JPH04111018A - ディジタル値比較回路 - Google Patents

ディジタル値比較回路

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JPH04111018A
JPH04111018A JP2229770A JP22977090A JPH04111018A JP H04111018 A JPH04111018 A JP H04111018A JP 2229770 A JP2229770 A JP 2229770A JP 22977090 A JP22977090 A JP 22977090A JP H04111018 A JPH04111018 A JP H04111018A
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JP
Japan
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signal
circuit
digital
digital value
input
Prior art date
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JP2229770A
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English (en)
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Shin Shimizu
伸 清水
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/02Comparing digital values

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

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、種々のディジタル回路において二つのディジ
タル信号の値の大小を比較するために用いられるディジ
タル値比較回路である。
〔従来の技術〕
第4図は従来のディジタル値比較回路の一例を示す回路
図である。この回路は端子40.42に入力される4ビ
ツトの二つのディジタル信号A、Bの値を比較するため
のものである。
この回路において、端子40に入力されたディジタル信
号Aは加減算回路44に供給される。−方、端子42に
供給されたディジタル信号Bは、まず補数化回路46に
供給され、ここで2の補数、すなわち各ビットの値を反
転した値に1を加えた値に変換されて加減算回路44に
供給される。加減算回路44はこの二つの値の差、すな
わちA−Bを計算し、この結果を大小判断回路48に供
給する。大小判断回路4Bは加減算回路44の演算結果
に基づき、この値が正のときはA>Bと判断し、負のと
きはA<Bと判断して、その結果を出力する。
〔発明が解決しようとする課題〕
第4図に例示した回路をはじめとする従来のディジタル
値比較回路は、多段のゲートによって構成されている。
信号は各ゲートを通過するたびに遅延するので、比較す
べき信号が人力されてから最終的な比較結果が得られる
までには、各ゲートでの遅延の累積によるかなりの遅延
が避けられない。特に、第4図の加減算回路44として
リプルキャリー型の加fIIiX回路を用いると、キャ
リー情報が加電器の最下位ビットから最上位ビットまで
伝搬するのに時間がかかるため、ビット数の増加に伴っ
て遅延時間が大幅に増大するという欠点がある。
また、第4図に示すディジタル値比較回路では、補数化
回路46と大小判断回路48において比較するディジタ
ル値のビット数と同数程度のトランジスタを要する他に
、加減算回路を構成するトランジスタが1ビット当り士
数個必要となる。このため信号のピント数が増加するに
従い、必要とされる全トランジスタの数も急激に増加す
る。このようにトランジスタの数が増えると、回路をL
SI化するときに多くの面積が費やされるため、高密度
化、高集積化の妨げになるという問題がある。
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、比較
すべきディジタル信号のビット数が増加しても遅延時間
が余り増加せず、かつ簡単な回路構成によりトランジス
タの数を抑え、より高密度化、高集積化が可能なディジ
タル値比較回路を提供することを目的とするものである
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するための本発明は、nビット(nは
2以上の整数)の二つのディジタル値の大小を比較する
ディジタル値比較回路において、所定の駆動能力のm 
Q 6倍、m’倍、m2倍、・・・、mn−1倍(mは
2以上の数)の駆動能力を有するn個のFETが並列に
接続された第1の信号変換手段と、 該第1の信号変換手段と同一に構成された第2の信号変
換手段と、 前記第1の信号変換手段の出力信号と前記第2の信号変
換手段の出力信号とを二つの入力信号とし、該2つの入
力信号の電圧差に応じて信号を出力する制御手段とを設
け、 比較するnビットの一方のディジタル値を前記第1の信
号変換手段の各FETの各ゲートに、前記m・−1倍の
駆動能力を有するFETのゲートに最上位のビット信号
を加え、以下駆動能力の大きい順に高い桁のビット信号
を加えるようにして供給し、同様にして他方のディジタ
ル値を前記第2の信号変換手段に供給することにより、
比較するディジタル値の大小関係を示す信号を前記判断
手段の出力より得ることを特徴とするものである。
また、前記mの値は、具体的には2とすることが望まし
い。
〔作用〕
本発明は前記の構成によって、第1の信号変換手段及び
第2の信号変換手段の各FETのゲートにディジタル信
号の各ビットの信号がパラレルに供給されると、ピント
値が1であるFETはオンとなってそれぞれの駆動能力
、すなわちコンダクタンスに基づく電流がドレイン・ソ
ース間に流れる。このとき各FETの駆動能力を上記の
ように定めたことにより、供給されるディジタル信号の
値の増加に伴って合成コンダクタンスは単調に増加する
。したがって、供給されるディジタル信号の値に対応す
る全FETの合成コンダクタンスは一意的に定まり、第
1及び第2の信号変換手段の出力には合成コンダクタン
スに対応する一定の電圧が発生する。
判断手段はこの第1及び第2の信号変換手段からの電圧
の差に応じてハイ又はローの信号を出力する。これによ
って結果的に第1及び第2の信号変換手段に入力された
二つのディジタル信号の値の大小が示される。
また、前記mの値を2とし、信号変換手段の各FETの
駆動能力を所定の駆動能力の1倍、2倍、4倍、・・・
 2″1倍とすることにより、入力されるディジタル信
号の値に対して合成コンダクタンスが直線的に増加する
ので、実際の取扱いが極めて容易になる。
〔実施例〕
以下に図面を参照しつつ本発明の一実施例について説明
する。第1図は本発明の一実施例であるディジタル値比
較回路の回路図、第2図は本実施例で使用するMO3型
電界効果トランジスタ(以下MOS F ETと略記す
る)の概略的なサイズを示す平面図、第3図は入力ディ
ジタル信号の値とMOSFETの合成コンダクタンスと
の関係を示すグラフである。また以下では入力されるデ
ィジタル信号が4ビツトの場合について説明する。
第1図において、左側の4つのNチャンネルのMO3F
ETIO〜13はいずれもノーマリ−オン型であり、後
述するように所定の駆動能力で動作するものである。こ
のMO3FETIO〜13のドレイン及びソースは互い
に並列に接続され、各ゲートは入力端子14〜17にそ
れぞれ接続されている。これによって一方の信号変換回
路が構成される。同じく右側の4つのノーマリ−オン型
のMOSFET20〜23もそれぞれのドレイン及びソ
ースが並列に接続され、各ゲートは入力端子24〜27
に接続されている。これらの駆動能力は対応するMO3
FETIO〜13と等しい。
これによってもう一方の信号変換回路が構成される。
更にMO3FETIO〜13のドレインが共通に接続さ
れた0点は、負荷抵抗R3を介して電源Vccに接続さ
れていると共に判断手段である差動増幅回路30の一方
の入力に接続されている。
またMOSFET20〜23のドレインが共通に接続さ
れたD点は、R5と同じ値の負荷抵抗R2を介して電源
Vccに接続されている。差動増幅回路30の出力端子
32からはディジタル信号の値の大小を比較した結果が
出力される。
次にMOSFET10〜13.20〜23の駆動能力、
すなわちオンとなったときのドレイン・ソース間のコン
ダクタンスの関係について説明する。MOSFETIO
220のコンダクタンスをgとしたときに各MO3FE
Tは、 MOSFETI0.20・・・ g MO3FETII、21・・・2g M03FET12.22・・・4g M05FET13.23・・・8g という大きさのコンダクタンスを持つよう形成されてい
る。すなわち各信号入力回路のMOSFETのコンダク
タンスは、番号が増えるにしたがってgの2°倍、2′
倍、22倍、28倍となっている。
MOSFETのコンダクタンスをこのような値とするた
めには、製造時においてゲート幅を制御する。すなわち
第2図に示すようにチャンネル長りを一定としたときの
コンダクタンスは、ゲート幅Wに比例することが知られ
ているので、MOSFETを集積化して製造する際に、
ゲート幅Wを希望するコンダクタンスに応じて変化させ
る。これにより所定のコンダクタンスを持ったMOSF
ETを一括して形成することができる。
上記のようなコンダクタンスを有するMOSFET10
〜13.20〜23の各ゲートに4ビツトのディジタル
信号がパラレルに入力されると、ビット値「1」 (バ
イパルス)の信号が入力されたMOSFETのみがオン
となり、合成コンダクタンスに寄与する0例えば、MO
3FETIO〜13に入力されるディジタル信号Aが(
As、AzAI+AO) = (1011)であるとき
には、MOSFET13.11.10がオン、MOSF
ET12がオフである。したがってこのときの合成コン
ダクタンスはl1gとなる。また、MOSFET20〜
23に入力されるディジタル信号Bが(B3.B、、B
、、B、 )= (1000)であるときには、MO3
FET23がオン、MO3FET22.21.20がオ
フである。したがって、このときの合成コンダクタンス
は8gとなる。
各MO3FETのコンダクタンスを上記のように2の罵
乗倍づつの系列としたのは、こうすることによって入力
されるディジタル信号の値に対して合成コンダクタンス
が第3図に示すように直線的に増加するからである。し
たがって、入力されるディジタル信号の値と合成コンダ
クタンスとは一対一に対応する。
このようにディジタル信号Aが入力端子14〜17に入
力されると、電源Vccから抵抗R1を介して供給され
る電流がMO3FETIO〜13の合成コンダクタンス
の値に応じて流れる。したがって、0点における電位は
入力されるディジタル信号Aの値によって一意的に定ま
る。同様にD点における電位も入力端子24〜27に入
力されるディジタル信号Bの値によって一意的に定まる
この0点とD点の電位が差動増幅回路30の入力電圧と
なり、差動増幅回路はこの二つの入力の電圧差に応じた
信号を出力端子32に出力する。この信号によりディジ
タル信号AとBとの大小関係を判断する。また、この信
号の極性に応じて「0」又は「1」の信号を出力するよ
うにしてもよい。
第1図のような構成のディジタル値比較回路の最大の特
徴は、各ビットの信号がパラレルに入力され比較結果が
直ちに得られるということである。
第1図の回路は第4図に示す従来回路のように補数化回
路や加減算回路を用いる必要がないので、一つ一つのゲ
ートを通過する場合の遅延が問題とならない。特に加減
算回路におけるキャリー情報の伝搬に必要とされる時間
が一切不要であるため、入力信号のビット数が増加して
も遅延時間はほとんど変わらないという利点がある。
また第1図の回路では、差動増幅回路を構成する定電流
回路をカレントミラー型とすれば、差動増幅回路におい
て必要とされるトランジスタはせいぜい4〜5個であり
、この他に二つの信号入力回路において信号のビット数
分のトランジスタが必要となるだけである。この全トラ
ンジスタ数は入力信号のビット数が増加しても第4図の
従来回路はど増加することはなく、したがって従来回路
に比べて必要なトランジスタ数を大幅に削減することが
できる。これによって、第1図の回路をLSI化する際
に要する面積を小さく抑えることができ、回路の高密度
化、高集積化を図ることができる。
本実施例では入力信号のビット数が4ビツトの場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく
、これ以外のビット数、例えば8ビ、ト、16ビツトな
どの入力信号に対しても同様に本発明を適用することが
でき、しかもかかる場合の遅延時間は上述のように4ビ
ツトの場合とほとんど変わらない。
また、本実施例では各MOS F ETのコンダクタン
スが2の罵乗倍になる系列としたが、本発明はこれに限
られるものではなく、2以上の数の罵乗倍の系列にすれ
ば入力ディジタル信号の値に対してコンダクタンスを一
意的に対応させることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、信号の遅延の原因
となる補数化回路や加減算回路を使用する必要がないの
で、高速な動作によってディジタル値の比較結果が得ら
れ、しかもビット数が増加してもそれによってほとんど
処理時間が変化せず、また、補数化回路や加減算回路が
不要であるため回路の構成に必要なトランジスタの総数
を削減することができ、したがって回路をLSI化する
際に高密度化及び高集積化を図ることができるディジタ
ル値比較回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のディジタル値比較回路の回
路図、第2図はMOS F ETの構造の概略を示す平
面図、第3図は入力ディジタル信号と合成コンダクタン
スとの関係を概略的に示したグラフ、第4図は従来のデ
ィジタル値比較回路の一例を示す回路図である。 10〜13.20〜23・・・MOSFET、14〜1
7.24〜27・・・入力端子、3018.差動増幅回
路、32・・・出力端子、R+、 Rz・・・抵抗、V
cc・・・電源。 出願人  新日本製鐵 株式會社 代理人弁理士  半 1)昌 男 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)nビット(nは2以上の整数)の二つのディジタ
    ル値の大小を比較するディジタル値比較回路において、 所定の駆動能力のm0^0倍、m^1倍、m^2倍、・
    ・・、m^n^−^1倍(mは2以上の数)の駆動能力
    を有するn個のFETが並列に接続された第1の信号変
    換手段と、 該第1の信号変換手段と同一に構成された第2の信号変
    換手段と、 前記第1の信号変換手段の出力信号と前記第2の信号変
    換手段の出力信号とを二つの入力信号とし、該2つの入
    力信号の電圧差に応じて信号を出力する制御手段とを設
    け、 比較するnビットの一方のディジタル値を前記第1の信
    号変換手段の各FETの各ゲートに、前記m^n^−^
    1倍の駆動能力を有するFETのゲートに最上位のビッ
    ト信号を加え、以下駆動能力の大きい順に高い桁のビッ
    ト信号を加えるようにして供給し、同様にして他方のデ
    ィジタル値を前記第2の信号変換手段に供給することに
    より、比較するデジィタル値の大小関係を示す信号を前
    記判断手段の出力より得ることを特徴とするディジタル
    値比較回路。
  2. (2)前記mが2であることを特徴とする請求項1記載
    のディジタル値比較回路。
JP2229770A 1990-08-30 1990-08-30 ディジタル値比較回路 Pending JPH04111018A (ja)

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