JPH0736667A - Full adder circuit - Google Patents

Full adder circuit

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JPH0736667A
JPH0736667A JP17900893A JP17900893A JPH0736667A JP H0736667 A JPH0736667 A JP H0736667A JP 17900893 A JP17900893 A JP 17900893A JP 17900893 A JP17900893 A JP 17900893A JP H0736667 A JPH0736667 A JP H0736667A
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JP
Japan
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circuit
input signal
nmos
signal
block
Prior art date
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Application number
JP17900893A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Fukuoka
俊彦 福岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make a full adder circuit high in speed and low in power consumption without reducing the number of element for the logic generation of the circuit block for outputting an SUM signal. CONSTITUTION:In a circuit block 30 for outputting an SUM signal, the number of element for the logic generation is made 8 transistors, and path gate logic is generated by using only NMOS 1 to 8 which are smaller than a PMOS in transmission delay time. Further, by using a CMOS inverter 22 for an output stage, the current driving of the sum signal is performed. A circuit block 31 for outputting a carry signal is made to have complemently path gate logic constitutions 9 to 18 using both of the PMOS and the NMOS by taking the balance of the current driving force with the circuit block 30 for outputting the SUM signal into comsideration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加算器、乗算器等に用
いられる全加算器の回路に係り、高速化、低消費電力化
を要求される全加算器の回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit of a full adder used in an adder, a multiplier, etc., and more particularly to a circuit of a full adder required to have high speed and low power consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、トランスファーゲートを用いて
構成する従来の全加算器の回路の一例である。図2にお
いて、全加算器は第1のブロック130と、第2のブロ
ック131から構成される。第1のブロック130は、
NチャネルMOSトランジスタ(以下NMOSと記す)
102、104、106、108およびPチャネルMO
Sトランジスタ(以下PMOSと記す)101、10
3、105、107と、CMOSインバータ122から
構成される。なお、140は、PMOS101のソース
およびNMOS102ソースが接続されたノードで、1
41は、PMOS101のドレイン、NMOS102の
ドレイン、PMOS103のドレイン、NMOS104
のドレイン、PMOS105のソース、NMOS106
のソース、PMOS107のゲートおよびNMOS10
8のゲートが接続されたノードである。第2のブロック
131は、NMOS114から118およびPMOS1
09から113と、CMOSインバータ123で構成さ
れている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of a circuit of a conventional full adder configured by using transfer gates. In FIG. 2, the full adder is composed of a first block 130 and a second block 131. The first block 130 is
N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS)
102, 104, 106, 108 and P channel MO
S transistors (hereinafter referred to as PMOS) 101, 10
3, 105, 107 and a CMOS inverter 122. Reference numeral 140 denotes a node to which the source of the PMOS 101 and the source of the NMOS 102 are connected.
41 denotes a drain of the PMOS 101, a drain of the NMOS 102, a drain of the PMOS 103, and an NMOS 104.
Drain, PMOS 105 source, NMOS 106
Source, gate of PMOS 107 and NMOS 10
8 is the node to which the gate is connected. The second block 131 includes NMOSs 114 to 118 and PMOS1.
09 to 113 and a CMOS inverter 123.

【0003】第1のブロック130において、入力信号
Aは、PMOS101のゲートに入力されると同時に、
PMOS103のソースに入力される。この時、入力信
号Aは、PMOS101のオンまたはオフ状態の切替え
を司る。入力信号AがCMOSインバータ119を介し
て反転したAの反転入力信号A ̄は、NMOS102の
ゲートに入力されると同時に、NMOS104のドレイ
ンに入力される。この時、Aの反転入力信号A ̄は、N
MOS102のオンまたはオフ状態の切替えを司る。入
力信号Cは、入力信号Aと同様に、PMOS105のゲ
ートに入力されると同時に、PMOS107のソースに
入力される。この時、入力信号Cは、PMOS105の
オンまたはオフ状態の切替えを司る。
In the first block 130, the input signal A is input to the gate of the PMOS 101 and at the same time,
It is input to the source of the PMOS 103. At this time, the input signal A controls the switching of the ON or OFF state of the PMOS 101. An inverted input signal A of A obtained by inverting the input signal A through the CMOS inverter 119 is input to the gate of the NMOS 102 and simultaneously to the drain of the NMOS 104. At this time, the inverted input signal A of A is N
It controls the switching of the on or off state of the MOS 102. Like the input signal A, the input signal C is input to the gate of the PMOS 105 and simultaneously to the source of the PMOS 107. At this time, the input signal C controls the switching of the ON or OFF state of the PMOS 105.

【0004】入力信号Cがインバータ121を介して反
転したCの反転入力信号C ̄は、NMOS106のゲー
トに入力されると同時に、NMOS108のドレインに
入力される。この時、Cの反転入力信号C ̄は、NMO
S106のオンまたはオフ状態の切替えを司る。入力信
号Bは、PMOS103およびNMOS104のゲート
に入力されると同時に、ノード140に入力される。こ
の時、PMOS103およびNMOS104のオンまた
はオフ状態の切替えを司る。入力信号Bは、ノード14
0に入力された後、入力信号AまたはA ̄によって、オ
ン状態になったPMOS101またはNMOS102を
介した後、ノード141に入力される。その後、入力信
号Bは、入力信号CまたはC ̄によって、オン状態にな
ったPMOS105またはNMOS106を介した後、
CMOSインバータ122に入力される。SUM信号
は、このCMOSインバータ122の出力信号である。
An inverted input signal C of C obtained by inverting the input signal C via the inverter 121 is input to the gate of the NMOS 106 and at the same time to the drain of the NMOS 108. At this time, the inverted input signal C of C is NMO.
It controls the switching of the on or off state of S106. The input signal B is input to the gates of the PMOS 103 and the NMOS 104, and at the same time, is input to the node 140. At this time, the switching of the ON or OFF state of the PMOS 103 and the NMOS 104 is controlled. Input signal B is at node 14
After being inputted to 0, it is inputted to the node 141 after passing through the PMOS 101 or the NMOS 102 which is turned on by the input signal A or A. After that, the input signal B passes through the PMOS 105 or the NMOS 106 which is turned on by the input signal C or C,
It is input to the CMOS inverter 122. The SUM signal is an output signal of the CMOS inverter 122.

【0005】第2のブロック131において、入力信号
Aは、PMOS110および113、NMOS115お
よび116のゲートに入力され、これらPMOS110
および113、NMOS115および116のオンある
いはオフ状態の切替えを司る。入力信号Bは、PMOS
109およびNMOS117のゲートに入力され、これ
らPMOS109およびNMOS117のオンあるいは
オフ状態の切替えを司る。入力信号Cは、PMOS11
1および112、NMOS114および118のゲート
に入力され、これらPMOS111および112、NM
OS114および118のオンあるいはオフ状態の切替
えを司る。ブロック131においては、電源あるいはグ
ランドから、入力信号A、B、Cによってオン状態とな
ったPMOSあるいはNMOSを経由する各ノードを介
して、CMOSインバータ123にHレベルあるいはL
レベルの信号が入力される。キャリー信号はこのCMO
Sインバータ123の出力信号である。
In the second block 131, the input signal A is input to the gates of the PMOSs 110 and 113 and the NMOSs 115 and 116, and these PMOSs 110 and 113 are input.
And 113 and the switching of the on / off states of the NMOSs 115 and 116. Input signal B is PMOS
It is input to the gates of 109 and the NMOS 117, and controls switching of the PMOS 109 and the NMOS 117 between on and off states. The input signal C is the PMOS 11
1 and 112, input to the gates of NMOS 114 and 118, and these PMOS 111 and 112, NM
It is responsible for switching the OS 114 and 118 between ON and OFF states. In the block 131, the CMOS inverter 123 is set to the H level or the L level from the power supply or the ground through the nodes passing through the PMOS or the NMOS turned on by the input signals A, B, and C.
The level signal is input. Carry signal is this CMO
This is the output signal of the S inverter 123.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図2に示した前記全加
算器回路のSUM信号を出力するための回路であるブロ
ック30において、ロジック生成のための素子数は、出
力段のCMOSインバータ122を除いたものであるか
ら、8トランジスタとなっている。同様に、キャリー信
号を出力するための回路であるブロック31において、
ロジック生成をするための素子数は、出力段のCMOS
インバータ123を除いたものであるから、10トラン
ジスタとなっている。これらの素子数は、従来存在す
る、他の全加算器回路と比較してももっとも少ない素子
数となっている。高速化あるいは低消費電力化を行なう
には、さらに素子数を減らすことが必要となる。しかし
ながら、SUM信号あるいはキャリー信号の反転出力を
取り出す回路でない場合、上記素子数をさらに減らすこ
とは、ロジック生成上非常に困難となる。上記素子数を
増加させた場合、低消費電力化が図れる可能性はある
が、これと合わせて高速化をおこなうことは困難とな
る。
In the block 30 which is a circuit for outputting the SUM signal of the full adder circuit shown in FIG. 2, the number of elements for logic generation is determined by the CMOS inverter 122 at the output stage. Since it is excluded, it has 8 transistors. Similarly, in the block 31 which is a circuit for outputting a carry signal,
The number of elements for generating logic is the CMOS of the output stage.
Since the inverter 123 is removed, the number of transistors is 10. The number of these elements is the smallest as compared with other conventional full adder circuits. To achieve higher speed or lower power consumption, it is necessary to further reduce the number of elements. However, if the circuit is not a circuit that takes out the inverted output of the SUM signal or the carry signal, it is very difficult in terms of logic generation to further reduce the number of elements. When the number of elements is increased, it is possible to reduce power consumption, but it is difficult to increase the speed together with this.

【0007】本発明は上記問題点に鑑み、SUM信号を
出力するための回路ブロックのロジック生成のための素
子数を減らすことなく、高速化および低消費電力化を実
現するための全加算器回路を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention is a full adder circuit for realizing high speed and low power consumption without reducing the number of elements for logic generation of a circuit block for outputting a SUM signal. Is provided.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明においては、SUM信号を出力するための回
路ブロックにおいて、ロジック生成のための素子数は、
8トランジスタとするが、PMOSよりも伝播遅延時間
の小さい、NMOSのみを用いて、パスゲートロジック
生成を行なう。さらに、出力段にCMOSインバータを
用いてSUM信号の電流駆動を行なうという構成とし
た。キャリー信号を出力するための回路ブロックは、S
UM信号を出力するための回路であるブロックとの電流
駆動力のバランスを考慮し、PMOSおよびNMOS併
用する相補型パスゲートロジック構成とする。
In order to solve the above problems, in the present invention, the number of elements for logic generation in the circuit block for outputting the SUM signal is
Although eight transistors are used, the pass gate logic is generated by using only the NMOS, which has a smaller propagation delay time than the PMOS. Further, a CMOS inverter is used in the output stage to drive the current of the SUM signal. The circuit block for outputting the carry signal is S
Considering the balance of the current driving force with the block that is the circuit for outputting the UM signal, the complementary pass gate logic configuration is used in which both PMOS and NMOS are used.

【0009】[0009]

【作用】本発明は上記した構成によって、従来の回路と
同じ素子数で構成された回路にもかかわらず、NMOS
のみを用いたパスゲートロジックで構成することにより
SUM信号の出力の高速化を図ることが可能となる。
According to the present invention, with the above-described configuration, the NMOS circuit is constructed with the same number of elements as the conventional circuit.
It is possible to speed up the output of the SUM signal by configuring the pass gate logic using only the SUM signal.

【0010】また、加算器あるいは乗算器を形成するた
めに、全加算器を用いる場合、キャリー信号は、その性
質上、次段の全加算器に伝播されるため、SUM信号よ
りも、大きな電流駆動力が必要となる。よって、キャリ
ー信号を出力するための回路ブロックについては、PM
OSおよびNMOSを併用した相補型パスゲートロジッ
クで構成し電流駆動力を確保する。
When a full adder is used to form an adder or a multiplier, the carry signal is propagated to the next full adder due to its nature, so that a carry current larger than that of the SUM signal is used. Driving force is required. Therefore, regarding the circuit block for outputting the carry signal, PM
It is composed of a complementary pass gate logic that uses both OS and NMOS to secure the current driving force.

【0011】SUM信号を出力するための回路であるブ
ロックが前記NMOSを用いることで高速化が実現し、
一方、キャリー信号を出力するための回路ブロックにお
いて、電流駆動力が確保されるため、キャリー信号伝達
経路における寄生容量あるいは、次段の全加算器の入力
容量による、伝播遅延が防止できるために低消費電力化
が実現でき、全加算器全体として、高速化および低消費
電力化が共に実現できることとなる。
By using the NMOS in the block, which is a circuit for outputting the SUM signal, high speed is realized,
On the other hand, in the circuit block for outputting the carry signal, the current driving force is secured, so that the propagation delay due to the parasitic capacitance in the carry signal transmission path or the input capacitance of the full adder in the next stage can be prevented, so that it is low. The power consumption can be realized, and the full adder as a whole can achieve both high speed and low power consumption.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】(実施例1)図1は、本発明の一実施例に
よる全加算回路を示す回路図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a circuit diagram showing a full adder circuit according to an embodiment of the present invention.

【0014】図1において、本発明よる全加算器は、入
力信号A、BおよびC、入力信号Aの反転入力信号を作
るためのCMOSインバータ19、入力信号Bの反転入
力信号を作るためのCMOSインバータ20、および入
力信号Cの反転入力信号を作るためのCMOSインバー
タ21、第1のブロック30と、第2のブロック31か
ら構成される。
Referring to FIG. 1, a full adder according to the present invention includes a CMOS inverter 19 for generating input signals A, B and C, an inverted input signal of the input signal A, and a CMOS inverter for generating an inverted input signal of the input signal B. It is composed of an inverter 20, a CMOS inverter 21 for producing an inverted input signal of the input signal C, a first block 30, and a second block 31.

【0015】さらに、第1のブロック30は、NMOS
1〜8およびCMOSインバータ22から構成される。
なお、40は、NMOS1のドレイン、NMOS2のソ
ース、NMOS5のソースおよびNMOS8のドレイン
が接続されたノードで、41は、NMOS2のドレイン
およびNMOS3のソースが接続されたノードで、42
は、NMOS3のドレイン、NMOS4のソース、NM
OS6のドレインおよびNMOS7のソースが接続され
たノードである。
Further, the first block 30 is an NMOS.
1 to 8 and a CMOS inverter 22.
Reference numeral 40 denotes a node to which the drain of the NMOS1, the source of the NMOS2, the source of the NMOS5 and the drain of the NMOS8 are connected, and 41 is a node to which the drain of the NMOS2 and the source of the NMOS3 are connected.
Is the drain of NMOS3, the source of NMOS4, NM
This is a node to which the drain of OS6 and the source of NMOS7 are connected.

【0016】第2のブロック31は、PMOS9〜1
3、NチャネルMOSトラジスタ14〜18およびCM
OSインバータ23で構成されている。ただし、図1に
おいて、第1のブロック30を構成するすべてのNMO
Sと第2のブロック31を構成するすべてのNMOSの
ゲート幅およびゲート長は同一とし、第2のブロック3
1を構成するすべてのPMOSのゲート幅とゲート長
は、まず、ゲート幅については、第1のブロック30お
よび第2のブロック31を構成するNMOSのゲート幅
の1.5倍とし、ゲート長については、第1のブロック
30および第2のブロック31を構成するNMOSのゲ
ート長と同一とする。
The second block 31 includes PMOSs 9 to 1
3, N-channel MOS transistors 14-18 and CM
It is composed of the OS inverter 23. However, in FIG. 1, all NMOs that make up the first block 30 are
The gate width and gate length of S and all the NMOSs forming the second block 31 are the same, and the second block 3
The gate widths and gate lengths of all the PMOSs that form 1 are first set to 1.5 times the gate widths of the NMOSs that form the first block 30 and the second block 31, and the gate lengths Is the same as the gate length of the NMOS forming the first block 30 and the second block 31.

【0017】以上のように構成された全加算回路につい
て、以下その動作を説明する。第1のブロック30にお
いて、入力信号Aは、NMOS1および3のゲートに入
力され、これらNMOS1および3のオンまたはオフ状
態の切替えを司り、入力信号AがCMOSインバータ1
9を介して反転したAの反転入力信号A ̄は、NMOS
2および4のゲートに入力され、これらNMOS2およ
び4のオンまたはオフ状態の切替えを司る。入力信号B
は、ノード41に対して入力され、入力信号BがCMO
Sインバータ20を介して反転したBの反転入力信号B
 ̄は、NMOS1のソースおよびNMOS4のドレイン
に入力される。
The operation of the full adder configured as above will be described below. In the first block 30, the input signal A is input to the gates of the NMOSs 1 and 3, and controls the switching of the NMOSs 1 and 3 between ON and OFF states.
The inverted input signal A of A inverted via 9 is the NMOS
It is inputted to the gates of 2 and 4 and controls the ON or OFF state of these NMOSs 2 and 4. Input signal B
Is input to the node 41 and the input signal B is CMO.
Inverted input signal B of B inverted via S inverter 20
The input is input to the source of the NMOS1 and the drain of the NMOS4.

【0018】入力信号Cは、NMOS6および8のゲー
トに入力され、これらNMOS6および8のオンまたは
オフ状態の切替えを司り、入力信号CがCMOSインバ
ータ21を介して反転したCの反転入力信号C ̄は、N
MOS5および7のゲートに入力され、これらNMOS
5および7のオンまたはオフ状態の切替えを司る。入力
信号Bは、ノード41に入力された後、入力信号Aある
いはA ̄によって、オン状態になったNMOS3あるい
は2を介して、ノード42あるいはノード40へに伝播
され、その後、入力信号C ̄あるいはCによって、オン
状態になったNMOS7あるいは8を介して、CMOS
インバータ22へ入力される。SUM信号はCMOSイ
ンバータ22の出力信号である。
The input signal C is input to the gates of the NMOSs 6 and 8, and controls the ON / OFF state of the NMOSs 6 and 8, and the inverted input signal C of the input signal C inverted by the CMOS inverter 21. Is N
Input to the gates of MOS5 and MOS7, these NMOS
It is responsible for switching the on and off states of 5 and 7. The input signal B is input to the node 41 and then propagated to the node 42 or the node 40 by the input signal A or A-through the NMOS 3 or 2 which is turned on, and then the input signal C-or The CMOS is turned on via the NMOS 7 or 8 which is turned on by C.
It is input to the inverter 22. The SUM signal is an output signal of the CMOS inverter 22.

【0019】一方、第2のブロック31において、入力
信号Aは、PMOS10および13の、NMOS15お
よび16のゲートに入力され、これらPMOS10およ
び13、NMOS15および16のオンあるいはオフ状
態の切替えを司る。入力信号Bは、PMOS9およびN
MOS17のゲートに入力され、これらPMOS9およ
びNMOS17のオンあるいはオフ状態の切替えを司
る。入力信号Cは、PMOS11および12、NMOS
14および18のゲートに入力され、これらPMOS1
1および12、NMOS14および18のオンあるいは
オフ状態の切替えを司る。ブロック31においては、電
源あるいはグランドから、入力信号A、B、Cによって
オン状態となったPMOSあるいはNMOSを経由する
各ノードを介して、CMOSインバータ23にHレベル
あるいはLレベルの信号が入力される。キャリー信号は
このCMOSインバータ23の出力信号である。
On the other hand, in the second block 31, the input signal A is input to the gates of the NMOSs 15 and 16 of the PMOSs 10 and 13, and controls the switching of the PMOSs 10 and 13 and the NMOSs 15 and 16 to the on or off state. The input signal B is PMOS 9 and N
It is input to the gate of the MOS 17 and controls the ON / OFF state of the PMOS 9 and the NMOS 17. The input signal C is PMOS 11 and 12, NMOS
Input to the gates of 14 and 18 and these PMOS1
It controls the switching of the ON and OFF states of 1 and 12 and NMOS 14 and 18. In the block 31, an H level signal or an L level signal is input from the power supply or the ground to the CMOS inverter 23 via each node passing through the PMOS or NMOS turned on by the input signals A, B and C. . The carry signal is an output signal of the CMOS inverter 23.

【0020】本発明による全加算器の動作を表す真理値
表を(表1)に示す。
A truth table showing the operation of the full adder according to the present invention is shown in (Table 1).

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】以上のように本実施例によれば、図1に示
した通り、SUM信号を出力するための回路であるブロ
ック30において、ロジック生成のための素子数は、イ
ンバータ22を除いたものであるから、8トランジスタ
となっている。これは、従来例として示した、図2にお
けるSUM信号を出力するための回路であるブロック1
30におけるロジック生成のための素子数と同数である
が、本実施例におけるブロック30のロジック生成は、
NMOSのみによるパスゲートロジックを用いているこ
とより、PMOSおよびNMOSを併用している、図2
に示したブロック130よりも信号伝播遅延時間が短く
なり、高速化が実現できる。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, in the block 30 which is a circuit for outputting the SUM signal, the number of elements for logic generation is the one excluding the inverter 22. Therefore, it has 8 transistors. This is a block 1 which is a circuit for outputting the SUM signal in FIG. 2 shown as a conventional example.
Although the number of elements for logic generation in 30 is the same, the logic generation of the block 30 in this embodiment is
Since the pass gate logic using only the NMOS is used, the PMOS and the NMOS are used together.
The signal propagation delay time is shorter than that of the block 130 shown in (1), and higher speed can be realized.

【0023】一方、キャリー信号を出力するための回路
であるブロック31においても、ブロック内の信号伝播
遅延時間の短縮は重要であるが、次段の全加算器への入
力信号となるキャリー信号の特性から考えて、電流駆動
力の確保がより重要となるため、図1に示した通り、N
MOSのみによるパスゲートロジックではなく、PMO
SおよびNMOSを併用する素子数10トランジスタの
相補型パスゲートロジックを用いて構成することによ
り、キャリー信号の波形劣化を防止して、低消費電力化
を実現する。
On the other hand, in the block 31 which is a circuit for outputting a carry signal, it is important to shorten the signal propagation delay time in the block, but the carry signal to be the input signal to the full adder in the next stage is important. Considering the characteristics, it is more important to secure the current driving force. Therefore, as shown in FIG.
PMO instead of pass gate logic using only MOS
By using a complementary pass gate logic of 10 transistors in which S and NMOS are used together, waveform deterioration of the carry signal is prevented and low power consumption is realized.

【0024】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図3は、本発明の第2の実施例を示す全加
算回路の回路図である。本実施例の構成は、第1の実施
例を示した図1と同様であるが、以下に述べる点におい
て、図1と異なる。それは、NMOSについて、第1の
ブロック230を構成するすべてのNMOSのゲート幅
を、第2のブロック231を構成するすべてのNMOS
のゲート幅の1.6倍から2倍にするという点である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a full adder circuit showing a second embodiment of the present invention. The configuration of this embodiment is the same as that of FIG. 1 showing the first embodiment, but is different from FIG. 1 in the points described below. As for the NMOS, the gate widths of all the NMOSs forming the first block 230 are equal to those of the NMOSs forming the second block 231.
The point is to increase the gate width from 1.6 times to twice.

【0026】なお、第1のブロック230を構成するす
べてのNMOSのゲート長、第2のブロックを構成する
すべてのNMOSのゲート長、および第2のブロック2
31を構成するすべてのPMOSのゲート長は同一と
し、第2のブロック231を構成するすべてのPMOS
のゲート幅は、第2のブロック231を構成するすべて
のNMOSの1.5倍とする。
The gate lengths of all the NMOSs forming the first block 230, the gate lengths of all the NMOSs forming the second block, and the second block 2
The gate lengths of all the PMOSs forming 31 are the same, and all the PMOSs forming the second block 231 are
The gate width of is equal to 1.5 times that of all the NMOSs forming the second block 231.

【0027】以上のように構成された全加算回路におけ
る動作は、第1の実施例の全加算回路と同様になるが、
SUM信号を出力するための回路であるブロック230
のNMOSのゲート幅を1.6倍から2倍に大きくした
ことにより、従来の全加算回路より高速化された実施例
1における全加算回路より、さらに、高速化が可能とな
る。
The operation of the full adder circuit configured as described above is the same as that of the full adder circuit of the first embodiment.
Block 230, which is a circuit for outputting a SUM signal
By increasing the gate width of the NMOS from 1.6 times to 2 times, it is possible to further speed up the full adder circuit of the first embodiment, which is faster than the conventional full adder circuit.

【0028】(実施例3)以下本発明の第3の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図4は、本発明の第3の実施例を示す、全
加算回路の回路図である。本実施例の構成は、第1の実
施例を示した図1と同様であるが、以下に述べる点にお
いて、図1と異なる。それは、NMOSについて、第2
のブロック331を構成するすべてのNMOSのゲート
幅を、第1のブロック330を構成するすべてのNMO
Sのゲート幅の1.6倍から2倍にするという点であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram of a full adder circuit showing a third embodiment of the present invention. The configuration of this embodiment is the same as that of FIG. 1 showing the first embodiment, but is different from FIG. 1 in the points described below. It is the second regarding NMOS
Of the gate widths of all the NMOSs that form the block 331 of FIG.
The point is to increase the gate width of S from 1.6 to 2 times.

【0030】なお、第1のブロック330を構成するす
べてのNMOSのゲート長、第2のブロック331を構
成するすべてのNMOSのゲート長、および第2のブロ
ック331を構成するすべてのPMOSのゲート長は同
一とし、第2のブロック331を構成するすべてのPM
OSのゲート幅は、第1のブロック330を構成するす
べてのNMOSの1.5倍とする。
The gate lengths of all NMOSs forming the first block 330, the gate lengths of all NMOSs forming the second block 331, and the gate lengths of all PMOSs forming the second block 331. Are the same, and all PMs configuring the second block 331 are
The gate width of the OS is 1.5 times that of all NMOSs included in the first block 330.

【0031】以上のように構成された全加算回路におけ
る動作は、第1の実施例の全加算回路と同様になるが、
キャリー信号を出力するための回路であるブロック33
1のNMOSのゲート幅を1.6倍から2倍に大きくし
たことにより、従来の全加算回路より低消費電力化され
た実施例1における全加算回路より、さらに、低消費電
力化が可能となる。
The operation of the full adder circuit configured as described above is the same as that of the full adder circuit of the first embodiment,
Block 33 which is a circuit for outputting a carry signal
By increasing the gate width of the NMOS of 1 from 1.6 times to 2 times, it is possible to further reduce the power consumption as compared with the full addition circuit of the first embodiment, which has lower power consumption than the conventional full addition circuit. Become.

【0032】HSPICEを用いた回路シミュレーショ
ンによる、従来例、第1の実施例、第2の実施例、第3
の実施例における回路の伝播遅延時間、消費電力の値を
(表2)に示す。シミュレーション条件としては、電源
電圧3Vとし、実施例2については、ブロック230と
ブロック231のNMOS比は1.6とし、実施例3に
ついては、ブロック330とブロック331のNMOS
比は1.6とする。
A conventional example, a first example, a second example, and a third example by a circuit simulation using HSPICE.
The values of the propagation delay time and the power consumption of the circuit in this embodiment are shown in (Table 2). The simulation conditions are a power supply voltage of 3 V, the NMOS ratio of the blocks 230 and 231 is 1.6 in the second embodiment, and the NMOS ratios of the blocks 330 and 331 are the third embodiment.
The ratio is 1.6.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように本発明は、SUM信号を出
力するための回路であるブロックにおいて、PMOSよ
りも伝播遅延時間の小さい、NMOSのみを用いた、パ
スゲートロジック生成を行ない、キャリー信号を出力す
るための回路ブロックは、SUM信号を出力するための
回路であるブロックとの電流駆動力のバランスを考慮
し、PMOSおよびNMOS併用する相補型パスゲート
ロジックを用いる構成とすることで、高速化と低消費電
力化をともに実現することができる。また、全加算回路
の性能を回路全体の伝播遅延時間と消費電力の積である
と考えると、トランジスタサイズを適切な値の範囲で変
化させることにより、高速性と低消費電力性のバランス
を変化させることが可能で、高速性と低消費電力性のバ
ランスマッチ型、高速型あるいは低消費電力型の3つの
バリエーションを容易に実現することができる。
As described above, according to the present invention, in the block which is the circuit for outputting the SUM signal, the pass gate logic is generated by using only the NMOS and the propagation delay time is smaller than that of the PMOS, and the carry signal is generated. In consideration of the balance of current driving force with the block which is a circuit for outputting the SUM signal, the circuit block for outputting It is possible to realize both low power consumption and low power consumption. Considering the performance of the full adder as the product of the propagation delay time and power consumption of the entire circuit, changing the transistor size within an appropriate range changes the balance between high speed and low power consumption. Therefore, it is possible to easily realize three variations of a high speed type and a low power consumption type, that is, a balanced match type, a high speed type and a low power consumption type.

【0035】なお、高速性と低消費電力性のバランスに
ついて、図6にトランジスタサイズと、伝播遅延時間お
よび消費電力の関係を示し、図7にトランジスタサイズ
と、回路全体の伝播遅延時間および消費電力の積の関係
を示す。図7において、500で示される範囲が、本発
明における高速性と低消費電力性を有する、適切なトラ
ンジスタサイズの範囲を表す。
Regarding the balance between high speed and low power consumption, FIG. 6 shows the relationship between transistor size, propagation delay time and power consumption, and FIG. 7 shows transistor size, propagation delay time and power consumption of the entire circuit. The product relation of is shown. In FIG. 7, a range indicated by 500 represents a range of suitable transistor sizes having high speed and low power consumption in the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における全加算回路の回
路図
FIG. 1 is a circuit diagram of a full adder circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の全加算回路の回路図FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional full adder circuit.

【図3】本発明の第2の実施例における全加算回路の回
路図
FIG. 3 is a circuit diagram of a full adder circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例における全加算回路の回
路図
FIG. 4 is a circuit diagram of a full adder circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例、第2の実施例、第3の
実施例、および従来例の全加算回路のトランジスタサイ
ズと、伝播遅延時間および消費電力の関係を示す図
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the transistor size, the propagation delay time, and the power consumption of the full adder circuits of the first, second, third, and conventional examples of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例、第2の実施例、第3の
実施例にの全加算回路のトランジスタサイズと、伝播遅
延時間と消費電力の積の関係を示す図
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the transistor size of the full adder circuit according to the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment of the present invention, and the product of the propagation delay time and the power consumption.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜8 NMOS 9〜13 PMOS 14〜18 NMOS 19〜23 CMOSインバータ 24 電源 25 グランド 30 SUM信号生成ブロック 31 キャリー信号生成ブロック 1-8 NMOS 9-13 PMOS 14-18 NMOS 19-23 CMOS inverter 24 power supply 25 ground 30 SUM signal generation block 31 carry signal generation block

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の入力信号と第2の入力信号を受けて
第1及び第2の入力信号の排他的論理和を出力する、N
チャネルMOSトランジスタで構成される第1の排他的
論理和回路と、この第1の排他的論理和回路の出力信号
および前記第1の排他的論理和回路の反転出力信号と第
3の入力信号を受けて、前記排他的論理和回路の出力信
号と第3の入力信号の排他的論理和あるいは排他否定論
理和を出力する、NチャネルMOSトランジスタおよび
CMOSインバータで構成される第2の排他的論理和回
路と、前記第1の入力信号と前記第2の入力信号を受け
て前記第1及び前記第2の入力信号の論理積を出力する
第1の論理積回路と、前記第2の入力信号と前記第3の
入力信号を受けて前記第2及び前記第3の入力信号の論
理積を出力する第2の論理積回路と、前記第3の入力信
号と前記第1の入力信号を受けて前記第3及び前記第1
の入力信号の論理積を出力する第3の論理積回路と、前
記第1の論理積回路の出力信号と前記第2の論理積回路
の出力信号と前記第3の論理積回路の出力信号を受け
て、前記第1および前記第2および前記第3の論理積回
路の出力信号の論理和を出力する論理和回路を具備し、
前記第1の論理積回路、前記第2の論理積回路、前記第
3の論理積回路、および前記論理和回路を、Pチャネル
MOSトランジスタ、NチャネルMOSトランジスタお
よびCMOSインバータを用いて構成したことを特徴と
する全加算回路。
1. An exclusive OR of the first and second input signals is output upon receiving a first input signal and a second input signal, N
A first exclusive-OR circuit composed of channel MOS transistors, an output signal of the first exclusive-OR circuit, an inverted output signal of the first exclusive-OR circuit, and a third input signal A second exclusive OR composed of an N-channel MOS transistor and a CMOS inverter that receives and outputs an exclusive OR or exclusive NOT of the output signal of the exclusive OR circuit and the third input signal. A circuit, a first AND circuit that receives the first input signal and the second input signal and outputs a logical product of the first and second input signals, and the second input signal A second AND circuit that receives the third input signal and outputs a logical product of the second and third input signals; and a second AND circuit that receives the third input signal and the first input signal Third and first
A logical product of the input signals of the third logical product circuit, an output signal of the first logical product circuit, an output signal of the second logical product circuit, and an output signal of the third logical product circuit. And a logical sum circuit that outputs a logical sum of the output signals of the first, second, and third logical product circuits.
The first AND circuit, the second AND circuit, the third AND circuit, and the OR circuit are configured by using P-channel MOS transistors, N-channel MOS transistors, and CMOS inverters. Characteristic full adder circuit.
【請求項2】第1の排他的論理和回路を構成するNチャ
ネルMOSトランジスタおよび第2の排他的論理和回路
を構成するNチャネルMOSトランジスタのゲート幅
を、第1の論理積回路、第2の論理積回路、第3の論理
積回路、および論理和回路を構成するNチャネルMOS
トランジスタのゲート幅の1.6及至2倍とした請求項
1記載の全加算回路。
2. A gate width of an N-channel MOS transistor forming a first exclusive-OR circuit and a gate width of an N-channel MOS transistor forming a second exclusive-OR circuit are set to a first AND circuit and a second AND circuit. N-channel MOS forming the AND circuit, the third AND circuit, and the OR circuit
The full adder circuit according to claim 1, wherein the gate width of the transistor is 1.6 to 2 times.
【請求項3】第1の論理積回路、第2の論理積回路、第
3の論理積回路、および論理和回路を構成するNチャネ
ルMOSトランジスタのゲート幅を、第1の排他的論理
和回路を構成するNチャネルMOSトランジスタおよび
第2の排他的論理和回路を構成するNチャネルMOSト
ランジスタのゲート幅の1.6及至2倍とした請求項1
記載の全加算回路。
3. A gate width of an N-channel MOS transistor forming the first AND circuit, the second AND circuit, the third AND circuit, and the OR circuit is set to the first exclusive OR circuit. 2. The gate width of the N-channel MOS transistor that constitutes the N-channel MOS transistor and the N-channel MOS transistor that constitutes the second exclusive OR circuit is 1.6 to 2 times as large as that of the N-channel MOS transistor.
Full adder circuit described.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100476866B1 (en) * 1997-09-04 2005-08-29 삼성전자주식회사 Cmos full adder circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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