JPH0738416A - 複合論理回路 - Google Patents

複合論理回路

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JPH0738416A
JPH0738416A JP5180226A JP18022693A JPH0738416A JP H0738416 A JPH0738416 A JP H0738416A JP 5180226 A JP5180226 A JP 5180226A JP 18022693 A JP18022693 A JP 18022693A JP H0738416 A JPH0738416 A JP H0738416A
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JP
Japan
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circuit
logic circuit
mos transistor
mos
power supply
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Application number
JP5180226A
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English (en)
Inventor
Masakatsu Yamashina
正勝 山品
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 クリティカルパスゲート段数ならびに回路規
模を増加させる事なく、高速かつ低電源電圧に適する複
合論理回路を実現する。 【構成】 電流源I100に複数個のMOSトランジスタ差動
対M01、M11を接続し、第1の電源から定電流源I100に流
れる電流の経路を複数個のMOSトランジスタ差動対M01、
M11の中の一つにし、複雑な複合論理回路機能を1個の電
流源I100に接続する。クリティカルパスゲート段数な
らびに回路規模を増加させる事なく、複合論理回路を実
現できる。また、並列に接続されたMOSトランジスタ差
動対M01、M11の数を増やす事で論理回路の複雑さを実現
できるため、縦づみMOSトランジスタの数を増加させ
ず、低電源電圧化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロプロセッサや
ディジタル信号処理LSIにおいて用いられる論理回路に
おいて、特に低電源電圧で高速動作できる複合論理回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は特願平4-27034に記載の従来のディ
ジタル回路の1例を示す回路図である。本回路は論理和
/非論理和(OR/NOR)回路である。
【0003】R91およびR92は負荷抵抗で、M11、M11B、M
12、M12BはnMOSトランジスタ、I300は定電流源である。
11と11B、および12と12Bには互いに反転した信号を入力
する。
【0004】例えば11に信号Aを、11Bにはその反転信号
A'を、12にはBを12BにはB'を入力する。AおよびBの値に
よって導通状態になるトランジスタが下記のようになり
出力信号端子91およびム92にNOR信号およびOR信号がそれ
ぞれ出力される。
【0005】A=Low、B=Low、トランジスタM11B、M12Bが
導通状態の場合、 出力91=High、出力92=Low A=High、B=High、トランジスタM11、M12が導通状態の場
合、 出力91=Low、出力92=High A=High、B=Low、トランジスタM11、M12Bが導通状態の場
合、 出力91=Low、出力92=High A=Low、B=High、トランジスタM11B、M12が導通状態の場
合、 出力91=Low、出力92=High 本回路を使用して複数入力信号から1信号を選択する回
路や複数入力信号をデコードする回路、等の論理回路を
構成できることが開示されている。
【0006】図4は複数入力信号から1信号を選択する、
従来技術における回路の論理図である。501から50NのN
入力信号の中から601から60Nの信号が指定した入力信号
を出力する。601から60NのN本の信号は同時には1信号だ
けしかHighレベルにならず、他はLowレベルである。
【0007】Highレベルになった601から60Nの中の1信
号と同一NANDゲートに入力される501から50Nの中の1信
号が選択して702に出力される。
【0008】図5は複数入力信号をデコードする、従来
技術における回路の論理図である。
【0009】101と101B、102と102Bは互いに反転した信
号を入力する。801、802、803、804はデコードされた信
号を出力する信号線である。NANDゲQートに入力されて
いる2本の信号線の値が両方Highレベルの時に、そのNAN
Dゲートの出力信号がLowになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の複合論理回路を
用いたLSIでは、回路規模が大きく、クリティカルパ
スゲート段数が多く、縦づみMOSトランジスタ数が多
く、又低電源電圧化が図れないという課題がある。
【0011】例えば、図4の4入力選択回路の場合、14個
の抵抗と、35個のMOSトランジスタ、7個の定電流源、3
段のクリティカルパスゲート段数になる。もし、クリテ
ィカルパスゲート段数を2段にするために図4の2段目の4
入力NANDゲートを1ゲートで実現しようとすると、縦づ
みMOSトランジスタ数が4個になり低電源電圧化が図れな
い。
【0012】また、図5のデコード回路の場合、8個の抵
抗と、16個のMOSトランジスタ、4個の定電流源が必要に
なる。
【0013】本発明の目的は、このような従来の欠点を
除去した高速かつ低電源電圧に適する複合論理回路を提
供する事にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】係る課題を解決するため
の手段の要旨とするところは、以下の2項に存する。 [1] 複数の論理回路ユニットと、一端が接地された
単一の定電流(I100)とから成り、各前記論理回路ユニ
ットは、ソースを共通とする第1及び第2のMOSトラン
ジスタ(M01,M11)から成るMOSトランジスタ差動対と、
ドレインが該共通ソースに接続され、又ソースが該定電
流源の他端に接続された第3のMOSトランジスタ(M61)
とから成り、それぞれのMOSトランジスタ差動対(M01,M
11)における第1のMOSトランジスタ(M01)のドレイン
は第1の負荷回路(R71)の一端に共通に接続され、該
第1の負荷回路(R71)の他端は第1の電源に接続さ
れ、それぞれの該差動MOSトランジスタ差動対(M01,M1
1)における第2のMOSトランジスタ(M11)のドレイン
は第2の負荷回路(R72)の一端に共通に接続され、第
2の負荷回路(R72)の他端は前記第1の電源に接続さ
れたことを特徴とする複合論理回路。
【0015】[2] 複数の前記論理回路ユニット(M1
01,M102,M103)と、一端が接地された単一の定電流源
(I200)とから成る請求項1記載の複合論理回路におい
て、それぞれのMOSトランジスタ差動対(M101,M102)の
第1のMOSトランジスタのゲートを第1の入力端子(10
1)に共通に接続し、更に前記第2のMOSトランジスタ
(M102)のゲートを共通に第2の入力端子(101B)に接
続し、第2の入力端子(101B)には第1の入力端子(10
1)への入力信号の反転信号を印加することを特徴とす
る複合論理回路。
【0016】
【作用】電流源に複数個のMOSトランジスタ差動対を接
続し、第1の電源から定電流源に流れる電流の経路を複
数個のMOSトランジスタ差動対の中の一つにすること
で、複雑な複合論理回路機能を1個の電流源に接続され
た回路で実現できる。
【0017】この結果、クリティカルパスゲート段数な
らびに回路規模を増加させる事なく、複合論理回路を実
現できる。論理回路の複雑さを並列に接続されたMOSト
ランジスタ差動対の数を増やす事で実現できるため、第
1の電源と第2の電源の間の縦づみMOSトランジスタの数
を増加させず、低電源電圧化が可能である。
【0018】
【実施例】図1と図2を参照して本発明の実施例について
説明する。
【0019】図1は本発明の第1の実施例を示す回路図
ある。N入力信号501、511、502、522,…,50N、5NNを
増幅するMOSトランジスタ差動対M01、M11、M02、M22,
…,M0N、MNNと各MOSトランジスタ差動対への電流供給
の有無を選択するMOSトランジスタM61、M62,…,M6Nを
搭載し、増幅すべき入力信号を制御信号601、602,…,
60NによりMOSトランジスタを選ぶ事で選択する。
【0020】I100は定電流源である。定電流源はMOSト
ランジスタ、バイポーラトランジスタ、MOSトランジス
タと抵抗素子、バイポーラトランジスタと抵抗素子、等
で構成する。R71およびR72は負荷回路で、拡散層や多結
晶シリコン、MOSトランジスタ、等で実現する。
【0021】以下、動作を説明する。
【0022】互いに反転した信号を入力するN組の信号
線501と511、502と522,…,50Nと5NNはN組のMOSトラン
ジスタ差動対のゲート電極に接続されている。N個の制
御信号はN本の信号線601、602,…,60Nを通してN個の
選択MOSトランジスタM61、M62,…,M6Nのゲート電極に
入力され、N組の信号線501と511,…,50Nと5NNのどれ
か一つを増幅するように、差動対に電流を流す。
【0023】その結果、差動対を流れる電流は負荷回路
R71またはR72のどちらか一方において、電圧降下を生じ
させ出力Lowレベル信号を、出力信号線701または702に
出力し、電圧降下を生じなかった負荷回路は出力信号線
702または701にHighレベル信号を出力する。図3の従来
回路により図4に示したN入力1出力選択回路を構成する
と、2(2log2N+1−1)個の抵抗と5(2lo
g2N+1−1)個のMOSトランジスタを必要とする。
また、クリティカルパスゲート段数はlog2N+1段であ
る。これに対して、本発明によれば、同一機能を2個の
抵抗と3N+1個のMOSトランジスタで実現できる。ま
た、ゲート段数は1段である。
【0024】例えば、4入力1出力選択回路の場合、従
来例は、14個の抵抗と、35個のMOSトランジスタ、3段
のゲート段数で構成できる。本発明は、2個の抵抗と、
13個のMOSトランジスタ、1段のゲート段数で実現でき
る。
【0025】図2は本発明の第2の実施例を示す回路図で
ある。入力信号101とその反転信号101Bをゲート電極に
入力し電流経路を選択する2組のMOSトランジスタ差動対
M101とM102、M104とM105と、入力信号102とその反転信
号102Bをゲート電極に入力し前記2組のMOSトランジスタ
差動対への電流供給の有無を選択するMOSトランジスタM
103とM104から構成される。
【0026】I200は定電流源である。定電流源はMOSト
ランジスタ、バイポーラトランジスタ、MOSトランジス
タと抵抗素子、バイポーラトランジスタと抵抗素子、等
で構成する。R81、R82、R83、R84は負荷回路で、拡散層
や多結晶シリコン、MOSトランジスタ、等で実現する。
以下、動作を説明する。
【0027】互いに反転した信号を入力する信号線102
と102Bは、2組のMOSトランジスタ差動対M101とM102、M1
04とM105への電流の供給を制御し、さらに入力信号線10
1と101Bは負荷回路R81かR82、またはR83かR84のどちら
に電流を供給するかを制御する。101と101B、102と102B
はそれぞれ互いに反転信号が入力されるので、電流が流
れる負荷回路は、R81、R82、R83、R84のどれか一つにな
り、結果的に出力信号線801、802、803、804のどれか一
つがLowレベル信号に、後の3つはHighレベル信号にな
る。
【0028】図3の従来回路により図5に示した2ビット
デコーダ回路を構成すると、16個のMOSトランジスタと4
個の電流源と8個の抵抗を必要とする。これに対して、
本発明によれば、同一機能を6個のMOSトランジスタと1
個の電流源と4個の抵抗で実現できる。
【0029】
【効果】以上説明したように、本発明においては、電流
源に複数個のMOSトランジスタ差動対を接続し、第1の電
源から定電流源に流れる電流の経路を複数個のMOSトラ
ンジスタ差動対の中の一つにすることで、複雑な複合論
理回路機能を1個の電流源に接続された回路で実現でき
る。この結果、クリティカルパスゲート段数ならびに回
路規模を増加させる事なく、複合論理回路を実現でき
る。
【0030】例えば、4入力1出力選択回路の場合、従来
は14個の抵抗と35個のMOSトランジスタと3段のクリティ
カルパスゲート段数だったものを、本発明では、2個の
抵抗と、13個のMOSトランジスタと1段のクリティカルパ
スゲート段数にできる。これは、素子数を30%に削減
し、動作速度を3倍高速化できることを示している。ま
た、本発明は、複雑さを並列に接続されたMOSトランジ
スタ差動対の数を増やす事で実現できるため、第1の電
源と第2の電源の間の縦づみMOSトランジスタの数を増加
させず、低電源電圧化が可能である。
【0031】例えば、従来の4入力NANDゲートを用いた4
入力1出力選択回路では、縦づみMOSトランジスタが4個
になり低電源電圧動作に適さないが、本発明では2個のM
OSトランジスタですみ、低電源電圧動作が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示した回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示した回路図である。
【図3】特願平4-27034に記載の従来のディジタル回路
の一例を示す回路図である。
【図4】従来技術における複数入力信号から1信号を選
択する回路の論理回路図である。
【図5】従来技術における複数入力信号をデコードする
回路の論理回路図である。
【符号の説明】
I100、I200、I300・・・定電流源 M01, M11, M02, M22, M0N, MNN, M61 M62, M6N, M101, M102, M103, M104 M105, M106, M11, M11B, M12, M12B・・・nMOSトランジス
タ R71, R72, R81, R82, R83, R84, R91, R92・・・負荷回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の論理回路ユニットと、一端が接地
    された単一の定電流源とから成り、 各前記論理回路ユニットは、ソースを共通とする第1及
    び第2のMOSトランジスタから成るMOSトランジスタ差動
    対と、ドレインが該共通ソースに接続され、又ソースが
    該定電流源の他端に接続された第3のMOSトランジスタ
    とから成り、 それぞれの前記MOSトランジスタ差動対における前記第
    1のMOSトランジスタのドレインは第1の負荷回路の一
    端に共通に接続され、 該第1の負荷回路の他端は第1の電源に接続され、 それぞれの該差動MOSトランジスタ差動対における第2
    のMOSトランジスタのドレインは第2の負荷回路の一端
    に共通に接続され、 該第2の負荷回路の他端は前記第1の電源に接続された
    ことを特徴とする複合論理回路。
  2. 【請求項2】 それぞれの前記MOSトランジスタ差動対
    の前記第1のMOSトランジスタのゲートを第1の入力端
    子に共通に接続し、更に前記第2のMOSトランジスタの
    ゲートを共通に第2の入力端子に接続し、 前記第2の入力端子には、前記第1の入力端子へ入力さ
    れる信号の反転信号を印加することを特徴とする請求項
    1記載の複合論理回路。
JP5180226A 1993-07-21 1993-07-21 複合論理回路 Pending JPH0738416A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100725994B1 (ko) * 2005-09-06 2007-06-08 삼성전자주식회사 저전력 멀티-레벨 펄스 진폭 변조 드라이버 및 상기드라이버를 포함하는 반도체 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55118229A (en) * 1979-03-06 1980-09-11 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Multiplexer circuit

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960618