JPS59194535A - 論理回路 - Google Patents

論理回路

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Publication number
JPS59194535A
JPS59194535A JP6936483A JP6936483A JPS59194535A JP S59194535 A JPS59194535 A JP S59194535A JP 6936483 A JP6936483 A JP 6936483A JP 6936483 A JP6936483 A JP 6936483A JP S59194535 A JPS59194535 A JP S59194535A
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JP
Japan
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signals
circuit
binary
logic
input signals
Prior art date
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Pending
Application number
JP6936483A
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English (en)
Inventor
Shuji Otsubo
大坪 修二
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS59194535A publication Critical patent/JPS59194535A/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
    • H03K19/20Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits characterised by logic function, e.g. AND, OR, NOR, NOT circuits
    • H03K19/23Majority or minority circuits, i.e. giving output having the state of the majority or the minority of the inputs

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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】 〔発明の伎雨分野〕 この発明は多数決論理を得る論理回路に関し、特に素子
数が少なく集積回路化に適した論理回路に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
複数の論理入力信号のうち高レベルのものが多いかある
いは低レベルのものが多いかを判定するためには多数決
論理回路が採用されている。
第1図は、a、b、cの3つの入力信号の多数決論理を
得る、従来の3人力多数決論理回路の回路図である。こ
の回路はNチャネルMOS)ランジスタを用いた単一チ
ャネル構成のものである。図において、電源電圧VOO
印加点と出力端子1との間には負荷抵抗2が接続されて
いる。さらに出力端子1と接地電位点との間には、入力
信号a、bそれぞれをゲート入力とする直列接続された
2個のMOSトランジスタ3.4と、入力信号す、cそ
れぞれをゲート入力とする直列接続された2個のMOS
)ランジスタ5゜6及び入力信号a、cそれぞれをゲー
ト入力とする直列接続された2個のMOS)ランジスタ
フ、8が並列挿入されている。
このような構成でなる論理回路において、いま3つの入
力信号a、b、eのうちその過半数である2つの入力信
号が高レベルになると、出力端子1ど接地電位点との間
に挿入された3組の直列回路のいずれかに電流パスが生
じて出力端子Iからは低レベルの信号が出力される。一
方X 3つの入力信号のうちいずれか2つの入力信号が
低レベルであれば上記磁流パスは生じないので、この場
合には出力端子1からは高レベルの信号が出力される。
第2図は上記第1図の論理回路を0MO8(e目補MO
8)構成にして消費電力の削減を図った、従来の他の論
理回路の回路図である。この回路は0MO8構成とする
ために前記負荷抵抗2の代りに、入力信号a、  、e
を各ゲート入力とするPチャネルMO8)ランジスタ9
〜14からなる並・直列回路旦を負荷回路として設ける
ようにしたものである。
ところで、CMO8化して消費゛成力の削減を図った第
2図に示す従来回路では、入カイ百号の数が多くなると
素子数が極めて多くなってしまう。
たとえば、第2図回路において、入力信号の数がn個の
場合、必要とするMOS )ランジスタの素子数Nは次
式で与えられる。
N=2(nC(+)+1)((号〕+1)ただし記号〔
〕はガラス記号であり、記号内の小数を含む実数の整数
部を示す。
上記の式において、nm20とするとNは2−2001
1−11−3695120となる。現在の集積回路の素
子数の最大値は1’0万個程度であるため、入力信号が
20の場合には集積化することは実際には実現不可能で
ある。
このように従来回路では、入力信号の数が少ない場合に
はさほど問題とはならないが、入力信号の数が多くなっ
てくると素子数が極めて多くなる欠点があり、この結果
、集積回路化するには適していない。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は入力(,4号の数が多くても比較的素
子数が少なく、シたがって容易に集積回路化が可能な、
入力信号の多数決論理を得る論理回路を提供することに
ある。
〔発明のa要〕
この発明によれば、n個の論理入力信号のうち高レベル
であるものの数に対応した2進信号を全加算回路を用い
た加算回路で得て、この2進fi号と予めレジスタ内に
格納されているnの過半数の値に対応した2進信号とを
コンパレータで比較することによって、n個の論理入力
信号の多数決論理を得る論理回路が提供されている。
〔発明の実施例〕
以F図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
3図はこの発明に係る論理回路の構成會示すブロック回
路図である。区において加算回路30に線n個の論理信
号■、〜■□が入力される。この加算回路30は入力さ
れるn 1lffiの論理4−g号に1〜■。を加算し
て、n個の論理入力信号のうち高レベルであるものの数
に対応したiビットの2進信号X0〜X1(Xoは2゜
に対応した最下位ビット信号)を出力する。また40は
定数レジスタであり、この定数レジスタ40には上記論
理入力信号11〜11の数の過半数に対応した数が予め
iビットの2進信号Y0〜yi(yoは2 に対応した
最下位ピット信号)として設定される。上記加算回路3
0から出力される2進信号Xo〜Xiおよび上記定数レ
ジスタ40で設定されている2進信号Y0〜Y1はイ共
にコンパレータ50に供給される。
このコンパレータ50は供給される2通信号xo−’−
XiとY0〜Yiとの大小を比較し、xo−Xiの値が
Y0〜Yiよりも大きい場合にはたとえば高レベル信号
を出力し、逆の場合にはたとえば低レベル信号を出力す
る。
このような構成でなる回路では、n個の論理入力信号■
、〜工。のうち過半数が高レベルであれば、加X回路3
0からの2進出力4g号X。
〜Xiは定数レジスタ4Q内に格納されている2進価号
Y。−Yiよりも大きな値となる。したがって、この場
合にはコンパレータ50からの出力信号は高レベルとな
って、naO論理入力信号11〜■。の過半数が高レベ
ルであると硫gされる。一方、n個の論理入力信号11
〜■□のうち過半数が低レベルになっていれ)f、加算
回路30からの2進出力信号X。〜Xiは定数レジスタ
40内に格納されて(Aる2進イ言号Yo=Yiよりも
小さな値となる。すると、この場合にはコンパレータ5
0からの出力(言号は低レベルとなり、n個の論理入力
信号11〜■。
の過半数が低レベルであると確認される。すなわち、コ
ンパレータ50からの出力信号は、n個の論理入力1g
号11〜Inの多数決論理を収ったものとなっている。
@4図は上記第3図中における加算回路30の具体的構
成を示す回路図である。この加算回’M 30は、それ
ぞれ1ピツトの論理信号入力端子A、B、桁上げ信号入
力端子CIN、加′Ji1.4M号出力端子Sおよび桁
上げ信号出力端子C0UTをそれぞれ備えた周知の全加
算回路FAを複数個組合せて階層構造を形成している。
いま論理入力信号の数nが 、、、 2m+1−1(、
は正の整数)で表わされる場合を考える。このとき、入
力に近い側の1段目には2  個の全加算回路FAが配
列される。m ) 10時に、2段目には2・2m−2
個の全加算回路FAが配列され、一般−k にに段目(1≦に≦m)にはk・2  個の全加算回路
FAが配列される。モしてに段目に配列されている各全
加算回路FAの3つ入力端子A*ByCIHには、k−
1の場合にはn個の論理入力信号■、〜Inのうちのい
ずれか3つの信号が入力され、k〉1の場合、入力端子
cINの信号として2  個の全加算回路FAにはn個
の論理入力1号工、〜Inのうちの1つが、(k−1)
2””’個にはk19目O全加算回路FAの出力端子C
ODTの信号がそれぞれ入力され、他の入力信号として
に一1段目に配列されている2つの全加算回路FAから
の加算出力信号および桁上げ出力信号がそれぞれ入力さ
れる。そして最終段に配列されているm個(i −m+
1 )の全加算回路FAからの加算出力信号および桁上
げ出力信号が前記2進出力信号X。〜Xiとなっている
。この加算回路30では各段の全力ロ舅回路FAで゛1
ピットの加算を行なうことによって、最終段で論理入力
信号■1〜Inのうち島レベルであるものの数に対応し
た2進信号を1建ている。なお、第3図中の定数I/レ
ジスタ0としてはプリップフロップ等やメモリ等力1採
用可能であり、コンパレータ50としては減算回路やデ
ィジタル比較回路あるいは排他的論理右」回路を用いた
比較回路が採用可能である。
次に、第41図に示す4!¥灰の加算回路30を用いた
この発明の実施例回路と、前記第2図に示す方式の従来
回路との使用素子数を比較する。
従来回路の場合、n入力(n”2  −1)では2・n
CCl#〕+1・(〔子〕+1)個のMOS)ランジス
タが必要である(ただしnは奇数であり、n己号〔〕は
前記と同様にガウス記号である)。これに対して上記実
施例回路では、1つの全加算(ロ)路FAを構成するの
に必要なMOS)9ンジスタの数をflとすると、加算
回路3001段目−1 には2  ・fa個のMOS )ランジスタが必要とな
り、同じく2段目には2  ・(2・f8)m−に 個が必要であり、一般にに段目では2  ・(k−f、
 )個が必要である。したがって、その総和Mは次のよ
うになる。
M −(2”−’+2・2 m−2+3・2rr′−8
+ ・・−+m・2°)八−(n  (m+1))fa さらに定数レジスタ40では1ビット当りfb個、コン
パレータ50では1ビット当りfa個それぞれMOS 
)ランジスタが必要であるとすれば、すべての素子数は
(C(n−(m+1 ) )八+(m+1)(7b+j
’c) )となる。このような関係において、いまn−
31とすると第2図の従来回路では約9.6 X 10
°個のMOS )ランジスタが必要である。一方、この
実施例回路の場合、m −m 6であり、またflと(
fb+fc)の数をそれぞれ20とすれば合計でわずか
620個のMOS)ランジスタが必要となるだけである
このように、素子数は従来回路にくらべて大幅に少なく
することができる。そしてこのことは、入力数nが大き
くなる程麦は大きくなる。したがって、集積回路化は極
めて容易である。しかも、素子数が少ないので、集積回
路化した場合にパターン面積を小さくすることができ、
これによって寄生容量が小さくおさえられ、動作速度お
よび消費゛電力の面からみても極めて有利である。
なお、この発明は上記した実施例に限定されるものでは
なく種々の変形が可能である。たとえば第4図に示す加
算回路30は論理入力信号の数nがn−2m + 11
の形で表わされる場合のものであるが、これは−(2の
へき来)−1の形で表わされない場合でも容易に構成す
ることができる。たとえば、n−21の場合には、21
=1+ (2’−1+)+(1+(2”−1)+1 )
という形に分解する。この式に対応した加算回路30が
第5図に示すものであり、図中の部分加算回路31が(
2’−1)に対応する部分、部分加算回路32が(1+
(22−1)+1 )に対応する部分であり、最終段の
部分加算回路33が1と(2’−1)と(1+(2” 
−1)+1 )との加算を行なう部分である。
そしてこの回路のうち余分な入力端子は低レベルに設定
するために接地されている。すなわち、一般に入力数n
がn −2−1の形で表わすことができない場合には、
m−(1!ogt (n+1 ) )としてnをn =
 1 + (2−1)+ nlの形に分解する(nl≧
0)。ここで(2”−1)の部分加算は第5図の場合と
同様にして行なうことができる。さらにn、)Oのとき
には、mt= (j!ogs (n、+1) )とおい
て上記と同様の手法で部分加算を行なう。
そして最終段(m段目)ではm個の全加算回路を配列し
て1つの入力と(2−1)の部分加算出力とれ、の部分
加算出力をそれぞれ入力する。
この場合にも余分な入力端子は接地する。
また上記実施例回路では定数レジスタ30とコンパレー
タ40とを別々に設ける場合について説明したが、これ
はコンパレータにyo−Yiの2進信号の記憶機能を組
み込ませた構成としてもよい。しかもこの2進イキ号Y
0〜Yiの設定を種々に変えることによって、論理入力
信号■1〜工。の多数決論理を取るのみではなく、たと
えばn個のうち1/4が高レベルとなっている場合等積
々の論理をとることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、入力信号の数が
多くても比較的素子数が少なく、シたがって容易に集積
回路化が可能な、入力信号の多数決論理を取る論理回路
が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ従来回路の回路図、第3
図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック回路図、
第゛4図は第3図回路の加算回路の具体的構成を示す回
路図、第5図は加算回路の他の例を示す回路図である。 30・・・加算回路、40・・・定数レジスタ、50・
・・コンパレータ、FA・・・全加算回路。 出1願人代理人  弁理士 鈴 圧式 彦第1図   
   第2図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  n個の論理入力信号のうち高レベルであるも
    のの数に対応した2進信号を出力する第1の手段と、予
    め所定の2進信号を設定する第2の手段と、上記第1.
    第2の手段における2進信号どうしを比較しこの比較結
    果を出力する第3の手段とを具備したことを特徴とする
    論理回路。
  2. (2)  前記第2の手段では前記論理入力信号の数で
    あるnの過半数の値の241J号が設定される特許請求
    の範囲第1項にaピ載の論理回路。
  3. (3)  前記第1の手段が全加算回路を用いた加其回
    路で構成、されてりる特許請求の範囲第1項に記載の論
    理回路。
JP6936483A 1983-04-20 1983-04-20 論理回路 Pending JPS59194535A (ja)

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