成されるビ
ツト3の回路は、各々同じ構成で、各々入力信号
A0,B0〜A3,B3に応じて同じ動作をする。よつ
て、トランスフアゲート38〜40の各出力信号
Q1〜Q3及びトランスフアゲート51〜53の各
出力信号R1〜R3は、 Q1=g1∨p1∧Q0=g1∨p1∧g0, Q2=g2∨p2∧Q1=g2∨p2∧g1∨p2∧p1∧g0, Q3=g3∨p3∧Q2 =g3∨p3∧g2∨p3∧p2∧g1∨p3∧p2∧p1∧g0, R11∨p1∧R010, R22∨p2∧R1210, R33∨p3∧R23210, となる。よつてOR回路64〜66の各出力信号 C1〜C3は、 C1=Q1∨(1∨)=Q11∧Cin=g1∨p1
g0∨p1∧p0∧Cin, C2=Q2∨(2∨)=Q22∧Cin =g2∨p2∧g1∨p2∧p1∧g0∧p2∧p1∧p0∧Cin, C3=Q3∨(3∨)=Q33∨Cin =g3∨p3∧g2∨p3∧p2∧g1∨p3∧p2∧p1∧g0
p3∧p2∧p1∧p0∧Cin, となる。すなわち、C1〜C3は各々ビツト位置1
〜3のキヤリーを正しく作成する。また、バツフ
ア回路54の出力信号は=R332
0となり、ビツト0〜3全体のキヤリー伝搬
項の否定を正しく作成する。また、バツフア回路
41の出力信号Gは、G=Q3=g3∨p3∧g2∨p3
p2∧g1∨p3∧p2∧p1∧g0となり、ビツト0〜3全
体のキヤリー発生項を正しく作成する。
なお、第1図は4桁の場合の本発明の実施例で
あるが、ビツト位置によらず回路構成が同じであ
るため、対応するビツト位置の回路を追加又は削
除する事により、容易に任意のビツト数に拡張又
は縮少できる。このとき、nをビツト位置とすれ
ば、 Qo=go∨po∧Qo-1=go∨po∧go-1∨…… po∧po-1……p1∧g0 Roo∨po∧Ro-1oo-1∨……10 Co=Qo∨(o∨)=Qo∨Ro∧Cin =go∨po∧go-1∨……po∧po-1∧…… p1∧g0∨po∧po-1∧……p0Cin となる。
また、本実施例の回路をビツト方向に複数個直
列接続する(このとき2組の直列接続されたトラ
ンスフアゲートの各最左端のトランスフアゲート
の入力ノードは、基準電位ではなく、左隣りの回
路の,G出力に各々対応して接続する)事によ
り拡張する事もできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、必要最
小限のトランスフアゲートを用い、且つビツト位
置によらず、同一の回路構成で、すなわち規則性
の高い回路構成でキヤリールツクアヘツド回路等
を実現する事ができるため、所要素子数の少ない
分だけ、小占有面積、低消費電力となり、また、
回路構成に必要な配線本数の少なくなり、配線に
要する面積も小さく、且つ、ビツト位置によらず
同一の回路構成となるため、パターン設計が容易
となり、複雑な論理関数の出力を与えるキヤリー
ルツクアヘツド回路等のLSI化が容易となる利点
がある。さらに、本発明の回路構成を使用した演
算回路の場合、得られるキヤリー作成に関する遅
延時間の高速化の効果は極めて大きく、特に演算
ビツト数が大きい場合にその効果が顕著で、高精
度高速科学演算回路等において実用的価値が大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のトランスフアゲートを用いた
論理回路の一実施例を示す図、第2図は従来の構
成例を示す図である。 25〜28……排他的OR回路、29〜32…
…NAND回路、33〜36……NOR回路、37
〜40……第1のトランスフアゲート、41……
バツフア回路、42〜45……第2のトランスフ
アゲート、46〜49……第3のトランスフアゲ
ート、50〜53……第4のトランスフアゲー
ト、54……バツフア回路、55〜58……第5
のトランスフアゲート、59〜62……NOR回
路、63〜66……OR回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 1組の入力信号に対して1組の出力信号を同
    時に発生させる論理回路において、 イ 上記入力信号の組に関し、それぞれ第1の中
    間信号の組、第2の中間信号の組及び第3の中
    間信号の組を与える中間論理回路と、 ロ 直列状に接続された第1のトランスフアゲー
    トの組であつて、上記第1の中間信号の組によ
    つて制御され、第1の出力信号を出力する回路
    と、 ハ 上記第1のトランスフアゲートの組の各トラ
    ンスフアゲートと対をなす第2のトランスフア
    ゲートの組であつて、各トランスフアゲートの
    入力ノードが、それに対応する上記第1のトラ
    ンスフアゲートの組の各トランスフアゲートの
    出力ノードに接続され、出力ノードが基準電位
    に接続され、上記第2の中間信号の組によつて
    制御される回路と、 ニ 上記第1のトランスフアゲートの組の各トラ
    ンスフアゲートと対をなす第3のトランスフア
    ゲートの組であつて、各トランスフアゲートの
    出力ノードが、それに対応する第1のトランス
    フアゲートの組の各トランスフアゲートの出力
    ノードに接続され、入力ノードが供給電位に接
    続され、上記第3の中間信号の組によつて制御
    される回路と、 ホ 直列状に接続された第4のトランスフアゲー
    トの組であつて、上記第1の中間信号の組によ
    つて制御され、第2の出力信号を出力する回路
    と、 ヘ 上記第4のトランスフアゲートの組の各トラ
    ンスフアゲートと対をなす第5のトランスフア
    ゲートの組であつて、各トランスフアゲートの
    出力ノードが、それに対応する上記第4のトラ
    ンスフアゲートの組の各トランスフアゲートの
    出力ノードに接続され、入力ノードが供給電位
    に接続され、上記第1の中間信号によつて制御
    される回路と、 ト 上記第1のトランスフアゲートの組、上記第
    2のトランスフアゲートの組、及び上記第3の
    トランスフアゲートの組の各対応する3個のト
    ランスフアゲートの組は、上記第1の中間信号
    の組、上記第2の中間信号の組、及び上記第3
    の中間信号の組の各対応する中間信号によつ
    て、常にいずれか1個のトランスフアゲートが
    導通状態にあるように制御され、且つ、上記第
    1の中間信号によつて制御される上記第4のト
    ランスフアゲートの組及び上記第1の中間信号
    の組によつて制御される上記第5のトランスフ
    アゲートの組の各対応する2個のトランスフア
    ゲートは、一方が導通の時、他方が非導通とな
    る異なるチヤネルタイプのトランスフアゲート
    であること、 を特徴とするトランスフアゲートを用いた論理回
    路。
JP59265609A 1984-12-17 1984-12-17 トランスフアゲ−トを用いた論理回路 Granted JPS61143841A (ja)

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JPS61143841A JPS61143841A (ja) 1986-07-01
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JP2539006B2 (ja) * 1988-08-17 1996-10-02 株式会社東芝 加算器

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