JPH0578972B2 - - Google Patents

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JPH0578972B2
JPH0578972B2 JP59089685A JP8968584A JPH0578972B2 JP H0578972 B2 JPH0578972 B2 JP H0578972B2 JP 59089685 A JP59089685 A JP 59089685A JP 8968584 A JP8968584 A JP 8968584A JP H0578972 B2 JPH0578972 B2 JP H0578972B2
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JP
Japan
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circuit
logic
conductivity type
mosfet
mosfets
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Tadahide Takada
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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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
    • H03K19/17716Logic 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 with synchronous operation, i.e. using clock signals, e.g. of I/O or coupling register
    • H03K19/1772Logic 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 with synchronous operation, i.e. using clock signals, e.g. of I/O or coupling register with synchronous operation of at least one of the logical matrixes

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はプログラム可能な論理アレイに関する
ものである。
(従来技術とその問題点) プログラム可能な論理アレイ(以下、PLAと
記す。)は第1図に示すように、入力データの
AND論理とOR論理とを用いて、任意の論理を出
力する論理回路である。AND論理とOR論理とは
アレイ中のトランジスタの位置を適当に選ぶこと
によつて、任意の論理が構成できることから、プ
ログラム可能であると言われる。以下説明を簡単
にするために、ここでは、入力データをI1,I
2、出力データをO1,O2の2種類に限定し、
これらの間に、O1=I1・I2+1・2,O2=I1・I2
の論理関係があると仮定して、説明する。I1,
I2の反転論理I1,I2はインバータR1,R
2によつて作られる。
従来、相補型のMOS(以下C−MOSと記す。)、
つまり、反対の極性を持つたMOSFETによつて
構成されたPLAとして、スタテイツク型とダイ
ナミツク型との2種類のPLAが用いられている。
これらのC−MOSによるPLAの例を、第2図及
び第3図に示す。
図中、1はAND論理部、2はOR論理部、Q1
1,Q12,Q13,Q14はAND論理用n−
MOSFET、Q21,Q22,Q23はOR論理
用n−MOSFET、Q31,Q32,Q33,Q
34は充電用p−MOSFET、Q41,Q42,
Q43,Q44は放電用n−MOSFET、R1,
R2,R3,R4はインバータ、φ1,φ2はク
ロツク信号をそれぞれ示す。第2図のスタテイツ
ク型PLAは、充電用p−MOSFETのゲートが常
に接地されているのに対し、第3図のダイナミツ
ク型PLAは、充電用p−MOSFETと放電用n−
MOSFETが、互いに同一のクロツク信号に結合
している。両図とも、AND論理とのOR論理が
NOR回路によつて作られている。スタテイツク
型PLAは入力信号I1,I2の変化とともに、
一定の時間遅れで、出力信号O1,O2が決まる
のに対し、ダイナミツク型PLAはクロツクφ1
によつてAND論理が決まり、その後、クロツク
φ2によつてOR論理が決定し、出力が決まる。
しかし、これらのPLAは実用上、いずれも問
題点を有する。スタテイツク型のPLAは、定常
的に電流が流れるため、低消費電力で大規模な論
理回路には不適当である。ダイナミツク型の
PLAは、前段に用いるAND論理部と後段に用い
るOR論理部とを活性化するタイミングをずら
し、2相のクロツクφ1,φ2を用いて駆動する
方式が一般的である。このような2相クロツク駆
動のPLAで、論理回路を構成した場合に、常に
位相のずれた二つのクロツクが必要であり、1相
目のクロツクの立ち上がり時間と、2相目のクロ
ツクの立ち上がり時間との差は、AND論理の論
理処理時間と同一(最高速動作)かそれより長く
しなければならない。従つて、高速動作の達成に
は、二つのクロツクφ1,φ2の時間遅れの制御
が困難であり、従来、両クロツクの時間遅れは動
作マージンを見込んで、長目に取られていたた
め、高速動作には不向きであるという欠点があつ
た。
(発明の目的) 本発明の目的は、OR論理部の動作開始用クロ
ツクを、AND論理部の駆動クロツクを用いて自
動的に発生させて高速動作を可能としたPLAを
提供することにある。
(発明の構成) 本発明は、並列に接続された複数の第1導電型
のMOSFETのソースとドレインを、第1のクロ
ツク信号線をゲートにそれぞれ接続した第1導電
型のMOSFETと第2導電型のMOSFETを介し
て、それぞれ第1および第2の電源端子に接続さ
れるNOR回路群から構成されたAND論理部と、
並列に接続された複数の第1導電型のMOSFET
のソースとドレインを、第2のクロツク信号線を
ゲートにそれぞれ接続した第1導電型の
MOSFETと第2導電型のMOSFETを介して、
それぞれ第1および第2の電源端子に接続される
NOR回路群から構成されるOR論理部と、並列に
接続された複数の第1導電型のMOSFETのソー
スとドレインを、第1のクロツク信号線をゲート
にそれぞれ接続した第1導電型のMOSFETと第
2導電型のMOSFETを介して、それぞれ第1お
よび第2の電源端子に接続されるNOR回路と当
該NOR回路の出力を入力とするインバータ回路
を有するダミー回路とを備え、ダミー回路の
NOR回路を構成する並列接続された複数の第1
導電型のMOSFETのうち、少なくとも1つの
MOSFETのゲートは、第2の電源端子に接続さ
れるとともに、OR論理部のNOR回路を構成する
並列接続された複数のMOSFETと同様の
MOSFETから成り、ゲート容量として振る舞う
複数のダミー用MOSFETを当該NOR回路の負荷
として用いるとともに、当該ダミー回路のインバ
ータ回路の出力を第2のクロツク信号とすること
を特徴とするプログラム可能な論理アレイであ
る。
(発明の原理と作用) AND論理部とOR論理部とがともにNOR回路
で構成されたPLAはもつと高速な動作が可能と
なる。この構成のPLAにおいては、AND論理と
OR論理駆動用に別々のクロツクが必要であつた
が、本発明はAND論理の論理動作完了に合わせ
て、OR論理部の論理動作を開始させるクロツク
を、AND論理部に類似したダミー回路を通して、
最適時刻に自動的に発生させるものである。これ
によつて、コンパクトで、且つ、高速なPLAが
実現できる。
(実施例) 以下、本発明の実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。
第4図は本発明の概念を示すブロツク図であ
る。本発明のPLAは、従来のAND論理部とOR
論理部以外に、AND論理部に類似したダミー論
理回路を有している。クロツクφ1により、
AND論理が開始され、この論理の終了と同時に、
ダミー論理回路を通して自動的に発生されたクロ
ツクφ2がOR論理を開始させ、全体のPLA動作
が終了する。
第5図は本発明をC−MOSに適用した場合の
一例を示す回路図で、1はAND論理部、2はOR
論理部、3はダミー論理回路、Q11,Q12,
Q13,Q14はAND論理用n−MOSFET、
Q21,Q22,Q23はOR論理用n−
MOSFET、Q31,Q32,Q33,Q34は
充電用p−MOSFET、Q41,Q42,Q4
3,Q44は放電用n−MOSFET、R1,R
2,R3,R4はインバータ、Q15,Q16は
ダミー論理回路内のn−MOSFET、Q24,Q
25はダミー用n−MOSFET、Q35は充電用
p−MOSFET、Q45は放電用n−MOSFET、
R5は遅延用インバータをそれぞれ示す。AND
論理部内のn−MOSFETQ41,Q42及びp
−MOSFET Q31,Q32とダミー論理回路
内のn−MOSFET Q45及びp−MOSFET
Q35のゲートは、クロツク信号φ1に接続し、
OR論理部内のn−MOSFET Q43,Q44及
びp−MOSFET Q33,Q34のゲートはダ
ミー論理回路3の出力端子N6に接続している。
ダミー論理回路内のn−MOSFET Q15のゲ
ートは電源線VDDに、Q16のゲートは接地線
GNDに接続している。ダミー用n−MOSFET
Q24とQ25とのゲートは、ダミー論理回路内
のNOR回路の出力端子N5に結合し、それらの
ソース及びドレインは互いに結合してゲート容量
としてふるまう。本発明のPLAの動作を第6図
に示す動作波形図を用いて説明する。時刻t0にお
いてクロツク信号φ1の電圧は低レベルに保持さ
れ、AND論理部内のNOR回路の出力端子N1,
N2及びダミー論理回路内の端子N5の電圧は高
レベルに、端子N6の電圧は低レベルに、OR論
理部内のNOR回路の出力端子N3,N4の電圧
は高レベルに、出力端子O1,O2の電圧は低レ
ベルにそれぞれプリチヤージされる。論理動作が
始まるt1までに、入力信号I1,I2のレベルが
予め決められ、インバータR1,R2を通した反
転信号とともに、AND論理部の入力として使わ
れる。時刻t1において、クロツク信号φ1が低レ
ベルから高レベルに上がると、放電用n−
MOSFET Q41,Q42,Q45が導通状態
となり、入力信号I1,I2に応じて、端子N
1,N2の電圧が時刻t2において決定される。例
えば、入力信号のI1,I2がともに低レベルの
場合には、端子N1の電圧は高レベルに保持され
続ける一方、端子N2の電圧は低レベルに下が
る。この動作に平行して端子N5の電圧はn−
MOSFET Q15及びQ45が導通しているの
で低レベルに下がり、時刻t3に端子N6の電圧は
低レベルから高レベルに上がる。この結果、放電
用nMOSFET Q43,Q44が導通状態とな
り、端子N1,N2の電圧に応じて端子N3,N
4の電圧が時刻t4に決定される。ここでは、端子
N1の電圧が高レベルで端子N2の電圧が低レベ
ルであるので、端子N3の電圧は低レベルに下が
る一方、端子N4の電圧は高レベルに保持され続
ける。この後、時刻t5において、出力端子O1の
電圧は高レベルに上がる一方、出力端子O2の電
圧は低レベルを保持し続ける。このようにして、
O1=I1・I2+1・2,O2=I1・I2の論理処理が行
なわれる。次に、時刻t6において、クロツク信号
φ1が高レベルから低レベルに下がると、上述し
たと同じような動作過程を通じて時刻t0のプリチ
ヤージ状態に戻る。
この動作過程において、時刻t3は時刻t2より少
し遅れているが、端子N5の寄生容量・又は、遅
延用インバータR5の大きさを調節して、時刻t3
を時刻t2と同じにすることもできる。この場合が
このPLAの最高速動作となる。第5図の本実施
例では、端子N5の寄生容量を端子N2と同じに
するために、NOR回路のゲート数及びダミー用
n−MOSFETの数をそれぞれ2ケとし、n−
MOSFET Q16のゲートを接地して非導通と
し、n−MOSFET Q15だけで端子N5の電
荷を放電するようにしている。n−MOSFET
Q15,Q16のゲートを電源線VDDと接地線
GNDとに接続する以外に、入力データI1と
1、又は、I2と2にそれぞれ接続しても同じ
動作が実現できる。
(発明の効果) この一連の動作において、PLAの論理処理時
間は時刻t1におけるφ1の立ち上りから時刻t5
おける出力端子O1,O2の電圧決定までであ
り、論理動作は連続的に行なわれると同時に、ダ
ミー論理回路を最適に設計することによつて、最
高速の論理処理時間を1相クロツクφ1で達成で
きる利点がある。このことは、本実施例で示した
AND論理部とOR論理部とをともに、NOR回路
で実現した場合に、特に、高速動作が可能とな
り、実用上、有利となる。
以上実施例では、説明を入出力端子数が2ケず
つの場合について行なつたが、これは何も本発明
を拘束するものではなく、任意の数の入出力端子
の場合についても成り立つ。但し、AND論理部
の出力端子が多い場合には、ダミー論理回路の出
力端子N6の電圧が低レベルから高レベルに上が
る時刻t3は、AND論理部内のNOR回路の出力端
子の電圧が、高レベルから低レベルに下がるもつ
とも遅い時刻より、早くしないように設定しなけ
ればならない。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的なPLAのブロツク構成図、第
2図は従来のスタテイツク型C−MOS PLAの
回路図、第3図は従来のダイナミツク型C−
MOS PLAの回路図、第4図は本発明のPLAの
ブロツク構成図、第5図は本発明をC−MOSに
適用した場合の一実施例を示す回路図、第6図は
第5図のPLAの動作を示す波形図である。 図において、1はAND論理部、2はOR論理
部、3はダミー論理回路、QはMOSFET、Rは
インバータ、φはクロツク信号、Nは端子、Iは
入力データ、Oは出力データ、tは時刻、VDD
電源線、GNDは接地線を、それぞれ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 並列に接続された複数の第1導電型の
    MOSFETのソースとドレインを、第1のクロツ
    ク信号線をゲートにそれぞれ接続した第1導電型
    のMOSFETと第2導電型のMOSFETを介して、
    それぞれ第1および第2の電源端子に接続される
    NOR回路群から構成されたAND論理部と、並列
    に接続された複数の第1導電型のMOSFETのソ
    ースとドレインを、第2のクロツク信号線をゲー
    トにそれぞれ接続した第1導電型のMOSFETと
    第2導電型のMOSFETを介して、それぞれ第1
    および第2の電源端子に接続されるNOR回路群
    から構成されるOR論理部と、並列に接続された
    複数の第1導電型のMOSFETのソースとドレイ
    ンを、第1のクロツク信号線をゲートにそれぞれ
    接続した第1導電型のMOSFETと第2導電型の
    MOSFETを介して、それぞれ第1および第2の
    電源端子に接続されるNOR回路と当該NOR回路
    の出力を入力とするインバータ回路を有するダミ
    ー回路とを備え、ダミー回路のNOR回路を構成
    する並列接続された複数の第1導電型の
    MOSFETのうち、少なくとも1つのMOSFET
    のゲートは、第2の電源端子に接続されるととも
    に、OR論理部のNOR回路を構成する並列接続さ
    れた複数のMOSFETと同様のMOSFETから成
    り、ゲート容量として振る舞う複数のダミー用
    MOSFETを当該NOR回路の負荷として用いると
    ともに、当該ダミー回路のインバータ回路の出力
    を第2のクロツク信号とすることを特徴とするプ
    ログラム可能な論理アレイ。
JP59089685A 1984-05-04 1984-05-04 プログラム可能な論理アレイ Granted JPS60233933A (ja)

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JPS60233933A JPS60233933A (ja) 1985-11-20
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