JPH09245110A - フィードバック回路 - Google Patents

フィードバック回路

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JPH09245110A
JPH09245110A JP8056590A JP5659096A JPH09245110A JP H09245110 A JPH09245110 A JP H09245110A JP 8056590 A JP8056590 A JP 8056590A JP 5659096 A JP5659096 A JP 5659096A JP H09245110 A JPH09245110 A JP H09245110A
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circuit
inverter
potential
neuron mos
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JP8056590A
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Tadahiro Omi
忠弘 大見
Koji Kotani
光司 小谷
Sunao Shibata
直 柴田
Hironori Terada
浩詔 寺田
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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
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/0813Threshold logic

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より少ない素子数・チップ面積でハンドシェ
ーク機能、フリップフロップ機能その他の機能を実現し
えるフィードバック回路を提供すること。 【解決手段】 電気的にフローティングとされる電極
と、前記フローティング電極と容量素子を介して設けら
れた複数の入力電極を備え、前記入力電極に加えられる
電位によって前記フローティング電極の電位が実質上決
定される機構を有し、前記フローティング電極の電位に
より出力が決定されるしきい回路において、前記しきい
回路の出力が、直接、あるいは少なくとも一つの何らか
の回路を介して、前記複数の入力電極の少なくとも1つ
の電極に接続されている事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フィードバック回路に
係る。より詳細には、容量による電圧加算機能としきい
動作を用いて演算を行うフィードバック回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路において、素子の微細化
による回路の高集積化が進んでいる。素子を微細化すれ
ば、素子の動作速度が向上するだけでなく、1つのチッ
プに搭載される素子の数が増えるため、チップあたりの
機能が増大する。マイクロプロセッサLSIがよい例
で、現在最先端のマイクロプロセッサチップでは、素子
寸法が0.5ミクロン程度、チップあたりの素子数は数
百万個にも上る。
【0003】しかし、素子の微細化・高集積化に伴い、
種々の問題点が顕在化してきた。例えば数百万個に上る
素子と素子の間を接続しなければならない配線を、如何
にレイアウトし、形成するかといった問題が新たに生じ
ている。これらの問題により、今後素子のさらなる高集
積化は非常に難しい段階に来ている。したがって、LS
Iチップの機能向上も今後あまり望めないことになる。
【0004】一方、集積化と共にLSIの動作速度も向
上してきている。マイクロプロセッサにおいては、動作
クロック周波数が数100MHzのものも一般化してい
る。近年中に、クロック周波数1GHz以上の要求も顕
在化することは必至である。このような状況で特に問題
となってきたのがクロックスキューの問題である。1c
m角程度のチップ全体に、GHzのクロック信号を時間
差なしで分配することなど至難の業だからである。GH
z以上の動作速度のLSIを実現するためには、クロッ
ク信号集中管理方式を断念し、自己タイミング機構を採
り入れ、近接のブロック間でハンドシェークしながらタ
イミングを計るしか手はない。
【0005】自己タイミング機構は、データ駆動型プロ
セッサにおけるエラスティックパイプライン(S. Komor
i、 H. Taketa、 T. Tamura、 F. Asai、 T. Ohno、 O.
Tomisawa、 T. Yamasaki、 K. Shima、 K. Asada、 an
d H. Terada、 "An ElasticPipeline Mechanism by Sel
f-Timed Circuits、" IEEE J. Solid-State Circuits、
Vol.23、 No.1、 pp.111-117、 1988)等で実用化され
ている。図9に概略図を示す。図中、Cで表された回路
が、Send信号とAck信号によりハンドシェークを
行う制御回路である。このC(Coincidenc
e)回路は、一種のフリップ・フロップで、回路図およ
び真理値表を図10に示す。sendin信号とack
inの反転信号が共に1のときにsendout信号が
1に、共に0の時にはsendoutが0に、それ以外
は直前のsendout信号を維持する回路である。
【0006】ハンドシェーク回路の基本は図10のC回
路であるが、より信頼性が高く、高速で、高スループッ
トのデータ転送を実現するため、図11の改良型C回路
が提案されている。2つのフリップフロップ回路から構
成されている。この回路は、完全なハンドシェークを実
現する。つまり、1)前段からのsendinの立ち上
がり、2)前段へのackout反転信号立ち下がり、
次段へのsendout信号立ち上がり、3)前段から
のsendin信号立ち下がり、4)前段へのacko
ut反転信号立ち上がり、また、いかなる時でも次段か
らのackin反転信号の立ち下がりにより次段へのs
endout信号立ち下がりの機能を実現する。このハ
ンドシェーク回路により、自己タイミングのデータ転送
が可能となり、GHz以上のLSI動作が可能となる。
【0007】しかし、従来の技術による自己タイミング
のためのハンドシェーク回路は、図10のオリジナルC
回路で20トランジスタ、図11の改良型C回路で24
トランジスタを必要とするなど、ハンドシェークのため
の回路が大きくなってしまう。ハンドシェーク回路は、
LSIの本来の演算機能には関係のない余分な回路であ
り、オーバーヘッドとなるが、従来技術によれば、この
オーバーヘッドが大きくなってしまい、LSIの集積度
及び機能を制限してしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、超高
速・超高集積・高機能LSIを実現するために、より少
ない素子数・チップ面積でハンドシェーク機能の半導体
集積回路を実現することを目的としている。さらに、ハ
ンドシェーク回路にとどまらず、フリップフロップ機能
を用いるその他の半導体集積回路に関しても、より少な
い素子数・チップ面積で実現することが可能なフィード
バック回路を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のフィードバック
回路は、電気的にフローティングとされる電極と、前記
フローティング電極と容量素子を介して設けられた複数
の入力電極を備え、前記入力電極に加えられる電位によ
って前記フローティング電極の電位が実質上決定される
機構を有し、前記フローティング電極の電位により出力
が決定されるしきい回路において、前記しきい回路の出
力が、直接、あるいは少なくとも一つの何らかの回路を
介して、前記複数の入力電極の少なくとも1つの電極に
接続されている事を特徴とする。
【0010】
【作用】本発明では、高機能なニューロンMOSトラン
ジスタおよびニューロンMOSトランジスタを用いた論
理回路(発明者:柴田直、大見忠弘、特開平3−667
9号公報および特開平4−816971号公報)の原理
を用いる。ニューロンMOSトランジスタは、フローテ
ィングゲートとそのフローティングゲートに容量的に結
合する複数個の入力結合電極を持ち、フローティングゲ
ートレベルで複数の入力結合電極の入力信号の加重平均
を演算し、その結果に基づきトランジスタのオン・オフ
が制御されるという、生体の神経細胞と類似の機能を持
った高機能な素子である。従来のトランジスタが、2端
子間に流れる電流のオン・オフを第3の端子で制御する
ことから3端子デバイスと呼ばれるのに対し、ニューロ
ンMOSトランジスタは、2端子間に流れる電流のオン
・オフを制御する第3の端子の、その制御の仕方を制御
することができる第4の端子を複数持った4端子デバイ
スであるといえる。素子自体の機能が高いため、論理回
路に用いれば、ある論理機能を実現するのに必要な素子
や配線の数が、従来のCMOS論理回路の場合に比べて
激減した。また、単に1つの入力が0か1かを判断して
オン・オフを制御するだけの従来のトランジスタを用い
た回路が不得手とする柔軟な信号処理が簡単に実現で
き、柔らかい論理回路、実時間ルール可変型マッチング
回路、ウイナーテイクオール回路、連想メモリ等の高機
能回路が簡単に構成できるようになった。この様に、ニ
ューロンMOSトランジスタは、超高速・超高機能LS
I実現に向けて、まったく新しい回路技術を生む可能性
を秘めた新デバイスであるといえる。基本素子として、
それ自身が高機能なこのニューロンMOSを用いること
により、従来多数の素子・チップ面積を必要としたハン
ドシェーク回路が少ない素子数・チップ面積で実現でき
る。これにより、LSIにおいてGHz以上の超高速動
作が、非常に少ない付加素子数・チップ面積で実現でき
る。また、本発明は、ハンドシェーク回路応用に限ら
ず、フリップフロップを用いる一般の論理回路において
も、広く活用でき、機能実現のために必要な素子数・チ
ップ面積を減らすことができる。以上により、超高速・
超高集積・超高機能LSIが実現できる。
【0011】
【実施例】以下に実施例を上げ本発明を詳細に説明する
が、本発明がこれら実施例に限定されるものではないこ
とはいうまでもない. (第1の実施例)図1は、本発明の第1の実施例を示す
回路の構成図である。この回路は、図10に示されたオ
リジナルC回路と同じ機能を持っている。図中101は
P型のニューロンMOSトランジスタ、102はN型の
ニューロンMOSトランジスタでありニューロンMOS
インバータを構成している。103はニューロンMOS
トランジスタ101および102共通のフローティング
ゲートである。104、105、106は、フローティ
ングゲート103に結合する容量が等しい3つの入力電
極である。107および108は通常のCMOSインバ
ータである。しきい素子であるニューロンMOSインバ
ータの出力がインバータ107を介してニューロンMO
Sインバータ自身の入力電極104に接続されている。
この回路の入力は、入力電極105に接続されるsen
din信号と、入力電極106に接続されるackin
反転信号である。出力は、インバータ107の出力であ
るsendout信号と、sendoout信号をイン
バータ108により反転させたackout反転信号で
ある。ニューロンMOSインバータの反転しきい値はV
DD/2に設定されている。フローティングゲート103
の電位は、寄生効果を無視すれば、入力電極104、1
05、106の電位を平均した値となる。今、インバー
タ107の出力が0の場合、つまりsendout出力
信号が0の場合、入力電極104の電位は0なので、入
力電極105および入力電極106の電位が共にVDD
ならない限り、フローティングゲート103の電位はニ
ューロンMOSインバータの反転しきい値VDD/2を越
えない。従ってsendout信号は0のままである。
つまり0の状態を記憶している。しかし、入力電極10
5および入力電極106の電位が共にVDDになると、フ
ローティングゲート103の電位は2VDD/3とな
り、ニューロンMOSインバータは反転し、0を出力す
る。インバータ107で反転され、sendout信号
が1(電位はVDD)になる。一旦インバータ107の出
力がVDDになると入力電極104の電位がVDDになり、
フローティングゲート103の電位をVDD/3だけ持ち
上げる。この状態になると、sendin信号およびa
ckin反転信号が共に0にならない限りこの状態を保
持する。この機能は、図10に示したC回路の機能と全
く同じである。したがって、ハンドシェーク回路として
も機能することが分かる。この回路は、2個のニューロ
ンMOSトランジスタ、4個の通常MOSトランジス
タ、3個の容量素子の計9個の素子で実現されている。
図10の従来例が20個の素子を必要としていたのに対
し、半分以下の素子数で同じ機能が実現されている。
【0012】図2の回路は、図1のC回路からインバー
タ108を取り去った回路であるが、この回路は、RS
フリップフロップとして機能する。図1においてsen
dinとackin反転信号であった入力を、セット
(S)信号とリセット(R)反転信号と捉えると、Sお
よびR反転信号が共に1のとき、つまりS=1、R=0
のとき出力Qは1にセットされる。SおよびR反転信号
が共に0のとき、つまりS=0、R=1のとき出力Qは
0にリセットされる。Sが0で、R反転信号が1のと
き、つまりS=0、R=0のとき、出力Qはその直前の
値をそのまま保持する。また、Sが1で、R反転信号が
0のとき、つまりS=1、R=1のときも、出力Qはそ
の直前の値をそのまま保持する。この機能が、従来のR
Sフリップフロップと異なっており、この回路がC回路
と呼ばれる所以である。このように、本発明の回路は、
フリップフロップの一種と捉えることができ、種々の応
用が考えられる。
【0013】以上の実施例1においては、ニューロンM
OSを用いたしきい素子としてニューロンMOSインバ
ータを用いたが、インバータでなくても良く、例えばニ
ューロン素子のようにしきい値を越えると1を出力する
ような回路であっても良いことはいうまでもない。ま
た、ニューロンMOSを用いたしきい素子の出力が、自
身の入力ゲートに接続されるまでの間に介する回路とし
てインバータを用いて説明したが、他のものでも良い。
また、しきい素子の出力が直接入力ゲートに接続されて
も良い。
【0014】(第2の実施例)図3は、本発明の第2の
実施例を示す回路の構成図である。図において、301
はP型のニューロンMOSトランジスタ、302はN型
のニューロンMOSトランジスタでありニューロンMO
Sインバータを構成している。303はニューロンMO
Sトランジスタ301および302共通のフローティン
グゲートである。304、305、306、307は、
容量比が1:1:2:1に設定され、フローティングゲ
ート303に結合する4つの入力電極である。308は
通常のCMOSインバータである。しきい素子であるニ
ューロンMOSインバータの出力がインバータ308を
介してニューロンMOSインバータ自身の入力電極30
4に接続されている。この回路の入力は、入力電極30
5に接続されるS信号と、入力電極306に接続される
R反転信号である。出力は、インバータ308の出力で
あるQ信号である。入力電極307は接地されている。
ニューロンMOSインバータの反転しきい値はVDD/2
に設定されている。フローティングゲート303の電位
は、寄生効果を無視すれば、入力電極304、305、
306、307の電位を加重平均した値となる。電極3
07の結合容量は他の2倍なので、平均する場合にも2
倍の加重を付けた平均となる。今、インバータ308の
出力が0の場合、つまりQ信号が0の場合、入力電極3
04の電位は0なので、入力電極305および入力電極
306の電位が共にVDDにならない限り、フローティン
グゲート303の電位はニューロンMOSインバータの
反転しきい値VDD/2を越えない。従ってQ信号は0の
ままである。つまり0の状態を記憶している。しかし、
入力電極305および入力電極306の電位が共にVDD
になると、フローティングゲート303の電位は3VDD
/5となり、ニューロンMOSインバータは反転し、0
を出力する。インバータ308で反転され、Q信号が1
(電位はV DD)になる。インバータ308の出力がVDD
になると入力電極304の電位がV DDになり、フローテ
ィングゲート303の電位をVDD/5だけ持ち上げる。
この状態になると、R反転信号が0にならない限りこの
状態(Q=1)を保持する。つまり、Sだけが0になっ
てもQは1のままであるが、S=1であってもR反転信
号が0になればニューロンMOSインバータは反転し、
Q=0となる。ここが、図2に示した回路の動作と異な
る点である。これは、リセット優先のRSフリップフロ
ップの機能である。
【0015】以上の実施例2においては、ニューロンM
OSを用いたしきい素子としてニューロンMOSインバ
ータを用いたが、インバータでなくても良く、例えばニ
ューロン素子のようにしきい値を越えると1を出力する
ような回路であっても良いことはいうまでもない。ま
た、ニューロンMOSを用いたしきい素子の出力が、自
身の入力ゲートに接続されるまでの間に介する回路とし
てインバータを用いて説明したが、他のものでも良い。
また、しきい素子の出力が直接入力ゲートに接続されて
も良い。
【0016】(第3の実施例)図4は、本発明の第3の
実施例を示す回路の構成図である。図中401はP型の
ニューロンMOSトランジスタ、402はN型のニュー
ロンMOSトランジスタでありニューロンMOSインバ
ータを構成している。403はニューロンMOSトラン
ジスタ401および402共通のフローティングゲート
である。404、405、406は、フローティングゲ
ート403に結合する容量が等しい3つの入力電極であ
る。407はNORゲートである。しきい素子であるニ
ューロンMOSインバータの出力がNORゲート407
を介してニューロンMOSインバータ自身の入力電極4
04に接続されている。NORゲート407が、図1や
図2におけるインバータの代わりに用いられているだけ
で、基本的に図1や図2に示されるC回路と同じ回路で
ある。NORゲート401の一方の入力はリセット信号
Rとして用いる。NORゲートを用いることにより、ニ
ューロンMOSインバータの出力に関係なく入力電極4
04の電位を制御することができる。今、リセット信号
Rが1のとき、NORゲート407の出力、つまり入力
ゲート404の電位は、ニューロンMOSインバータの
出力に関係なく0となる。従って、リセット信号Rが1
になったとき、入力AおよびBが共に1のとき以外は出
力Cは0になる。これは、リセット動作である。つま
り、インバータの代わりにNORゲートを用いることに
より、リセット入力付のC回路が構成できるのである。
【0017】以上の実施例3においては、ニューロンM
OSを用いたしきい素子としてニューロンMOSインバ
ータを用いたが、インバータでなくても良く、例えばニ
ューロン素子のようにしきい値を越えると1を出力する
ような回路であっても良いことはいうまでもない。ま
た、ニューロンMOSを用いたしきい素子の出力が、自
身の入力ゲートに接続されるまでの間に介する回路とし
てNORゲートを用いて説明したが、他のものでも良
く、例えばNANDゲートを用いればセット優先の変形
RSフリップ・フロップが実現できるなど、多彩な回路
が実現できることは言うまでもない。また、しきい素子
の出力が直接入力ゲートに接続されても良い。
【0018】(第4の実施例)図5は、本発明の第4の
実施例を示す回路の構成図である。この回路は、図11
に示された変形C回路と同じ機能を持っている。図中5
01はP型のニューロンMOSトランジスタ、502は
N型のニューロンMOSトランジスタであり第1のニュ
ーロンMOSインバータを構成している。503はニュ
ーロンMOSトランジスタ501および502共通のフ
ローティングゲートである。504、505、506、
507、508は、それぞれ容量比が2:1:2:1:
3で、フローティングゲート503に結合する5つの入
力電極である。509はP型のニューロンMOSトラン
ジスタ、510はN型のニューロンMOSトランジスタ
であり第2のニューロンMOSインバータを構成してい
る。511はニューロンMOSトランジスタ509およ
び510からなる第2のニューロンMOSインバータの
フローティングゲートである。512、513、51
4、515は、それぞれ容量比が1:2:1:1で、フ
ローティングゲート511に結合する4つの入力電極で
ある。516、517、518は通常CMOSインバー
タである。第1のニューロンMOSインバータの出力は
インバータ516を介して第1のニューロンMOSイン
バータ自身の入力電極504および第2のニューロンM
OSインバータの入力電極512に接続されている。第
2のニューロンMOSインバータの出力はインバータ5
17を介して第2のニューロンMOSインバータ自身の
入力電極515に接続されるとともに、インバータ51
7および518を介して第1のニューロンMOSインバ
ータの入力電極507に接続されている。第1のニュー
ロンMOSインバータの入力電極506および第2のニ
ューロンMOSインバータの入力電極514は接地され
ている。第1および第2のニューロンMOSインバータ
の反転しきい値はVDD/2である。この回路の入力は、
入力電極505および513に接続されるsendin
信号と、入力電極508に接続されるackin反転信
号である。出力は、インバータ516の出力であるse
ndout信号と、インバータ518の出力であるac
kout反転信号である。
【0019】動作を説明する。いま、sendin信号
が0、ackin反転信号が1、sendout信号が
0、ackout反転信号が1の場合を考える。このと
き第1のニューロンMOSインバータのフローティング
ゲート503の電位は4VDD/9、第2のニューロンM
OSインバータのフローティングゲート511の電位は
0で、回路は安定してこの状態を保持している。今se
ndin信号が1(電位はVDD)になると、第1のニュ
ーロンMOSインバータに関してはフローティングゲー
ト503の電位は5VDD/9となり反転しきい値を越え
反転する。インバータ516の出力であるsendou
t信号は1になる。入力電極504の電位はVDDにな
るためフローティングゲート503の電位は最終的に7
DD/9となる。第2のニューロンMOSインバータに
関しては、フローティングゲート511の電位は、まず
入力電極513がVDDになるため、2VDD/5となる。
続いて第1のニューロンMOSが反転するとともに、入
力電極512の電位もVDDとなり、フローティングゲー
ト511の電位は3VDD/5となり反転しきい値を越え
第2のニューロンMOSインバータは反転する。インバ
ータ517の出力である入力電極515の電位はVDD
になるためフローティングゲート511の電位は最終的
に4VDD/5となる。ackout反転信号は、0にな
る。この時第1のニューロンMOSインバータの入力電
極507の電位も0になり、結果として第1のニューロ
ンMOSインバータのフローティングゲート503の電
位は6VDD/9となるが、依然として反転しきい値を越
えているので第1のニューロンMOSインバータの状態
は変化せず、senout信号も1のままである。
【0020】次のステップであるが、sendin信号
が立ち下がるよりも先にackin反転信号が立ち下が
った場合、第1のニューロンMOSインバータに関して
はフローティングゲート503の電位は3VDD/9とな
り反転しきい値を下まわり復帰する。インバータ516
の出力であるsendout信号は0になる。入力電極
504の電位は0になるためフローティングゲート50
3の電位は最終的にV DD/9となる。第2のニューロン
MOSインバータに関しては、フローティングゲート5
11の電位は、第1のニューロンMOSが反転するとと
もに入力電極511が0になるため、3VDD/5とな
る。いぜんとして反転しきい値を越えているので第2の
ニューロンMOSインバータの状態は変化せず、ack
out反転信号も1のままである。
【0021】続いてsendin信号が立ち下がった場
合には、第1のニューロンMOSインバータに関しては
フローティングゲート503の電位は0となりそのまま
反転しきい値を下まわっておりsendout信号は0
のままである。第2のニューロンMOSインバータに関
しては、フローティングゲート511の電位は、sen
din信号の立ち下がりによりまず入力電極513が0
になるため、VDD/5となり、反転しきい値を下まわ
り、第2のニューロンMOSインバータは復帰して1を
出力する。ackout反転信号は、1になる。第2の
ニューロンMOSインバータの復帰に伴い入力電極51
5の電位は0となり、フローティングゲート511の電
位は0となるが依然として反転しきい値を下まわってい
るためその状態を維持する。このあとackin反転信
号が1になったところで初期状態に戻る。
【0022】一方、sendout信号が立ち上がった
後、ackin反転信号が立ち下がるよりも先にsen
din信号が立ち下がる場合を考える。sendin信
号の立ち下がりにより、第1のニューロンMOSインバ
ータのフローティングゲート503の電位は5VDD/9
となるが、反転しきい値を上回っているためsendo
ut信号は1のままである。ところが、第2のニューロ
ンMOSインバータは、フローティングゲート511の
電位が2VDD/5となり、反転しきい値を下まわり反転
状態から復帰する。したがって、第2のニューロンMO
Sインバータの出力は1になり、ackout反転信号
は1に復帰する。
【0023】次にackin反転信号が立ち下がると、
第1のニューロンMOSインバータのフローティングゲ
ート503の電位は3VDD/9となり、反転しきい値
を下まわることから第1のニューロンMOSインバータ
は反転状態から復帰する。sendout信号は0に立
ち下がる。第2のニューロンMOSインバータのフロー
ティングゲート503の電位は0となる。これでack
in反転信号が立ち上がると初期状態に戻ったことにな
る。
【0024】以上の機能は、図11の変形C回路と全く
同等の機能である。必要な素子数は、ニューロンMOS
トランジスタ4個、通常MOSトランジスタ6個、容量
素子14個(一番小さい容量を1個とし、2倍、3倍の
容量を持つ素子はそれぞれ2個、3個とカウント)の合
計24個となる。素子数では図11の回路と同じである
が、この回路における容量は、通常MOSトランジスタ
よりも相当小さい面積で実現できる。従って、回路の面
積で比較すれば本発明の回路の方が少ない面積で実現で
きる。
【0025】本実施例においては、ニューロンMOSを
用いたしきい素子としてニューロンMOSインバータを
用いたが、インバータでなくても良く、例えばニューロ
ン素子のようにしきい値を越えると1を出力するような
回路であっても良いことはいうまでもない。また、ニュ
ーロンMOSを用いたしきい素子の出力が、入力ゲート
に接続されるまでの間に介する回路としてインバータを
用いて説明したが、他のものでも良い。また、ニューロ
ンMOSインバータと通常インバータからなる記憶回路
2つが互いに相互接続された例を示したが、これに限定
されるわけではなく、例えば3個以上の記憶回路が接続
されても良い。
【0026】(第5の実施例)図6は、本発明の第5の
実施例を示す回路の構成図である。図中601はP型の
ニューロンMOSトランジスタ、602はN型のニュー
ロンMOSトランジスタでありニューロンMOSインバ
ータを構成している。603はニューロンMOSトラン
ジスタ601および602共通のフローティングゲート
である。604、605、606は、フローティングゲ
ート603に結合する容量が等しい3つの入力電極であ
る。607は通常のCMOSインバータである。608
は、フローティングゲート603と接地電位との接続/
切り放しを制御するN型のMOSトランジスタである。
しきい素子であるニューロンMOSインバータの出力が
インバータ607を介してニューロンMOSインバータ
自身の入力電極604に接続されている。この回路の入
力は、入力電極605に接続されるS信号と、入力電極
606に接続されるR反転信号である。制御信号とし
て、N型MOSトランジスタ608を制御するCLK信
号がある。出力は、インバータ607の出力であるQ信
号である。N型MOSトランジスタ608が付加された
以外、図2の回路と同じである。N型MOSトランジス
タ608は、フローティングゲート上の余剰電荷をリセ
ットするために設けてある。これにより、ホットエレク
トロン注入等によって発生するフローティングゲート余
剰電荷をリセットでき、精度と信頼性が向上する。動作
を説明する。まず、クロック信号CLKを1にする事に
より、N型MOSトランジスタ608がオンとなり、フ
ローティングゲート603が接地電位(0V)になる。
このとき、P型ニューロンMOSトランジスタ601と
N型ニューロンMOSトランジスタ602が構成するニ
ューロンMOSインバータの出力は1(VDD)となり、
インバータ607の出力は0となるため、入力電極60
4の電位も0になる。同時に入力S信号及びR反転信号
も0とする事により、入力電極604、605、606
全ての電位が0となる。したがって、フローティングゲ
ートと入力電極の間の電位差は0となり、フローティン
グゲート上の電荷はリセットされる。この後、CLK信
号を0にする事により、N型MOSトランジスタ608
はオフになり、フローティングゲート603は電気的に
フローティング状態となる。この状態での回路動作は、
図2で示したものと同じであるので省略する。このよう
に、フローティングゲート603を一時的に所定の電位
に接続する機構を備えることにより、回路の精度が向上
し、信頼性も向上する。
【0027】以上の実施例5においては、しきい回路と
してニューロンMOSインバータを用いたが、インバー
タでなくても良く、例えばニューロン素子のようにしき
い値を越えると1を出力するような回路であっても良
く、また、例えば図7、図8に示すような、定常消費電
力を伴わないラッチ型のニューロンMOS回路(特願平
7−24441号)でもよい。フローティングゲートに
付加されるスイッチ素子としてN型MOSトランジスタ
を用いたが、スイッチ機能を持っていれば他のものでも
良い。また、フローティングゲートが接続される節点が
接地電源の例を示したが、他の節点でも良く、例えば6
01、602からなるニューロンMOSの出力節点でも
良い。また、ニューロンMOSを用いたしきい素子の出
力が、自身の入力ゲートに接続されるまでの間に介する
回路としてインバータを用いて説明したが、他のもので
も良い。また、しきい素子の出力が直接入力ゲートに接
続されても良い。
【0028】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、各種機能
回路がより少ない素子数で実現できる。請求項2に係る
発明によれば、フリップフロップの様な回路がより少な
い素子数で実現できる。
【0029】請求項3に係る発明によれば、例えばC回
路のようなフリップフロップ回路が少ない素子数で実現
でき、例えば高速・超高集積LSI用の自己タイミング
機構が実現できる。請求項4に係る発明によれば、例え
ば変形C回路のようなフリップフロップ回路が少ない素
子数で実現でき、例えば超高速・超高集積LSI用の自
己タイミング機構が実現できる。
【0030】請求項5に係る発明によれば、回路の精度
・信頼性が向上し、例えば、高信頼性の超高速・超高集
積LSI用の自己タイミング機構が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例を示す回路図である。
【図2】図1の回路からインバータを取り去った回路図
である。
【図3】第2の実施例を示す回路図である。
【図4】第3の実施例を示す回路図である。
【図5】第4の実施例を示す回路図である。
【図6】第5の実施例を示す回路図である。
【図7】しきい素子の変形例を示す回路図である。
【図8】しきい素子の他の変形例を示す回路図である。
【図9】自己タイミング機構の概略図である。
【図10】ハンドシェーク回路の基本であるC回路図で
ある。
【図11】改良型C回路図である。
【符号の説明】
101 P型のニューロンMOSトランジスタ、 102 N型のニューロンMOSトランジスタ、 103 フローティングゲート、 104,105,106 入力電極 107,108 CMOSインバータ、 301 P型のニューロンMOSトランジスタ、 302 N型のニューロンMOSトランジスタ、 303 フローティングゲート、 304,305,306,307 入力電極、 308 CMOSインバータ、 401 P型のニューロンMOSトランジスタ、 402 N型のニューロンMOSトランジスタ、 403 フローティングゲート、 404,405,406 入力電極、 407 NORゲート、 501 P型のニューロンMOSトランジスタ、 502 N型のニューロンMOSトランジスタ、 503 フローティングゲート、 504,505,506,507,508 入力電極、 509 P型のニューロンMOSトランジスタ、 510 N型のニューロンMOSトランジスタ、 511 第2のニューロンMOSインバータのフローテ
ィングゲート、 512,513,514,515 入力電極、 516,517,518 CMOSインバータ、 601 P型のニューロンMOSトランジスタ、 602 N型のニューロンMOSトランジスタ、 603 共通のフローティングゲート、 604,605,606 入力電極、 607 CMOSインバータ、 608 N型のMOSトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 光司 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉(無番地) 東北大学工学部電子工学科内 (72)発明者 柴田 直 宮城県仙台市太白区日本平5番2号 (72)発明者 寺田 浩詔 大阪府吹田市山田丘2−1大阪大学工学部 情報システム工学科内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的にフローティングとされる電極
    と、前記フローティング電極と容量素子を介して設けら
    れた複数の入力電極を備え、前記入力電極に加えられる
    電位によって前記フローティング電極の電位が実質上決
    定される機構を有し、前記フローティング電極の電位に
    より出力が決定されるしきい回路において、前記しきい
    回路の出力が、直接、あるいは少なくとも一つの何らか
    の回路を介して、前記複数の入力電極の少なくとも1つ
    の電極に接続されている事を特徴とするフィードバック
    回路。
  2. 【請求項2】 前記しきい回路がインバータとなってい
    る事を特徴とする請求項1記載のフィードバック回路。
  3. 【請求項3】 前記なんらかの回路が、少なくとも1つ
    のインバータ回路からなっていることを特徴とする請求
    項1または請求項2記載のフィードバック回路。
  4. 【請求項4】 前記何らかの回路が、電気的にフローテ
    ィングとされる電極と、前記フローティング電極と容量
    素子を介して設けられた複数の入力電極を備え、前記入
    力電極に加えられる電位によって前記フローティング電
    極の電位が実質上決定される機構を有し、前記フローテ
    ィング電極の電位により出力が決定され、前記しきい回
    路の出力が、直接、あるいは少なくとも一つの何らかの
    回路を介して、前記複数の入力電極の少なくとも1つの
    電極に接続されている他のフィードバック回路であるこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフィー
    ドバック回路。
  5. 【請求項5】 前記電気的にフローティングとされる電
    極が、一時的に所定の電位の接点に接続する機構を備え
    たことを特徴とする請求項1、2、3および4記載の半
    導体集積回路。
  6. 【請求項6】 他のフィードバック回路の前記しきい回
    路がインバータとなっている事を特徴とする請求項5記
    載のフィードバック回路。
  7. 【請求項7】 他のフィードバック回路の前記何らかの
    回路が、少なくとも1つのインバータ回路からなってい
    ることを特徴とする請求項5または請求項6記載のフィ
    ードバック回路。
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