JPH07212221A - コンパレータ - Google Patents

コンパレータ

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JPH07212221A
JPH07212221A JP174694A JP174694A JPH07212221A JP H07212221 A JPH07212221 A JP H07212221A JP 174694 A JP174694 A JP 174694A JP 174694 A JP174694 A JP 174694A JP H07212221 A JPH07212221 A JP H07212221A
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JP
Japan
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input
gate
output
signal
logic circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP174694A
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English (en)
Inventor
Keiichi Yoshida
敬一 吉田
Hiroshi Sato
弘 佐藤
Kenji Kosakai
健司 小堺
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の回路に比べて占有面積が少なく低消費
電力でしかも高速動作可能なコンパレータを提供する。 【構成】 入力部に、互いに比較される2つの入力デー
タの一方と他方の入力の反転信号とが入力されるNAN
Dゲートと、2つの入力データの一方を他方の入力をゲ
ート制御信号として通過または遮断させるトランスファ
ゲートと、2つの入力データの一方を他方の入力を制御
クロック信号として伝達させるクロックド・インバータ
とによって構成された特殊な論理回路を各ビットに対応
して設け、その後段に上記各論理回路からの出力信号を
入力とするNANDゲートを接続してコンパレータを構
成するようにした。 【効果】 NANDゲートおよびNORゲートからなる
ような従来のコンパレータに比べて、使用ゲート数が少
なくかつ入力から出力までのゲート段数が少ないととも
に、NORゲートよりも遅延時間の小さなNANDゲー
トを主体にコンパレータを構成できるため、占有面積が
少なく低消費電力でしかも高速動作可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バイナリコードからな
る2つの入力データを比較する比較回路に関し、特に半
導体集積回路化されるのに適した比較回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、バイナリコードからなる2つの入
力データの大小を比較する比較回路として、例えば
(株)日立製作所製HD74LS85のような4ビット
のコンパレータがある。この4ビットコンパレータは、
図3に示すようにNANDゲートとANDゲートおよび
NORゲートを使用して構成されている。ところで、M
OSFETからなる論理集積回路では、回路の構成のし
易さから一般に図4に示すようなNANDゲートと図5
に示すようなNORゲートとによって構成されることが
多い。従って、図3に示されているコンパレータも表記
の都合上、ANDゲートを使用しているように表わされ
ているが、実際には上記ANDゲートは、図4のNAN
Dゲートの次段にインバータを接続した回路で構成され
ることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコンパレータは、これを構成する素子数が多いため
占有面積が大きいと共に、ゲートの段数も多いため遅延
時間が長く高速動作が期待できないという問題点があっ
た。また、上記従来のコンパレータはNORゲートを使
用しているが、図4のNANDゲートではNチャネルM
OSFETが縦積みになっているのに対し、NORゲー
トは図5に示すようにNチャネルMOSFETよりも動
作速度の遅いPチャネルMOSFETが縦積みになって
いるため、ゲート遅延時間はNANDゲートよりもNO
Rゲートの方が大きいので、同じ段数ならばNORゲー
トよりもNANDゲートのみを使用してコンパレータを
構成するようにした方が、高速動作という点で有利であ
ることが分かった。さらに、NORゲートよりもNAN
Dゲートの方が、半導体基板上での占有面積も小さく有
利である。
【0004】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、その目的とするところは、従来の回路
に比べて占有面積が少なく低消費電力でしかも高速動作
可能なコンパレータを提供することにある。この発明の
前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、
本明細書の記述および添附図面から明らかになるであろ
う。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、入力部に、互いに比較される2
つの入力データの一方と他方の入力の反転信号とが入力
されるNANDゲートと、2つの入力データの一方を他
方の入力をゲート制御信号として通過または遮断させる
トランスファゲートと、2つの入力データの一方を他方
の入力を制御クロック信号として伝達させる一種のクロ
ックド・インバータとによって構成された特殊な論理回
路(本明細書ではこれを復合論理回路と称する)を各ビ
ットに対応して設け、その後段に上記各論理回路からの
出力信号を入力とするNANDゲートを接続してコンパ
レータを構成するようにした。
【0006】
【作用】上記した手段によれば、NANDゲートとNO
Rゲートとからなるような従来のコンパレータに比べ
て、使用ゲート数が少なくかつ入力から出力までのゲー
ト段数が少ないとともに、NORゲートよりも遅延時間
の小さなNANDゲートを主体にコンパレータを構成で
きるため、占有面積が少なく低消費電力でしかも高速動
作可能なコンパレータを提供するという目的が達成され
る。
【0007】
【実施例】図1には、本発明を4ビットのコンパレータ
すなわちバイナリコードからなる2つの4ビットデータ
の大小を比較するコンパレータに適用した実施例が示さ
れている。なお、図1には2つの入力データAとBを構
成する各ビットを、それぞれ符号A3,A2,A1,A
0とB3,B2,B1,B0で表わしてある。この実施
例のコンパレータは、入力部に、互いに比較される2つ
の入力4ビットデータAとBの最上位ビットA3とB3
が入力される復合論理回路G3と、第2ビットA2とB
2が入力される復合論理回路G2と、第3ビットA1と
B1が入力される復合論理回路G1と、最下位ビットA
0とB0が入力される復合論理回路G0とが設けられて
いる。
【0008】各復合論理回路G3〜G0は、それぞれ同
一の構成をなし、図1にそのうち代表としてG3につい
てその具体的構成が示されているように、2入力NAN
Dゲート11とインバータ12とトランスファゲート1
3とクロックド・インバータ14とによって構成されて
いる。そして、上記2入力NANDゲート11には、一
方の入力データAのビットA3(A2,A1,A0)
と、他方の入力データBのビットB3(B2,B1,B
0)を上記インバータ12で反転した信号とが入力され
ている。
【0009】また、上記トランスファゲート13は、一
対のNチャネルMOSFETQ1とPチャネルMOSF
ET Q2とからなり、それらのゲート端子に上記入力
データBのビットB3(B2,B1,B0)とその反転
信号(インバータ12の出力)が印加されており、入力
データAのビットA3(A2,A1,A0)を通過また
は遮断するように設けられている。
【0010】さらに、上記クロックド・インバータ14
は、電源電圧Vccと接地電位GNDとの間に直列接続
された2個のPチャネルMOSFET Q3,Q4と2
個のNチャネルMOSFET Q5,Q6とからなり、
そのうちQ4とQ5のゲート端子に上記入力データBの
ビットB3(B2,B1,B0)とその反転信号(イン
バータ12の出力)が印加されているとともに、Q3と
Q6のゲート端子に上記入力データAのビットA3(A
2,A1,A0)が印加され、一方の入力データBのビ
ット信号を制御クロックとして他方の入力データAのビ
ット信号を反転して出力するように動作する。
【0011】上記復合論理回路G3(G2,G1,G
0)からは、上記NANDゲート11の出力信号と、上
記トランスファゲート13の出力と上記クロックド・イ
ンバータ14の出力とのワイヤードオア論理をとった信
号とが、出力C3,D3として取り出されるようにされ
ている。表1に、上記復合論理回路G3(G2,G1,
G0)の入力Ai,Biと出力Ci,Diとの関係を表
わす真理値表を示す。
【0012】
【表1】 この実施例の4ビットコンパレータにおいては、上記復
合論理回路G3,G2,G1,G0の後段には、インバ
ータINV11,INV12,INV13とNANDゲ
ートG11,G12,G13,G14とが設けられてお
り、NANDゲートG11には復合論理回路G3の出力
D3とG2の出力C2をインバータINV11で反転し
た信号/C2が入力されている。
【0013】また、NANDゲートG12には、復合論
理回路G3の出力D3と、G2の出力D2と、G1の出
力C1をインバータINV12で反転した信号/C1が
入力され、NANDゲートG13には、復合論理回路G
3の出力D3と、G2の出力D2と、G1の出力D1
と、G0の出力C0をインバータINV13で反転した
信号/C0が入力されている。NANDゲートG14に
は、復合論理回路G3の出力D3と、G2の出力D2
と、G1の出力D1と、G0の出力D0とが入力され、
G14の出力が比較結果Qeとして出力されるようにさ
れている。
【0014】さらに、上記NANDゲートG11,G1
2,G13の後段には、NANDゲートG21が設けら
れており、このNANDゲートG21にはNANDゲー
トG11,G12,G13の出力が入力され、G21の
出力が比較結果Qcとして出力されるようにされてい
る。表2には、上記入力データA,Bと出力(比較結
果)Qc,Qeとの関係が示されている。
【表2】
【0015】図2には、図1の4ビットコンパレータを
使用して、4×nビット(nは正の整数)のコンパレー
タを構成する場合の構成方法が示されている。同図にお
いて、符号CMPで示されているのが、図1の4ビット
コンパレータである。同図から明らかなように、4ビッ
トコンパレータCMP1,CMP2,………の後段に接
続する論理ゲートの組合せ回路は、図1の復合論理ゲー
トG0,G1,…………の後段に接続する論理ゲートの
組合せ回路と同一構成で良い。つまり、規則性をもった
論理構成であるため、異なるビット数のコンパレータを
提供する場合にも回路設計および製造を短期間に行なう
ことができる。
【0016】以上説明したように、上記実施例は、入力
部に、互いに比較される2つの入力データの一方と他方
の入力の反転信号とが入力されるNANDゲートと、2
つの入力データの一方を他方の入力をゲート制御信号と
して通過または遮断させるトランスファゲートと、2つ
の入力データの一方を他方の入力を制御クロック信号と
して伝達させるクロックド・インバータとによって構成
された特殊な論理回路を各ビットに対応して設け、その
後段に上記各論理回路からの出力信号を入力とするNA
NDゲートを接続してコンパレータを構成するようにし
たので、NANDゲートおよびNORゲートからなるよ
うな従来のコンパレータに比べて、使用ゲート数が少な
くかつ入力から出力までのゲート段数が少ないととも
に、NORゲートよりも遅延時間の小さなNANDゲー
トを主体にコンパレータを構成できるため、占有面積が
少なく低消費電力でしかも高速動作可能であるという効
果を有する。
【0017】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば上記
実施例では、コンパレータの出力として2つの入力デー
タの一致/不一致を示す信号と、2つの入力データの大
小を示す信号とを比較結果として出力するように構成し
ているが、従来のコンパレータと同様にA=B,A<
B,A>Bなる比較結果を出力するように構成すること
も可能である。
【0018】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、従来の回路に比べて占有面
積が少なく低消費電力でしかも高速動作可能なコンパレ
ータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を4ビットのコンパレータに適用した場
合の一実施例を示す論理構成図である。
【図2】実施例の4ビットのコンパレータを使用して4
×nビットのコンパレータを構成する場合の一実施例を
示す論理構成図である。
【図3】従来の4ビットのコンパレータの一例を示す論
理構成図である。
【図4】コンパレータを構成する論理ゲートとしてのN
ANDゲートの回路図である。
【図5】コンパレータを構成する論理ゲートとしてのN
ORゲートの回路図である。
【符号の説明】
11 2入力NANDゲート 12 インバータ 13 トランスファゲート 14 クロックド・インバータ G3〜G0 復合論理ゲート CMP 4ビットコンパレータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力部に、互いに比較される2つの入力
    データの一方と他方の入力の反転信号とが入力されるN
    ANDゲートと、上記2つの入力データの一方を他方の
    入力をゲート制御信号として通過または遮断させるトラ
    ンスファゲートと、上記2つの入力データの一方を他方
    の入力を制御クロック信号として伝達させるクロックド
    ・インバータとによって構成された復合論理回路が入力
    データの各ビットに対応して設けられ、その後段に上記
    各復合論理回路からの出力信号を入力とする1または2
    以上のNANDゲートが接続されてなることを特徴とす
    るコンパレータ。
  2. 【請求項2】 上記復合論理回路は、それを構成する上
    記NANDゲートの出力信号と、上記トランスファゲー
    トの出力と上記クロックド・インバータの出力とのワイ
    ヤードオア論理をとった信号と、を出力するように構成
    され、上記復合論理回路の後段にはそれらの出力のうち
    上記ワイヤードオア信号を入力信号とする多入力NAN
    Dゲートが接続され、この多入力NANDゲートの出力
    信号が2つの入力データの一致/不一致を示す比較結果
    信号として出力されるように構成されてなることを特徴
    とする請求項1記載のコンパレータ。
  3. 【請求項3】 上記復合論理回路の後段には、最上位の
    ビットに対応する復合論理回路の出力のうち上記ワイヤ
    ードオア信号を共通に入力信号とする複数の多入力NA
    NDゲートが接続され、これらの多入力NANDゲート
    の他の入力端子には、次ビットに対応する復合論理回路
    のNANDゲート出力を反転した信号およびそれよりも
    上位側の復合論理回路のワイヤードオア出力が入力さ
    れ、さらに上記多入力NANDゲートの後段にはこれら
    の多入力NANDゲートの出力および上記最上位の復合
    論理回路のNANDゲート出力を入力信号とする多入力
    NANDゲートが接続され、その出力信号が2つの入力
    データの大小を示す比較結果信号として出力されるよう
    に構成されてなることを特徴とする請求項2記載のコン
    パレータ。
JP174694A 1994-01-12 1994-01-12 コンパレータ Pending JPH07212221A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112491411A (zh) * 2020-12-01 2021-03-12 电子科技大学 一种减小与非门输入信号延时的异或门电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112491411A (zh) * 2020-12-01 2021-03-12 电子科技大学 一种减小与非门输入信号延时的异或门电路
CN112491411B (zh) * 2020-12-01 2023-07-04 电子科技大学 一种减小与非门输入信号延时的异或门电路

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