RU2784457C1 - Four-input cmos logic gate exclusive-or/exclusive-or-no - Google Patents

Four-input cmos logic gate exclusive-or/exclusive-or-no Download PDF

Info

Publication number
RU2784457C1
RU2784457C1 RU2022117095A RU2022117095A RU2784457C1 RU 2784457 C1 RU2784457 C1 RU 2784457C1 RU 2022117095 A RU2022117095 A RU 2022117095A RU 2022117095 A RU2022117095 A RU 2022117095A RU 2784457 C1 RU2784457 C1 RU 2784457C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
twenty
drain
sources
exclusive
transistors
Prior art date
Application number
RU2022117095A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Шубин
Александр Викторович Глухов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2784457C1 publication Critical patent/RU2784457C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: digital computing.
SUBSTANCE: invention relates to digital computing and can be used to create devices that use the EXCLUSIVE-OR and (or) EXCLUSIVE-OR-NOT functions, for example, in even and (or) odd parity and other multi-bit digital devices. Four input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR/EXCLUSIVE-OR-NOT contains P-type MOSFETs one, two, and seventeenth to twenty-eighth, N-type MOSFETs three to sixteenth, VDD high-level power supply terminal, low-level power supply terminal voltage GND, direct inputs A, B, C, D, inverted inputs
Figure 00000056
output Y and output
Figure 00000057
.
EFFECT: increasing the speed of the 4-input EXCLUSIVE-OR gate, and increasing the reliability by reducing its dynamic current consumption.
1 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при создании устройств, использующих функции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ и(или) ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ, например, в схемах контроля четности и(или) нечетности и других многоразрядных цифровых устройств.The present invention relates to digital computing and can be used to create devices that use the EXCLUSIVE-OR and (or) EXCLUSIVE-OR-NOT functions, for example, in even and (or) odd parity and other multi-bit digital devices.

Известен 4-входовой вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ (4-input XOR gate) [1] (Стр. 339, Рис. 9.20 (c)).A 4-input XOR gate is known [1] (Page 339, Fig. 9.20 (c)).

Данный 4-входовой вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ содержит триггерную «защелку», выполненную на первом и втором (1,2) МОП транзисторах Р-типа, и МОП транзисторы N-типа с третьего по шестнадцатый (3-16), вывод питания высокого уровня напряжения VDD, вывод питания низкого уровня напряжения GND, прямые А, В, С и D и инверсные

Figure 00000001
входы и выходы
Figure 00000002
This 4-input XOR gate contains a latch made on the first and second (1,2) P-type MOS transistors, and N-type MOS transistors from the third to sixteenth (3-16), high-level power pin voltage VDD, low-voltage supply pin GND, direct A, B, C and D and inverse
Figure 00000001
inputs and outputs
Figure 00000002

Недостатком известной схемы является низкое быстродействие. Для обеспечения устойчивой работы указанного 4-входового вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ, построенного на триггерной «защелке», требуется смещение вниз передаточных характеристик двух «полу-защелок», построенных на МОП транзисторах Р-типа 1 и 2. Данное условие достигается существенным уменьшением проводимости цепей сети подтяжки вверх (Pull-Up Network) на транзисторах (1,2) по сравнению с проводимостью цепей сети подтяжки вниз (Pull-Down Network) на транзисторах с третьего по шестнадцатый (3-16). Обеспечение этого условия приводит к увеличению времени переходного процесса при переключении сигнала из низкого уровня напряжения GND в напряжение высокого уровня VDD и, следовательно, к уменьшению общего быстродействия известного 4-входового вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ, вследствие увеличения задержки времени формирования сигнала высокого уровня напряжения на выходах

Figure 00000003
The disadvantage of the known scheme is the low speed. To ensure stable operation of the specified 4-input EXCLUSIVE-OR gate, built on a trigger "latch", a downward shift in the transfer characteristics of two "semi-latches" built on P-type MOS transistors 1 and 2 is required. This condition is achieved by a significant decrease in the conductivity of the circuits pull-up networks on transistors (1,2) compared with the conductivity of the pull-down network circuits on transistors three through sixteen (3-16). Ensuring this condition leads to an increase in the transition process time when switching the signal from a low voltage level GND to a high voltage level VDD and, consequently, to a decrease in the overall performance of the known 4-input EXCLUSIVE-OR gate, due to an increase in the time delay for generating a high voltage signal at the outputs
Figure 00000003

Кроме того, динамический ток потребления известного 4-входового вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ увеличивается из-за повышенного времени переходного процесса, что приводит к дополнительному перегреву элементов схемы и снижает общую надежность схемы.In addition, the dynamic current consumption of the known 4-way EXCLUSIVE-OR gate increases due to the increased transient time, which leads to additional overheating of the circuit elements and reduces the overall reliability of the circuit.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия известного 4-входового вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ, и повышение надежности за счет уменьшения его динамического тока потребления.The objective of the invention is to increase the performance of the known 4-input EXCLUSIVE-OR gate, and increase reliability by reducing its dynamic current consumption.

Поставленная задача достигается тем, что в известный 4-входовой вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ, содержащий МОП транзисторы Р-типа первый и второй, N-типа с третьего по шестнадцатый, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками первого и второго транзисторов, вывод питания низкого уровня напряжения GND, соединенный с истоками пятнадцатого и шестнадцатого транзисторов, прямые входы А, В, С, D, инверсные входы

Figure 00000004
выход Y, соединенный со стоками четвертого и шестого транзисторов и выход
Figure 00000005
соединенный со стоками третьего и пятого транзисторов, в котором затворы пятнадцатого и шестнадцатого транзисторов соединены, соответственно, с входами
Figure 00000006
одиннадцатого и двенадцатого - с входом В, тринадцатого и четырнадцатого - с входом
Figure 00000007
седьмого и восьмого - с входом С, девятого и десятого - с входом
Figure 00000008
третьего и четвертого - с входом D, пятого и шестого - с входом
Figure 00000009
сток пятнадцатого транзистора соединен с истоками одиннадцатого и четырнадцатого, сток шестнадцатого - с истоками двенадцатого и тринадцатого, сток одиннадцатого - со стоком тринадцатого и истоками седьмого и десятого, сток двенадцатого - со стоком четырнадцатого и истоками восьмого и девятого, сток седьмого - со стоком девятого и истоками третьего и шестого и сток восьмого - со стоком десятого и истоками четвертого и пятого, введены МОП транзисторы Р-типа с семнадцатого по двадцать восьмой, причем, затворы первого и второго транзисторов соединены, соответственно, с входами
Figure 00000010
семнадцатого и восемнадцатого - с входом В, девятнадцатого и двадцатого - с входом
Figure 00000011
двадцать первого и двадцать второго - с входом С, двадцать третьего и двадцать четвертого - с входом
Figure 00000012
двадцать пятого и двадцать шестого - с входом D, двадцать седьмого и двадцать восьмого - с входом
Figure 00000013
сток первого транзистора соединен с истоками семнадцатого и двадцатого транзисторов, а сток второго - с истоками восемнадцатого и девятнадцатого, сток семнадцатого - со стоком девятнадцатого и истоками двадцать первого и двадцать четвертого, сток восемнадцатого - со стоком двадцатого и истоками двадцать второго и двадцать третьего, сток первого транзистора соединен с истоками семнадцатого и двадцатого транзисторов, а сток второго - с истоками восемнадцатого и девятнадцатого, сток семнадцатого - со стоком девятнадцатого и истоками двадцать первого и двадцать четвертого, сток восемнадцатого - со стоком двадцатого и истоками двадцать второго и двадцать третьего,The task is achieved by the fact that in the well-known 4-input EXCLUSIVE-OR gate, containing MOS transistors of the P-type first and second, N-type from the third to the sixteenth, the power supply output of the high voltage level VDD, connected to the sources of the first and second transistors, the output low voltage supply GND, connected to the sources of the fifteenth and sixteenth transistors, direct inputs A, B, C, D, inverted inputs
Figure 00000004
output Y connected to the drains of the fourth and sixth transistors and output
Figure 00000005
connected to the drains of the third and fifth transistors, in which the gates of the fifteenth and sixteenth transistors are connected, respectively, to the inputs
Figure 00000006
eleventh and twelfth - with entrance B, thirteenth and fourteenth - with entrance
Figure 00000007
seventh and eighth - with the entrance C, ninth and tenth - with the entrance
Figure 00000008
the third and fourth - with the entrance D, the fifth and sixth - with the entrance
Figure 00000009
the drain of the fifteenth transistor is connected to the sources of the eleventh and fourteenth, the drain of the sixteenth to the sources of the twelfth and thirteenth, the drain of the eleventh to the drain of the thirteenth and the sources of the seventh and tenth, the drain of the twelfth to the drain of the fourteenth and the sources of the eighth and ninth, the drain of the seventh to the drain of the ninth and the sources of the third and sixth and the drain of the eighth - with the drain of the tenth and the sources of the fourth and fifth, P-type MOS transistors from the seventeenth to the twenty-eighth are introduced, moreover, the gates of the first and second transistors are connected, respectively, to the inputs
Figure 00000010
seventeenth and eighteenth - with entrance B, nineteenth and twentieth - with entrance
Figure 00000011
twenty-first and twenty-second - with entrance C, twenty-third and twenty-fourth - with entrance
Figure 00000012
twenty-fifth and twenty-sixth - with the entrance D, twenty-seventh and twenty-eighth - with the entrance
Figure 00000013
the drain of the first transistor is connected to the sources of the seventeenth and twentieth transistors, and the drain of the second - to the sources of the eighteenth and nineteenth, the drain of the seventeenth - to the drain of the nineteenth and the sources of the twenty-first and twenty-fourth, the drain of the eighteenth - to the drain of the twentieth and the sources of the twenty-second and twenty-third, the drain of the first transistor is connected to the sources of the seventeenth and twentieth transistors, and the drain of the second - to the sources of the eighteenth and nineteenth, the drain of the seventeenth - to the drain of the nineteenth and the sources of the twenty-first and twenty-fourth, the drain of the eighteenth - to the drain of the twentieth and the sources of the twenty-second and twenty-third,

В результате чего, в предлагаемом Четырехвходовом КМОП логическом вентиле ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ, в отличие от известного 4-входового вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ, схема «защелки» исключена, а сеть подтяжки вверх (PUN) организована введением дополняющих (комплементарных) МОП транзисторов. Такое построение схемы позволяет оптимизировать соотношение проводимостей сетей подтяжки вверх (PUN) и подтяжки вниз (PDN) и тем самым повысить быстродействие Четырехвходового КМОП логического вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ за счет уменьшения времени переходного процесса при переключении выходных сигналов из низкого уровня напряжения GND в высокий VDD. Кроме того, так как время переходного процесса уменьшено, динамический ток потребления снижен. Снижение величины динамического тока потребления уменьшает избыточный перегрев элементов схемы, что повышает надежность Четырехвходового КМОП логического вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ.As a result, in the proposed 4-input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR/EXCLUSIVE-OR-NOT, in contrast to the known 4-input EXCLUSIVE-OR gate, the “latch” circuit is excluded, and the pull-up network (PUN) is organized by introducing complementary (complementary) ) MOS transistors. This design of the circuit allows you to optimize the ratio of conductivities of the pull-up networks (PUN) and pull-down (PDN) and thereby increase the speed of the Four-input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR / EXCLUSIVE-OR-NOT by reducing the transient time when switching output signals from a low level voltage GND to high VDD. In addition, since the transient time is reduced, the dynamic current consumption is reduced. Reducing the amount of dynamic current consumption reduces excessive overheating of the circuit elements, which increases the reliability of the Four-input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR/EXCLUSIVE-OR-NO.

На Рисунке приведена схема предлагаемого Четырехвходового КМОП логического вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ.The Figure shows a diagram of the proposed Four-input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR/EXCLUSIVE-OR-NOT.

Предлагаемый Четырехвходовой КМОП логический вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ содержит МОП транзисторы Р-типа первый и второй (1,2) и с семнадцатого по двадцать восьмой (17-28), МОП транзисторы N-типа с третьего по шестнадцатый (3-16), вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками транзисторов первого и второго (1,2), вывод питания низкого уровня напряжения GND, соединенный с истоками транзисторов пятнадцатого и шестнадцатого (15,16), прямые входы А, В, С и D, инверсные входы

Figure 00000014
выход Y, соединенный со стоками транзисторов четвертого, шестого, двадцать шестого и двадцать восьмого (4,6,26,28) и выход
Figure 00000015
соединенный со стоками транзисторов третьего, пятого, двадцать пятого и двадцать седьмого (3,5,25,27). Причем, затворы транзисторов второго и пятнадцатого (2,15) соединены с входом А, а первого и шестнадцатого (1,16) - с входом
Figure 00000016
одиннадцатого, двенадцатого семнадцатого и восемнадцатого (11,12,17,18) - с входом В, а тринадцатого, четырнадцатого, девятнадцатого и двадцатого (13,14,19,20) - с входом
Figure 00000017
седьмого, восьмого, двадцать первого и двадцать второго (7,8,21,22) - с входом С, а девятого, десятого, двадцать третьего и двадцать четвертого (9,10,23,24) - с входом
Figure 00000018
третьего, четвертого, двадцать пятого и двадцать шестого (3,4,25,26) - с входом D, а пятого, шестого, двадцать седьмого и двадцать восьмого (5,6,27,28) - с входом
Figure 00000019
сток первого (1) транзистора соединен с истоками транзисторов семнадцатого и двадцатого (17,20), а сток второго (2) - с истоками восемнадцатого и девятнадцатого (18,19), сток пятнадцатого (15) - с истоками одиннадцатого и четырнадцатого (11,14), а сток шестнадцатого (16) - с истоками двенадцатого и тринадцатого (12,13), сток семнадцатого (17) - со стоком девятнадцатого (19) и истоками двадцать первого и двадцать четвертого (21,24), сток восемнадцатого (18) - со стоком двадцатого (20) и истоками двадцать второго и двадцать третьего (22,23), сток одиннадцатого (11) - со стоком тринадцатого (13) и истоками седьмого и десятого (7,10), сток двенадцатого (12) - со стоком четырнадцатого (14) и истоками восьмого и девятого (8,9), сток двадцать первого (21) - со стоком двадцать третьего (23) и истоками двадцать пятого и двадцать восьмого (25,28), сток двадцать второго (22) - со стоком двадцать четвертого (24) и истоками двадцать шестого и двадцать седьмого (26,27), сток седьмого (7) -со стоком девятого (9) и истоками третьего и шестого (3,6) и сток восьмого (8) - со стоком десятого (10) и истоками четвертого и пятого (4,5).The proposed Four-input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR / EXCLUSIVE-OR-NOT contains P-type MOS transistors the first and second (1,2) and seventeenth to twenty-eighth (17-28), N-type MOS transistors from the third to sixteenth ( 3-16), high voltage power pin VDD connected to the sources of transistors 1 and 2 (1, 2), low voltage power pin GND connected to the sources of transistors 15 and 16 (15, 16), direct inputs A, B , C and D, inverted inputs
Figure 00000014
Y output connected to the drains of transistors 4, 6, 26, and 28 (4,6,26,28) and output
Figure 00000015
connected to the drains of the third, fifth, twenty-fifth and twenty-seventh transistors (3,5,25,27). Moreover, the gates of the second and fifteenth (2.15) transistors are connected to input A, and the first and sixteenth (1.16) - to the input
Figure 00000016
the eleventh, twelfth, seventeenth and eighteenth (11,12,17,18) - with the entrance B, and the thirteenth, fourteenth, nineteenth and twentieth (13,14,19,20) - with the entrance
Figure 00000017
on the seventh, eighth, twenty-first and twenty-second (7,8,21,22) - with the entrance C, and on the ninth, tenth, twenty-third and twenty-fourth (9,10,23,24) - with the entrance
Figure 00000018
the third, fourth, twenty-fifth and twenty-sixth (3,4,25,26) - with the entrance D, and the fifth, sixth, twenty-seventh and twenty-eighth (5,6,27,28) - with the entrance
Figure 00000019
the drain of the first (1) transistor is connected to the sources of the seventeenth and twentieth transistors (17.20), and the drain of the second (2) is connected to the sources of the eighteenth and nineteenth (18.19), the drain of the fifteenth (15) is connected to the sources of the eleventh and fourteenth (11 ,14), and the sink of the sixteenth (16) - with the sources of the twelfth and thirteenth (12.13), the sink of the seventeenth (17) - with the sink of the nineteenth (19) and the sources of the twenty-first and twenty-fourth (21.24), the sink of the eighteenth ( 18) - with the drain of the twentieth (20) and the sources of the twenty-second and twenty-third (22.23), the drain of the eleventh (11) - with the drain of the thirteenth (13) and the sources of the seventh and tenth (7.10), the drain of the twelfth (12) - with the drain of the fourteenth (14) and the sources of the eighth and ninth (8.9), the drain of the twenty-first (21) - with the drain of the twenty-third (23) and the sources of the twenty-fifth and twenty-eighth (25.28), the drain of the twenty-second (22 ) - with the drain of the twenty-fourth (24) and the origins of the twenty-sixth and twenty-seventh (26.27), the drain of the seventh (7) - with the drain the ninth (9) and the sources of the third and sixth (3.6) and the drain of the eighth (8) - with the drain of the tenth (10) and the sources of the fourth and fifth (4.5).

В дальнейшем описании принято соглашение, что напряжение высокого уровня VDD соответствует напряжению логического уровня «1», а напряжение низкого уровня GND - напряжению логического уровня «0». Кроме того, принято что, напряжение логических уровней на инверсных входах

Figure 00000020
всегда инверсно относительно соответствующих напряжений логических уровней на прямых входах А, В, С и D. Поэтому в дальнейшем при описании работы схемы и в таблице истинности нет необходимости приводить значения напряжений логических уровней на инверсных входах
Figure 00000021
In the following description, it is agreed that the high level voltage VDD corresponds to the logic level "1" voltage, and the low level voltage GND corresponds to the logic level "0" voltage. In addition, it is assumed that the voltage of logic levels at the inverse inputs
Figure 00000020
always inverse with respect to the corresponding logic level voltages at the direct inputs A, B, C and D. Therefore, in the future, when describing the operation of the circuit and in the truth table, there is no need to give the values of the logic level voltages at the inverse inputs
Figure 00000021

Предлагаемый Четырехвходовой КМОП логический вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ предназначен для формирования логических сигналов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ на выходах

Figure 00000022
согласно представленной ниже в таблице истинности.The proposed four-input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR/EXCLUSIVE-OR-NOT is designed to generate logical signals EXCLUSIVE-OR and EXCLUSIVE-OR-NOT at the outputs
Figure 00000022
according to the truth table below.

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Таким образом, предлагаемый Четырехвходовой КМОП логический вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ представляет собой логическую схему комбинационного типа и работает следующим образом.Thus, the proposed four-input CMOS logic gate EXCLUSIVE-OR/EXCLUSIVE-OR-NOT is a logic circuit of a combinational type and operates as follows.

В комбинации №1 A=B=C=D=«0». При этом на выходе

Figure 00000025
через проводящие транзисторы 16, 13, 10 и 5 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 2,18, 22 и 26 - уровень напряжения логической «1».In combination No. 1 A=B=C=D="0". At the same time, at the output
Figure 00000025
through the conductive transistors 16, 13, 10 and 5, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 2,18, 22 and 26, the voltage level of the logical "1" is set.

В комбинации №2 А=«1» и В=С=D=«0». При этом на выходе

Figure 00000026
через проводящие транзисторы 1, 17, 21 и 25 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 15,14, 9 и 6 - уровень напряжения логического «0».In combination No. 2, A="1" and B=C=D="0". At the same time, at the output
Figure 00000026
through the conductive transistors 1, 17, 21 and 25, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 15,14, 9 and 6, the voltage level of the logical "0" is set.

В комбинации №3 А=С=D=«0» и В=«1». При этом на выходе

Figure 00000027
через проводящие транзисторы 2, 19, 21 и 25 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 16,12, 9 и 6 - уровень напряжения логического «0».In combination No. 3 A=C=D="0" and B="1". At the same time, at the output
Figure 00000027
through the conductive transistors 2, 19, 21 and 25, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 16,12, 9 and 6, the voltage level of the logical "0" is set.

В комбинации №4 А=В=«1» и С=D=«0». При этом на выходе

Figure 00000028
через проводящие транзисторы 15, 11, 10 и 5 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 1, 20, 22 и 26 - уровень напряжения логической «1».In combination No. 4 A=B="1" and C=D="0". At the same time, at the output
Figure 00000028
through the conductive transistors 15, 11, 10 and 5, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 1, 20, 22 and 26, the voltage level of the logical "1" is set.

В комбинации №5 А=В=D=«0» и С=«1». При этом на выходе

Figure 00000029
через проводящие транзисторы 2, 18, 23 и 25 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 16,13, 7 и 6 - уровень напряжения логического «0».In combination No. 5, A=B=D="0" and C="1". At the same time, at the output
Figure 00000029
through the conductive transistors 2, 18, 23 and 25, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 16,13, 7 and 6, the voltage level of the logical "0" is set.

В комбинации №6 А=С=«1» и В=D=«0». При этом на выходе

Figure 00000030
через проводящие транзисторы 15, 14, 8 и 5 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 1,17, 24 и 26 - уровень напряжения логической «1».In combination No. 6 A=C="1" and B=D="0". At the same time, at the output
Figure 00000030
through the conductive transistors 15, 14, 8 and 5, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 1.17, 24 and 26, the voltage level of the logical "1" is set.

В комбинации №7 А=D=«0» и В=С=«1». При этом на выходе

Figure 00000031
через проводящие транзисторы 16, 12, 8 и 5 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 2,19, 24 и 26 - уровень напряжения логической «1».In combination No. 7 A=D="0" and B=C="1". At the same time, at the output
Figure 00000031
through the conductive transistors 16, 12, 8 and 5, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 2,19, 24 and 26, the voltage level of the logical "1" is set.

В комбинации №8 А=В=С=«1» и D=«0». При этом на выходе

Figure 00000032
через проводящие транзисторы 1, 20, 23 и 25 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 15,11,7 и 6 - уровень напряжения логического «0».In combination No. 8, A=B=C="1" and D="0". At the same time, at the output
Figure 00000032
through the conductive transistors 1, 20, 23 and 25, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 15,11,7 and 6 - the voltage level of the logical "0".

В комбинации №9 А=В=С=«0» и D=«1». При этом на выходе

Figure 00000033
через проводящие транзисторы 2, 18, 22 и 27 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 16,13,10 и 4 - уровень напряжения логического «0».In combination No. 9, A=B=C="0" and D="1". At the same time, at the exit
Figure 00000033
through the conductive transistors 2, 18, 22 and 27, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 16,13,10 and 4, the voltage level of the logical "0" is set.

В комбинации №10A=D=«1» и B=C=«0». При этом на выходе

Figure 00000034
через проводящие транзисторы 15, 14, 9 и 3 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 1,17, 21 и 28 - уровень напряжения логической «1».In combination #10A=D="1" and B=C="0". At the same time, at the output
Figure 00000034
through the conductive transistors 15, 14, 9 and 3, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 1.17, 21 and 28, the voltage level of the logical "1" is set.

В комбинации №11 А=С=«0» и В=D=«1». При этом на выходе

Figure 00000035
через проводящие транзисторы 16, 12, 9 и 3 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 2,19, 21 и 28 - уровень напряжения логической «1».In combination No. 11, A=C="0" and B=D="1". At the same time, at the output
Figure 00000035
through the conductive transistors 16, 12, 9 and 3, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 2,19, 21 and 28 - the voltage level of the logical "1".

В комбинации №12A=B- D=«1» и C=«0». При этом на выходе

Figure 00000036
через проводящие транзисторы 27, 22, 20 и 1 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 4, 10,11 и 15 - уровень напряжения логического «0».In combination #12A=B- D="1" and C="0". At the same time, at the exit
Figure 00000036
through the conductive transistors 27, 22, 20 and 1, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 4, 10, 11 and 15, the voltage level of the logical "0" is set.

В комбинации №13 А=В=«0» и С=D=«1». При этом на выходе

Figure 00000037
через проводящие транзисторы 16, 13, 7 и 3 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 2,18, 23 и 28 - уровень напряжения логической «1».In combination No. 13, A=B="0" and C=D="1". At the same time, at the output
Figure 00000037
through the conductive transistors 16, 13, 7 and 3, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 2,18, 23 and 28, the voltage level of the logical "1" is set.

В комбинации №14A=C=D=«1» и В=«0». При этом на выходе

Figure 00000038
через проводящие транзисторы 1, 17, 24 и 27 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 15,14, 8 и 4 - уровень напряжения логического «0».In combination No. 14A=C=D="1" and B="0". At the same time, at the exit
Figure 00000038
through the conductive transistors 1, 17, 24 and 27, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 15,14, 8 and 4, the voltage level of the logical "0" is set.

В комбинации №15 А=«0» и В=С=D=«1». При этом на выходе

Figure 00000039
через проводящие транзисторы 2, 19, 24 и 27 устанавливается уровень напряжения логической «1», а на выходе Y через проводящие транзисторы 16,12, 8 и 4 - уровень напряжения логического «0».In combination No. 15, A="0" and B=C=D="1". At the same time, at the output
Figure 00000039
through the conductive transistors 2, 19, 24 and 27, the voltage level of the logical "1" is set, and at the output Y through the conductive transistors 16,12, 8 and 4, the voltage level of the logical "0" is set.

В комбинации №16A=B=C=D=«1». При этом на выходе

Figure 00000040
через проводящие транзисторы 15, 11, 7 и 3 устанавливается уровень напряжения логического «0», а на выходе Y через проводящие транзисторы 1, 20, 23 и 28 - уровень напряжения логической «1».In combination No. 16A=B=C=D="1". At the same time, at the output
Figure 00000040
through the conductive transistors 15, 11, 7 and 3, the voltage level of the logical "0" is set, and at the output Y through the conductive transistors 1, 20, 23 and 28, the voltage level of the logical "1" is set.

Таким образом, предложенная схема выполняет необходимую функцию и за счет внесенных изменений в известную схему обладает более высоким быстродействием и более высокой надежностью.Thus, the proposed circuit performs the necessary function and, due to the changes made to the known circuit, has higher speed and higher reliability.

ЛитератураLiterature

1. Veste, N. Н. Е. CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective. / Neil H. E. Veste, David Money Harris. - 4nd ed. - Boston: Pearson-Wesley, 2011. -838 p.Figure 9.20(c), page 339.1. Veste, N. H. E. CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective. / Neil H. E. Veste, David Money Harris. - 4nd ed. - Boston: Pearson-Wesley, 2011. -838 p. Figure 9.20(c), page 339.

Claims (1)

Четырехвходовой КМОП логический вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ-НЕ, содержащий МОП транзисторы P-типа первый и второй, N-типа с третьего по шестнадцатый, вывод питания высокого уровня напряжения VDD, соединенный с истоками первого и второго транзисторов, вывод питания низкого уровня напряжения GND, соединенный с истоками пятнадцатого и шестнадцатого транзисторов, прямые входы А, В, С, D, инверсные входы
Figure 00000041
выход Y, соединенный со стоками четвертого и шестого транзисторов, и выход
Figure 00000042
соединенный со стоками третьего и пятого транзисторов, причем затворы пятнадцатого и шестнадцатого транзисторов соединены, соответственно, с входами А и
Figure 00000043
одиннадцатого и двенадцатого - с входом В, тринадцатого и четырнадцатого - с входом
Figure 00000044
седьмого и восьмого - с входом С, девятого и десятого - с входом
Figure 00000045
третьего и четвертого - с входом D, пятого и шестого - с входом
Figure 00000046
сток пятнадцатого транзистора соединен с истоками одиннадцатого и четырнадцатого, сток шестнадцатого - с истоками двенадцатого и тринадцатого, сток одиннадцатого - со стоком тринадцатого и истоками седьмого и десятого, сток двенадцатого - со стоком четырнадцатого и истоками восьмого и девятого, сток седьмого - со стоком девятого и истоками третьего и шестого и сток восьмого - со стоком десятого и истоками четвертого и пятого, отличающийся тем, что в него введены МОП транзисторы Р-типа с семнадцатого по двадцать восьмой, причем затворы первого и второго транзисторов соединены, соответственно, с входами
Figure 00000047
и А, семнадцатого и восемнадцатого - с входом В, девятнадцатого и двадцатого - с входом
Figure 00000048
двадцать первого и двадцать второго - с входом С, двадцать третьего и двадцать четвертого - с входом
Figure 00000049
двадцать пятого и двадцать шестого - с входом D, двадцать седьмого и двадцать восьмого - с входом
Figure 00000050
сток первого транзистора соединен с истоками семнадцатого и двадцатого транзисторов, а сток второго - с истоками восемнадцатого и девятнадцатого, сток семнадцатого - со стоком девятнадцатого и истоками двадцать первого и двадцать четвертого, сток восемнадцатого - со стоком двадцатого и истоками двадцать второго и двадцать третьего, сток двадцать первого - со стоком двадцать третьего и истоками двадцать пятого и двадцать восьмого, сток двадцать второго - со стоком двадцать четвертого и истоками двадцать шестого и двадцать седьмого, сток двадцать пятого - со стоком двадцать седьмого и выходом
Figure 00000051
а сток двадцать шестого - со стоком двадцать восьмого и выходом Y.
Four-input NO-OR/NO-OR CMOS logic gate, containing P-type first and second, N-type three to sixteenth MOSFETs, VDD high voltage power pin connected to the sources of the first and second transistors, low power pin voltage level GND, connected to the sources of the fifteenth and sixteenth transistors, direct inputs A, B, C, D, inverted inputs
Figure 00000041
the Y output connected to the drains of the fourth and sixth transistors, and the output
Figure 00000042
connected to the drains of the third and fifth transistors, and the gates of the fifteenth and sixteenth transistors are connected, respectively, to inputs A and
Figure 00000043
eleventh and twelfth - with entrance B, thirteenth and fourteenth - with entrance
Figure 00000044
seventh and eighth - with the entrance C, ninth and tenth - with the entrance
Figure 00000045
the third and fourth - with the entrance D, the fifth and sixth - with the entrance
Figure 00000046
the drain of the fifteenth transistor is connected to the sources of the eleventh and fourteenth, the drain of the sixteenth to the sources of the twelfth and thirteenth, the drain of the eleventh to the drain of the thirteenth and the sources of the seventh and tenth, the drain of the twelfth to the drain of the fourteenth and the sources of the eighth and ninth, the drain of the seventh to the drain of the ninth and the sources of the third and sixth and the drain of the eighth - with the drain of the tenth and the sources of the fourth and fifth, characterized in that it contains P-type MOS transistors from the seventeenth to the twenty-eighth, and the gates of the first and second transistors are connected, respectively, to the inputs
Figure 00000047
and A, the seventeenth and eighteenth - with the entrance to B, the nineteenth and twentieth - with the entrance
Figure 00000048
twenty-first and twenty-second - with entrance C, twenty-third and twenty-fourth - with entrance
Figure 00000049
twenty-fifth and twenty-sixth - with the entrance D, twenty-seventh and twenty-eighth - with the entrance
Figure 00000050
the drain of the first transistor is connected to the sources of the seventeenth and twentieth transistors, and the drain of the second - to the sources of the eighteenth and nineteenth, the drain of the seventeenth - to the drain of the nineteenth and the sources of the twenty-first and twenty-fourth, the drain of the eighteenth - to the drain of the twentieth and the sources of the twenty-second and twenty-third, the drain twenty-first - with the drain of the twenty-third and the sources of the twenty-fifth and twenty-eighth, the drain of the twenty-second - with the drain of the twenty-fourth and the sources of the twenty-sixth and twenty-seventh, the drain of the twenty-fifth - with the drain of the twenty-seventh and the exit
Figure 00000051
and the drain on the twenty-sixth is with the drain on the twenty-eighth and exit Y.
RU2022117095A 2022-06-23 Four-input cmos logic gate exclusive-or/exclusive-or-no RU2784457C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784457C1 true RU2784457C1 (en) 2022-11-25

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802665C1 (en) * 2023-02-16 2023-08-30 Владимир Владимирович Шубин Exclusive-or logic gate

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4417161A (en) * 1980-09-04 1983-11-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Complementary channel type MOS transistor exclusive OR/NOR logic gate circuit
SU1538246A1 (en) * 1988-04-20 1990-01-23 Организация П/Я В-8466 Signal level converter with mis transistors
US6469541B2 (en) * 2000-03-28 2002-10-22 Translogic Technology, Inc. Exclusive Or/Nor circuit
RU2408058C2 (en) * 2009-03-23 2010-12-27 Владимир Владимирович Шубин Single-bit adder
RU2604054C1 (en) * 2016-01-22 2016-12-10 Владимир Владимирович Шубин Voltage level converter
RU2761172C1 (en) * 2020-11-25 2021-12-06 Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов Восток" Three-input cmos exclusive or/exclusive nor logic gate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4417161A (en) * 1980-09-04 1983-11-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Complementary channel type MOS transistor exclusive OR/NOR logic gate circuit
SU1538246A1 (en) * 1988-04-20 1990-01-23 Организация П/Я В-8466 Signal level converter with mis transistors
US6469541B2 (en) * 2000-03-28 2002-10-22 Translogic Technology, Inc. Exclusive Or/Nor circuit
RU2408058C2 (en) * 2009-03-23 2010-12-27 Владимир Владимирович Шубин Single-bit adder
RU2604054C1 (en) * 2016-01-22 2016-12-10 Владимир Владимирович Шубин Voltage level converter
RU2761172C1 (en) * 2020-11-25 2021-12-06 Акционерное общество "Новосибирский завод полупроводниковых приборов Восток" Three-input cmos exclusive or/exclusive nor logic gate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RJ BAKER "CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation. Second Edition. IEEE Press Series on Microelectronic Systems, 2005.1039 p. Figure 12.23. P.371. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802665C1 (en) * 2023-02-16 2023-08-30 Владимир Владимирович Шубин Exclusive-or logic gate
RU2814896C1 (en) * 2023-08-22 2024-03-06 Владимир Владимирович Шубин Cmos exclusive-or logic gate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abu-Shama et al. A new cell for low power adders
US5926038A (en) Two-phase dynamic logic circuits for gallium arsenide complementary HIGFET fabrication
Nishad et al. Analysis of low power high performance XOR gate using GDI technique
Gaikwad et al. Design of CMOS ternary logic family based on single supply voltage
US20100073029A1 (en) Complementary Energy Path Adiabatic Logic
Radha et al. An efficient implementation of BCD to seven segment decoder using MGDI
RU2784457C1 (en) Four-input cmos logic gate exclusive-or/exclusive-or-no
Rjoub et al. Low-power/low-swing domino CMOS logic
RU2679186C1 (en) Voltage level converter
KR100271012B1 (en) Three-input exclusive nor circuit
RU2761172C1 (en) Three-input cmos exclusive or/exclusive nor logic gate
RU2802665C1 (en) Exclusive-or logic gate
US6833735B2 (en) Single stage pulsed domino circuit for driving cascaded skewed static logic circuits
Saida et al. Implementation of low power BCD adder using gate diffusion input cell
Kim et al. New circuits for XOR and XNOR functions
US7190756B1 (en) Hybrid counter with an asynchronous front end
RU2642416C1 (en) Voltage logical level converter
RU2814896C1 (en) Cmos exclusive-or logic gate
RU2664014C1 (en) Control signals generator circuit
Maheshwari et al. Ultra low power multiplexer design using variation in cmos inverter
RU2739487C1 (en) Voltage level converter
Kommu et al. The mixed logic style based low power and high speed 3-2 compressor for ASIC designs at 32nm technology
Vudatha et al. Low Power 90 nm 8× 4 Pseudo NMOS Barrel Shifter Design
RU2444050C1 (en) Single-digit adder
Askhedkar et al. Gate Diffusion Input Technique-Applications and Modifications: An Overview