JPH0457020B2 - - Google Patents

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JPH0457020B2
JPH0457020B2 JP60154548A JP15454885A JPH0457020B2 JP H0457020 B2 JPH0457020 B2 JP H0457020B2 JP 60154548 A JP60154548 A JP 60154548A JP 15454885 A JP15454885 A JP 15454885A JP H0457020 B2 JPH0457020 B2 JP H0457020B2
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JP
Japan
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carry
signal line
transistor
carry signal
circuit
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60154548A
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English (en)
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JPS62111325A (ja
Inventor
Akira Yamada
Toyohiko Yoshida
Hiromasa Nakagawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US06/838,302 priority patent/US4807176A/en
Publication of JPS62111325A publication Critical patent/JPS62111325A/ja
Publication of JPH0457020B2 publication Critical patent/JPH0457020B2/ja
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/50Adding; Subtracting
    • G06F7/501Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination
    • G06F7/503Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination using carry switching, i.e. the incoming carry being connected directly, or only via an inverter, to the carry output under control of a carry propagate signal
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2207/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F2207/38Indexing scheme relating to groups G06F7/38 - G06F7/575
    • G06F2207/3804Details
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  • Mathematical Optimization (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 この発明は、算術論理演算ユニツト(以下
ALUと称す)で演算を行う際に生じるキヤリイ
の伝搬回路に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は従来のマンチエスター型キヤリイ伝搬
回路の前ビツトのプリチヤージ部と、その次のビ
ツトのキヤリイ伝搬部を示す図であり、図におい
て、1は電源(5V),2はGND(0V),4は前段
のキヤリイ信号,5は次段へのキヤリイ伝搬信
号,6〜8はそれぞれキヤリイ伝搬用トランジス
タのソース,ゲート,ドレイン,9はキヤリイ信
号線,12はプリチヤージ用PMOS型トランジ
スタ,13はプリチヤージ用クロツク信号Φp,
17はインバーターゲート,18は排他的論理和
ゲート(論理回路)である。
次にこの回路の動作について説明する。この回
路は、ALUの演算で、前段からのキヤリイ信号
をそのまま次段へ伝搬する働きをしている。これ
を詳しく説明すると、キヤリイを伝搬する前に、
まずキヤリイ信号線9はプリチヤージ用クロツク
信号13に同期してHレベル(5V)にプリチヤ
ージされており、ここで前ビツトの演算の結果そ
のビツトからキヤリイが発生すると、前段のキヤ
リイ信号4がHレベルになり、キヤリイ信号線9
はLレベルに設定される。このとき次段へのキヤ
リイ伝搬信号5がHレベルになると、キヤリイ信
号線9のキヤリイ信号が次段へ伝搬される。
また、各ビツトの演算はそれぞれのキヤリイ信
号線9の値が定まつた後に開始され、これはイン
バータゲート17を経て得られた次段へのキヤリ
イ伝搬信号5の反転信号とキヤリイ信号線9の値
との排他的論理和をとつて行なわれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のマンチエスター型キヤリイ伝搬回路は以
上のように構成されているので、キヤリイ伝搬用
トランジスタのゲート7にHレベルの信号が加え
られ、これにより上位ビツトへキヤリイ信号線9
のレベルは伝搬される。ここで各ビツトのキヤリ
イ信号線9はプリチヤージ期間にHレベルになる
のでキヤリイ信号線9のHレベルを伝搬すること
はなく、キヤリイ信号線9がLレベルの場合に限
り、そのレベルがそのキヤリイ伝搬用トランジス
タを通して伝搬されている。この場合、キヤリイ
信号線9はプリチヤージ期間にHレベル(5V)
になつており、この状態で前段のキヤリイ信号4
がHレベルになると、キヤリイ信号線9はデイス
チヤージし始める。このときキヤリイ伝搬信号5
がHレベルになつてもキヤリイ信号線9の電圧が
キヤリイ信号伝搬用トランジスタのゲート7電圧
に対して該トランジスタの閾値電圧Vth以上低く
なるまでこの伝搬用トランジスタはオンしない。
このため、キヤリイ伝搬信号5がアクテイブにな
つてからキヤリイ伝搬用トランジスタがオンする
までの時間がむだになり、キヤリイ伝搬信号5が
全ビツト同時に設定されてもキヤリイ信号線9の
レベルが最終的なキヤリイ伝搬出力となるまでに
はかなりの時間が必要となり、その結果演算速度
が遅くなるという問題点があつた。
この発明では、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、キヤリイ信号線のキヤリ
イ信号を高速に伝搬できるマンチエスター型キヤ
リイ伝搬回路を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかるマンチエスタ型キヤリイ伝搬
回路は、キヤリイ信号線をプリチヤージする回路
を、上記キヤリイ信号線のプリチヤージ電圧が電
源電圧の1/2程度の中間レベルとなるよう構成し
たものである。
〔作用〕
この発明においては、上記キヤリイ信号線のプ
リチヤージ電圧が電源電圧の1/2程度の中間レベ
ルとなるようにしたから、キヤリイ伝搬の際に
は、キヤリイ伝搬用トランジスタのゲート印加電
圧とソース電圧,つまりキヤリイ信号線のプリチ
ヤージ電位との電位差には該トランジスタのしき
い値電圧分より十分大きな開きが確保されること
となり、このため上記キヤリイ伝搬信号がアクテ
イブになると、キヤリイ伝搬用MOSトランジス
タはそのしきい値のばらつきに関係なく、直ちに
導通することとなり、常にキヤリイ信号を高速で
伝搬することができ、演算速度の高速化を確実に
図ることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
第1図は本発明の一実施例によるマンチエスタ
ー型キヤリイ伝搬回路を示し、図において、1は
電源(5V),2はGND(0V),3はプリチヤージ
用クロツク信号(Φp),4〜9は上記従来装置と
全く同一のものであり、10はキヤリイ信号線9
のプリチヤージ用のNMOS型トランジスタであ
り、該トランジスタ10は約1.5Vの程度の高閾
値電圧Vthを持つ。
15はキヤリイ信号線9の値の反転信号、16
はキヤリイ信号線9の電圧レベル設定用NMOS
型トランジスタ、17aはキヤリイ信号線9の値
を反転するインバーターゲート、17bはキヤリ
イ伝搬信号を反転するインバーターゲート、18
は排他的論理和ゲートである。また、14a,1
4bはそれぞれのゲートにプリチヤージ用クロツ
ク信号3、インバーターゲート17の出力を接続
されキヤリイ信号線9のレベルを中間レベルから
HレベルにプルアツプするPMOS型トランジス
タであり、これらはプルアツプ回路を構成してい
る。
次に動作について説明する。
まず閾値電圧Vthが約1.5Vのトランジスタ10
を用いてキヤリイ信号線9をプリチヤージする
と、該信号線は約3.5V程度の中間レベルの電位
に保たれる。この時前段のキヤリイ信号線4がH
レベルになり、キヤリイ信号線9のLレベル信号
を次段へ伝搬すべくキヤリイ伝搬信号5がHレベ
ルになると、キヤリイ伝搬用トランジスタのソー
ス6とゲート7間の電位差は、このトランジスタ
のVthより高いためキヤリイ伝搬用トランジスタ
は直ちにオン状態となる。また、該キヤリイ伝搬
信号5は、全ビツト同時に設定されるため、キヤ
リイを伝える必要のあるビツトのキヤリイ伝搬用
トランジスタは同時にオン状態になり、キヤリイ
信号線9のLレベルの信号が高速に伝搬されるこ
とになる。
また、各ビツトの演算は上記の方法で伝搬され
たキヤリイ信号線9の値とキヤリイ信号5の反転
信号の排他的論理和18を取ることにより行なわ
れる。ここでキヤリイ信号線9の値がLレベルの
場合はそのままその信号を排他的論理和ゲート1
8への出力信号として使用できるが、キヤリイ信
号線9の値が中間レベルの場合にはその中間レベ
ルの電位をプリチヤージ用クロツク3がLレベル
の時に電源電圧まで引き上げ、これを排他的論理
和ゲートに出力する。そのため第1図に示すよう
にプルアツプ用のロジツク回路が設けられてい
る。このプルアツプ用のロジツク回路はキヤリイ
信号線9と電源1との間に直列に接続された2個
のPMOS型トランジスタからなり、これらのト
ランジスタの各ゲートには、それぞれプリチヤー
ジ用クロツク信号3、キヤリイ信号線9の値の反
転信号15が接続されている。また、これらのト
ランジスタ14a,14bはPMOS型トランジ
スタであるため、プリチヤージ用トランジスタ1
0のクロツク信号13がLレベルで、かつキヤリ
イ信号線9が中間レベルのときにキヤリイ信号線
9の電位は電源電圧まで引き上げられる。上記の
ような回路を用いることにより、キヤリイ信号線
9の値がLレベルの場合はそのままLレベルの信
号を排他的論理和ゲート18に出力し、キヤリイ
信号線9が中間レベルの場合には上記プルアツプ
用ロジツク回路によりキヤリイ信号線9をHレベ
ルまでプルアツプし上記ゲート18に出力する。
この時キヤリイ信号線9は5Vの電源電圧まで引
き上げられているが、次のプリチヤージ期間で該
キヤリイ信号線9はプリチヤージ用高閾値電圧
VthのNMOS型トランジスタ10とNMOS型ト
ランジスタ16により中間レベル(約3.5V)に
設定される。また上記NMOS型トランジスタ1
6は、トランジスタ10とのオン抵抗の比により
キヤリイ信号線9の電位が所望の中間レベルの値
になるようにパラメータが設定されたものであ
る。そして各ビツトの演算は上記のようにして各
ビツトのキヤリイ信号線9の値が定まつた後に始
められ、従来の回路と同様にキヤリイ信号線9の
値と次段へのキヤリイ伝搬信号5の反転信号との
排他的論理和18がとられ、これにより演算が進
められる。
このように本実施例では、キヤリイ信号線9の
プリチヤージ電位を3.5V程度としたので、プリ
チヤージ状態では、キヤリイ伝搬用トランジスタ
7のゲート印加電圧(5V)とソース電位,つま
りプリチヤージ電位(3.5V)との電位差には該
トランジスタ7のしきい値電圧分(0.7V)より
十分大きな開き(1.5V)が確保されることとな
り、このためキヤリイ伝搬信号5がアクテイブに
なると、上記キヤリイ伝搬用トランジスタ7は、
そのしきい値のばらつきに関係なく、直ちにオン
することとなる。この結果複数段直列に接続され
たキヤリイ伝搬用トランジスタの動作時間の合計
は直列段数とは無関係に小さな値となり、演算速
度の高速化を確実に図ることができる。
なお、上記の実施例では、高閾値電圧Vthのト
ランジスタ10を用いてキヤリイ信号線をプリチ
ヤージすることにより、キヤリイ信号線を3.5V
程度の中間レベル設定するものを示したが、これ
は第2図に示すように0.7V程度のしきい値電圧
Vthを持つ通常のトランジスタ11を2個直列に
接続しキヤリイ信号線を中間レベルの電位に設定
してもよく、上記実施例と同様な効果が得られ
る。
〔発明の効果〕
以上のように本発明にかかるマンチエスタ型キ
ヤリイ伝搬回路によれば、キヤリイ信号線のプリ
チヤージ電圧が電源電圧の1/2程度の中間レベル
となるようにしたので、キヤリイ伝搬の際には、
キヤリイ伝搬用トランジスタのゲート印加電圧と
ソース電圧、つまりキヤリイ信号線のプリチヤー
ジ電圧との電位差には該トランジスタのしきい値
電圧分より十分大きな開きが確保されることとな
り、このため上記キヤリイ伝搬信号がアクテイブ
になると、キヤリイ伝搬用MOSトランジスタは
そのしきい値のばらつきに関係なく、直ちに導通
することとなり、常にキヤリイ信号を高速で伝搬
することができ、演算速度の高速化を確実に大き
く進めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるマンチエス
ター型キヤリイ伝搬回路を示す回路図、第2図は
この発明の他の実施例を示す回路図、第3図は従
来のマンチエスター型キヤリイ伝搬回路を示す回
路図である。 図において、3はプリチヤージ用クロツク信
号、4はその前のビツトで発生したキヤリイ信
号、5は次段へのキヤリイ伝搬信号、10はプリ
チヤージ用高Vthトランジスタ、11はプリチヤ
ージ用トランジスタ、14はプルアツプ用
PMOS型トランジスタ、16はキヤリイ信号線
電圧レベル設定用NMOS型トランジスタ、17
はインバータゲート、18は排他的論理和ゲート
である。なお図中同一符号は同一又は相当部分を
示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 キヤリイ信号線に直列に接続され、キヤリイ
    信号線の電圧レベルをキヤリイとして下位ビツト
    から上位ビツトへ伝搬するMOSトランジスタと、
    上記キヤリイ信号線をプリチヤージする回路と、
    下位ビツトでのキヤリイ発生に応じて上記キヤリ
    イ信号線をデイスチヤージする回路とを備えたマ
    ンチエスタ型キヤリイ伝搬回路において、 上記プリチヤージ回路を、上記キヤリイ信号線
    のプリチヤージ電圧が電源電圧の1/2程度の中間
    レベルとなるよう構成したことを特徴とするマン
    チエスタ型キヤリイ伝搬回路。 2 上記プリチヤージ回路は、電源とキヤリイ信
    号線との間に設けられプリチヤージ用クロツクを
    制御信号とする高しきい値トランジスタまたは直
    列接続の2つのトランジスタと、上記キヤリイ信
    号線と接地との間に設けられ上記プリチヤージ用
    クロツク信号を制御信号とするトランジスタと、
    キヤリイ伝搬時における中間レベルのキヤリイ信
    号線の値を電源電位レベルにプルアツプして論理
    回路に与えるプルアツプ回路とから構成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    マンチエスタ型キヤリイ伝搬回路。 3 上記キヤリイ信号線と接地との間のトランジ
    スタは、上記キヤリイ信号線をプルダウンする第
    1のMOSトランジスタであり、 上記高しきい値トランジスタは、上記キヤリイ
    信号線をプリチヤージする、上記第1のMOSト
    ランジスタよりしきい値を大きく設定した第2の
    MOSトランジスタから構成されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項記載のマンチエス
    タ型キヤリイ伝搬回路。
JP60154548A 1985-07-12 1985-07-12 マンチェスタ型キャリィ伝搬回路 Granted JPS62111325A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60154548A JPS62111325A (ja) 1985-07-12 1985-07-12 マンチェスタ型キャリィ伝搬回路
US06/838,302 US4807176A (en) 1985-07-12 1986-03-10 Manchester type carry propagation circuit

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JPS62111325A JPS62111325A (ja) 1987-05-22
JPH0457020B2 true JPH0457020B2 (ja) 1992-09-10

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