JPS60233932A - ドミノc−mos論理アレイ - Google Patents

ドミノc−mos論理アレイ

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JPS60233932A
JPS60233932A JP59089684A JP8968484A JPS60233932A JP S60233932 A JPS60233932 A JP S60233932A JP 59089684 A JP59089684 A JP 59089684A JP 8968484 A JP8968484 A JP 8968484A JP S60233932 A JPS60233932 A JP S60233932A
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JP
Japan
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logic
coupled
logic section
channel
clock signal
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Application number
JP59089684A
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English (en)
Inventor
Tadahide Takada
高田 正日出
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60233932A publication Critical patent/JPS60233932A/ja
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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
    • H03K19/173Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components
    • H03K19/177Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form
    • H03K19/17704Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns
    • H03K19/17708Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns using an AND matrix followed by an OR matrix, i.e. programmable logic arrays
    • H03K19/17716Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns using an AND matrix followed by an OR matrix, i.e. programmable logic arrays with synchronous operation, i.e. using clock signals, e.g. of I/O or coupling register
    • H03K19/1772Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns using an AND matrix followed by an OR matrix, i.e. programmable logic arrays with synchronous operation, i.e. using clock signals, e.g. of I/O or coupling register with synchronous operation of at least one of the logical matrixes

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はプログラム可能な論理アレイに関し、特に、相
補型の絶縁ダート型電界効果トランジスタによって構成
されたプログラム可能な論理アレイに関するものである
(従来技術とその問題点) プログラム可能な論理アレイ(以下、PLAと記す。)
は第1図に示すように、入力データのAND論理とOR
論理とを用いて、任意の論理全出力する論理回路である
。瓜論理とOR論理とはプレイ中のトランジスタの位置
を適轟に選ぶことによって、任意の論理を構成できるこ
とから7’oグラム可能であると言われる。以下説明を
簡単にするために1ここでは、入力データをIl、I2
、出力データを、Ol、02の2種類に限定しζこれら
の間に、01=11 ・■2+丁)・n。
02=11・工2の論理関係があると仮定して説明する
。入力データIl、I2の反転論理工1゜rlはインバ
ータR1,R2によって作られる。
従来、相補型のMOS (以下、C−MOSと記す。)
、つま)、反対の極性を持ったMOSFETによって構
成されたPLAとして、スタティック型とダイナミック
型との2種類のPLAが用いられている。これらのC−
MOSによるPLAO例を、第2図及び第3図に示す。
図中、1はAND論理部、2はOR論理部、Qll 、
Q12 、Q13 、Q14はAND論理用n−W)S
FET、Q 21 、 Q 22 、 Q 23はOR
論理用n−MOSFET 、 Q 31 、 Q 32
 、 Q 33 、 Q 34は充電用p−MO8FF
iT1Q41 、Q42.Q43 、Q44は放電用n
−MO8FET、R1、R2、R3、R4はインバータ
、φ1.φ2はクロック信号をそれぞれ示す。第2図の
スタティック型PLAは、充電用p−MO8FETのダ
ートが常に接地されているのに対し、第3図のダイナミ
ック型PLAは、充電用p−McsFE’rと放電用n
−MO8FETとが、互いに同一のクロック信号に結合
している。両図とも、AND論理とOR論理がN2H回
路によって作られている。スタティック型PLAは入力
信号II、I2の変化とともに、一定の時間遅れで、出
力信号01,02が決まるのに対し、ダイナミック型P
I、Aはクロックφ1によってAND論理が決マシ、そ
の後、クロ、りφ2によってOR論理が決定し、出力が
決まる。しかし、これらのPLAは実用上、いずれも問
題点を有する。すなわち、スタティック型のPLAは定
常的に電流が流れるため、低消費電力で大規模な論理回
路には不適当である。ダイナミック型のPLAは前段に
用いるAND論理部と後段に用いるOR論理部とを活性
化するタイミングをずらし1.二相のクロックφ1.φ
2・を用いて駆動する方式が一般的である。
このよりな二相クロック駆動のPLAで論理回路を構成
した場合には常に位相のずれに二つのクロックが必要で
あり、論理演算時間は二相クロックのずれの時間より短
縮できず、高速演算は困難となる。
こうした欠点を克服するPLAとしては、ドミノC−M
O8PLAがある。この−例を第4図に示す。第4図に
おいて、1はAND論理部、2はOR論理部、Qll 
、Q12.Q13.Q14はAND論理用n−MO8F
ETSQ 21 、 Q 22 、 Q 23はOR論
理用n−MOSFET、Q31 、Q32 、Q33 
、Q34は充電用p−MO8FET、Q41 、Q42
.Q43.Q44は放電用n−MO8FET 、 R1
、R2、R3、R4。
R5,R6はインバータをそれぞれ示す。このPLAは
AND論理がNAND回路によって構成され、OR論理
がNOR回路によって構成される構造となっている。こ
のPLAの動作は次のようになる。クロック信号φ1が
低レベルの時1c1NAND回路の出力端子Nl、N2
及びNOR回路の出力端子N3゜R4の電圧は高レベル
に充電され、インバータ回路R5,R6の出力端子N5
.R6の電圧は低レベルに放電される。次に、クロック
信号φ1を低レベルから高レベルに上げると、まずはじ
めにANI>論理が決まるのであるが、その間、R5,
R6の端子電圧は低レベルに保持されているので、n−
MO8FETQ21 、 Q 22 、 Q 23は非
導通のままである。AND論理が決定された後、R5,
R6の端子電圧が変化し、OR論理が決定され、出力端
子oi、o2に出力信号が現れる。これらの論理動作は
連続的に行なわれ、この間直流電流は流れない。このよ
うなPLAがドミノC−,MOS PILAである。
しかし、この種のPLAはにΦ論理部とOR論理部との
間に、インバータ回路が必要であり、マスク図面を作成
した場合にコンノ々クトなレイアウトができない欠点が
あった。っまJ、PLAのAND論理部及びOR論理部
はMOSFET 1ケのピッチでレイアウトが決定され
、非常にコンパクトになるのに反し、両者の間にあるイ
ンバータが大きな面積を占めるため、PLAのマスクレ
イアウトにおけるピッチは、インバータR5、R6によ
って決定され、PLAのコンオクト化を阻害していたの
である。
(発明の目的) 本発明の目的は、論理部のセルマトリックスのレイアウ
トをコンパクトにすると同時に、AND論理部とOR論
理部の論理転送が連続的に行なわれドミノC−MO8P
LA t−提供することにある。
(発明の構成) 本発明は、AND論理部と、OR論理部とで構成され、
仄論理部は互いにダートを第1のクロック信号線に結合
し、ソースを第1の電源線に結合したP−MOSFET
と、ソースを第2の電源線に結合したn−MOSFET
との間に、列方向に直列に複数個のn−MOSFETを
結合したNAND回路を、行方向に平行に複数個配列し
、前記直列結合のn−MOSFETのゲートに、列方向
に平行に複数本配列した入力信号線をマトリックス状に
結合してなり、OR論理部は互いにダートを第2のクロ
ック信号線に結合し、ノースを第1の電源線に結合した
n−MOSFETと、ソースを第2の電源線に結合した
n−MOSFETとの間に、行方向に並列に複数個のp
−MOSFETを結合したNAND回路を、列方向に平
行に複数個配列し、前記並列結合のp−MO8FF:T
のダートに、行方向に平行に複数本配列した前記M■論
理部内のNAND回路の出力信号線を結合してなること
を特徴とするドミノC−MO8PLAである。
(本発明の原理と作用) 本発明によれば、AND論理部のNAND回路の出力信
号線を、直接OR論理部のNAND回路を構成するp−
MOSFETのダートに結合することによシ、余分な回
路によるマスクレイアウトのピッチの増大や遅延時間の
増大が防止でき、また、に0論理部とOR論理部とはM
OSFET 1ケのピッチで繋がるため、論理部のセル
マトリ、クスのレイアウトが非常にコンパクトになり、
同時に、瓜論理部とOR論理部との論理転送が連続的に
行なわれるので、高速動作を可能とすることができる。
(実施例) 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
第5図は本発明の一実施例を示す回路図で、1はAND
論理部、2はOR論理部、Qll、Q12゜Q13.Q
14.はAND論理用n −MOSFET XQ 21
−Q22.Q23はOR論理用p−MOSFET、 Q
 31 。
Q32.Q33.Q34は充電用p−MO8FET 、
 Q 41 。
Q42.Q43.Q44は放電用n−MO8F]i:T
; R1。
R2はインバータ、φ1.φ2はクロック信号をそれぞ
れ示す。にΦ論理部1内のn−MOSFET 、 Q 
41 。
Q42及びp−MOSFET、 Q 31 、 Q 3
2のゲートはクロック信号φ1に接続し、OR論論理部
内内n−MO8F′FJT 、 Q 43 、 Q 4
4及びp−MO8FETXQ 33゜Q34のダートは
クロック信号φ2にそれぞれ接続している。本発明のP
LAの動作を第6図に示す動作波形図を用いて説明する
。時刻t、において、クロック信号φ1の電圧は低レベ
ルに、クロック信号、I2の電圧は高レベルに保持され
、AND論理の出力端子Nl、N2の電圧は高レベルに
、出力端子01,02の電圧は低レイルにプリチャージ
される。論理動作が始まる時刻t、までに、入力信号1
1.I2のレベルが予め決められ、イン・シータR1,
R2を通した反転信号とともに、AND論理部の入力と
して使われる。時刻t1において、クロック信号φ2の
電圧が高レベルから低レベルに落ちて、出力端子01.
02の電圧は浮遊状態に保持される。次に、時刻t2に
おいて、クロック信号φ1が低レベルから高レベルに上
がると、放電用n −MOSFET XQ 41 、 
Q 42が導通状態と々す、入力信号11.I2に応じ
て、端子Nl。
N2の電圧が決定される。例えば、入力信号のII、I
2がともに低レベルの場合には、端子N1の電圧は高レ
ベルに保持され続ける一方、端子N2の電圧は低レベル
に下がる。この結果、OR論理のp−MO8FFiT 
Q 22が導通状態となって、出力端子01の電圧が高
レベルに変わる。出力端子02の電圧は低レベルのまま
である。このようにして、o1=11−rz+xx−x
z、o2=r1.x2o論理が行なわれる。次に、時刻
t3において、クロック信号φ1が高レベルから低レベ
ルに下がシ、時刻t4において、クロック信号φ2が低
レベルから高レベルに上がって、元のプリチャージ状態
に戻る。
(発明の°効果) この一連の動作において、PLAの論理処理時間は時刻
t2におけるI1の立ち上シから出力端子01.02の
電圧が決まるまでであシ、論理動作は連続的に行なわれ
る。この動作中、時刻t8とtl、4るいはt、とt4
とは互いに一致・してもよい。この場合には、クロック
信号φ1とI2とは互いに反転信号となる。
又、第5図の実施例からもわかるように、本発明のPI
、Aでは、AND論理部NAND回路の出力信号線が、
直接OR論理部のNAND回路を構成するp−MOSF
ETのダートに結合しているため、従来例のドミ/ C
−MOS PLAに比べて論理部のプレイのレイアウト
は非常にコン/fクトになる利点を有する。
以上実施例では、入出力端子数が2ケずつの場合に2い
て説明を行なったが、これは何も本発明の範囲を拘束す
るものではなく、任意の数の入出力端子の場合について
成り立つ。特に、本発・明は入力端子数が少ないPLA
 、つまJ、AND論理部内のNAND回路の直列n−
MO8FETの数が少ないPLAに適する。
以上詳述したように、本発明のPLAは非常にコン・臂
りトなレイアウトが実現できる等、実用に供して有用で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的なPLAのブロック構成図、第2図は従
来のスタティッ型C−MO8PLAの回路図、第3図は
従来のダイナミック型C−MO8PLAの回路図、第4
図は従来のドミノC−MO8PLAの回路図、第5図は
本発明の実施例の回路図、第6図は第5図の動作を示す
波形図である。 図において、1は瓜論理部、2はOR論理部、QはMO
8FIGT、 Rはインバータ、φはクロック信号、N
は端子、■は入力データ、Oは出力データ、tは時刻、
vDDは電源線、GNDは接地線を、それぞれ示す。 第3図 第4図 第5図 / 第6図 tot、t2 t3 t4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) AND論理部と、OR論理部とから構成され、
    AND論理部は互いにゲートを第1のクロック信号線に
    結合し、ソースを第1の電源線に結合したp−MOSF
    ETと、ソース第2の電源線に結合したn −MOS 
    FETとの間に、列方向に直列に複数個のn −MOS
     FgT k結合したNAND回路を、行方向に平行に
    複数個配列し、前記直列結合のn−MOSFETのゲー
    トに1列方向に平行に複数本配列した入力信号線をマト
    リ、クス状に結合してなプ、 OR論理部は、互いにダートを第2のクロック信号線に
    結合し、ソースを第1の電源線に結合したp−MOSF
    ETと、ソースを第2の電線源に結合したn−MOSF
    ETとの間に、行方向に並列に複数個のp−MOSFE
    Tを結合したNAND回路を列方向に平行に複数個配列
    し、前記並列結合のp−MOSFETのゲートに1行方
    向に平行に複数本配列した前記AND論理部内のNAN
    D回路の出力信号線を結合してなることを特徴とするド
    ミノC−MO8論理アレイ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300801B1 (en) * 1998-09-28 2001-10-09 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Or gate circuit and state machine using the same
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JPS5161256A (en) * 1974-09-30 1976-05-27 Siemens Ag Puroguramukanono shusekironrikairo
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