JPH0548007B2 - - Google Patents

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JPH0548007B2
JPH0548007B2 JP58251294A JP25129483A JPH0548007B2 JP H0548007 B2 JPH0548007 B2 JP H0548007B2 JP 58251294 A JP58251294 A JP 58251294A JP 25129483 A JP25129483 A JP 25129483A JP H0548007 B2 JPH0548007 B2 JP H0548007B2
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JP
Japan
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mos transistor
output terminal
input
transistor
power supply
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JP58251294A
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JPS60143020A (ja
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Masaru Hashirano
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00315Modifications for increasing the reliability for protection in field-effect transistor circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は簡素化したCMOS(コンプリメンタリ
電解効果トランジスタ)の多入力ゲート回路で、
セツトまたはリセツト可能な2進カウンタの計数
値をデコードするカウンタ・デコーダに関する。
従来例の構成とその問題点 一般にCMOSの多入力ゲート回路は、入力数
nに対して2n個の最小素子数を必要とする。こ
のため集積回路(IC)化する場合のチツプ面積
が増大するのは否めず、単に2進カウンタの計数
値を検出するカウンタ・デコーダとして用いるに
は極めて不向きであつた。かかる欠点を解消すべ
く本出願人は特願昭57−59537号により構成素子
数を(n+2)個になし得るCMOS多入力ゲー
ト回路を提供した。
第1図にその1回路構成を例示する。
第1図において、AはNANDゲート回路、B
はNORゲート回路である。
NANDゲート回路Aは、入力数nに対応した
n個の直列接続されたエンハンスメントタイプの
NチヤンネルMOSトランジスタ(N形トランジ
スタ)MN1,MN2,……,MNoと1個のエンハ
ンスメントタイプのPチヤネルMOSトランジス
タ(P形トランジスタ)MP1および負荷素子
ML1の合形(n+2)個の素子で構成され、直
列接続されたN形トランジスタ群の一端は出力端
子bに、他端は第1電源VSSに接続され、それぞ
れのゲートを入力端子a1,a2,a3,……,aoとし
ている。P形トランジスタMP1は一端が第2電
源VDDに、他端が出力端子bに接続され、ゲート
がN形トランジスタMN1のゲートに接続されて
いる。負荷素子ML1は第2電源VDDと出力端子b
との間に接続されている。
一方、n個の直列接続されたP形トランジスタ
MP1,MP2,……,MPoと1個のN形トランジ
スタMN1および負荷素子ML1の合計(n+2)
個の素子で構成され、直列接続されたP形トラン
ジスタ群の一端は出力端子bに、他端は第1電源
VDDに接続され、それぞれのゲートを入力端子
a1,a2,a3,……,aoとしている。N形トランジ
スタMN1は一端が第2電源VSS、に他端が出力端
子bに接続され、ゲートがP形トランジスタ
MP1のゲートに接続されている。負荷素子ML1
は第2電源VSSと出力端子bとの間に接続されて
いる。
すなわち、回路Aと回路Bは丁度対称回路にな
つており、入力のうちの少なくとも1つがコンプ
リメンタリ構成となつている。
以上に説明したCMOS多入力ゲート回路をIC
化すると第2図に示すように各接続点に浮遊容量
C1,C2,C3,……,Coが付く。これを第3図に
示すセツトまたはリセツト可能な2進カウンタの
計数値をデコードするカウンタ・デコーダとして
用いると、セツトまたはリセツトの動作で誤動作
が発生する。第4図はその様子を示した波形図で
ある。
以下、第2図〜第4図により従来例の回路動作
を説明する。
第3図は、入力デイジタル情報D1〜D4に比例
してパルス幅の変化するデイジタル式パルス幅変
調回路(PWM回路)の具体回路例であり、この
回路はまた位相変調回路、遅延回路としても流用
でき、このときは前記パルス幅が位相変調量、遅
延量となる。1〜4はセツト(SET)リセツト
(RESET)機能付フリツプフロツプ(RS付FF)
であり、前段のQ出力をそれぞれクロツク入力
(CK)としてダウンカウントする4Bitダウンカウ
ンタ5を形成している。6はカウンタ・デコーダ
であり、カウンタ5の計数値「0」をデコードす
る。7はクロツクゲートであり、カウンタ5の
1Bit目(LSB)に禁止クロツクS2を与える。こ
のクロツクゲート7はカウンタ・デコーダ6の出
力S4にてクロツクパルスS1の通過をコントロール
し、カウンタ5が計数値「0」になると14
が全て「H」、カウンタ・デコーダ6の出力S4
「L」になり、クロツクゲート7を閉じてカウン
タ5を計数値「0」で停止させる。8〜11は入
力情報D1〜D4の反転出力14を得るためのイ
ンバータ、12〜15、16〜19はセツト入力
()、リセツト入力()に制御パルス(プリセ
ツトパルス)S3をそれぞれ選択的に与えるゲート
であり、8〜19の構成要素によりプリセツト回
路20を形成している。ここに、クロツクパルス
S1は2進カウンタ5を計数動作させるためのパル
スであり、制御パルスS3は2進カウンタ5に計数
初期値をプリセツトするためのパルスである。
以上の構成から明らかであるが、プリセツト回
路20により入力情報D1〜D4が「H」のときは
セツト入力()に、「L」のときはリセツト入
力()に制御パルスS3の反転パルスを与えて、
セツトまたはリセツトによるプリセツト動作を行
う。したがつて、入力情報D1〜D4をRS付FF1
〜4にそのまま計数初期値(プリセツト値)NP
としてプリセツトすることができる。このプリセ
ツト値NPが計数値「0」以外(NP≠0)であ
れば、カウンタ・デコーダ6の出力S4が「H」と
なり、カウンタ5にはクロツクパルスS1が入力さ
れて計数値が「0」になるまでダウンカウントす
る。以後、この動作は制御パルスS3の入力ごとに
繰り返され、カウンタ・デコーダ6よりパルス幅
変調出力(PWM出力)S4を得ることができる。
ここで、第3図のカウンタ・デコーダ6に第2
図のCMOS多入力デコーダ回路を適用した場合
の動作を第4図の波形図を参照して説明する。
第2図のゲート回路の入力端子a1〜a4には第3
図のカウンタ5の出力14をそれぞれ入力す
る。すなわち、コンプリメンタリ構成のトランジ
スタの入力a1にはカウンタ5のLSB出力1を入
力する。そして、出力端子bからPWM出力S4
得るとともにクロツクゲート7に入力する。
上記の構成において、カウンタ5が計数値
「0」の状態では14が全て「H」であり、N
形トランジスタMN1〜MN4は全てON、P形ト
ランジスタMP1はOFFし、出力S4は「L」とな
る。ただし、このときの「L」レベルVLであり、
VSSのレベルより高くなる。VLの大きさは、MN1
〜MN4の合成ON抵抗と負荷素子ML1の抵抗との
分圧比で決まるので、後段の回路、たとえば、ク
ロツクゲート7が誤動作しないレベルに設定す
る。MN1〜MN4の全てONすると浮遊容量C1
C4の電荷は放電されて、各接続点の電位は「0」
になる(実際にはVL〜0の範囲にある)。
次に、制御パルスS3が到来し、そのときのプリ
セツト値NPが「6」と「5」の場合のプリセツ
ト動作を考える。
まず、NP=6の場合は、カウンタ5にはMSB
〜LSBに「0110」がプリセツトされ、その出
力は「1001」となる。よつて、MN1,MN4
ON、MN2,MN3はOFF、MP1はONとなり、出
力端子bには容量C1とC2とが付いた状態となる。
したがつて、容量C1,C2の電荷により出力S4
「L」レベルに保持され、プリセツトと同時に
「H」レベルとはならず、負荷素子ML1による充
電を待たねばならない。負荷素子ML1は高抵抗
であり、容量(C1+C2)との時定数で決まる充
電カーブを描き、クロツクゲート7は閉じたまま
である。
そして、容量C1,C2への充電が進み、クロツ
クゲート7を開くレベルに達すると、クロツクパ
ルスS1を通過させ、クロツクパルスS2がカウンタ
5に入力されて計数可能となる。最初の計数
「5」でLSBの出力は「1」から「0」に反転
し、MN1がOFF、MP1がONとなり、C1には
MP1により急速充電が行われ、出力S4は「H」
レベルとなる。以降、4→3→2→1→0とダウ
ンカウントし、再び出力S4は「L」となり、カウ
ンタ5の計数動作を停止する。このとき得られる
PWM出力S4のパルス幅はT6′となり、これは負
荷素子ML1によるC1,C2への充電期間Taを含む
ものであり、正常動作時のパルス幅T6より大き
くなり、誤動作を起こす。
次に、NP=5の場合は、カウンタ5に
「0101」がプリセツトされ、その出力は「1010」
となる。よつて、MN2,MN4はON、MN1
MN3はOFF、MP1はONとなり、出力端子bに
はC1が付き、MP1による急速充電が行われ、出
力S4は「H」となり、プリセツトと同時にクロツ
クゲート7を開き、プリセツト終了後は4→3→
2→1→0と正常な計数動作を行う。このとき得
られるPWM出力S4のパルス幅T5′は正常動作時
のパルス幅T5と等しくなり、正常な動作が可能
である。
以上のことから、プリセツトで1出力が「L」
の場合(プリセツト値NPが奇数の場合)はカウ
ンタ・デコーダとしての正常な動作が可能である
が、1が「H」の場合(NPが偶数の場合)は負
荷素子ML1による充電を待たなければならず、
正常な動作が不可能であると言う問題点があつ
た。
発明の目的 本発明は、かかる従来例の問題点を解消するも
のであり、2進カウンタのプリセツト時に発生す
るカウンタ・デコーダの誤動作を防止することを
目的とする。
発明の構成 本発明は、出力端子と第1電源との間に接続さ
れ、入力数に等しい個数の直列接続された同極性
のMOSトランジスタ群と、前記出力端子と第2
電源との間に接続され、前記トランジスタ群のう
ちの前記出力端子に接続されたMOSトランジス
タとコンプリメンタリ構成となる逆極性の第
1MOSトランジスタと、前記出力端子と前記第2
電源との間に接続された負荷素子と、前記出力端
子と前記第2電源との間に接続され、前記第
1MOSトランジスタと同極性の第2MOSトランジ
スタと、前記トランジスタ群のうちの前記出力端
子に接続されたMOSトランジスタの前記第1電
源側の接続点と前記第2電源との間に接続され、
かつ、入力を前記第1MOSトランジスタの入力と
共通に接続され、前記第1MOSトランジスタと同
極性の第3MOSトランジスタとを備え、制御パル
スにより計数初期値がプリセツトされ、かつ、ク
ロツクパルスを計数する2進カウンタの計数値を
デコードするとともに、前記制御パルスを前記第
2MOSトランジスタの入力としたカウンタ・デコ
ーダとし、 また、本発明は、出力端子と第1電源との間に
接続され、入力数に等しい直列接続された同極性
のMOSトランジスタ群と、前記出力端子と第2
電源との間に接続され、前記トランジスタ群のう
ちの前記出力端子に接続されたトランジスタとコ
ンプリメンタリ構成となる逆極性の第1MOSトラ
ンジスタと、前記出力端子と前記第2電源との間
に接続された負荷素子と、前記トランジスタ群の
うちの前記出力端子に接続されたMOSトランジ
スタの前記第1電源側接続点と前記第2電源との
間に接続され、かつ、入力を前記第1MOSトラン
ジスタに共通に接続され、前記第1MOSトランジ
スタと同極性である第3MOSトランジスタと、前
記コンプリメンタリ構成したMOSトランジスタ
に入力を与えるANDゲートとを備え、制御パル
スにより計数初期値がプリセツトされ、かつ、ク
ロツクパルスを計数する2進カウンタの計数値を
デコードするとともに、前記制御パルスを前記
ANDゲートのもう一つの入力としたカウンタ・
デコーダとする。
実施例の説明 第5図は本発明の基本構成であり、第6図は第
5図の動作波形図、第7図は本発明の他の実施例
である。
第5図は第1図Aの従来例に対応して示したも
のであり、従来例との差異は、充電用の第2のP
形トランジスタMP2を出力端子bと第2電源VDD
との間に接続し、その制御パルス入力端子cに制
御パルスS3の反転信号3を入力する構成とすると
ともに、第3のP形トランジスタMP3をトラン
ジスタ群のうちの出力端子に接続されたMOSト
ランジスタMN1の第1電源側接続点と第2電源
との間に接続し、その入力を第1MOSトランジス
タMP1と共通接続した構成とするものである。
かかる構成の多入力ゲート回路を第3図のカウ
ンタ・デコーダ6として用いれば、第6図に示す
ようにプリセツト時に制御パルスS3により、P形
トランジスタMP2を導通(ON)させて容量C1
Coに強制充電するため、出力端子bは少なくと
もプリセツトの期間内に「H」レベルとなり、前
述の偶数値プリセツト時の誤動作を防止できる。
なお、P形トランジスタMP2の出力端子bへの
接続端はN形トランジスタMN1とMN2との接続
点に接続する構成としてもよい。偶数値プリセツ
ト時はMN1がONしているため、MN1を通じて
容量C1への充電が可能であり、容量C2〜Coへの
充電もなし得る。
第7図は、第5図の第2のP形トランジスタ
MP2を用いる代わりに、ANDゲートG1を用いた
例である。すなわち、入力端子cからの制御パル
3と入力a1とをANDゲートG1の入力とし、そ
の論理出力をコンプリメンタリ構成のトランジス
タMN1,MP1の入力としたものである。このよ
うにすると、制御パルス3が「L」のとき論理出
力は「L」となり、第1のP形トランジスタ
MP1をONさせ、容量C1への強制充電が可能とな
る。さらに、第2のP形トランジスタMP2をも
ONさせることができ、容量C2〜Coへの充電もな
し得、プリセツト時の動作をより確実なものとす
ることができる。
以上は、従来例の第1図Aに本発明を適用した
ときの説明であり、第1図Bにも同様に適用でき
ることは言うまでもない。さらに、本発明のカウ
ンタ・デコーダはPWM回路に限定されるもので
はない。
発明の効果 以上説明した如く本発明によれば、構成素子数
の少ない多入力CMOSゲート回路に1つの充電
用トランジスタを追加するだけの極めて簡単な構
成により、計数値設定時の誤動作を解決し、さら
には電荷分配による誤動作を防止するためのトラ
ンジスタを付加することにより、計数期間中の誤
動作を解決し、浮遊容量C1〜Coの影響を防止で
きるカウンタ・デコーダを具現し得るとともに、
構成素子数2n個の完全CMOS多入力ゲート回路
に比べて集積回路(IC)化したときのチツプサ
イズは小さくでき、その動特性は同等で、消費電
流も比較的小さくできるなどの効果を合わせ持つ
ている。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の多入力CMOSゲート回路の構
成を示す回路図、第2図は従来の浮遊容量を考慮
した4入力NANDゲート回路の構成を示す回路
図、第3図は従来のパルス幅変調(PWM)回路
の具体的な構成を示す回路図、第4図は第3図の
回路の動作波形図、第5図は本発明の第1の手段
の一実施例のカウンタ・デコーダの構成を示す回
路図、第6図は本発明の手段を第3図の回路に適
用したときの動作波形図、第7図は本発明の第2
の手段の一実施例のカウンタ・デコーダの構成を
示す回路図である。 a1,a2,a3およびa4……入力端、MN1,MN2
MN3およびMN4……直列接続したMOSトランジ
スタ群、MP1……第1MOSトランジスタ、MP2
…第2MOSトランジスタ、MP3……第3MOSトラ
ンジスタ、ML1……負荷素子、VSS……第1電
源、VDD……第2電源、b……出力端子、c……
制御パルス入力端。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 出力端子と第1電源との間に接続され、入力
    数に等しい個数の直列接続された同極性のMOS
    トランジスタ群と、前記出力端子と第2電源との
    間に接続され、前記トランジスタ群のうちの前記
    出力端子に接続されたMOSトランジスタとコン
    プリメンタリ構成となる逆極性の第1MOSトラン
    ジスタと、前記出力端子と前記第2電源との間に
    接続された負荷素子と、前記出力端子と前記第2
    電源との間に接続され、前記第1MOSトランジス
    タと同極性の第2MOSトランジスタと、前記トラ
    ンジスタ群のうちの前記出力端子に接続された
    MOSトランジスタの前記第1電源側の接続点と
    前記第2電源との間に接続され、かつ、入力を前
    記第1MOSトランジスタの入力と共通に接続さ
    れ、前記第1MOSトランジスタと同極性の第
    3MOSトランジスタとを備え、制御パルスにより
    計数初期値がプリセツトされ、かつ、クロツクパ
    ルスを計数する2進カウンタの計数値をデコード
    するとともに、前記制御パルスを前記第2MOSト
    ランジスタの入力としたカウンタ・デコーダ。 2 出力端子と第1電源との間に接続され、入力
    数に等しい直列接続された同極性のMOSトラン
    ジスタ群と、前記出力端子と第2電源との間に接
    続され、前記トランジスタ群のうちの前記出力端
    子に接続されたトランジスタとコンプリメンタリ
    構成となる逆極性の第1MOSトランジスタと、前
    記出力端子と前記第2電源との間に接続された負
    荷素子と、前記トランジスタ群のうちの前記出力
    端子に接続されたMOSトランジスタの前記第1
    電源側接続点と前記第2電源との間に接続され、
    かつ、入力を前記第1MOSトランジスタに共通に
    接続され、前記第1MOSトランジスタと同極性で
    ある第3MOSトランジスタと、前記コンプリメン
    タリ構成したMOSトランジスタに入力を与える
    ANDゲートとを備え、制御パルスにより計数初
    期値がプリセツトされ、かつ、クロツクパルスを
    計数する2進カウンタの計数値をデコードすると
    ともに、前記制御パルスをを前記ANDゲートの
    もう一つの入力としたカウンタ・デコーダ。
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JPS5522238A (en) * 1978-07-31 1980-02-16 Fujitsu Ltd Decoder circuit
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