JPH07120261B2 - デジタル比較回路 - Google Patents

デジタル比較回路

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JPH07120261B2
JPH07120261B2 JP61063221A JP6322186A JPH07120261B2 JP H07120261 B2 JPH07120261 B2 JP H07120261B2 JP 61063221 A JP61063221 A JP 61063221A JP 6322186 A JP6322186 A JP 6322186A JP H07120261 B2 JPH07120261 B2 JP H07120261B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、たとえばEEPROM(電気的消去・再書き込み可
能な読み出し専用メモリ)などに使用される論理演算回
路に係り、特に2つの2進数の大小関係を比較するデジ
タル比較回路に関する。
(従来の技術) 一般に、2つの2進数の大小関係を比較するデジタル比
較回路はよく知られており、その詳細はたとえば「電子
計算機の回路」、米山正雄編、1974年、東海大学出版会
発行のP.69〜73に記述されている。このような比較回路
は、電子計算機やその他のデジタル信号処理回路に使用
されるだけでなく、最近は半導体メモリにも用いられる
ようになってきている。即ち、たとえばEEPROMの使用に
際して、メモリ領域の一部についてはデータの書き換え
を禁止したい場合、この禁止領域に対して誤って書き換
えを行なうことがないように禁止し、あるいは雑音等に
よる誤動作によって上記禁止領域の書き換えを行なうこ
とがないように禁止するために、入力アドレスデータが
上記禁止領域に対応するアドレス領域を指定していない
かどうかを検出する必要がある。この検出を行なうため
に、上記入力アドレスデータと上記禁止領域のアドレス
の上限値(最大アドレス)とを比較し、同じく上記入力
アドレスデータと上記禁止領域のアドレスの下限値(最
大アドレス)とを比較するためのデジタル比較回路がメ
モリセルと同じ半導体チップ上に形成されている。
ところで、上記したようにメモリチップなどのような半
導体チップ上に形成されるデジタル比較回路は、その構
成が極力簡単であってチップ上のパターン占有面積が極
力小さいことが望ましい。然るに、従来のデジタル比較
回路は、使用素子数が多く、半導体チップ上に形成する
場合にその回路パターンがチップ上に占有する面積が大
きくなり、チップ上のパターン設計の自由度が制約され
るという問題がある。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記したように使用素子数が多くて半導体チ
ップ上に形成する場合にパターン占有面積が大きくなる
という問題点を解決すべくなされたもので、使用素子数
が少なく、その構成が簡単であり、半導体チップ上に形
成する場合のパターン占有面積が小さくて済むデジタル
比較回路を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明のデジタル比較回路は、m個の第1のMOSトラン
ジスタを出力端と基準電位端との間に直列接続し、上記
トランジスタ群にm個の第2のトランジスタを梯子形と
なるように接続し、上記出力端と所定電位端との間に負
荷素子を接続し、それぞれmビットの2つの2進数デー
タA,Bにおける各対応する重みを有するビットデータ
Ai,Biに対してm個の第1の論理回路でそれぞれ所定の
論理処理を行なってそれぞれ1ビットの比較出力Z1iの
論理レベルを決定して前記第1のMOSトランジスタ群に
おける各対応するビット位置のトランジスタをスイッチ
制御し、同じく前記ビットデータAi,Biに対してm個の
第2の論理回路で上記第1の論理回路とは異なる所定の
論理処理を行なってそれぞれ1ビットの比較出力Z2iの
論理レベルを決定して前記第2のMOSトランジスタ群に
おける各対応するビット位置のトランジスタをスイッチ
制御するようにしてなることを特徴とするものである。
(作用) 第1の論理回路および第2の論理回路によってビットデ
ータAi,Biの大小関係に応じて論理レベルが定まる比較
出力Z1i,Z2iが得られ、この比較出力Z1i,Z2iによって
前記第1のMOSトランジスタ群および第2のMOSトランジ
スタ群における各対応するビット位置の2個で1組とな
るトランジスタ対がスイッチ制御される。この場合、上
記比較出力Z1i,Z2iにおけるビット重みの最大のものか
ら最小のものへの各ビット対によって前記出力端側から
基準端側への各トランジスタ対がそれぞれ対応してスイ
ッチ制御され、2つのデータA,Bの大小関係に応じた論
理レベルが前記出力端に得られる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図は、それぞれmビット(mは整数)の2つの2進
数データA,Bの大小関係を比較するためのデジタル比較
回路を示しており、m個のNチャネルエンハンスメント
型(E型)の第1のMOSトランジスタT11〜T1mが基準電
位端1と出力端2との間に直列接続されており、上記MO
SトランジスタT11〜T1mにおけるトランジスタ相互の直
列接続点N1〜Nm-1および前記出力端2はそれぞれ対応し
てNチャネルE型の第2のMOSトランジスタT21〜T2mを
介して接地されており、上記出力端2とVcc電源端との
間に負荷素子(たとえばゲート・ソース相互が接続され
たNチャネルディプレーション型(D型)のMOSトラン
ジスタ3)が接続されている。即ち、m個の第1のMOS
トランジスタT11〜T1mとm個の第2のMOSトランジスタT
21〜T2mとが全体として所謂梯子形をなすように接続さ
れている。そして、上記第1のMOSトランジスタT11〜T
1mの各ゲートには、一方のデータA(=Am,Am-1,…
A1)と他方のデータB(=Bm,Bm-1,…,B1)との各対
応する符号重みを有するビットAi,Bi(i=1,2,…,m−
1,m)に対して の論理処理(ここで、×記号は論理積、+記号は論理和
を表わす)を行なう第1の論理回路411〜41mの各出力Z
1iが加えられる。また、この場合、データA,Bの最大重
みビットはAm,Bmであり、最小重みビットはA1,B1であ
る。同様に、前記第2のMOSトランジスタT21〜T2mの各
ゲートには、前記ビットAi,Biに対して の論理処理を行なう第2の論理回路421〜42mの各出力Z
2iが加えられる。
第2図(a)に示すノア回路42iは、前記第2の論理回
路421〜42mそれぞれの一具体例を示しており、ビットデ
ータAiの反転データ▲▼がゲートに加えられるNチ
ャネルE型のMOSトランジスタTA2とビットデータBiがゲ
ートに加えられるNチャネルE型のMOSトランジスタTB2
とが出力ノード5と接地端との間に並列接続され、上記
出力ノード5とVcc電源ノードとの間に負荷用のNチャ
ネルD型のMOSトランジスタ6が接続されている。ま
た、第2図(b)に示すナンド回路41iは、前記第1の
論理回路41i〜41mそれぞれの一具体例を示しており、ビ
ットデータAiの反転データAiがゲートに加えられるNチ
ャネルE型のMOSトランジスタTA1とビットデータBiがゲ
ートに加えられるNチャネルE型のMOSトランジスタTB1
とが出力ノード7と接地端との間に直列接続され、上記
出力ノード7とVcc電源ノードとの間に負荷用のNチャ
ネルD型のMOSトランジスタ8が接続されている。
上記第2図(a),(b)のノア回路42i、ナンド回路4
1iの動作は次の第1表の真理値表に示すようになる。
即ち、AiがBiより大きい場合にのみ、ノア回路出力Z2i
が“1"レベル(ハイレベル)になり、AiがBiより小さい
場合にのみZ1rが“0"レベルになる。
次に、上記デジタル比較回路の動作を説明する。前記MO
SトランジスタT11〜T1mおよびT21〜T2mにおけるそれぞ
れ対をなすMOSトランジスタT1i,T2i(i=m,m−1,…,
1)のうちT1iはAi<Biの時のみオフ状態になり、T2iはA
i>Biの時オン状態になる。そして、最小重みビット
A1,B1の比較結果Z21,Z11によりゲート制御されるトラ
ンジスタ対T21,T11の動作状態によって接続点N1のレベ
ルが決定され、以降は1ビットづつ上位のAi,Biの比較
結果Z2i,Z1iによりゲート制御されるトランジスタ対T
2i,T1iの動作状態によって接続点Ni(i=2,…,m−
1)のレベルが決定され、最大重みビットAm,Bmの比較
結果Z2m,Z1mによりゲート制御されるトランジスタ対T
2m,T1mの動作状態によって出力端2の出力レベルが決
定される。したがって、出力端2の出力レベルの決定に
及ぼす優先度は、最大重みビットの比較結果Z2m,Z1mか
ら最小重みビットの比較結果Z21,Z11にかけて順に低く
なっている。即ち、Am>Bmであれば、Z2m=“1"になる
のでトランジスタT2mがオン状態になって出力端2の出
力レベルは“0"レベル(接地電位)になってA>Bであ
ることがわかる。一方、Am=Bmの場合には、Z2m=“0"
であってZ1m=“1"になるので、トランジスタT2mはオフ
状態、トランジスタT1mが導通可能になり、出力端2の
出力レベルは接地点Nm-1の電位によって決定され、この
接続点Nm-1の電位はAm-1,Bm-1の比較結果Z2(m-1),Z
1(m-1)によってスイッチ制御されるトランジスタ対T
2(m-1),T1(m-1)によって決定される。
Am<Bmの場合には、Z1m=“0"であって、Z2m=“0"であ
るのでトランジスタT1m,T2mはともにオフし、出力端2
は“1"レベルに設定され、A<Bであることがわかる。
そしてA1,B1ビットの比較結果Z21,Z11によってスイッ
チ制御されるトランジスタ対T21,T11によって電位が決
定される接続点N1は、A1>B1の場合にはZ21=“1"によ
ってトランジスタT21がオン状態になるので“0"にな
り、A1=B1の場合にはZ21=“0",Z11=“1"によってト
ランジスタT21がオフ、トランジスタT11が導通可能にな
るので基準電位端1の電位VRが供給され、A1<B1の場合
にはZ21=“0",Z11=“0"によってトランジスタT21およ
びT11がそれぞれオフ状態になるので、上位ビット位置
のトランジスタT22〜T2mおよびT12〜T1mの動作状態によ
り電位が定まる。
ここで、具体例として4ビットの入力データA,Bの大小
関係を比較するための比較回路の基準電位端を接地して
“0"にした場合を第3図に示している。この回路におい
て、一方の入力データBがたとえば(0010)で一定であ
るとし、他方の入力データAがたとえば(0100)あるい
は(0011)の場合(つまり、A>Bの場合)の動作は第
2表に示す真理値表のようにとり、Aが(0010)の場合
(つまり、A=Bの場合)の動作は第3表に示す真理値
表のようになり、Aがたとえば(0001)の場合(つま
り、A<Bの場合)の動作は第4表に示す真理値表のよ
うになる。このように、A<Bの時のみ出力端2は“1"
レベルに設定出来る。
上記したようにデジタル比較回路によれば、比較的少数
のMOSトランジスタにより簡単に構成できるので、半導
体チップ上に形成する場合にチップ上のパターン占有面
積が小さくて済み、チップサイズの抑制、パターン設計
上の自由度の向上が可能になるなどの利点が得られる。
また、上記デジタル比較回路をたとえばフローティング
ゲート型のEEPROMと同一チップ上に形成して禁止アドレ
ス領域の検出を行なうことが可能になる。即ち、禁止ア
ドレス領域の下限値(最小アドレス)をたとえば前記デ
ータBとし、入力アドレスデータを前記データAとし、
A≧Bのときに出力レベルが“0"になる第1のデジタル
比較回路と、禁止アドレス領域の上限値(最大アドレ
ス)をたとえば前記データAとし、入力アドレスデータ
を前記データBとし、A≧Bのときに出力レベルが“0"
になる第2のデジタル比較回路とを設け、第1のデジタ
ル比較回路の“0"出力と第2のデジタル比較回路の“0"
出力との両方が発生しているときに入力アドレスデータ
が禁止アドレス領域内に存在するものとして判定する論
理回路とを設けることによって実現可能である。そし
て、判定結果によりデータ書き換え禁止領域の書き換え
を禁止させるようにすることが可能になる。このよう
に、EEPROM等のようなMOS集積回路に前記したようなMOS
トランジスタ群からなるデジタル比較回路を形成する場
合、プロセス面で有利である。
なお、上記各実施例において使用するMOSトランジスタ
の全部あるいは一部の導電型を変更し、それに応じて各
ノードの電位関係、論理レベルを適宜変更することによ
って2つのデータA,Bの大小関係比較動作が得られるよ
うに変形実施することも可能である。
〔発明の効果〕
上述したように本発明のデジタル比較回路によれば、使
用素子数が少なく、その構成が簡単であり、半導体チッ
プ上に形成する場合のパターン占有面積が小さくて済む
ので、EEPROMなどと同一チップ上に形成する場合に好適
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のデジタル比較回路の一実施例を示す回
路図、第2図(a),(b)はそれぞれ第1図中の第1
の論理回路、第2の論理回路の一具体例を示す回路図、
第3図は4ビットデータ用のデジタル比較回路の一例を
示す回路図である。 1……基準電位端、2……出力端、3……負荷トランジ
スタ、411〜41m……第1の論理回路、421〜42m……第2
の論理回路、T11〜T1m,T21〜T2m,TA1,TA2,TB1,TB2
……MOSトランジスタ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準電位端と出力端との間に直列に接続さ
    れたm個(mは整数)の第1のMOSトランジスタT11〜T
    1mと, この第1のMOSトランジスタT11〜T1mにおけるトランジ
    スタ相互の直列接続点それぞれと第1の電位端との間,
    および,前記出力端と前記第1の電位端との間に各対応
    して接続されたm個の第2のMOSトランジスタT21〜T2m
    と, 前記出力端と第2の電位端との間に接続された負荷素子
    と, それぞれmビットの2つの2進数データA,Bにおける各
    対応する重みを有するビットデータAi,Bi(i=1,…,m
    であってmは最大重みビット位置を表わす)に対して実
    質的にAi+▲▼の論理処理を行って,1ビットの比較
    出力Z1i(i=1,…,m)の論理レベルを決定し,この比
    較出力Z1iにより前記第1のMOSトランジスタT11〜T1mに
    おける各対応するビット位置のトランジスタのゲート電
    位を制御するm個の第1の論理回路411〜41mと, 同じく,前記ビットデータAi,Biに対して実質的にAi×
    ▲▼の論理処理を行って,1ビットの比較出力Z
    2i(i=1,…,m)の論理レベルを決定し,この比較出力
    Z2iにより前記第2のMOSトランジスタT21〜T2mにおける
    各対応するビット位置のトランジスタのゲート電位を制
    御するm個の第2の論理回路421〜42mと を具備してなることを特徴とするデジタル比較回路。
  2. 【請求項2】前記基準電位端の電位は,論理レベル“0"
    または“1"に設定されることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のデジタル比較回路。
  3. 【請求項3】前記m個の第1の論理回路411〜41mおよび
    前記m個の第2の論理回路421〜42mは,それぞれMOSト
    ランジスタにより構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のデジタル比較回路。
  4. 【請求項4】前記m個の第1のMOSトランジスタT11〜T
    1mとおよび前記m個の第2のMOSトランジスタT21〜T2m
    は,それぞれNチャネルエンハンスメント型MOSトラン
    ジスタであり,前記第1の電位端は,接地電位端であ
    り,前記第2の電位端は,正電源電位端であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のデジタル比較回
    路。
  5. 【請求項5】前記デジタル比較回路は,電気的消去・再
    書き込み可能な読み出し専用メモリと同一チップ上に設
    けられ,データ書き換えの禁止領域に対応するアドレス
    領域と入力アドレスデータとの比較を行う回路として使
    用されることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
    4項のいずれか1項に記載のデジタル比較回路。
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