JPH0833813B2 - 波及的けた上げ加算器用加算器セル - Google Patents

波及的けた上げ加算器用加算器セル

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JPH0833813B2
JPH0833813B2 JP61229470A JP22947086A JPH0833813B2 JP H0833813 B2 JPH0833813 B2 JP H0833813B2 JP 61229470 A JP61229470 A JP 61229470A JP 22947086 A JP22947086 A JP 22947086A JP H0833813 B2 JPH0833813 B2 JP H0833813B2
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JP
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gate
carry
adder
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signal
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JP61229470A
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カール、クナウエル
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Siemens AG
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/50Adding; Subtracting
    • G06F7/501Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination

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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、CMOS技術による波及的けた上げ加算器用の
加算器セルであって、けた上げ入力端信号の評価のた
め、和形成のため、およびけた上げ形成のため、2つの
変数に対する1つのゲート装置を有し、2つの変数のう
ちの一方の変数および1つのけた上げ入力端信号に対す
るそれぞれ1つの入力端子と、1つの和信号および1つ
のけた上げ出力端信号に対するそれぞれ1つの出力端子
とが設けられている加算器セルに関する。
〔従来の技術〕
多数のディジタル論理回路、たとえばディジタルフイ
ルタ、信号プロセッサおよびマイクロプロセッサでは加
算器が必要とされる。このような加算器の最も簡単な原
理は、生じている1つのけたが直列にそれぞれ下位ビッ
トに対する1つの加算器セルからそれぞれ上位ビットに
対する1つの加算器セルへけた上げされる“波及的けた
上げ(Ripple Carry)”法である。その際、けた上げ信
号の通過時間がほぼ加算時間を決定する。たとえば公知
の“先取りけた上げ(Carry-Look-Ahead)”法のような
一層費用のかかる加算器原理も“波及的けた上げ”法を
要素として構成される。
冒頭に記載した種類の加算器セルはたとえばハー・ヴ
ァイス(H.Weiss)、カー・ホーニンガー(K.Horninge
r)著「集積MOS回路(Integrierte-MOS-Schaltun
g)」、スプリンガー出版(Springer Verlag)、ベルリ
ン−ハイデルベルグ−ニューヨーク(1982年)第188〜1
94頁から公知である。公知の加算器セルには、このよう
な加算器セルにより構成された演算装置の全計算時間に
対して時間的に臨界的であるけた上げ枝路のなかに比較
的多数のゲートが挿入されており、かつ(または)けた
上げ枝路のなかに挿入されているゲートが組合わせゲー
トの構成部分であるという欠点がある。前者の場合に
は、直列に接続されているゲートの数がけた上げ信号の
通過時間に不利に作用する。後者の場合には、場合によ
っては追加的に、けた上げ出力端のキャパシタンスの充
電が、組合わせゲートの構成部分として構成されたゲー
トの比較的高い抵抗に基づいて必要な立ち上がり時間で
行われないという事実が不利に作用する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の加算器セルで
あって、けた上げ枝路に関する公知の加算器セルの欠点
が有効に回避され、またゲート装置に対するトランジス
タ費用が顕著に減ぜられ、従って全体として占有面積が
縮小される加算器セルを提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第1項
および第2項に記載の加算器セルにより達成される。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層
詳細に説明する。
第1図に示されているように、本発明の第1の実施例
による加算器セルは、けた上げ入力端信号の評価のた
め、和形成のため、およびけた上げ形成のため、2つの
変数に対する1つのゲート装置を有し、2つの変数のう
ちの一方の変数および1つのけた上げ入力端信号に対す
るそれぞれ1つの入力端子と、1つの和信号および1つ
のけた上げ出力端信号に対するそれぞれ1つの出力端子
とが設けられている。ゲート装置は、けた上げ出力端の
キャパシタンスの充電が2つのトランジスタゲート3、
7または4、8の直列回路を経て供給電圧源から行われ
るように形成されており、その際にこれらのトランジス
タゲート3、7または4、8は1つの組合わせゲートの
なかに含まれておらず、従ってトランジスタゲートのう
ちの一方のトランジスタゲート3または4、すなわち時
間的に臨界的なけた上げ枝路のなかに挿入されていない
ドライブ・インバータはレイアウト構造上の制限なしに
後続の他方のトランジスタゲート7または8、すなわち
後続の転送ゲートよりもはるかに低抵抗に設定可能であ
る。図示されている回路装置では、変数A、Bに対する
両入力端子はそれぞれナンドゲート1およびノアゲート
2の第1の入力端または第2の入力端と接続されてい
る。ナンドゲート1の出力端は、インバータとして作用
する一方のトランジスタゲート3の入力端および別のナ
ンドゲート5の第1の入力端と接続されている。ノアゲ
ート2の出力端は、インバータとして作用する他方のト
ランジスタゲート4の入力端と接続されている。一方の
トランジスタゲート3の出力端は、pチャネル−FETと
して構成されており転送ゲートとして作用する一方のト
ランジスタゲート7のソース電極と接続されている。イ
ンバータとして作用する他方のトランジスタゲート4の
出力端は、nチャネル−FETとして構成されており転送
ゲートとして作用する他方のトランジスタゲート8のソ
ース電極と、また別のナンドゲート5の第2の入力端と
接続されている。転送ゲートとして作用する両トランジ
スタゲート7、8のドレイン電極がそれぞれけた上げ出
力信号Coutに対する出力端子と接続されている。別のナ
ンドゲート5の出力端は、nチャネル−FETとして構成
されており転送ゲートとして作用する別のトランジスタ
ゲート9のソース電極と、またインバータとして作用す
る別のトランジスタゲート6の入力端と接続されてい
る。このインバータとして作用する別のトランジスタゲ
ート6の出力端は、pチャネル−FETとして構成されて
おり転送ゲートとして作用する別のトランジスタゲート
10のソース電極と接続されている。転送ゲートとして作
用する両トランジスタゲート9、10のドレイン電極はそ
れぞれ和信号Sに対する出力端子と接続されている。転
送ゲートとして作用するすべてのトランジスタゲート
7、8、9、10のゲート電極がそれぞれけた上げ入力端
信号Cinに対する入力端子と接続されている。
この回路装置で必要とされるトランジスタは22個であ
り、このことはたとえば28個のトランジスタを必要とす
る公知の加算器セルの回路にくらべて顕著な節減を意味
する。けた上げ出力端のキャパシタンスの充電は、公知
の原理の場合のように、2つのトランジスタゲートの直
列回路を介して供給電圧源から行われる。しかし、これ
らのゲートは公知の原理の場合と異なり1つの組合わせ
ゲートのなかに含まれていないので、時間的に臨界的な
けた上げ枝路のなかに配置されていないドライブ・イン
バータが後続の転送ゲートよりもはるかに低抵抗に、ま
たレイアウト構造上の困難なしに設計され得る。負荷キ
ャパシタンスとして本質的に4つのトランジスタゲート
が充放電されなければならず、このことは28個のトラン
ジスタを有する公知の加算器セルに相当する。
以上に説明した実施例は少数(たとえば2つ)の加算
器セルを有する加算器に特に適している。なぜならば、
トランジスタのしきい値電圧がけた上げ枝路のなかで加
わり、このことはより多数の加算器セルの数がより多い
場合には信号誤りに通じ得るからである。
第2図には本発明の第2の実施例の原理回路図が示さ
れている。この第2の実施例は前記の第1の実施例にお
ける制限を有していない。この第2の実施例では、トラ
ンジスタのしきい値電圧により惹起される電圧降下は、
けた上げ枝路のなかに、組合わせゲートの構成部分では
なく、従ってまた前記の理由からレイアウト構造上の困
難なしに回路装置のその他のトランジスタゲートよりも
低抵抗に設計され得るインバータが挿入されていること
により取り除かれる。それによりけた上げ出力端のキャ
パシタンスの最大電圧レベルまでの充電が迅速に行われ
る。第2の実施例により構成された加算器セルでは、ゲ
ート装置が、けた上げ出力端のキャパシタンスの充電が
唯一のトランジスタゲート4′を経て供給電圧源から行
われるように形成されている。2つの変数A、Bに対す
る両入力端子はそれぞれナンドゲート1およびノアゲー
ト2の第1の入力端または第2の入力端と接続されてい
る。ナンドゲート1の出力端は、pチャネル−FETとし
て構成されており転送ゲートとして作用する第1のトラ
ンジスタゲート7のソース電極および別のナンドゲート
5の第1の入力端と接続されている。ノアゲート2の出
力端は、nチャネル−FETとして構成されており転送ゲ
ートとして作用する第2のトランジスタゲート8のソー
ス電極と、またインバータとして作用する別のトランジ
スタゲート3′の入力端と接続されている。インバータ
として作用するトランジスタゲート3′の出力端は別の
ナンドゲート5の第2の入力端と接続されている。この
別のナンドゲート5の出力端は、nチャネル−FETとし
て構成されており転送ゲートとして作用する第3のトラ
ンジスタゲート9のソース電極と、またインバータとし
て作用する別のトランジスタゲート6の入力端と接続さ
れている。このインバータとして作用する別のトランジ
スタゲート6の出力端は、pチャネル−FETとして構成
されており転送ゲートとして作用する第4のトランジス
タゲート10のソース電極と接続されている。第1のトラ
ンジスタゲート7および第2のトランジスタゲート8の
ドレイン電極は共通に、ドライブ・インバータとして作
用するトランジスタゲート4′の入力端と接続されてい
る。このドライブ・インバータとして作用するトランジ
スタゲート4′の出力端はけた上げ出力信号Coutに対す
る出力端子と接続されている。第3および第4のトラン
ジスタゲート9、10のドレイン電極は和信号Sに対する
出力端と接続されている。転送ゲートとして作用するす
べてのトランジスタゲート7、8、9、10のゲート電極
はそれぞれけた上げ入力端信号Cinに対する入力端子と
接続されている。
この第2の実施例も、公知技術による場合に28個のト
ランジスタが必要とされるのにくらべて、22個のトラン
ジスタしか必要としない。このことから、同じく、公知
技術による場合にくらべて占有面積の縮小が達成され
る。
第1の実施例および第2の実施例として説明したゲー
ト装置は、当業者に知られているように、もちろんブー
ル代数の規則に従って変形され得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の原理回路図、第2図は
本発明の第2の実施例の原理回路図である。 A、B……変数、Cin……けた上げ入力信号、Cout……
けた上げ出力信号、S……和信号、1……ナンドゲー
ト、2……ノアゲート、3、3′、4、4′……トラン
ジスタ(インバータ)、5……ナンドゲート、6……ト
ランジスタ、インバータ、7、8、9、10……トランジ
スタゲート(転送ゲート)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】波及的けた上げ加算器用加算器セルであっ
    て、 a)その入力が加えられるべき量(A、B)である第1
    のナンドゲート(1)およびノアゲート(2)を有する
    ようになったものにおいて、 b)これらの両ゲート(1ないし2)の出力信号はそれ
    ぞれ第1ないし第2のインバータ(3ないし4)によっ
    て反転され、 c)前記第1のナンドゲート(1)の出力信号は第2の
    ナンドゲート(5)によって、前記第2のインバータ
    (4)の出力信号と論理結合され、続いて第3のインバ
    ータ(6)によって反転され、 d)それぞれ2つのnチャネル型ないしpチャネル型の
    トランジスタ転送ゲートであって、そのゲート電極は入
    力けた上げ信号(Cin)によってのみ制御されるように
    なった第1ないし第4の転送ゲート(7〜10)によっ
    て、出力けた上げ信号(Cout)が前記第1のインバータ
    (3)または前記第2のインバータ(4)の出力により
    与えられるのか、および和信号(S)が前記第2のナン
    ドゲート(5)の出力信号または前記第3のインバータ
    (6)の出力信号によって与えられるのかが選択され
    る、 ことを特徴とする波及的けた上げ加算器用加算器セル。
  2. 【請求項2】波及的けた上げ加算器用加算器セルであっ
    て、 a)その入力が加えられるべき量(A、B)である第1
    のナンドゲート(1)およびノアゲート(2)を有する
    ようになったものにおいて、 b)ノアゲート(2)の出力信号は第1のインバータ
    (3′)によって反転され、反転された信号は、第2の
    ナンドゲート(5)により前記第1のナンドゲート
    (1)の出力信号と論理結合され、続いて第3のインバ
    ータ(6)によって反転され、 c)前記第1のナンドゲート(1)およびノアゲート
    (2)の出力にpチャネル型ないしnチャネル型の第1
    ないし第2の転送トランジスタ(7、8)が後続接続さ
    れ、該転送トランジスタのゲート電極は入力けた上げ信
    号(Cin)によってのみ制御され、当該転送トランジス
    タの出力は出力けた上げ信号(Cout)を発生する第2の
    インバータ(4′)に導かれ、 d)それぞれ2つの別のnチャネル型ないしpチャネル
    型の転送トランジスタであって、そのゲート電極は入力
    けた上げ信号(Cin)によってのみ制御されるようにな
    った第3ないし第4の転送トランジスタ(9、10)によ
    って、和信号(S)が前記第2のナンドゲート(5)の
    出力かまたは前記第3のインバータ(6)の出力によっ
    て与えられるのかが選択される、 ことを特徴とする波及的けた上げ加算器用加算器セル。
JP61229470A 1985-09-30 1986-09-27 波及的けた上げ加算器用加算器セル Expired - Lifetime JPH0833813B2 (ja)

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DE3534892.5 1985-09-30
DE3534892 1985-09-30

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JPS6275839A JPS6275839A (ja) 1987-04-07
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