JPH07131335A - 多入力論理ゲート回路 - Google Patents

多入力論理ゲート回路

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JPH07131335A
JPH07131335A JP5295935A JP29593593A JPH07131335A JP H07131335 A JPH07131335 A JP H07131335A JP 5295935 A JP5295935 A JP 5295935A JP 29593593 A JP29593593 A JP 29593593A JP H07131335 A JPH07131335 A JP H07131335A
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JP
Japan
Prior art keywords
input
nmos
transistor
different
output terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP5295935A
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English (en)
Inventor
Toshio Niwa
寿雄 丹羽
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH07131335A publication Critical patent/JPH07131335A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力信号が入力される入力端子が異なる場合
でも、立ち上がり遅延時間あるいは立ち下がり遅延時間
の差が生じないようにした多入力論理ゲート回路を提供
する。 【構成】 PMOSトランジスタ103 ,104 を電源VD
Dと出力端子109 との間に並列に接続し、NMOSトラ
ンジスタ105 ,106 及びNMOSトランジスタ107 ,10
8 を、それぞれGNDと出力端子109 との間に直列に接
続し、第1の入力端子101 をPMOSトランジスタ104
,NMOSトランジスタ105 及び108 の各ゲートにそ
れぞれ接続し、第2の入力端子102 をPMOSトランジ
スタ103 ,NMOSトランジスタ106 及び107 の各ゲー
トにそれぞれ接続して、2入力NAND回路を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CMOSトランジス
タ集積回路からなる多入力論理ゲート回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、CMOSトランジスタ集積回路
からなる多入力論理ゲート回路の一つである、例えば2
入力NAND回路は、図5に示すような構成になってい
る。すなわち、電源VDDと出力端子507 間に2個のP
MOSトランジスタ503 ,504が並列に接続されてお
り、一方、GNDと出力端子507 間には2個のNMOS
トランジスタ505 ,506 が直列に接続されている。そし
て、一方の入力端子501 は並列接続の一方のPMOSト
ランジスタ504 と直列接続の一方のNMOSトランジス
タ505 の各ゲートに接続し、他方の入力端子502 は並列
接続の他方のPMOSトランジスタ503 と直列接続の他
方のNMOSトランジスタ506 の各ゲートに接続し、2
入力NAND回路を構成している。
【0003】このように構成されている2入力NAND
回路において、2つの入力端子501,502 のうち、いず
れか一方がLレベルになると、並列接続のPMOSトラ
ンジスタ503 ,504 のいずれかがON状態となり、出力
端子507 はHレベルになる。また、2つの入力端子501
,502 が、いずれもHレベルとなると、直列接続のN
MOSトランジスタ505 ,506 がON状態となるので、
出力端子507 はLレベルとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の2入
力NAND回路をはじめとする多入力論理ゲート回路
は、上記のようにトランジスタを並列あるいは直列に接
続して構成されているが、次のような問題点がある。
【0005】すなわち、出力のH又はLレベルへの切り
換わりは、出力の負荷容量をトランジスタを介して充放
電することによって行われる。例えば、前記2入力NA
ND回路の場合、充電は並列に接続されているPMOS
トランジスタを介して行われるため、入力が異なっても
遅延時間は同じである。ところが、放電ではNMOSト
ランジスタが直列に接続されているため、各トランジス
タの基板バイアス効果に差が生じ、閾値電圧Vthが変わ
る。このため、入力が異なった場合、立ち下がり伝搬遅
延時間も異なるという問題が生じる。この立ち下がり伝
搬遅延時間の違いは、最近の動作周波数の高いICで
は、少なからず影響を与えることになり、動作マージン
を十分考慮した設計が要求される。
【0006】本発明は、従来の多入力論理ゲート回路に
おける上記問題点を解消するためになされたもので、入
力ラインが異なる場合でも、立ち上がり伝搬遅延時間あ
るいは立ち下がり伝搬遅延時間に差が生じることなく、
設計の容易なCMOSトランジスタ集積回路からなる多
入力論理ゲート回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、CMOSトランジスタ集積回路
からなる多入力論理ゲート回路において、電源と出力端
子間又は接地と出力端子間に同極性のMOSトランジス
タをn(nは2以上の正の整数)個直列に接続したMO
Sトランジスタ列をn個並列に接続してなるMOSトラ
ンジスタ群を有し、n個の各入力端子を、前記MOSト
ランジスタ群の各MOSトランジスタ列において、それ
ぞれ直列接続順の異なるMOSトランジスタのゲートに
接続して構成するものである。
【0008】このように構成した多入力論理ゲート回路
においては、各入力端子はMOSトランジスタ群におい
て、どのMOSトランジスタ列でもn種類の基板バイア
ス効果の異なるMOSトランジスタのゲートに全て接続
されることになり、従来問題となっていた基板バイアス
効果の差による遅延時間の差異はなくなる。更に、直列
MOSトランジスタ列がn列並列に接続されているの
で、ON抵抗も低減され、充放電時間のスピードを上昇
させることができるという効果が得られる。
【0009】
【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る多入力論理ゲート回路の第1実施例を示す回路
構成図である。この実施例は2入力NAND回路に本発
明を適用したものであり、図において、101 ,102 は第
1及び第2の入力端子、103 ,104 は電源VDDと出力
端子109 との間に接続されたPMOSトランジスタ、10
5 〜108 はNMOSトランジスタで、NMOSトランジ
スタ105 ,106 は出力端子109 とGND間に直列に接続
されており、またNMOSトランジスタ107,108 も同
様に出力端子109 とGND間に直列に接続されている。
そして、第1の入力端子101 は、PMOSトランジスタ
104 ,NMOSトランジスタ105 及びNMOSトランジ
スタ108 の各ゲートにそれぞれ接続され、また第2の入
力端子102 は、PMOSトランジスタ103 と、NMOS
トランジスタ106 及びNMOSトランジスタ107 の各ゲ
ートにそれぞれ接続されており、したがって第1及び第
2の入力端子101 ,102 は、直列接続されている各NM
OSトランジスタの各ゲートにタスキ掛け状に接続され
ている状態となっている。
【0010】次に、上記のように構成された第1実施例
の動作について説明する。第1及び第2の入力端子101
と102 がLレベルになった時、PMOSトランジスタ10
3 と104 がそれぞれON状態となり、出力端子109 はH
レベルとなる。次に、第1の入力端子101 のみがHレベ
ルになった時は、NMOSトランジスタ105 と108 がO
N状態となるが、NMOSトランジスタ106 と107 がO
FF状態なので、出力端子109 はHレベルのままであ
る。次に、第1の入力端子101 と共に第2の入力端子10
2 がHレベルになった時、NMOSトランジスタ106 と
107 もON状態となるので、出力端子109 はLレベルと
なる。一方、第2の入力端子102 が予めHレベルとな
り、その後第1の入力端子101 がHレベルとなる場合で
も、同様にNMOSトランジスタ105 と108 がON状態
となって、はじめて出力端子109 はLレベルとなる。
【0011】ところで、PMOSトランジスタ及びNM
OSトランジスタを、それぞれ同じサイズにした場合、
NMOSトランジスタ105 と106 及びNMOSトランジ
スタ107 と108 の各基板バイアス効果は異なり、閾値電
圧Vthが異なる。しかし、NMOSトランジスタ105 と
107 及びNMOSトランジスタ106 と108 は、それぞれ
基板バイアス効果は一致し、閾値電圧Vthも同じにな
る。第1及び第2の入力端子101 ,102 はタスキ掛け状
態で各NMOSトランジスタの各ゲートに接続している
ので、直列接続特有の基板バイアス効果による閾値電圧
thの差は、入力端子間で相殺され、入力信号が入力さ
れる入力端子が異なっても、出力端子の出力までの立ち
下がり伝搬遅延時間は同じになる。
【0012】また、放電経路についてみると、図5に示
した従来の回路構成では、出力端子509 の放電は直列ト
ランジスタ1列のみで行われているが、本実施例では直
列トランジスタ列が2列設けられているので、立ち下が
り時間を大幅に短縮することができる。
【0013】図2は、この第1実施例及び図5に示した
従来例のSPICEシミュレーションにより得られた立
ち下がり波形を示す図である。図5において、aは入力
信号波形、bは図5に示した従来例において第1の入力
端子501 への入力信号が立ち上がった時の出力波形、c
は第2の入力端子502 への入力信号が立ち上がった時の
出力波形、dは図1に示した本実施例において第1の入
力端子101 又は第2の入力端子102 への入力信号が立ち
上がった時の出力波形を、それぞれ示している。このシ
ミュレーション結果からもわかるように、出力の立ち下
がり伝搬遅延時間は、従来例に比べて改善されており、
更に本実施例では、第1及び第2の入力端子101 と102
への入力信号で、出力の立ち下がり伝搬遅延時間に差が
生じないことも理解できる。
【0014】図3は、第2実施例を示す回路構成図であ
る。この実施例は2入力NOR回路へ本発明を適用した
もので、201 ,202 は第1及び第2の入力端子、203 〜
206は直列トランジスタ列を構成するPMOSトランジ
スタ、207 ,208 は並列に接続されたNMOSトランジ
スタ、209 は出力端子である。この実施例では、直列ト
ランジスタ列が電源VDDと出力端子209 間に接続され
ていて、その極性がPMOSトランジスタになっている
点が第1実施例と異なっている。
【0015】この実施例によれば、第1実施例と同様
に、出力までの立ち上がり伝搬遅延時間は2つの入力間
での差はなくなり、また従来の2入力NOR回路よりも
充電時間が改善される。
【0016】図4は、第3実施例を示す回路構成図であ
る。この実施例は3入力NAND回路に本発明を適用し
たもので、301 〜303 は第1,第2及び第3の入力端
子、304 ,305 ,306 は電源VDDと出力端子316 との
間に並列に接続されたPMOSトランジスタ、307 〜31
5 はNMOSトランジスタで、NMOSトランジスタ30
7 ,308 ,309 、NMOSトランジスタ310 ,311 ,31
2 、NMOSトランジスタ313 ,314 ,315 は、それぞ
れ直列トランジスタ列を構成しており、各直列トランジ
スタ列はそれぞれ出力端子316 とGNDとの間に並列に
接続されている。そして、第1の入力端子301 は、PM
OSトランジスタ306 ,NMOSトランジスタ307 ,N
MOSトランジスタ312 及びNMOSトランジスタ314
の各ゲートにそれぞれ接続され、また第2の入力端子30
2 は、PMOSトランジスタ305 ,NMOSトランジス
タ308 ,NMOSトランジスタ310 及びNMOSトラン
ジスタ315 の各ゲートにそれぞれ接続され、また第3の
入力端子303 は、PMOSトランジスタ304 ,NMOS
トランジスタ309 ,NMOSトランジスタ311 及びNM
OSトランジスタ313 の各ゲートにそれぞれ接続されて
いる。すなわち、各入力端子は直列NMOSトランジス
タ列群の各列において、それぞれ直列接続順の異なる、
つまり異なる行のNMOSトランジスタのゲートに接続
されるようになっており、したがって直列接続特有の基
板バイアス効果による閾値電圧Vthの差異に基づく立ち
下がり伝搬遅延時間の差は、入力端子間で相殺されるよ
うになっており、また放電は3列の直列トランジスタ列
で行われるので、立ち下がり時間を更に大幅に短縮する
ことができる。
【0017】
【発明の効果】上記実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、CMOSトランジスタ集積回路による
多入力論理ゲート回路において、入力信号が入力される
入力端子が異なる場合においても、直列トランジスタ列
の基板バイアス効果による立ち上がり又は立ち下がり伝
搬遅延時間の差の発生を防止することができ、これによ
り多入力論理ゲート回路を使用して回路設計を行う場
合、入力の違いによる伝搬遅延時間差を考慮する必要が
なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多入力論理ゲート回路の第1実施
例を示す回路構成図である。
【図2】第1実施例及び従来例のSPICEシミュレー
ションにより得られた立ち下がり波形を示す図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す回路構成図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す回路構成図である。
【図5】従来の2入力NAND回路を示す回路構成図で
ある。
【符号の説明】
101 第1の入力端子 102 第2の入力端子 103 ,104 PMOSトランジスタ 105 〜108 NMOSトランジスタ 109 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CMOSトランジスタ集積回路からなる
    多入力論理ゲート回路において、電源と出力端子間又は
    接地と出力端子間に同極性のMOSトランジスタをn
    (nは2以上の正の整数)個直列に接続したMOSトラ
    ンジスタ列をn個並列に接続してなるMOSトランジス
    タ群を有し、n個の各入力端子を、前記MOSトランジ
    スタ群の各MOSトランジスタ列において、それぞれ直
    列接続順の異なるMOSトランジスタのゲートに接続し
    ていることを特徴とする多入力論理ゲート回路。
  2. 【請求項2】 前記MOSトランジスタ群において、各
    MOSトランジスタ列の同一直列接続順のMOSトラン
    ジスタは同一の基板バイアス効果を有していることを特
    徴とする請求項1記載の多入力論理ゲート回路。
JP5295935A 1993-11-02 1993-11-02 多入力論理ゲート回路 Pending JPH07131335A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011113