JPS58201422A - 多数決ゲ−ト回路 - Google Patents

多数決ゲ−ト回路

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JPS58201422A
JPS58201422A JP8595482A JP8595482A JPS58201422A JP S58201422 A JPS58201422 A JP S58201422A JP 8595482 A JP8595482 A JP 8595482A JP 8595482 A JP8595482 A JP 8595482A JP S58201422 A JPS58201422 A JP S58201422A
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JP
Japan
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circuit
current
terminal
saturation
field effect
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Pending
Application number
JP8595482A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumiaki Katano
片野 史明
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS58201422A publication Critical patent/JPS58201422A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0952Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using Schottky type FET MESFET

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (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】 本発明は、論理回路、特に電界効果トランジスタを駆動
素子として用いた多数決ゲート回路に関する。
論理回路は電子計算機の演算回路や制御回路の基礎をな
す重要な回路であり、その基本となる基本論理回路とし
ては、AND(論理積)回路、 OR(論理和)回路、
N0T(否定)回路、NAND(論理積否定)回路、N
0R(論理和否定)回路がある。
これらの基本論理回路を用いて各種の論理動作をする回
路が構成できる。
組み合わせ回路の1つである多数決ゲート回路は、3個
以上の奇数個の入力に対して、出力が、入力中の信号状
態のうち、数の多い方の信号状態に従うゲート回路で、
例えばシステムの信頼度を上げるときに使用される。
従来、この多数法ゲート回路は、基本論理回路を用いて
構成されていた。基本論理回路としてNAND回路を用
いて構成された多数決ゲート回路の一匈を第1図を用い
て説明する。図において11゜12.13は2人力のN
AND回路、14は3人力のNAND回路であり、NA
ND回路11には信号Aと信号Cが入力として加えられ
、NAND回路12には信号Bと信号Aが入力として加
えられ、NAND回路13Kk−1信号Cと信号Bが入
力として加えられ、NAND回路14には、NAND回
路11の出力とNAND回路12の出力NAND回路1
3の出力が入力として加えられる。この回路では、信号
Aの状態を論理変数Aで、信号Bの状態を論理変数Bで
、信号Cの状態を論理変数Cで表わすと、NAND回w
114の出力FHF=A−B+A−C+B−C−t”表
わされ、3個の入力A、B、Cのうち、2個以上が1(
正論理で言えばHレベル)であれば出力は1であり、2
個以上がO(正論理で言えばLしにル)であれば出力は
0であり、全体として3人力の多数決ゲート回路を構成
する。しかし、この構成方法は複雑で、多くの基本素子
を心安とした。
例えば、駆動素子としてノーマリオフ型電界効果トラン
ジスタを用い、負荷としてオーミック性の抵抗を用いて
NANDゲートを構成するとこの多数決ゲート回路全体
で、少なくとも、電界効果トランジスタが9個、オーミ
ック性の抵抗が4個心安であった。また、配線も複雑で
あった。
本発明の目的は、上記従来方法の欠点をなくした多数決
ゲート回路を提供することにある。
本発明によれば、電界効果トランジスタを駆動素子とし
、電流飽和型の素子を負荷として用いた論理11Mにお
いて、駆動素子として用いた(2n+1)個(n=1.
2.3・・・)の電界効果トランジスタのソース端子ど
おし、ドレイン端子どおしが互いに接続され、ソース1
lllt:を接地され、ドレイン側は負荷として用いた
電流飽和型素子を介して直流電源に接続され、前記電界
効果トランジスタのゲート端子を入力端子とし、ドレイ
ン端子を中間出力端子とし、さらに該中間出力の論理否
定出力を得る回路とにより構成され、かつ、前記電流飽
和型素子の飽和電流が、駆動素子として用いた電界効果
トランジスタの飽和電流の(n+1)倍よりも小−g<
n倍よりも大きく設定されており5(n+1)個以上の
入力書号がノ・イレベルになったときに出力信号がノ)
イレベルにな9.(n+1)個以上の入力信号がローレ
ベルになったときに出力信号がローレベルになるように
したことを特徴とする多数決ゲート回路が得られる。
以下、図面に従って本発明を説明する。
第2図は、本発明の一実施例を説明するための回路図で
、、21.22.23.24にノーマリオフ型GaAs
ショットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタ(
以下MESFE’I’と称す)%25゜26 u / 
−マIJ オy型GaAs MBSFET、27tia
m’itmである。FhiT2P、 FET22. F
14T23 Hソース端子どおし、ドレイン端子とおし
が互いに接続され、ソース側は接地され、ドレイン側は
FET25のソース端子に接続されている。FET25
のゲート端子はFET25のソース端子に接続され、F
ET25のドレイン端子は直流電源27のプラス端子に
接続され、直流電源27のマイナス1子は接地されてい
る。1fC4FET24のソース端子は接地され、FE
T24のゲート端子はFET25のソース電子に接続さ
れ、 FE’r24のドレイン端子はFET26のソー
ス端子に接続され、F′EIT 26のゲート端子はF
ET26のソース端子に接続され、FW’I’26のド
レイン端子は直流電源27のプラス端子に接続されてい
る。この回路では、FET21のゲート端子201とF
ET22のゲート端子202とFET23のゲート端子
203が入力端子であり%i?h:’r24のドレイン
端子204が出力端子となる。FET25とFET26
は電流飽和型の負荷として働き%FET24とFET2
6と直流電源27で否定回路が構成されている。FET
25の飽和電流を■。、1T21のゲート電位がハイレ
ベル(例えは+0.6ボルト)の、ときのドレイン飽和
電流をI、とし、FET22とFET23のドレイン飽
和電流も■、とすると、2 I、 > Io> I、 
 ならば、第2図の回路は多数決ゲート回路として働く
第3図は、第2図の回路の動作を説明するための図で、
曲11M31.32,33.34は、第2図のA点とB
点の間の電圧と電流の関係を示している。曲線31は、
fi’ET21.Fh:T22.FET23ともにケー
ト電位がローレベルでオフの場合、曲線32はFET2
1.FET22.FET23のうち1つのFWTのゲー
ト電位がハイレベル、他の2つのFETのゲート電位が
ローレベルの場合1曲M133はFET21、FET2
2.FET23のうち2つのPETのゲート電位がハイ
レベル、残りの1つのFETのゲート電位がローレベル
の場合、曲線34Fi、FET21、 FET22. 
FET23ともにゲート電位が71イレベルでオンの場
合である。曲Hasa、電流飽和型の負荷25の特性で
、この飽和電流が1曲線32の表わす飽和電流と、曲線
33の表わす飽和電流の間の大きさになっている。この
場合、3つのFETのゲート電位のうち2つ以上がハイ
レベルのときA点の電位はローレベルとな9、従って出
力端子204の電位はハイレベルとなる。また、3つの
FETのゲート電位のうち2つ以上がローレベルのとき
A点の電位はハイレベルとなり、従って、出力端子20
4の電位はローレベルとなる。
つまり、この回路は、多数決ゲート回路として働く。本
実施例で必要な素子数は6個であり、第1図の実施例と
比べて2分の1以下となる。
上記の実施例では、駆動素子としてノーマリオフ型のF
ETを用いたが、ノーマリオン型のFETを用いてもよ
い。第4図はその実施例を説明するための回路図で、4
1.42.43.44.45゜46.47.48.49
.50はノーマリオン型GaAs MESFET、51
.52tdシヨツトキーバリアダイオード、53.54
.55は直流電源でアル。FET41.FET42.F
’ET43.FET44Oピンチオフ電圧を等しくする
と、FET41.FET42゜FET43.FET44
のゲート幅の調整だけで第3図の特性が得られる。この
場合、曲線31.32゜33.34は、第4図の6点と
D点の間の電流と電圧の関係を示しており、曲@35は
電流飽和型の負荷44の特性である。第3図の特性を得
るには、例えば%FET41とFET42とFET43
のゲート幅を等しくして、FET44のゲート幅をFビ
r41のゲート幅の15倍とすればよい。FET47゜
48.49.50とショントキーバリアダイオード52
と直流電源54.55で否定回路が構成されている。な
お、6点の電位tユ正電位であり、否定回路の駆動素子
47がノーマリオン型F ETであるため、入力レベル
を合わせるためにレベルシフタが必要であり、第4図の
実施例では、45.51゜53でその機能をする。FE
T46はバッファアンプとして用いられている。また、
FET47のドレイン端子の電位も正電位であるため、
次段のゲート回路としてノーマリオン型F g ’1’
を駆動素子とするゲート回路を用いる場合には、その入
力レベルと合わせるためにレベルシフタが必要であり、
第4図の実施例では、49.52.54でその機能をす
る。50はバッファアンプである。なお、第4図の実施
例ではレベルシフタが必要であるため、素子数が多いが
、第1図の構成でも駆動素子としてノーマリオン型のF
WTを用いる場合には、やはりレベルシフタが必要であ
り、本実施例の効果は大きい。
以上の実施例では3人力多数決ゲート回路の場合につい
て説明したが、5人力以上の場合にも同様に多数決ゲー
ト回路が実現できる。
また、電流飽和型素子としてノーマリオン型FgTを用
いたが、ノーマリオフ型FETのゲート電極に、このノ
ーマリオフ型FnTがオン状態になるような電圧を加え
て用いることもできる。
また、GaAsの高エネルギ電子のバンド間遷移を用い
た2端子の電流飽和型素子を用いてもよい。
また、駆動素子、電流飽和型素子としてGaAsME8
FETを用いたが、他のFET、例えば(JaAsMO
8FET 、 In P MOSFET、 S i M
OSFETなどを用いてもよい。
以上拝述したごとぐ本発明によれば、基本論理回路の組
み合わせではなく、1つの基本論理回路として構成され
ているため、必要とする素子数の少ない多数決ゲート回
路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図に、基本論理回路としてNAND回路を用いた、
従来の多数決ゲート回路の構成図で、11゜12.13
は2人力のNAND回路、14は3人力のNANI)回
路である。 第2図は、本発明の一実施例を説明するための回路図、
第3図は、その動作説明図である。第2図に2いて、2
1.22.23.24はノーマリオフ型電界効果トラン
ジスタ、25.26はノーマリオン温電界効果トランジ
スタ、27は直流電源、201゜202.203は多数
決ゲート回路の入力端子、204は多数決ゲート回路の
出力漏子である。 第4図は、本発明の他の実施例を説明するための回路図
であり、41.42.43.44.45.46゜47.
48.49.50はノーマリオン型電界効果トランジス
タ% 51.52flシヨツトキバリアダイオード、5
3.54.55は直flt、電源である。 第1図 72図 第3図 16φ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電界効果トランジスタを駆動素子とし、電流飽和型の素
    子を負荷として用いた論理回路において、駆動素子とし
    て用いた(2n+1)個(n = l 。 2.3.−)の電界効果トランジスタのソース端子とお
    し、ドレイン端子どおしが互いに接続され、ソース@は
    接地され、ドレイン側は負荷として用い要電流飽和型素
    子を介して直流電源に接続され、前記電界効果トランジ
    スタのゲート端子を入力端子とし、ドレイン端子を中間
    出力端子とし、さらに該中間出力の論理否定出力を得る
    回路とにより構成され、かつ、前記電流飽和型素子の飽
    和電流が、駆動素子として用いた電界効果トランジスタ
    の飽和電流の(n+1)倍よりも小さく、n倍よりも大
    きく設定されており、(n+1)個以上の入力信号がハ
    イレベルになったときに出力信号がハイレベルになり、
    (n+1)個以上の入力信号がローレベルになったとき
    に出力信号がローレベルになるようにしたことを特徴と
    する多数決ゲート回路。
JP8595482A 1982-05-20 1982-05-20 多数決ゲ−ト回路 Pending JPS58201422A (ja)

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