JPH05167432A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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JPH05167432A
JPH05167432A JP3328618A JP32861891A JPH05167432A JP H05167432 A JPH05167432 A JP H05167432A JP 3328618 A JP3328618 A JP 3328618A JP 32861891 A JP32861891 A JP 32861891A JP H05167432 A JPH05167432 A JP H05167432A
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JP
Japan
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nmos
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JP3328618A
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Inventor
Takao Nakamura
孝雄 中村
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイナミック型論理回路において、プリチャ
ージ信号を停止することによって出力信号の“H”レベ
ルデータが失われることを的確に防止する。 【構成】 プリチャージ信号φbが“H”となってNM
OS23がオンすると、ノードN11が“L”となり、P
MOS22がオンしてノードN12が“H”となる。する
と、PMOS21がオフすると共にNMOS24がオン
し、N12が“H”にプリチャージされる。このN12
“H”は、複数の入力信号Ii (i=1,2,…,n)
がすべて“L”でNMOS15i (1,2,…,n)が
すべてオフの場合でも、該N12が“H”に保持される。
そのため、プリチャージ信号φa,φbを停止しても、
出力信号OUTの“H”レベルデータが失われない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、相補型MOSトランジ
スタ(以下、CMOSという)等で構成される多入力の
NAND回路、NOR回路等といった論理回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、論理回路の1つである従来のダ
イナミック型NAND回路の一構成例を示す回路図であ
る。このダイナミック型NAND回路は、CMOSで構
成されるもので、複数の入力信号Ii (i=1,2,
…,n)をそれぞれ入力する入力端子1i (i=1,
2,…,n)と、出力信号OUTを出力する出力端子2
と、正相のプリチャージ信号φaによりゲート制御され
るプリチャージ用のPチャネル型MOSトランジスタ
(以下、PMOSという)3およびNチャネル型MOS
トランジスタ(以下、NMOSという)4と、ゲート側
が各入力端子1i にそれぞれ接続された複数の論理用N
MOS5i (i=1,2,…,n)とを、備えている。
電源電位Vccと出力端子2に接続されたノードN1
の間には、PMOS3が接続され、該ノードN1 と接地
電位Vssとの間に、NMOS5i およびNMOS4が
直列接続されている。なお、図3中のN2 〜Nn+1 は、
各NMOS5i (i=1,2,…,n),4間のノード
である。
【0003】図4は、図3の動作を示すタイミングチャ
ートであり、この図を参照しつつ、図3の動作を説明す
る。まず、プリチャージ信号φaが“L”レベルとな
り、PMOS3がオン、NMOS4がオフとなり、出力
信号OUTが“H”レベルに充電される。このとき、例
えば入力信号Ii (i=1,2,…,n)がすべて
“H”レベルの場合には、各ノードNj (j=1,2,
…,n+1)が“H”レベルに充電される。
【0004】次に、プリチャージ信号φaが“H”レベ
ルとなり、PMOS3がオフ、NMOS4がオンとなっ
て各ノードNj (j=1,2,…,n+1)の電荷がす
べて接地電位Vss側へ放電されると、出力信号OUT
が“L”レベルに変化する。また、入力信号Ii (i=
1,2,…,n)のうち、1つ以上の入力信号が“L”
レベルの場合には、縦続接続されたNMOS5i (i=
1,2,…,n)のうち、1個以上がオフとなる。その
ため、プリチャージ信号φaが“H”レベルとなって
も、少なくともノードN1 の電荷に変化がなく、出力信
号OUTが“H”レベルを保持する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のダイナミック型論理回路では、次のような課題があ
った。出力信号OUTの“L”レベルは、NMOS4お
よびNMOS5i (i=1,2,…,n)の各トランジ
スタがオン状態となってスタテックに保持される。とこ
ろが、出力信号OUTが“H”レベルでは出力端子2が
ハイインピーダンス状態となり、プリチャージ用PMO
S3により、出力負荷や各ノードNj (j=1,2,
…,n+1)に充電(チャージ)された電荷をダイナミ
ックに保持しているだけである。そのため、プリチャー
ジ信号φaを長時間停止すると、出力信号OUTの
“H”レベルのデータが失われてしまうため、プリチャ
ージ信号φaを停止できないという問題があった。ま
た、プリチャージ信号φaを停止できないため、待期
(スタンバイ)時にも電力消費があり、それによって消
費電力が増えるという問題も生じる。
【0006】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、従来のダイナミック型論理回路ではプリチャー
ジ信号を停止できないという点について解決した論理回
路を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第1の発明は、プリチャージ信号に基づき予め出力
端子を“H”レベルに充電しておき、入力信号に応じて
前記出力端子上の電荷を放電または保持するダイナミッ
ク型の論理回路において、電源電圧が印加され入力側ノ
ードと前記出力端子との間にたすき接続されて前記出力
端子の“H”レベル状態を保持する第1および第2のト
ランジスタと、前記入力側ノードと接地電位との間に並
列接続され、前記プリチャージ信号と前記出力端子上の
電位とに基づきそれぞれオン,オフ動作して前記第1,
第2のトランジスタを動作させる第3および第4のトラ
ンジスタとを、設けている。
【0008】第2の発明では、第1の発明の第1,第2
のトランジスタをPMOS、第3,第4のトランジスタ
をNMOSでそれぞれ構成して多入力のCMOS構成に
している。
【0009】
【作用】第1の発明によれば、以上のように論理回路を
構成したので、プリチャージ信号に基づき第3のトラン
ジスタが動作すると、入力側ノードが“L”レベルに引
下げられ、第2のトランジスタを介して出力端子が
“H”レベルに変化し、その“H”レベルによって第4
のトランジスタが動作し、該出力端子が“H”レベルに
プリチャージされ、その“H”レベルが第1および第2
のトランジスタで保持される。このように、従来のダイ
ナミック型論理回路に第1〜第4のトランジスタを付加
してスタテック化することにより、プリチャージ信号を
停止しても出力信号の“H”レベルデータが失われるこ
とがない。
【0010】第2の発明では、CMOS構成により、低
消費電力動作が行える。さらに、第1,第2のトランジ
スタをPMOSで構成することにより、出力端子上の
“H”レベル電位の低下を防止できると共に、第3,第
4のトランジスタをNMOSで構成することにより、出
力端子上の“L”レベルの上昇を防止できる。従って、
前記課題を解決できるのである。
【0011】
【実施例】第1の実施例 図1は、本発明の論理回路の第1の実施例を示すNAN
D回路の回路図である。
【0012】このNAND回路は、従来の図3に示すダ
イナミック型NAND回路に、出力信号を“H”レベル
に保持するための回路を付加することによってスタテッ
ク化したCMOS構成の回路である。このNAND回路
は、従来と同様に、複数の入力信号Ii (i=1,2,
…,n)を入力する入力端子11i (i=1,2,…,
n)と、出力信号OUTを出力する出力端子12と、正
相のプリチャージ信号φaによってゲート制御されるN
MOS14と、ゲートが各入力端子11i にそれぞれ接
続された複数のNMOS15i (i=1,2,…,n)
とを、備えている。複数のNMOS15i (i=1,
2,…,n)とNMOS14とは、出力端子12に接続
された出力側ノードN12と、接地電位Vssとの間に直
列接続されている。
【0013】また、入力側ノードN11と出力側ノードN
12には、出力信号OUTの“H”レベルを保持するため
の第1,第2のトランジスタ(例えば、PMOS)2
1,22が接続されると共に、そのPMOS21,22
を動作させるための第3,第4のトランジスタ(例え
ば、NMOS)23,24が接続されている。PMOS
21は、ドレインが入力側ノードN11、ソースが電源電
位Vcc、ゲートが出力側ノードN12にそれぞれ接続さ
れている。PMOS22は、ドレインが出力側ノードN
12、ゲートが入力側ノードN11、ソースが電源電位Vc
cにそれぞれ接続されている。NMOS23は、逆相の
プリチャージ信号φbによってゲート制御されるもので
あり、ソースが接地電位Vss、ドレインが入力側ノー
ドN11にそれぞれ接続されている。NMOS24は、ソ
ースが接地電位Vss、ゲートが出力側ノードN12、ド
レインが入力側ノードN11にそれぞれ接続されている。
【0014】次に、動作を説明する。まず、プリチャー
ジ動作のため、逆相のプリチャージ信号φbが“H”レ
ベルとなると、NMOS23がオン状態となり、入力側
ノードN11を“L”レベルへ引下げようとする。このと
き、NMOS14は、正相のプリチャージ信号φaによ
ってオフ状態となっているため、ノードN11の電位によ
ってオン状態となったPMOS22により、ノードN12
が“H”レベルに充電され始める。ノードN12がPMO
S21の閾値電圧よりも高くなると、該PMOS21が
オフ状態、NMOS24がオン状態となり、プリチャー
ジ動作が完了する。
【0015】次に、逆相のプリチャージ信号φbが
“L”レベル、正相のプリチャージ信号φaが“H”レ
ベルとなると、NMOS23がオフ状態、NMOS14
がオン状態となる。ここで、複数の入力信号Ii (i=
1,2,…,n)のうちの少なくとも1つ以上が“L”
レベルの場合、その“L”レベルに対応するNMOS1
i がオフ状態となるため、ノードN12の電位に変化は
ない。また、ノードN11の電位は、NMOS24によっ
て“L”レベルを保持しているため、出力信号OUTの
“H”レベルは、ノードN11によってオン状態となった
PMOS22により、スタテックに保持される。従っ
て、プリチャージ信号φa,φbを停止しても、出力信
号OUTの“H”レベルデータが失われない。
【0016】また、複数の入力信号Ii (i=1,2,
…,n)がすべて“H”レベルの場合には、次のように
動作する。プリチャージ信号φbが“L”レベル、プリ
チャージ信号φaが“H”レベルとなると、NMOS2
3がオフ状態、NMOS14がオン状態となる。する
と、ノードN12の電位は、オン状態のNMOS14とオ
ン状態のNMOS15i (1,2,…,n)により、
“L”レベルへ引下げられ始める。すると、PMOS2
1がオン状態、PMOS22がオフ状態になり始める。
ノードN12の電位がNMOS24の閾値電圧より下る
と、該NMOS24がオフ状態、PMOS21がオン状
態、PMOS22がオフ状態となり、出力信号OUTが
“L”レベルとなる。
【0017】以上のように、この第1の実施例では、従
来のダイナミック型論理回路に、出力信号OUTの
“H”レベルを保持するためのPMOS21,22と、
このPMOS21,22を動作させるためのNMOS2
3,24を設けたので、プリチャージ信号φa,φbを
停止しても、出力信号OUTの“H”レベルデータが失
われない。そのため、的確な論理動作が可能となる。従
って、従来のようなダイナミック型論理回路と同じタイ
ミングで使用しながら、スタテック回路として扱うこと
ができる。しかも、プリチャージ信号φa,φbを停止
することにより、スタンバイ時の消費電力を零にでき
る。
【0018】第2の実施例 図2は、本発明の論理回路の第2の実施例を示すCMO
S構成のNOR回路の回路図であり、図1中の要素と共
通の要素には共通の符号が付されている。このNOR回
路では、図1の出力側ノードN12とNMOS14との間
に直列接続された複数のNMOS15i (1,2,…,
n)を、並列接続した点のみが異なっている。このよう
に複数のNMOS15i (1,2,…,n)を並列接続
すると、複数の入力信号Ii (i=1,2,…,n)の
否定論理和が得られ、その出力信号OUTが出力信号1
2から出力される。
【0019】この第2の実施例においても、出力端子1
2に接続された出力側ノードN12に、出力信号OUTの
“H”レベルを保持するためのPMOS21,22と、
該PMOS21,22を動作させるためのNMOS2
3,24とを設けているので、プリチャージ信号φa,
φbを停止でき、第1の実施例と同様の効果が得られ
る。
【0020】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 (i) 図1,図2のNMOS14,15i (1,2,
…,n),23,24、およびPMOS21,22を、
他のMOSトランジスタや、あるいはバイポーラトラン
ジスタ等で構成してもよい。 (ii) 図1ではNAND回路、図2ではNOR回路の
例について説明したが、上記実施例をAND回路やOR
回路等といった他の論理回路にも適用できる。
【0021】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、従来のダイナミック型論理回路に、出力端子
の“H”レベルを保持するための第1,第2のトランジ
スタと、この第1,第2のトランジスタを動作させるた
めの第3,第4のトランジスタとを設けたので、プリチ
ャージ信号を停止しても、出力信号の“H”レベルデー
タが失われない。そのため、従来のダイナミック型論理
回路と同じようなタイミングで使用しながら、スタテッ
ク回路として扱うことができる。しかも、プリチャージ
信号を停止することによってスタンバイ時の消費電力を
零にでき、それによって消費電力を低減できる。
【0022】第2の発明によれば、第1,第2のトラン
ジスタをPMOS、第3,第4のトランジスタをNMO
Sでそれぞれ構成して多入力のCMOS構成にしたの
で、電源電位から接地電位への貫通電流が流れないた
め、低消費電力動作が可能になる。しかも、出力信号の
“H”レベルの低下や、“L”レベルの上昇を防止でき
るので、比較的簡単な回路構成で、的確な論理振幅の出
力信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すNAND回路の回
路図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示すNOR回路の回路
図である。
【図3】従来のダイナミック型NAND回路の回路図で
ある。
【図4】図3の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
14 NMOS 15i (1,2,…,n) NMOS 21,22 PMOS(第1,第2
のトランジスタ) 23,24 NMOS(第3,第4
のトランジスタ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリチャージ信号に基づき予め出力端子
    を“H”レベルに充電しておき、入力信号に応じて前記
    出力端子上の電荷を放電または保持するダイナミック型
    の論理回路において、 電源電圧が印加され入力側ノードと前記出力端子との間
    にたすき接続されて前記出力端子の“H”レベル状態を
    保持する第1および第2のトランジスタと、 前記入力側ノードと接地電位との間に並列接続され、前
    記プリチャージ信号と前記出力端子上の電位とに基づき
    それぞれオン,オフ動作して前記第1,第2のトランジ
    スタを動作させる第3および第4のトランジスタとを、 設けたことを特徴とする論理回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の論理回路において、 前記第1,第2のトランジスタをPチャネル型MOSト
    ランジスタ、前記第3,第4のトランジスタをNチャネ
    ル型MOSトランジスタでそれぞれ構成して多入力の相
    補型MOSトランジスタ構成にしたことを特徴とする論
    理回路。
JP3328618A 1991-12-12 1991-12-12 論理回路 Withdrawn JPH05167432A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982197A (en) * 1996-07-04 1999-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Dynamic circuit
WO2006059379A1 (ja) * 2004-12-01 2006-06-08 Fujitsu Limited ダイナミック回路を用いた半導体装置

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Effective date: 19990311