JPH01219928A - 半加算回路 - Google Patents

半加算回路

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JPH01219928A
JPH01219928A JP4555488A JP4555488A JPH01219928A JP H01219928 A JPH01219928 A JP H01219928A JP 4555488 A JP4555488 A JP 4555488A JP 4555488 A JP4555488 A JP 4555488A JP H01219928 A JPH01219928 A JP H01219928A
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JP
Japan
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terminal
fet
signal
carry
switch
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JP4555488A
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Jiro Shimada
島田 二郎
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明はFETにより構成された半加算回路に関する。
[従来の技術] 半加算回路は、通常CMO3論理ゲートを組合わせて構
成されている。複数ビットの半加算回路は、ビット数に
等しい数の1ビツト半加算回路で構成することができる
第8図は従来の4ビツト半加算回路の一例を示すブロッ
ク図である。この4ビツトの半加算回路は、1ビツト半
加算器1乃至4を具備して構成されている。1ビツト半
加算器1は外部からの入力データ信号D1及び桁上げ入
力信号C1を入力とするNORゲート5及びNANDゲ
ート6と、このNANDゲート6の出力を入力とし桁上
げ出力信号C2を次段の1ビツト半加算器2に出力する
NOTゲート7とNORゲート5及びNOTゲート7の
出力を入力とし加算データ信号S1を外部に出力するN
ORゲート8とを備えて構成されている。これら4つの
ゲートは全てCMO3論理ゲートによって構成される。
他の1ビツト半加算器2乃至4も1ビツト半加算器1と
同一の構成であり、外部から入力データ信号D2乃至D
4を、更に、1ビツト半加算器1乃至3から桁上げ入力
信号C2乃至C4を夫々入力し、桁上げ出力信号C3乃
至C5と加算データ信号S2乃至S4とを夫々出力する
1ビツト半加算器1乃至4はいずれも同様に動作するの
で、1ビツト半加算器1の動作について説明する。
2つの入力、即ち、入力データ信号D!及び桁上げ信号
C1が共に論理値“0″のときは、NORゲート5の出
力が論理値“1”となり、NORゲート8からの加算デ
ータ信号Slは論理値11011となる。またこのとき
、NANDゲート6の出力が論理値II I 11とな
るので、NOTゲート7から出力される桁上げ出力信号
C2は論理値rr O++となる。
二つの入力のうち、いずれか一方が論理値n I ++
、他方が論理値゛0″のときは、NORゲート5及びN
OTゲート7の出力が共に論理値“O++となるから、
加算データ信号S1は論理値パ1°′、桁上げ信号C2
は論理値“0′°となる。二つの入力が共に論理値“1
°′のときは、NOTゲート7の出力が論理値“1″と
なるから、加算データ信号S1は論理値°“0゛、桁上
げ信号C2は論理値“1”′となる。
周知のように、CMO3により構成された2人力NOR
ゲート及びNANDゲートは夫々4つのFETを要し、
同じ<NOTゲートは2FE、Tを要する。従って、第
8図に示す従来の半加算回路では1ビツト当たり14個
のFETを要する。nビットの同様な半加算回路では必
要FET数は14nとなるから、例えば、16ビツトの
従来の半加算回路では、224個のFETを要する。ま
た、1つの桁上げ信号が接続されているFET数は出力
側4個、入力側4個の合計8個である。
[発明が解決しようとする課題] 上述したように、従来の半加算回路では、1ビツト当た
りの必要なFET数が多いので、高価であると共に消費
電力が大きいという欠点がある。
また1つの桁上げ信号が加わるFET数が多(、従って
、桁上げ信号に対する負荷容量が大きいので桁上げ信号
の演算時間が長く、動作が遅いという欠点がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
1ビツト当たりの必要なFET数が少なく安価であり、
消費電力が小さく、しかも桁上げ信号の演算時間が短く
動作が速い半加算回路を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る半加算回路は、第1図を参照してその符号
を使用して説明すると、第1の電源端子(例えばVoo
)と桁上げ出力端子(c)I、  ++ ”)との間に
接続された第1のスイッチ(SWI)と、桁上げ出力端
子(CHI  ヤ1)と桁上げ入力端子(CH+ )と
の間に接続された第2導電型の第1のFET (FET
I )と、第1の電源端子と第2の電源端子(例えば、
Vss)との間に直列に接続された第1導電型の第2の
FET (FET2)及び第2のスイッチ(SW2)と
、第1の電源端子と加算出力端子(S+ )との間に接
続された第3のスイッチ(SW3)と、加算出力端子(
S、)と第2の電源端子との間に直列に接続された第4
のスイッチ(SW4)並びに第2導電型の第3のFET
 (FET3)及び第4のFET (FET4 )と、
第4のスイッチ(SW4)と第3のFET (FET3
)との接続点とデータ入力端子(Dl)との間に接続さ
れた第2導電型の第5のFET (FET5)とを具備
しているにの半加算回路はプリチャージ期間と演算期間
との2つの期間によって動作するダイナミック型の半加
算回路で、第1乃至第3のスイッチ(SWI、SW2.
SW3)はプリチャージ期間のみオンし、第4のスイッ
チ(SW4)はプリチャージ期間に続く演算期間の開始
から遅れてオンし、また、第1及び第4のFET (F
ET1.FET4)は、そのゲートがデータ入力端子(
DI )に接続され、第2及び第5のFET (FET
2.FET5)は、そのゲートか桁上げ入力端子(CH
t )に接続され、第3のFET (FET3)は、そ
のゲートが第2のFET (FET2)と第2のスイッ
チ(SW2)との接続点に接続されている。
[作用] 以下、第1図を参照して本発明の作用について説明する
。なお、ここでは説明の都合上、第1の電源端子をVD
D、第2の電源端子をVB2、第1導電型のFETt−
P型FET、第2導電型のFETをN型FETとする。
先ず、プリチャージ期間では、SWI、SW2゜SW3
がオンするので、CHt  +i端子及びS。
端子は夫々°′1°′にチャージされ、FET3のゲー
ト電圧は“0”にチャージされる。
演算期間において、いま、桁上げ入力信号CHIが“1
”′のときは、FET5がオン、FET3がオフとなる
。従って、SW4がオンしたときのS+端子の電圧は、
DIがO゛′であれば0”、DIが゛1パであれば“1
”を維持する。
また、桁上げ入力信号CH+が“0”′のときは、FE
T5がオフ、FET3がオンとなるので、D、が”0”
  (FET4がオフ)であればSlは1′°を維持し
、DIが“1”(FET4がオン)であればSlはOI
+となる。一方、桁上げ出力端子CHI−?lにチャー
ジされた電荷が放出されるのは、CHIが“0゛でFE
T1がオン、即ち、DIが“1”のときのみとなる。
以上の動作をまとめると、第2図のような関係になる。
桁上げ信号CH+ 、CHt  +lは反転しているが
、半加算回路の動作は達成されている。
本発明によれば、第1乃至第4のスイッチとしてFET
又は他のトランジスタ等を用い、他に5つのFETを備
えるのみであるから、全体の素子数は9つでよい。従っ
て、本発明によれば1ビツト当たりの必要なFETを少
なくでき、安価で消費電力が少なく、しかも桁上げ信号
が加わるFET数も少ないため、桁上げ信号に対する負
荷容量を小さくでき、桁上げ信号の演算時間を短くでき
る。
[実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
第3図は本発明の実施例を示す回路図である。
第3図に示す実施例は4ビツトの半加算回路であり、制
御回路10と、4つの1ビツト半加算器11乃至14と
、出力回路15とを具備して構成されている。
制御回路10は、第1の電源端子であるV00端子と、
第2の電源端子であるVSS端子との間に直列に接続さ
れたP型FET52.と、N型FETF2Oとにより構
成されている。FET520のゲートはプリチャージ信
号端子Pに接続され、FETF2Oのゲートは桁上げ入
力端子Ciに接続されている0両FET520.F20
の接続点は、桁上げ入力信号CH,とじて1ビツト半加
算器11に出力される。
1ビツト半加算器11は、VDD端子と桁上げ出力端子
CH2との間に接続された第1のスイッチであるP型F
ET52□と、桁上げ入出力端子間(CH,とCH2と
の間)に接続されたN型のFETF2.と、V(10と
V5sとの間に直列接続されたP型のF E T F 
2□及び第2のスイッチであるN型のFET522と、
VDD端子と加算出力端子S1との間に接続された第3
のスイッチであるP型FET523と、S1端子とVS
Sとの間に直列に接続された第4のスイッチであるN型
FET524及びN型FETF23.F24と、F E
 T S 24とF23との接続点とデータ入力端子り
、どの間に接続されたN型FETF25とで構成されて
いる。
この実施例においては、第1乃至第4のスイッチとして
、FET52□乃至S24を用いている。FET52.
及びS23のゲートは、プリチャージ端子百に接続され
ている。FET522のゲートはプリチャージ端子Pに
接続されている。また、FETS24のゲートはイネー
ブル端子Eに接続されている。一方、FETF2.及び
F24のゲートはデータ入力端子D1に接続され、F 
E T F 2□及びF25のゲートは、桁上げ入力端
子CH,に接続され、FETF2.のゲートはF E 
T F 22とS22との接続点に接続されている。
他の1ビット半加算器12..13.14も上記と同様
の構成となっている。
出力回路15は、VDDとV55との間に直列に接続さ
れたP型FETF30と、N型FET530とにより構
成されている。F E T F 、oのゲートは、1ビ
ツト半加算回路14の桁上げ出力端子CH,に接続され
、F E T S 3゜のゲートは、プリチャージ端子
Pに接続され、両FETF30.S30の接続点は、桁
上げ出力端子C8として外部に取出されている。
次に、制御回路10の動作について説明する。
第4図は、制御回路10の動作を説明するためのタイム
チャート図である。区間aはプリチャージ期間、区間す
、c、d、e・・・・・・は演算期間を示している。プ
リチャージ信号Pは第4図に示すように、区間aで論理
値°″0″、区間す、c、d、e・・・・・・で論理値
“1°°をとる信号である。
先ず、区間aにおける動作について説明する。
この区間で下位からの桁上げ信号Ciを論理値パO”に
する。FET528がオン、FETF2Oがオフである
から、桁上げ信号CHtの出力端は電源電圧■DDの電
位(論理値パ1”の電位〉にチャージされる。このよう
に、区間aは桁上げ信号CHTの出力端をプリチャージ
して制御サイクルの初期状態にセットする区間である。
 F E T S 20は、このプリチャージ動作を制
御するスイッチとして動作している。
区間す、dは、下位からの桁上げ信号Ciが論理値゛1
′″である場合の制御区間である。FET520がオフ
、F20がオンであるから、桁上げ信号CH,の出力端
は論理値゛0″の電位にチャージされる。
区間c、eは、下位からの桁上げ信号C+が論理値“0
゛である場合の制御区間である。FET520+ F 
20は共にオフであるから、桁上げ信号CH1の出力端
は論理値゛1′″の電位が保持される。
1ビツト半加算器11乃至14は、何れも同様に動作す
るから、以下1ビツト半加算器21の動作についてのみ
説明する。
第5図は、1ビツト半加算器11の動作を説明するため
のタイムチャート図である。プリチャージ信号P及び桁
上げ信号CH1は第4図で説明したものと同様である。
プリチャージ信号Pはプリチャージ信号下と逆相の信号
である。イネーブル信号Eは区間aの開始時に論理値“
1”がら0′′に、区間す、c、d、e・・・・・・の
略々中間で論理値“0”から′1”に変わる信号である
。また、入力データ信号D1は区間aの略々中間で論理
値が変化しうる信号である。
先ず、区間aにおける動作について説明する。
FET520がオンであり、FETF2□のソース、つ
まり下位からの桁上げ信号CH1の出力端が論理値゛1
”の電位であるため、FETF2.のオン・オフに関係
なく桁上げ信号CH2の出力端は論理値“1″の電位に
チャージされる。また、FETF2□がオフ、S22が
オンであるがら、FETF23のゲートは論理値゛0″
の電位にチャージされる。
従って、FETF23がオフ、FETF25がオンであ
るから、FET524のソース電位はFETF25のソ
ース、つまり入力データ信号D1の端子の電位にチャー
ジされる。F E T S 2.がオン、FET524
がオフであるから、加算データ信号s1の出力端子は論
理値“1゛′の電位にチャージされる。
このように、区間aは桁上げ信号cH2の出方端及び加
算データ信号s1の出方端子をプリチャージして演算サ
イクルの初期状態にセットする区間である。FET52
1乃至S24は、このプリチャージ動作を制御するスイ
ッチとして動作している。
区間すは桁上げ信号CH,及び入力データ信号D1が論
理値“0″・ 1”である場合の演算区間である。FE
T521がオフ、FETF21がオンであるから、桁上
げ信号CH2の出力端は論理値“0″の電位がチャージ
される。また、FETF2□がオン、FET522がオ
フであるから、FETF2.のゲートは論理値“1″の
電位にチャージされる。従って、F E T F 2.
がオフ、F E T F 23がオンであり、更に、F
ETF24がオンであるから、FET524のソース電
位は論理値°“0パの電位にチャージされ、FET52
3がオフであるから、イネーブル信号Eが論理値II 
I IIになると、FET524がオンになり、加算デ
ータ信号S1の出力端子は論理値“0′′にチャージさ
れる。
区間Cは桁上げ信号CH,及び入力データ信号D1が共
に論理値゛1°゛である場合の演算区間である。FET
52.がオフ、FETF21がオンであるが、FETF
2.のソースが論理値“1”の電位であるから、桁上げ
信号CH2の出力端は論理値°゛1°′の電位が保持さ
れる。また、F E T F 2□及びS2□が共にオ
フであるから、FETF23のゲートは論理値“Onの
電位に保持される。従って、FETF25がオン、F 
E T F 23がオフであるから、FET524のソ
ース電位は論理値“′1″の電位にチャージされ、FE
T52.がオフであるがイネーブル信号Eが論理値“1
゛になり、FET524がオンになっても、加算データ
信号S、の出力端子は論理値゛°1°°の電位が保持さ
れる。
区間dは桁上げ信号CH1及び入力データ信号D1が共
に論理値“0″である場合の演算区間である。FET5
21及びF21が共にオフであるから、桁上げ信号CH
2の出力端は論理値“1″の電位が保持される。また、
FETF2□がオン、FET522がオフであるから、
F E T F 23のゲートは論理値゛1″の電位に
チャージされる。従って、FE T F 2.がオン、
F E T F 2.がオフであるが、FETF24が
オフであるから、イネーブル信号Eが論理値“1″にな
っても、加算データ信号Slの出力端子は論理値II 
I IIの電位が保持される。
区間eは、桁上げ信号CH,及び入力データ信号り、が
夫々“1“及びII OITである場合の演算区間であ
る。FET521及びF21が共にオフであるから、桁
上げ信号CH2の出力端は論理値“1′。
の電位が保持される。また、FETF2□及びS2□が
共に、オフであるから、F E T F 2.のゲート
は論理値+101+の電位が保持される。従って、FE
TF23がオフ、FETF25がオンであるがら、イネ
ーブル信号Eが論理値“1′″になると、加算データ信
号S1の出力端子は論理値11011の電位にチャージ
される。
次に、出力回路15の、動作について説明する。
第6図は出力回路15の動作を説明するためのタイムチ
ャートである。プリチャージ信号Pは第5図で説明した
ものと同様であり、区間aで論理値“1゛′、区間b’
、  ’、d’、e’・・・・・・で論理値゛0°′を
とる信号であり、桁上げ信号CH,は1ビツト半加算器
14の出力桁上げ信号であり、第5図で説明した1ビツ
ト半加算器11の出力桁上げ信号CH2と同様のもので
ある。
まず、区間aにおける動作について説明する。
F E T F 30がオフ、S30がオンであるから
、出力桁上げ信号C8の出力端子は論理値“OIIの電
位にチャージされる。このように区間aは出力桁上げ信
号coの出力端子をプリチャージして出力サイクルの初
期状態にセットする区間である。
FET530は、このプリチャージ動作を制御するスイ
ッチとして動作している。
区間b′及びd′は、桁上げ信号CH,が論理値°“0
°″である場合の出力区間である。FETF30がオン
、F E T S 30がオフであるから、出力桁上げ
信号coの出力端子は論理値゛′1″′の電位にチャー
ジされる。
区間C′及びe′は、桁上げ信号CH,が論理値“1°
′である場合の出力区間である。FETF、。、S30
が共にオフであるから、出力桁上げ信号coの出力端子
は論理値゛o″の電位が保持される。
第5図に示すように、プリチャージ信号P・イネーブル
信号Eが共に論理値II I IIであるタイミングT
b、’reで加算データ信号s1をサンプルする。なお
、区間c、dでもタイミングT、。
Teに対応するT。、Tdで加算データs1をサンプル
する。
このようにして、1ビツト半加算器11は1ビツト半加
算器としての入出力関係を満足するように動作する。
ところで、1ビツト半加算器11は、9個のFETから
構成されている。また、制御回路10及び出力回路15
は、共に2個のFETから構成されている。従って、第
3図に示す4ビツト半加算回路では、全部で40個のF
ETで構成される。
また、この4ビツト半加算回路4個からなる16ビツト
半加算回路は160個のFETで構成できることになり
、従来の224個に比して大幅に素子数を削減できる。
また、1つの桁上げ信号が接続されるFET数は、出力
側2個、入力側3個の合計5個である。よって、従来の
8個よりも桁上げ信号に対する負荷容量を十分に小さく
することができる。
第7図は本発明の他の実施例を示す回路図である。第7
図に示す実施例は第3図に示す実施例と同様に4ビツト
の半加算回路であるが、制御回路40.1ビツト半加算
器41乃至44及び出力回路45におけるスイッチ素子
S50乃至S54、S6OをFET52.乃至S24、
S30の代わりに他のスイッチ素子、例えば、バイポー
ラトランジスタを使用したものである。
このような構成であっても、先の実施例と同様の動作を
実現できる。
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、第3図及び第7図においてF E T F 2
.とF24の接続位置を入替えても動作は変わらない。
[発明の効果コ 以上説明したように本発明はプリチャージ信号及びイネ
ーブル信号を使用し、ダイナッミク動作をさせているこ
とにより、出力レベルの変化時において、電源間に貫通
電流が流れず、しかも1ビツト当たりの必要FET数が
少ないので消費電力が小さいという効果があり、また、
1つの桁上げ信号が接続されるFET数を少なくするこ
とにより、桁上げ信号に対する負荷容量を小さくできる
ので、桁上げ信号の演算時間が短く高速で動作するとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半加算回路の基本構成を示す回路
図、第2図は同回路の真理値を示す図、第3図は本発明
の実施例に係る4ビツト半加算回路の回路図、第4図は
同回路における制御回路の動作タイムチャート図、第5
図は同回路における1ビツト半加算器の動作タイムチャ
ート図、第6図は同回路における出力回路の動作タイム
チャート図、第7図は本発明の他の実施例に係る4ビツ
ト半加算回路の回路図、第8図は従来の半加算回路のブ
ロック図である。 10.40;制御回路、11乃至14.41乃至44;
1ビツト半加算回路、15,45;出力回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の電源端子と桁上げ出力端子との間に接続さ
    れた第1のスイッチと、前記桁上げ出力端子と桁上げ入
    力端子との間に接続された第2導電型の第1のFET(
    電界効果型トランジスタ)と、前記第1の電源端子と第
    2の電源端子との間に直列に接続された第1導電型の第
    2のFET及び第2のスイッチと、前記第1の電源端子
    と加算出力端子との間に接続された第3のスイッチと、
    前記加算出力端子と第2の電源端子との間に直列に接続
    された第4のスイッチ並びに第2導電型の第3及び第4
    のFETと、前記第4のスイッチと前記第3のFETと
    の接続点とデータ入力端子との間に接続された第2導電
    型の第5のFETとを具備し、前記第1乃至第3のスイ
    ッチはプリチャージ期間のみオンし、前記第4のスイッ
    チはプリチャージ期間に続く演算期間の開始から遅れて
    オンし、且つ、前記第1及び第4のFETのゲートを前
    記データ入力端子に接続し、前記第2及び第5のFET
    のゲートを前記桁上げ入力端子に接続し、前記第3のF
    ETのゲートを前記第2のFETと前記第2のスイッチ
    との接続点に接続してなることを特徴とする半加算回路
JP4555488A 1988-02-28 1988-02-28 半加算回路 Pending JPH01219928A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62105233A (ja) * 1985-10-31 1987-05-15 Nec Corp 半加算回路

Patent Citations (1)

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JPS62105233A (ja) * 1985-10-31 1987-05-15 Nec Corp 半加算回路

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