JPH0724017B2 - Multivalued logic function circuit - Google Patents
Multivalued logic function circuitInfo
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- JPH0724017B2 JPH0724017B2 JP61045464A JP4546486A JPH0724017B2 JP H0724017 B2 JPH0724017 B2 JP H0724017B2 JP 61045464 A JP61045464 A JP 61045464A JP 4546486 A JP4546486 A JP 4546486A JP H0724017 B2 JPH0724017 B2 JP H0724017B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の要約 多値信号源と,メモリ・アレイと,アドレスト・スイッ
チと,出力ラインとから構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION It consists of a multilevel signal source, a memory array, an addressed switch, and an output line.
多値信号源からは,多値論理の論理値をそれぞれ表わす
信号が発生する。From the multi-valued signal source, signals representing respective logic values of multi-valued logic are generated.
メモリ・アレイは多数のアドレス・ラインを備えてお
り,このアドレス・ラインには,所与の真理値表に基づ
くプログラムによって,いずれかの多値論理信号が現わ
れる。The memory array has a number of address lines on which any multi-valued logic signal will appear due to a program based on a given truth table.
アドレス・ラインのいずれか1つが,入力信号が与えら
れるアドレスト・スイッチによって選択され,そのライ
ンの論理値信号が出力ラインに導かれる。Any one of the address lines is selected by the addressed switch to which the input signal is applied, and the logical value signal of that line is led to the output line.
目次 (1)発明の背景 (2)発明の概要 (2.1)発明の目的 (2.2)発明の構成と効果 (3)実施例の説明 (3.1)多値論理関数の定義 (3.2)フィールド・プログラマブル多値論理関数回路 (3.3)デコーダ (3.4)アドレスト・スイッチの他の例 (3.5)マスク・プログラマブル多値論理関数回路 (3.6)多関数回路 (3.7)CMOS多値論理関数回路 (1)発明の背景 この発明は,多値論理システムを構築するための基礎と
なるとともにそのIC化に適した多値論理関数回路に関す
る。Table of contents (1) Background of the invention (2) Outline of the invention (2.1) Purpose of the invention (2.2) Structure and effect of the invention (3) Description of embodiments (3.1) Definition of multivalued logic function (3.2) Field programmable multi Value logic function circuit (3.3) Decoder (3.4) Other examples of addressed switches (3.5) Mask programmable multivalue logic function circuit (3.6) Multifunction circuit (3.7) CMOS multivalue logic function circuit (1) Invention BACKGROUND The present invention relates to a multi-valued logic function circuit which is a basis for constructing a multi-valued logic system and is suitable for IC implementation.
コンピュータをはじめとする多くのディジタル回路シス
テムの基礎となる2値論理のもついくつかの限界を補完
ないしは克服するものとして多値論理およびその演算回
路の研究が盛んに行なわれている。2値論理が0と1の
2つの値を取扱い,2値論理回路システムで用いられる信
号がこれら2つの値に対応した2つのレベルをとるのに
対して,多値論理は3つ以上の値を取扱い,多値論理回
路システムで用いられる信号は3つ以上のレベルをと
る。2. Description of the Related Art Multi-valued logic and its arithmetic circuit have been actively researched as a means for complementing or overcoming some limitations of binary logic which is the basis of many digital circuit systems including computers. The binary logic handles two values of 0 and 1, and the signal used in the binary logic circuit system takes two levels corresponding to these two values, whereas the multivalued logic has three or more values. The signal used in the multi-valued logic circuit system has three or more levels.
多値論理(回路システム)は2値論理(回路システム)
と比較して次のような利点をもっているといわれてい
る。Multilevel logic (circuit system) is binary logic (circuit system)
It is said that it has the following advantages compared with.
1)0と1の間の不確定な状態の記述が可能である(た
とえば3値の場合)。1) It is possible to describe an indeterminate state between 0 and 1 (for example, in the case of 3 values).
2)IC基板上の配線領域およびピン数を減少させること
ができ,実効的な集積度を高めることができる。たとえ
ば,64値の場合には2値論理回路の1/6の配線領域で足り
る。2) The wiring area and the number of pins on the IC substrate can be reduced, and the effective integration level can be increased. For example, in the case of 64 levels, 1/6 wiring area of a binary logic circuit is sufficient.
3)10値マシンの実現によって人間と同じ論理を用いる
ことが可能になるから,2値マシンで必要であったエンコ
ーダやデコーダが不要となる。3) The realization of a 10-value machine enables the use of the same logic as humans, so the encoder and decoder required in a 2-value machine are unnecessary.
このような特長をもつ多値論理システム,とくに従来の
2値コンピュータにとってかわるシステムの構築のため
に最も基本となるのが多値演算論理装置(多値ALU)で
ある。この多値ALUは任意の多値論理演算が行なえるも
のでなければならない。多値論理演算には,MAX,MIN,加
算,減算,乗算,割算等のよく知られた演算だけでも十
数種類ある。多値論理演算の実行は,その演算結果を表
わす多値論理関数の発生と等価であるから,多値ALUの
実現のためには2以上の多値変数を入力とする多値論理
関数回路を実現することが必要となる。単純な組合せに
したがうと,多値論理関数は,n値r入力の場合nのn乗
のr乗種類存在することになる。たとえば,3値2入力の
多値システムでは,多値論理関数の種類は3の3乗の2
乗,すなわち19683となり,4値2入力では約43億通りと
なる。このような膨大な数の多値論理関数回路を設計す
ることは,殆んど不可能である。A multi-valued arithmetic logic unit (multi-valued ALU) is the most basic for constructing a multi-valued logic system having such features, especially a system replacing the conventional binary computer. This multivalued ALU must be capable of performing arbitrary multivalued logical operations. There are more than a dozen types of well-known operations such as MAX, MIN, addition, subtraction, multiplication, and division in multivalued logical operations. Execution of a multi-valued logical operation is equivalent to the generation of a multi-valued logic function that represents the result of the operation. It is necessary to realize it. According to a simple combination, the multi-valued logical function exists in the n-th power of n-th power when there are n-valued r-inputs. For example, in a three-value two-input multi-valued system, the kind of multi-valued logic function is 3
That is to say, 19683, which is about 4.3 billion ways with 4 levels and 2 inputs. It is almost impossible to design such a huge number of multivalued logic function circuits.
(2)発明の概要 (2.1)発明の目的 この発明の目的は,多値論理関数の真理値表が与えられ
たときに,その真理値表にしたがった演算を行なう多値
論理関数回路を容易に実現することにある。(2) Outline of the invention (2.1) Object of the invention The object of the present invention is to provide a multivalued logic function circuit which, when given a truth table of a multivalued logic function, performs an operation according to the truth table. It will be realized.
(2.2)発明の構成と効果 この発明による多値論理関数回路は,適用される多値論
理の複数の論理値をそれぞれ表わす信号を発生する複数
の多値信号源,これらの信号源にそれぞれ接続された複
数の信号ラインと,所与の真理値表にしたがってプログ
ラムされることにより,信号ラインのいずれか1つに結
節点で接続された複数のアドレス・ラインとを含むメモ
リ・アレイ,多値入力信号によって上記アドレス・ライ
ンのいずれか1つを選択的に導通させるアドレスト・ス
イッチ,およびアドレスト・スイッチの出力側において
アドレス・ラインのすべてに接続されている出力ライン
を備えていることを特徴とする。(2.2) Structure and effect of the invention The multi-valued logic function circuit according to the present invention includes a plurality of multi-valued signal sources that generate signals respectively representing a plurality of logic values of the applied multi-valued logic, and are connected to these signal sources, respectively. Memory array including a plurality of signal lines and a plurality of address lines connected to any one of the signal lines at a node by being programmed according to a given truth table, multi-valued It is provided with an addressed switch for selectively conducting any one of the above address lines by an input signal, and an output line connected to all of the addressed lines at the output side of the addressed switch. Characterize.
フィールド・プログラマブルな回路の場合にはメモリ・
アレイのみが真理値表にしたがってプログラムされる。
マスク・プログラマブルな回路の場合には,多くはメモ
リ・アレイとアドレスト・スイッチとがプログラムされ
るであろう。Memory in the case of field programmable circuits
Only the array is programmed according to the truth table.
In the case of mask programmable circuits, the memory array and addressed switches will often be programmed.
いずれにしても,プログラムは真理値表にしたがって行
なえばよく,真理値表さえ与えられれば容易にプログラ
ム可能であり,このようにして任意の多値論理関数を演
算する回路が実現する。In any case, the program may be performed according to the truth table, and the program can be easily programmed as long as the truth table is given. In this way, a circuit for calculating an arbitrary multivalued logic function is realized.
(3)実施例の説明 (3.1)多値論理関数の定義 多値論理関数の定義の仕方には2種類ある。(3) Description of Embodiments (3.1) Definition of Multivalued Logic Function There are two types of methods for defining a multivalued logic function.
その1つは関数を表わす式を用いて定義するやり方であ
る。たとえば,xとyを変数とする多値論理関数MAXは次
式で表わされる。One of them is a method of defining with a formula expressing a function. For example, a multi-valued logical function MAX having x and y as variables is expressed by the following equation.
また,多値論理関数MINは次式で定義される。 The multivalued logic function MIN is defined by the following equation.
多値論理関数の他の定義の仕方は真理値表を用いるもの
である。x,yおよびzという3つの変数をもちかつ各変
数が0,1,2および3の4値をとる多値論理関数(この関
数も4値である)の真理値表の一例が第1図に示されて
いる。真理値表には任意の値を書き込むことができるの
で,真理値表を用いると任意の多値論理関数を容易に定
義することが可能になる。関数の式を用いた定義の仕方
によると定義可能な関数の種類が限定されるのに対し
て,真理値表を利用するとあらゆる関数を定義できる。
これが真理値表を用いた定義の仕方の大きな利点であ
る。また,式を用いて定義された関数もまた真理値表に
置きかえることができるから,真理値表を用いたやり方
は式を用いたやり方を包摂しているといえる。 Another way to define a multivalued logic function is to use a truth table. Fig. 1 shows an example of a truth table of a multi-valued logical function (which also has four values) that has three variables x, y and z and each variable has four values 0, 1, 2 and 3. Is shown in. Since any value can be written in the truth table, it is possible to easily define any multivalued logical function by using the truth table. While the types of functions that can be defined are limited according to the definition method using function expressions, any function can be defined using a truth table.
This is a great advantage of the definition method using the truth table. Moreover, since the function defined by using the formula can also be replaced with the truth table, it can be said that the method using the truth table includes the method using the formula.
したがって,以下の説明では,多値論理関数は原則とし
て真理値表を用いて定義される。Therefore, in the following description, a multi-valued logic function is defined in principle using a truth table.
真理値表によって定義された多値論理関数を,その真理
値表の値を用いて次のように数式で表現することが可能
である。すなわち,変数をx,yおよびzとする多値論理
関数f(x,y,z)は,真理値表の値をClmnとした場合,
次のように表わされる。A multi-valued logical function defined by a truth table can be expressed by a mathematical expression as follows using the values in the truth table. That is, the multi-valued logical function f (x, y, z) with variables x, y and z is given by the truth table value Clmn,
It is expressed as follows.
f(x,y,z) =ΣΣΣClmn*{kl(x)・km(y)・kn(z)}……
(3) ここで, であり,r値の場合,x,y,z,l,m,nはそれぞれ0,1,…,(r
−1)の値をとる。f (x, y, z) = ΣΣΣClmn * {kl (x) ・ km (y) ・ kn (z)} ……
(3) where And for r values, x, y, z, l, m, n are 0, 1, ..., (r
-1).
また,第(3)式において,記号*および・はともに乗
算を表わす。In the equation (3), the symbols * and · both represent multiplication.
第(3)式の関数f(x,y,z)を表わす多値信号を出力
する多値論理関数回路を考えた場合には,変数x,y,zは
それらの値を表わす多値入力信号で与えられる。また,
記号・はAND論理演算によって,*はスイッチングによ
ってそれぞれ実現される。When considering a multi-valued logic function circuit that outputs a multi-valued signal representing the function f (x, y, z) of the equation (3), the variables x, y, z are multi-valued inputs representing those values. Given by signal. Also,
The symbol * is realized by AND logic operation, and * is realized by switching.
このような多値論理関数回路によって任意の多値論値関
数を表わす出力信号を得るためには,その回路はプログ
ラマブルでなければならない。任意の多値論理関数は上
述の真理値表の値Clmnを回路上でプログラムすることに
よって,すなわち値Clmnを発生する回路をプログラムす
ることによって得られるであろう。In order to obtain an output signal representing an arbitrary multi-valued value function by such a multi-valued logic function circuit, the circuit must be programmable. Any multi-valued logic function will be obtained by programming the value Clmn of the truth table above on the circuit, ie by programming the circuit which produces the value Clmn.
真理値表の値Clmnを発生する回路のプログラムには,そ
の回路をIC製造工程で作製する過程においてプログラム
するやり方(マスク・プログラマブル)と,プログラム
されていない回路をPROMライタ等を用いてユーザがプロ
グラムするやり方(フィールド・プログラマブル)とが
ある。To program the circuit that generates the value Clmn in the truth table, the method of programming the circuit in the process of manufacturing the circuit in the IC manufacturing process (mask programmable), and the unprogrammed circuit can be programmed by the user using a PROM writer. There is a method of programming (field programmable).
(3.2)フィールド・プログラマブル多値論理関数回路 第2図は,上述の第(3)式で表わされる演算を実現し
て関数f(x,y,z)を表わす出力信号を得る回路であっ
て,真理値表の値Clmnがフィールド・プログラマブルな
回路の一例を示している。この回路は4値3入力(3変
数)の多値論理関数回路である。(3.2) Field programmable multivalued logic function circuit FIG. 2 shows a circuit for realizing the operation represented by the above-mentioned expression (3) to obtain an output signal representing the function f (x, y, z). The value Clmn in the truth table shows an example of a field programmable circuit. This circuit is a multi-valued logic function circuit with four values and three inputs (three variables).
第2図に示す回路は,電流モード,電圧モードのいずか
においても動作可能であるが,まず電流モードを前提と
して説明し,その後電圧モードに切替えた場合について
述べる。The circuit shown in FIG. 2 can operate in either the current mode or the voltage mode. First, the current mode will be described as a premise, and then the case of switching to the voltage mode will be described.
第2図において,多値論理関数回路は,4つの信号源10〜
13と,これらの信号源10〜13に接続された結節点メモリ
・アレイ21と,このアレイ21に接続されたアドレスト・
スイッチ23と,アドレスト・スイッチ23の出力側に接続
された出力ライン5とから構成されている。In FIG. 2, the multivalued logic function circuit includes four signal sources 10 to 10
13, a node memory array 21 connected to these signal sources 10 to 13, and an address memory array 21 connected to this array 21.
It is composed of a switch 23 and an output line 5 connected to the output side of the addressed switch 23.
信号源10〜13は電流源であり,その詳細な構成について
は後述する。この実施例は4値の論理関数回路であるか
ら,これらの信号源10〜13からは,これらの4値0,1,2
および3を表わす電流がそれぞれ出力される。値0を表
わす電流の電流源10は必ずしも必要ではない。The signal sources 10 to 13 are current sources, and the detailed configuration thereof will be described later. Since this embodiment is a four-valued logic function circuit, these four values 0, 1, 2 are obtained from these signal sources 10 to 13.
Currents representing 3 and 3 are output respectively. The current source 10 for the current representing the value 0 is not absolutely necessary.
結節点メモリ・アレイ21において,これらの電流源10〜
13にそれぞれ接続されたライン(信号ライン)が行を構
成し,これらのラインを第0行〜第3行のラインと呼
ぶ。これらの行を構成するラインに対して64本の列を構
成するライン(アドレス・ライン)が配置されている。
列を構成するラインを第2図の左側から第1列,第2
列,…,第64列のラインと呼ぶことにする。行を構成す
る各ラインと列を構成する各ラインとは,1箇所において
のみ相互に接続され,結節点を構成している。In the node memory array 21, these current sources 10 to
The lines (signal lines) connected to 13 respectively form rows, and these lines are called the 0th to 3rd lines. Lines (address lines) forming 64 columns are arranged with respect to the lines forming these rows.
From the left side of FIG.
Columns, ..., Let's call these lines in the 64th column. Each line that forms a row and each line that forms a column are connected to each other only at one location to form a node.
このメモリ・アレイはフィールド・プログラマブルのも
のであり,一般にはシリコン・チップ上に立体交差的に
行と列のラインが配列される。通常のプログラマブルRO
Mと同じように,大電流または大電圧の印加によるpn接
合の破壊または絶縁層の破壊によって結節点を形成する
タイプのもの,不要な結節部分のヒューズを溶断するこ
とによって必要な結節点を残すタイプのもの等がある
が,いずれも適用可能である。This memory array is field programmable, and generally, rows and columns of lines are arranged in a three-dimensional manner on a silicon chip. Normal programmable RO
Similar to M, the type that forms a node by the destruction of the pn junction or the breakdown of the insulating layer due to the application of a large current or a large voltage, and the necessary node is left by melting the fuse of the unnecessary node There are some types, but all are applicable.
いずれにしても,このメモリ・アレイ21には,第1図に
示されたような所望の多値論理関数を表わす真理値表の
値がプログラムされる。第1列のラインはx=0,y=0,z
=0に対応し,第2列のラインはx=1,y=0,z=0に対
応し,第3列のラインはx=2,y=0,z=0に対応し,ま
たたとえば第9列のラインハx=0,y=2,z=0に対応す
るというように,すべての列は変数x,y,zのすべての組
合せに1対1に対応している。そして,各列のライン
は,それが対応するx,y,zの値を変数とする関数f(x,
y,z),すなわち真理値表の値Clmn(=Cxyz)を表わす
電流源から導かれた行のラインに結節点によって結ばれ
ている。In any case, this memory array 21 is programmed with the truth table values representing the desired multi-valued logic function as shown in FIG. The line in the first column is x = 0, y = 0, z
= 0, the line in the second column corresponds to x = 1, y = 0, z = 0, the line in the third column corresponds to x = 2, y = 0, z = 0, and, for example, All columns have a one-to-one correspondence with all combinations of variables x, y, z, such as corresponding to the ninth column line x = 0, y = 2, z = 0. Then, the line of each column has a function f (x, x, y, z whose value is a variable
y, z), that is, the value of the truth table, Clmn (= Cxyz), is connected by a node to the line of the row derived from the current source.
電流源10〜13とメモリ・アレイ21との組合せ回路は,64
個の電流源と等価であるということができる。The combination circuit of the current sources 10 to 13 and the memory array 21 is 64
It can be said that it is equivalent to individual current sources.
メモリ・アレイ21はプログラマブルであるから,任意の
真理値表の値をプログラムすることが可能であり,これ
によって任意の多値論理関数f(x,y,z)を表わす信号
を出力する回路が実現することになる。Since the memory array 21 is programmable, it is possible to program the values of any truth table so that a circuit for outputting a signal representing any multivalued logic function f (x, y, z) can be programmed. Will be realized.
アドレス・スイッチ23は,メモリ・アレイ21に設定され
た関数f(x,y,z)を表わす電流を,入力端子1,2,3にそ
れぞれ与えられる入力x,y,zに応じて選択的に取出すま
たは読出す(スイッチ・オン)ものである。このアドレ
スト・スイッチ23は,各入力x,y,zをそれぞれ入力とす
るデコーダ(1オブ4デコーダ)31,32および33と,こ
れらのデコーダの出力側に接続されたANDアレイ22とか
ら構成されている。デコーダ31は,入力x(電流モード
でも電圧モードでもどちらでもよい)が論理値0を表わ
しているときに,=0の出力端子にHレベルの信号を
出力し他の出力端子の出力をLレベルにする。同じよう
に,入力xが論理値1,2,3のときに=1,2,3の出力端子
にそれぞれHレベルの信号を出力し,他の出力端子の出
力をLレベルにする。他のデコーダ32,33も同じように
働く。The address switch 23 selectively selects the current representing the function f (x, y, z) set in the memory array 21 according to the inputs x, y, z given to the input terminals 1,2,3, respectively. It is to be taken out or read out (switched on). The addressed switch 23 is composed of decoders (1 of 4 decoders) 31, 32 and 33 having inputs x, y and z as inputs, and an AND array 22 connected to the output side of these decoders. Has been done. When the input x (current mode or voltage mode) represents a logical value 0, the decoder 31 outputs an H level signal to the output terminal of = 0 and outputs the output of the other output terminals to the L level. To Similarly, when the input x has logical values of 1, 2, and 3, H level signals are output to the output terminals of = 1, 2, and 3, and the output of the other output terminals is set to L level. The other decoders 32, 33 work similarly.
各デコーダ31,32,33からは4ずつ行を構成する制御ライ
ンがのびており,これらの制御ラインは,メモリ・アレ
イ21から延びたまたはその列ラインに接続された列ライ
ンと交差している。この交差箇所には,Aで示す○印によ
って表現されたnチャネルMOS FETよりなるスイッチン
グ素子が設けられている(第3図参照)。これらのスイ
ッチング素子Aは各列ラインに3つずつ直列に接続さ
れ,その各スイッチング素子が各デコーダ31,32,33から
のびている行を構成するラインによってそれぞれ制御さ
れる。各列の3つのスイッチング素子を制御する制御ラ
インは,各列においてそれぞれ異なっている。たとえ
ば,第1列の3つのスイッチング素子はx=0,y=0,z=
0のときにすべてオンとなり,このラインが導通する。
同じように,第2列のラインはx=1,y=0,z=0のとき
に,第3列のラインはx=2,y=0,z=0のときに,第10
列のラインはx=1,y=2,z=0のときにそれぞれ導通す
る。From each decoder 31, 32, 33 extend four control lines in rows, which intersect with column lines extending from or connected to the memory array 21. At this intersection, a switching element composed of an n-channel MOS FET represented by a circle indicated by A is provided (see FIG. 3). Three of these switching elements A are connected in series to each column line, and each switching element is controlled by a line forming a row extending from each decoder 31, 32, 33. The control lines for controlling the three switching elements in each column are different in each column. For example, the three switching elements in the first column are x = 0, y = 0, z =
When it is 0, all of them are turned on and this line becomes conductive.
Similarly, the line in the second column is x = 1, y = 0, z = 0, and the line in the third column is x = 2, y = 0, z = 0.
The lines in the columns are conductive when x = 1, y = 2, and z = 0.
すなわち,アドレスト・スイッチ23は,64本の列ライン
のうち入力x,y,zの組合せによってアドレスされる唯一
の列ラインのみを導通させる。このアドレスト・スイッ
チ23または少なくともANDアレイ22もIC化されるのはい
うまでもない。That is, the addressed switch 23 conducts only the one of the 64 column lines addressed by the combination of inputs x, y, z. It goes without saying that the addressed switch 23 or at least the AND array 22 is also integrated into an IC.
アドレスト・スイッチ23の出力側において,これらの64
本の列ラインが1本の出力ライン5に接続されている。
この出力ライン5に関数f(x,y,z)の出力端子4が設
けられている。At the output side of the address switch 23, these 64
One column line is connected to one output line 5.
The output line 5 is provided with the output terminal 4 of the function f (x, y, z).
したがって,入力x,y,zによって指定された列ラインが
アドレスト・スイッチ23によって導通状態にされ,それ
に対応するメモリ・アレイ21の結節点からあらかじめプ
ログラムされた値の電流がその指定された列ラインを通
り,出力ライン5を経て出力端子4に,対応する関数f
(x,y,z)を表わす電流として出力される。Therefore, the column line designated by the inputs x, y, z is made conductive by the addressed switch 23, and a current of a preprogrammed value from the corresponding node of the memory array 21 is applied to the designated column. The corresponding function f through the line, output line 5, and output terminal 4
It is output as a current representing (x, y, z).
第4図は,電流源11〜13の具体的構成の例を示してい
る。FIG. 4 shows an example of a specific configuration of the current sources 11-13.
第4図(A)において,多値論理における値1に対応す
る電流I0が入力端子9に与えられ,この電流I0はnMOS
FETよりなる6出力電流ミラー14に入力している。この
電流ミラー14の1つの出力電流はpMOS FETよりなる電
流ミラー15でその向きが反転され,出力電I0が出力端子
11aに表われる。この出力電流I0が第2図の電流源11の
出力電流に相当する。電流ミラー14の2つの出力用ドレ
インが相互に接続されることにより2I0の値の電流がつ
くられ,この電流2I0が電流ミラー16で反転されて出力
端子12aに現われる。さらに電流ミラー14の3つの出力
用ドレインが相互に接続されることによって3I0の値の
電流が生成され,これが電流ミラー17で反転されて出力
端子13aに現われる。出力端子12a,13aの出力電流2I0,3I
0が第2図の電流源12,13の出力電流に相当する。In FIG. 4 (A), the current I 0 corresponding to the value 1 in the multi-valued logic is given to the input terminal 9, and this current I 0 is nMOS.
It is input to the 6-output current mirror 14 composed of a FET. The direction of one output current of this current mirror 14 is inverted by the current mirror 15 consisting of a pMOS FET, and the output voltage I 0 is output to the output terminal.
Appears in 11a. This output current I 0 corresponds to the output current of the current source 11 in FIG. By connecting the two output drains of the current mirror 14 to each other, a current having a value of 2I 0 is produced, and this current 2I 0 is inverted by the current mirror 16 and appears at the output terminal 12a. Further, the three output drains of the current mirror 14 are connected to each other to generate a current having a value of 3I 0 , which is inverted by the current mirror 17 and appears at the output terminal 13a. Output current of output terminals 12a, 13a 2I 0 , 3I
0 corresponds to the output current of the current sources 12 and 13 in FIG.
第4図(B)においては,3出力電流ミラー14BからI0の
値の3つの電流が出力され,これらの3つの電流がそれ
ぞれ電流ミラー15B,16B,17Bに入力する。電流ミラー15B
は1出力電流ミラーであるから,入力電流I0に等しい値
の電流を出力する。電流ミラー16B,17Bはそれぞれ2出
力電流ミラー,3出力電流ミラーであって,それらの出力
用ドレインが相互にそれぞれ接続されているので,これ
らの電流ミラーからは2I0,3I0の電流が得られる。In FIG. 4 (B), three currents having the value of I 0 are output from the three-output current mirror 14B, and these three currents are input to the current mirrors 15B, 16B, and 17B, respectively. Current mirror 15B
Is a one-output current mirror, it outputs a current having a value equal to the input current I 0 . The current mirrors 16B and 17B are two-output current mirrors and three-output current mirrors, respectively, and their output drains are connected to each other, so that currents of 2I 0 and 3I 0 are obtained from these current mirrors. To be
第2図において,出力ライン5に並列に,nMOS FETより
なるスイッチング素子34と抵抗35の直列回路が接続され
ている。抵抗35は接続されている。スイッチング素子34
は,モード・セレクト端子7に与えられる電圧信号によ
ってオン,オフ制御される。In FIG. 2, a series circuit of a switching element 34 composed of an nMOS FET and a resistor 35 is connected in parallel to the output line 5. The resistor 35 is connected. Switching element 34
Is ON / OFF controlled by a voltage signal applied to the mode select terminal 7.
第2図の回路を上述のように電流モードで作動させる場
合には,端子7にLレベルの電圧を与えてスイッチング
素子34をオフとしておく。When the circuit of FIG. 2 is operated in the current mode as described above, the L level voltage is applied to the terminal 7 to turn off the switching element 34.
電圧モードで作動させる場合には端子7にHレベルの電
圧信号を与えて,スイッチング素子34をオンとする。す
ると,関数f(x,y,z)を表わす電流は,スイッチング
素子34を経て抵抗35に流れるので,その降下電圧が出力
端子4に現われる。ただし,出力端子4に接続される次
段の回路の入力インピーダンスは大きいものとする。こ
のようにして,電流源10〜13をそのままにしておいて
(電流源10に接続された第0行のラインは接地しておく
ことが好ましい),端子7に与えるモード・セレクト信
号を切替えるのみで,電流モード/電圧モード切替えが
可能となる。When operating in the voltage mode, an H level voltage signal is applied to the terminal 7 to turn on the switching element 34. Then, the current representing the function f (x, y, z) flows through the switching element 34 to the resistor 35, so that the voltage drop appears at the output terminal 4. However, the input impedance of the circuit at the next stage connected to the output terminal 4 is assumed to be large. In this way, the current sources 10 to 13 are left as they are (the line of the 0th row connected to the current source 10 is preferably grounded), and only the mode select signal applied to the terminal 7 is switched. This makes it possible to switch between current mode and voltage mode.
スイッチング素子34と抵抗35とを出力ライン5に接続す
ることに代えて,メモリ・アレイ21の各行ラインに接続
するようにしてもよい。Instead of connecting the switching element 34 and the resistor 35 to the output line 5, they may be connected to each row line of the memory array 21.
また,電流源10〜13に代えて電圧源を用いれば,第2図
の回路を電圧モードの回路に変更できるのはいうまでも
ない。Needless to say, the circuit of FIG. 2 can be changed to a voltage mode circuit by using a voltage source instead of the current sources 10 to 13.
第2図にはさらに,メモリ・アレイ21のプログラムのた
めの回路も設けられている。この回路は,メモリ・アレ
イ21の各行ラインに一方の端子がそれぞれ接続されたス
イッチング素子40〜43と,このスイッチング素子40〜43
の他方の端子に接続された端子6と,スイッチング素子
40〜43をオン,オフ制御するための信号を発生するデコ
ーダ44とから構成されている。デコーダ44には,端子8
からライン・セレクト信号が与えられる。このセレクト
信号も4値の信号であることが好ましい。Also provided in FIG. 2 are circuits for programming the memory array 21. This circuit includes switching elements 40 to 43 each having one terminal connected to each row line of the memory array 21, and the switching elements 40 to 43.
6 connected to the other terminal of the switching element, and a switching element
It is composed of a decoder 44 for generating a signal for controlling ON / OFF of 40 to 43. Decoder 44 has terminal 8
A line select signal is given from. This select signal is also preferably a four-valued signal.
プログラミングは次のようにして行なわれる。端子8に
与えるライン・セレクト信号によって,メモリ・アレイ
21の4つの行ラインのいずれかを選択する。選択された
行ラインに対応するスイッチング素子(40〜43のいずれ
か)がオンとなる。また入力端子1,2,3に入力x,y,zとし
て列ラインを選択するための信号を与え,所望の列ライ
ンを導通状態とする。以上の操作ののち,出力端子4と
端子6との間に大電流または大電圧を印加する。する
と,選択された行ラインと列ラインの交差点において,
タイプに応じて結節点が形成されるか,まては結節点が
切断される。Programming is performed as follows. By the line select signal applied to terminal 8, the memory array
Select any of the four 21 row lines. The switching element (any one of 40 to 43) corresponding to the selected row line is turned on. Further, a signal for selecting a column line is applied to the input terminals 1, 2, and 3 as inputs x, y, z, and a desired column line is made conductive. After the above operation, a large current or a large voltage is applied between the output terminals 4 and 6. Then, at the intersection of the selected row line and column line,
Depending on the type, nodules are formed or even nodules are cut.
この操作を形成すべきまたは切断すべきすべての結節点
について繰返して行なえば,メモリ・アレイのプログラ
ムが完了する。This operation is repeated for all nodes to be formed or cut to complete programming of the memory array.
電流源11〜13を第4図の回路で置きかえた第2図の回路
全体をIC化することが可能であり,この場合には入力端
子の数をきわめて少なくすることが可能である。すなわ
ち,入力端子1,2,3出力端子4,プログラムのための電圧
または電流印加端子6,モード・セレクト端子7,ライン・
セレクト端子8,単位電流I0の入力端子9,ならびに必要な
動作電流VDDおよびアース端子の全部で10ピンを1チッ
プ上に設ければよいことになる。It is possible to replace the current sources 11 to 13 with the circuit of FIG. 4 to form the entire circuit of FIG. 2 into an IC, and in this case, the number of input terminals can be extremely reduced. That is, input terminals 1, 2, 3 output terminals 4, voltage or current application terminal 6 for programming, mode select terminal 7, line
The select terminal 8, the input terminal 9 for the unit current I 0 , and the necessary operating current V DD and the ground terminal may all be provided on a single chip as 10 pins.
(3.3)デコーダ 次に第2図で示されたデコーダ31,32,33および44の具体
例について述べる。これらのデコーダは全く同じ構成を
とることができるので,デコーダ31を例にとって説明す
る。(3.3) Decoder Next, specific examples of the decoders 31, 32, 33 and 44 shown in FIG. 2 will be described. Since these decoders can have exactly the same configuration, the decoder 31 will be described as an example.
第5図は,入力xが電圧信号であるときに適用されるデ
コーダの例である。4つの出力端子=0〜4の出力が
x0〜x4で示されている。第5図の回路は,基本回路を順
次接続したものであるから,その基本回路についてまず
第6図を参照して説明する。FIG. 5 is an example of a decoder applied when the input x is a voltage signal. 4 output terminals = 0 to 4 outputs
It is shown from x 0 to x 4 . Since the circuit of FIG. 5 is formed by sequentially connecting basic circuits, the basic circuit will be described first with reference to FIG.
第6図において,2つのpMOS FETQa,Qbが直列に接続され
ている。一方のFETQaのドレインに電源電圧,すなわち
Hレベルの電圧Vj+1が加えられ,他方のFETQbはそのソ
ースがゲートに接続されかつ接地されている。出力端子
は2つのFETQaとQbの接続点に設けられている(出力電
圧Ej)。この基本回路は,一方のFETQaのソースにHレ
ベルの電圧が加えられ,そのFETQaのゲートにLレベル
の入力電圧Vjが与えられたときにのみ,出力電圧EjがH
レベルになる。In FIG. 6, two pMOS FETs Qa and Qb are connected in series. A power supply voltage, that is, an H level voltage Vj + 1 is applied to the drain of one FET Qa, and the source of the other FET Qb is connected to the gate and grounded. The output terminal is provided at the connection point of the two FETs Qa and Qb (output voltage Ej). In this basic circuit, the output voltage Ej is H level only when the H level voltage is applied to the source of one FET Qa and the L level input voltage Vj is applied to the gate of the FET Qa.
Become a level.
さて,第5図に戻って,この回路は上述の基本回路が6
個順次接続されてなる。そのうちの3つの基本回路の一
方のFETQ1,Q2,Q3に電源電圧VDD(たとえば5V)が印加さ
れ,かつそれらのFETQ1,Q2,Q3が入力電圧信号xによっ
て制御される。他の2つの基本回路のFETQ5,Q6はFETQ1,
Q2のドレイン側に接続され,もう1つの基本回路のFETQ
4には電源電圧VDDが加えられている。第5図の回路の右
側を前段側とすれば,FETQ4,Q5,Q6のゲートは前段の基本
回路の出力電圧(第5図のEjに対応するもの)によって
制御される。Now, returning to FIG. 5, this circuit is the same as the basic circuit described above.
They are connected in sequence. A power supply voltage V DD (for example, 5V) is applied to FETs Q 1 , Q 2 , and Q 3 of one of the three basic circuits, and those FETs Q 1 , Q 2 and Q 3 are controlled by an input voltage signal x. . FETQ 5 and Q 6 of the other two basic circuits are FETQ 1 and
It is connected to the drain side of Q 2, the other one of the basic circuits FETQ
The power supply voltage V DD is applied to 4 . If the right side of the circuit of FIG. 5 is taken as the front stage side, the gates of the FETs Q 4 , Q 5 , and Q 6 are controlled by the output voltage (corresponding to Ej of FIG. 5) of the basic circuit of the front stage.
さらに,第7図に示すようにFETQ1,Q2,Q3のドレイン電
流の立上がりしきい値VTHは相互に異なる値−θ1,−
θ2,−θ3,たとえばθ1=0.83V,θ2=2.50V,θ3=4.
17Vにそれぞれ設定されている。VDD−θ3,VDD−θ2,VDD
−θ1が入力電圧xをレベル弁別するためのしきい値Th
1,Th2,Th3になる。他のFETQ4〜Q12のしきい値VTHは1V程
度以上あればよい。Further, as shown in FIG. 7, the rising threshold values V TH of the drain currents of the FETs Q 1 , Q 2 and Q 3 are different from each other −θ 1 , −
θ 2 , −θ 3 , for example, θ 1 = 0.83V, θ 2 = 2.50V, θ 3 = 4.
Each is set to 17V. V DD −θ 3 , V DD −θ 2 , V DD
-Θ 1 is the threshold value Th for discriminating the level of the input voltage x.
It becomes 1 , Th 2 , Th 3 . The threshold V TH of the other FETs Q 4 to Q 12 may be about 1V or more.
さて,入力電圧xがしきい値Th1以下の場合には,最前
段の基本回路のFETQ3のゲートにLレベルの電圧が加え
られることになるから,この基本回路の出力電圧x0はH
レベルとなる。他の出力x1,x2,x3を発生する基本回路の
FETQ6,Q5,Q4のゲートはHレベルであるからこれらの出
力x1,x2,x3はLレベルである。When the input voltage x is less than or equal to the threshold value Th 1 , an L level voltage is applied to the gate of the FET Q 3 of the basic circuit at the front stage, so the output voltage x 0 of this basic circuit is H.
It becomes a level. Of the basic circuit that produces the other outputs x 1 , x 2 , x 3
Since the gates of FETQ 6 , Q 5 and Q 4 are at H level, their outputs x 1 , x 2 and x 3 are at L level.
入力電圧xがTh2>x>Th1のときには,各点の電圧は
( )内に示したように変化する。すなわち,FETQ3のゲ
ートはHレベルになるので,出力x0はLレベルになる。
この結果,FETQ6のゲートがLレベルになるから出力x1は
Hレベルになる。他の出力x2,x3はLレベルのままであ
る。When the input voltage x is Th 2 >x> Th 1 , the voltage at each point changes as shown in (). In other words, the gate of the FETs Q 3 because the H level, the output x 0 becomes L level.
As a result, the gate of the FET Q 6 becomes L level, and the output x 1 becomes H level. The other outputs x 2 and x 3 remain L level.
このようにして,Th3>x>Th2のときは出力x2のみがH
レベルに,Th3<xのときは出力x3のみがHレベルにな
る。Thus, when Th 3 >x> Th 2 , only output x 2 is H
When Th 3 <x, only the output x 3 becomes H level.
第5図の回路は,pMOS FETによって構成されているが,n
MOS FETを用いても同じようにデコーダを構成できるの
はいうまでもない。続いて,入力信号xが電流の場合の
デコーダの例について述べる。これは,電流モードで動
作する複数のリテラル回路を利用して構成することがで
きる。電流モード・リテラル回路は,出願人の先願,特
願昭60−16897に詳述されているが,ここでも簡単に説
明しておく。The circuit in Fig. 5 is composed of pMOS FETs,
It goes without saying that the decoder can be configured in the same way even if MOS FETs are used. Next, an example of the decoder when the input signal x is a current will be described. This can be constructed using multiple literal circuits operating in current mode. The current mode literal circuit is described in detail in the applicant's earlier application, Japanese Patent Application No. 60-16897, which will be briefly described here.
4つのリテラル回路を利用した1オブ4デコーダの例が
第8図に示されている。入力電流xは多出力電流ミラー
54に入力し,ここで入力電流xと同じ値の6つの電流が
生成され,これらのうちの1つがx0の出力を発生するリ
テラル回路50に,他の2つずつが,それぞれx1,x2の出
力を発生するリテラル回路51,52に,残りの1つがx3の
出力を発生するリテラル回路53にそれぞれ送られる。An example of a 1-of-4 decoder utilizing four literal circuits is shown in FIG. Input current x is a multi-output current mirror
To the literal circuit 50, which produces six currents of the same value as the input current x, one of which produces the output of x 0 , and the other two each produce x 1 , The remaining one is sent to the literal circuits 51 and 52 that generate the x 2 output, and the other one is sent to the literal circuit 53 that generates the x 3 output.
▲出力信号ab x▼(a=0.5,b=1.5)を発生するリテラ
ル回路51の動作について説明すると,rを基数として(r
−1)の値を表わす電流源59と出力端子との間に,pMOS
FETQS1とnMOS FETQS2とが直列に接続されている。ま
た,a,bそれぞれの値を表わす電流の電流源55,56が設け
られ,これらの電流源55,56の出力側に多出力電流ミラ
ー54の出力側がそれぞれ結節点57,58において接続さ
れ,この結節点57,58の電圧によってFETQS1,QS2がそれ
ぞれ制御される。The operation of the literal circuit 51 that generates the output signal ab x ▼ (a = 0.5, b = 1.5) will be described.
PMOS is connected between the current source 59 representing the value of -1) and the output terminal.
FETQ S1 and nMOS FETQ S2 are connected in series. Further, current sources 55 and 56 for currents representing the values of a and b are provided, and the output sides of the multi-output current mirror 54 are connected to the output sides of these current sources 55 and 56 at nodes 57 and 58, respectively. FETs Q S1 and Q S2 are controlled by the voltages at the nodes 57 and 58, respectively.
x>aのとき,結節点57の電位がLレベルになり,FETQ
S1がオンとなる。また,x<bの場合に結節点58の電位が
HレベルになってFETQS2がオンとなる。したがって,第
9図(B)に示すようにa<x<bの間においてのみ,
出力端子には(r−1)の電流が得られる。When x> a, the potential of node 57 becomes L level, and FETQ
S1 turns on. When x <b, the potential at the node 58 becomes H level and the FET Q S2 is turned on. Therefore, as shown in FIG. 9 (B), only during a <x <b,
A current of (r-1) is obtained at the output terminal.
同じようにリテラル回路52においては,a=1.5,b=2.5に
設定されているから,1.5<x<2.5において出力端子か
ら出力電流が得られる。Similarly, in the literal circuit 52, since a = 1.5 and b = 2.5 are set, the output current is obtained from the output terminal when 1.5 <x <2.5.
リテラル回路50においては,電流源55とFETQS1に対応す
るものが省略されている。また,b=0.5に設定されてい
る。したがって,x<0.5において出力電流が得られる。In the literal circuit 50, those corresponding to the current source 55 and the FET Q S1 are omitted. Also, b is set to 0.5. Therefore, the output current is obtained when x <0.5.
リテラル回路53においては,電流源56と結節点QS2に対
応するものが省略され,かつa=2.5に設定されている
ので,2.5<xにおいて出力電流が得られる。In the literal circuit 53, the parts corresponding to the current source 56 and the node Q S2 are omitted, and a = 2.5 is set, so that the output current is obtained at 2.5 <x.
これらの出力電流が第9図に示されている。したがっ
て,第8図の回路からは,入力電流xの値に応じて,4つ
の出力端子のいずれか1つから出力電流が得られること
になる。この出力電流を,鎖線で示すように抵抗を介し
てアース側に流し,この抵抗に生ずる降下電圧によって
ANDアレイ22のスイッチAを制御させればよい。These output currents are shown in FIG. Therefore, from the circuit shown in FIG. 8, the output current can be obtained from any one of the four output terminals according to the value of the input current x. This output current is made to flow to the ground side through the resistance as shown by the chain line, and the voltage drop in this resistance causes
The switch A of the AND array 22 may be controlled.
第8図の回路をデコーダとして使用する場合には,電流
源59の(r−1)の値は任意の値でよい。When the circuit of FIG. 8 is used as a decoder, the value of (r-1) of the current source 59 may be any value.
(3.4)アドレスト・スイッチの他の例 第2図に示す多値論理関数回路において,アドレスト・
スイッチ23は他の回路,たとえば第10図に示すようにい
くつかのバイラテラルTゲートによって置きかえること
も可能である。(3.4) Another example of the addressed switch In the multivalued logic function circuit shown in FIG.
The switch 23 can be replaced by other circuits, for example some bilateral T-gates as shown in FIG.
簡略化のために,第10図に示す回路は2つの入力x,yの
場合を示している。また第2図の電流源11〜13に代え
て,電圧源11A〜13Aが用いられている。もちろん,電流
源を設けることもできるし,その場合には電流,電圧切
替スイッチおよび抵抗を設けることもできる。For simplification, the circuit shown in FIG. 10 shows the case of two inputs x and y. Further, voltage sources 11A to 13A are used instead of the current sources 11 to 13 in FIG. Of course, a current source can be provided, and in that case, a current, voltage changeover switch and resistance can be provided.
バイラテラルTゲートとは,複数の入力信号をセレクト
信号によって選択することにより,そのうちの1つを出
力信号として出力するものである。第10図において,ア
ドレスト・スイッチは,入力xをセレクト信号としかつ
それぞれが4つの入力端子をもつ4つのバイラテラルT
ゲート61〜64と,これらのバイラテラルTゲートの出力
を入力としかつ入力yをセレクト信号とする1つのバイ
ラテラルTゲート65とによって構成されている。バイラ
テラルTゲート61〜64には,第1列から第16列のライン
が4つずつ入力している。また,バイラテラルTゲート
65の出力が出力信号f(x,y)を表わす。The bilateral T gate is a gate which outputs one of the input signals as an output signal by selecting a plurality of input signals with a select signal. In FIG. 10, the addressed switch has four bilateral T's each having an input x as a select signal and each having four input terminals.
It is composed of gates 61 to 64 and one bilateral T gate 65 which receives the outputs of these bilateral T gates and uses the input y as a select signal. Four lines from the first column to the sixteenth column are input to the bilateral T gates 61 to 64, respectively. In addition, bilateral T gate
The output of 65 represents the output signal f (x, y).
(3.5)マスク・プログラマブル多値論理関数回路 フィールド・プログラマブルとマスク・プログラマブル
とは,原理的には,第2図に符号21で示すようなメモリ
・アレイの結節点を,一連の製造工程上のどの工程でプ
ログラムするかという点で違いがあるのみであるから,
(IC構造上も異なってくるが),回路上は全く相違はな
い。しかしながら,マスク・プログラマブルの場合に
は,設計段階において回路パターンを決定してしまうの
で,融通性がない反面,回路パターンを簡略化できると
いう利点をもっている。(3.5) Mask programmable multi-valued logic function circuit Field programmable and mask programmable are, in principle, the nodes of the memory array as shown by reference numeral 21 in FIG. The only difference is in which process to program,
(Although the IC structure also differs), there is no difference in the circuit. However, in the case of mask programmable, since the circuit pattern is determined at the design stage, there is no flexibility, but there is an advantage that the circuit pattern can be simplified.
フィールド・プログラマブルな回路の例である第2図
と,マスク・プログラマブルな回路とすることにより第
2図の回路を簡略化した結果できた回路の例である第11
図との対比の上で,回路パターンの簡略化について説明
する。第11図において,第2図に示すものと同一物には
同一符号が付けられている。また,デコーダ44およびそ
の出力によって制御されるスイッチング素子40〜43は不
要である。FIG. 2 is an example of a field programmable circuit, and FIG. 11 is an example of a circuit obtained as a result of simplifying the circuit of FIG. 2 by using a mask programmable circuit.
The simplification of the circuit pattern will be described in comparison with the figure. 11, the same parts as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. Further, the decoder 44 and the switching elements 40 to 43 controlled by the output thereof are unnecessary.
第1図の真理値表からも分るように,z=0,y=2におい
ては,xの値に無関係にf(x,y,z)=1となっている。
この部分は,第2図の回路では,第9列から第12列のラ
インとして実現されている。この4列のラインの結節点
はいずれもメモリ・アレイ21上の第1行にあるから,3列
分のラインを省略し,4列のラインを1列のラインで代表
させることが可能である。この新たなラインが第11図で
は新第9列ラインとして示されている。入力xの値に関
係なく出力f(x,y,z)が同じ値をとるから,ANDアレイ2
2において,新第9列ライン上には入力xによって制御
されるスイッチング素子は設けられていない。この新第
9列ライン上には,入力y(=2)およびz(=0)に
よって制御されるスイッチング素子A1,A2が設けられて
いるのみである。As can be seen from the truth table of FIG. 1, at z = 0 and y = 2, f (x, y, z) = 1 regardless of the value of x.
This portion is realized as lines in columns 9 to 12 in the circuit of FIG. Since the nodes of the four columns are all in the first row on the memory array 21, it is possible to omit the lines for three columns and to represent the four columns by one line. . This new line is shown as the new ninth column line in FIG. Since the output f (x, y, z) has the same value regardless of the value of the input x, the AND array 2
2, the switching element controlled by the input x is not provided on the new ninth column line. Only switching elements A1 and A2 controlled by inputs y (= 2) and z (= 0) are provided on the new ninth column line.
同じように第1図の真理値表において,z=2の場合に
は,x,y,の値に無関係にf(x,y,z)=2である。したが
って,これに対応する第2図の第33列から第48列のライ
ンを,第11図に示すように新しい第30列のラインによっ
て代表させることができる。入力x,yに無関係にz=2
のときにf(x,y,z)は2の値をとるから,この新第30
列ラインには,入力zによって制御されるスイッチング
素子A3のみが設けられている。Similarly, in the truth table of FIG. 1, when z = 2, f (x, y, z) = 2 regardless of the values of x, y. Therefore, the corresponding lines in columns 33 to 48 in FIG. 2 can be represented by the new line in column 30 as shown in FIG. Z = 2 regardless of input x, y
Since f (x, y, z) takes a value of 2 when,
Only the switching element A3 controlled by the input z is provided on the column line.
さらに,第12図に示すように,メモリ・アレイ21の第0
行のライン,すなわち0の信号源10の延長ラインに接続
された列ラインも省略することが可能である。Further, as shown in FIG.
It is also possible to omit the row lines, ie the column lines connected to the extension lines of the signal source 10 of zero.
このようにして,第2図の多数論理関数回路は,上述の
省略の考え方を採用すると,最終的には第12図に示すよ
うに,きわめて簡素化されたものとなる。In this way, the multiple logic function circuit of FIG. 2 becomes extremely simplified in the end as shown in FIG. 12 if the above-mentioned idea of omission is adopted.
マスク・プログラマブルな回路では,メモリ・アレイ21
のみならずANDアレイ22のプログラムも必要となる点に
注意すべきである。In the mask programmable circuit, the memory array 21
It should be noted that the AND array 22 must be programmed as well.
(3.6)多関数回路 多関数回路とは,ある入力の組合せについて複数の関数
出力を発生する回路である。2入力4値多関数の真理値
表の一例が第13図に,この真理値表の関数演算を実行す
る多関数回路の例が第14図にそれぞれ示されている。(3.6) Multi-function circuit A multi-function circuit is a circuit that generates multiple function outputs for a certain combination of inputs. FIG. 13 shows an example of a truth table of a 2-input 4-value multi-function, and FIG. 14 shows an example of a multi-function circuit for executing the function operation of the truth table.
第13図(A)において,入力変数xとyとの組合せに対
して4つの関数値がマトリスク状に示されている。これ
らの関数値は,第13図(B)に示される関数f1,f2,f3お
よびf4の値を示している。In FIG. 13 (A), four function values are shown in Matrices for the combination of the input variables x and y. These function values show the values of the functions f 1 , f 2 , f 3 and f 4 shown in FIG. 13 (B).
第14図において,4つの関数f1〜f4を出力するための出力
端子35〜38に接続された4本のライン(出力ライン)が
設けられ,これらの行ラインがメモリ・アレイ21からの
列ラインと交差している。関数f1に対応する第1行目の
出力ラインは第1列〜第4列のラインと,f2に対応する
第2行目の出力ラインは第5列〜第14列のラインと,f3
に対応する第3行目の出力ラインは第15列〜第28列のラ
インと,f4に対応する第4行目の出力ラインは第29列〜
第42列のラインとそれぞれ結ばれ,結節点を形成してい
る。これらの4行のラインと結節点とがサム・アレイ24
を構成している。In FIG. 14, four lines (output lines) connected to the output terminals 35 to 38 for outputting the four functions f 1 to f 4 are provided, and these row lines are connected to the memory array 21. It intersects the column line. The output lines of the first row corresponding to the function f 1 are the lines of the first to fourth columns, and the output lines of the second row corresponding to f 2 are the lines of the fifth to 14th columns, f 3
The output line of the 3rd row corresponding to is the line of the 15th to 28th columns, and the output line of the 4th row corresponding to f 4 is the 29th column ~
It is connected to the 42nd line and forms a knot. These four lines and nodes are sum arrays 24
Are configured.
関数f1に対応する出力行ラインにサム・アレイ24におい
て接結された4本の列ラインには,ANDアレイ22において
デコーダ31,32の出力によって制御されるスイッチング
素子が,メモリ・アレイ21において電圧信号源11A〜13A
からのびた3本の行ラインとの結接点が,それぞれ上述
した省略可能なやり方によってあらかじめプログラムさ
れている。On the four column lines connected in the sum array 24 to the output row lines corresponding to the function f 1 , the switching elements controlled by the outputs of the decoders 31 and 32 in the AND array 22 are provided in the memory array 21. Voltage signal source 11A-13A
The connections with the three row lines extending from each are preprogrammed in the optional manner described above.
他の関数f2〜f4を発生させる列ラインについても同様で
ある。The same applies to the column lines that generate the other functions f 2 to f 4 .
第14図の回路によると,ある入力xとyとの組合せが与
えられると,この入力x,yを第13図(A)の真理値表に
したがって演算した結果を示す異なる4つの関数f1〜f4
を表わす信号が得られるのは容易に理解できよう。この
ような多関数回路では,メモリ・アレイ21,ANDアレイ22
のプログラムに加えて,サム・アレイ24もまたあらかじ
めプログラムしておく必要がある。According to the circuit of FIG. 14, when a certain combination of inputs x and y is given, four different functions f 1 showing the results of calculating the inputs x and y according to the truth table of FIG. 13 (A). ~ F 4
It will be easy to understand that a signal representative of is obtained. In such a multi-function circuit, the memory array 21, the AND array 22
In addition to the above programming, the thumb array 24 also needs to be pre-programmed.
第14図の回路において,列ラインの数をさらに省略する
ことが可能である。たとえば,第2列目のラインと第40
列目のラインはともに,x=2,y=1のときに3の値の出
力信号を発生するためのものであり,これらの信号は出
力端子35,36にそれぞれ現われる。そこで,第2列目の
ラインと出力端子38に接続された第40行目のラインを,B
で示す結節点によって結べば,第40列目のラインを除去
しても,出力端子35と38には上述のものと全く同じ出力
信号が得られる。このようにして,異なる関数間におい
て,入力の組合せが同じときに同じ値の関数出力を発生
する列ラインについて,1ラインのみ残して他のラインを
省略することが可能となる。In the circuit of FIG. 14, the number of column lines can be further omitted. For example, the second line and the 40th line
Both of the lines in the column are for generating output signals having a value of 3 when x = 2 and y = 1, and these signals appear at output terminals 35 and 36, respectively. Therefore, change the line in the second column and the line in the 40th row connected to the output terminal 38 to B
Even if the line in the 40th column is removed, the same output signal as that described above can be obtained at the output terminals 35 and 38 by connecting with the node shown by. In this way, among the different functions, it becomes possible to leave only one line and omit the other lines for the column lines that generate the function output of the same value when the combination of inputs is the same.
(3.7)CMOS多値論理関数回路 上記実施例では,ANDアレイ22におけるスイッチング素子
として主にnMOS FETが用いられているが,これをpMOS
FETで置きかえることも可能である。しかしながら,CM
OS FETを用いると,高速化とエラー発生の防止を図る
ことができる。以下に,CMOSを用いた回路について説明
する。(3.7) CMOS multi-valued logic function circuit In the above embodiment, the nMOS FET is mainly used as the switching element in the AND array 22.
It is also possible to replace with FET. However, CM
Using an OS FET can improve speed and prevent errors. The circuit using CMOS will be described below.
第15図はnMOSを用いたスイッチング動作を示すもので,
(A)は回路図,(B)は波形図である。Figure 15 shows the switching operation using nMOS.
(A) is a circuit diagram and (B) is a waveform diagram.
第15図において,電圧源Eと出力端子(出力電圧Vo)と
の間にnMOS FETQNからなるスイッチング素子が接続さ
れ,出力端子は抵抗値の大きな抵抗RLを介して接地され
ている。FETQNは制御信号Vcによってオン,オフ制御さ
れる。In FIG. 15, a switching element composed of an nMOS FETQ N is connected between a voltage source E and an output terminal (output voltage Vo), and the output terminal is grounded via a resistor RL having a large resistance value. FETQ N is on / off controlled by a control signal Vc.
制御電圧VcがHレベル(たとえば5V)になるとFETQNは
オンとなり,Hレベルの出力電圧Voが現われる。制御電圧
VcがLレベル(OV)になると,FETQNはオフとなり,出力
電圧VoもLレベル(OV)になる。When the control voltage Vc becomes H level (for example, 5V), the FET Q N is turned on and the H level output voltage Vo appears. Control voltage
When Vc becomes L level (OV), FETQ N turns off and the output voltage Vo also becomes L level (OV).
このスイッチング動作において,第15図(B)に示すよ
うに,FETQNがオンとなったときの出力電圧Voの立上りは
非常に速い。しかしながら,電源電圧Eは,オン時のFE
TQNの抵抗と抵抗RLとによって分圧され,出力電圧Voは
電圧Eよりも低い値となる。これはエラー発生要因とな
り,3値,4値程度の回路では問題はないとしても,たとえ
ば10値程度になると重要な問題となる。また,FETQNがオ
フとなったときに,FETQNのサブストレート/ソース間容
量CSBに蓄えられていた電荷が抵抗RLを通して放電する
ので,応答がきわめて遅くなるという問題がある。In this switching operation, as shown in FIG. 15 (B), the output voltage Vo rises very quickly when the FET Q N is turned on. However, the power supply voltage E is
The voltage is divided by the resistance of TQ N and the resistance R L, and the output voltage Vo becomes lower than the voltage E. This causes an error, and even if there are no problems in a circuit with 3 or 4 values, it becomes an important problem with, for example, about 10 values. Further, when the FETQ N is turned off, the charge stored in the substrate-source capacitance C SB of the FETQ N is discharged through the resistor R L , which causes a problem of extremely slow response.
第16図はCMOS FETを用いて上記の問題点を解決したも
のであり,(A)は回路図,(B)は波形図である。電
圧源Eと出力端子との間にpMOS FETQpが,出力端子と
アースとの間にnMOS FETQNがそれぞれ接続されてい
る。これらのFETQp,QNはともに制御電圧Vcによって制御
される。制御電圧Vcは第16図(B)に示されているよう
に両極性(たとえば+5V〜−5V)をもつ。FIG. 16 shows a solution of the above problems using a CMOS FET. (A) is a circuit diagram and (B) is a waveform diagram. The pMOS FETQp is connected between the voltage source E and the output terminal, and the nMOS FETQ N is connected between the output terminal and the ground. Both of these FETs Qp and Q N are controlled by the control voltage Vc. The control voltage Vc has both polarities (for example, + 5V to -5V) as shown in FIG. 16 (B).
制御電圧VcがHレベル(+5V)のときにはFETQpがオフ,
FETQNがオンとなるから,出力電圧をVOはLレベル(O
V)となる。逆に制御電圧VcがLレベル(−5V)になる
と,FETQpがオン,FETQNがオフとなるので,電源電圧Eが
そのまま出力端子に現われ,出力電圧VoはHレベル
(E)となる。When the control voltage Vc is H level (+ 5V), FETQp is off,
Since FETQ N is turned on, the output voltage V O changes to L level (O
V). Conversely, when the control voltage Vc becomes L level (-5V), the FET Qp is turned on and the FET Q N is turned off, so that the power supply voltage E appears at the output terminal as it is, and the output voltage Vo becomes H level (E).
このようにして,第16図(A)に示されるスイッチング
回路は,立上り,立下りともに応答速度が速い(たとえ
ば数n sec程度),エラーが無いので10値等の高基数の
ための回路構成も可能となる,FETQp,QNのいずれか一方
が常にオンであるから出力抵抗が小さい,などの特長を
もつ。In this way, the switching circuit shown in FIG. 16 (A) has a fast response speed in both rising and falling (for example, about several n seconds), and since there is no error, the circuit configuration for a high radix such as ten values is obtained. Is also possible, and one of FET Qp and Q N is always on, so the output resistance is small.
第16図(A)において,電圧関係は変化するが,FETQpと
QNを交換してもよいのはいうまでもない。In Fig. 16 (A), although the voltage relationship changes,
It goes without saying that Q N may be exchanged.
第17図は,第16図(A)に示されたCMOS FETによるス
イッチング回路を利用して構成されて多値論値関数回路
を示しており,その一部のみが図示されている。FIG. 17 shows a multi-valued theory function circuit constructed by using the switching circuit by the CMOS FET shown in FIG. 16 (A), and only a part thereof is shown.
上述したANDアレイ22に代えて,pMOS ANDアレイ22AとnM
OS ANDアレイ22Bとが設けられている。各列ラインにお
いて,pMOS ANDアレイ22Aでは3つずつのpMOS FET(た
とえばQpx,Qpy,Qpz)が直列に接続され,これらのFETが
デコーダ31,32,33の出力のうちプログラムされた結線か
ら導かれる出力によって制御される。同じように,nMOS
ANDアレイ22Bにおいても,各列ラインにおいて3つず
つのnMOS FET(たとえばQNx,QNy,QNz)が直列に接続さ
れ,これらがpMOS ANDアレイ22Aの対応するpMOS FET
に与えられるデコーダ出力によってそれぞれ制御され
る。nMOS ANDアレイ22Bの各列ラインの一方の端は接地
され,他方の端は出力ライン5に接続されている。pMOS
ANDアレイ22Aの各列ラインの一方の端は出力ライン5
に接続され,他方の端はメモリ・アレイ21のいずれかの
行ラインにプログラムによって接続されている。デコー
ダ31〜33は,上述した両極性の制御信号を出力するもの
である。たとえば,入力xがx=0のときには,デコー
ダ31の0の出力端子が−5V,他のすべての出力端子(1,
2,3)は+5Vとなる。また,信号源として電圧源11A〜13
A(たとえば1V,2V,3V)が採用されている。Instead of the AND array 22 described above, pMOS AND arrays 22A and nM
An OS AND array 22B is provided. In each column line, three pMOS FETs (eg Qpx, Qpy, Qpz) are connected in series in the pMOS AND array 22A, and these FETs are derived from the programmed connection of the outputs of the decoders 31, 32, 33. Controlled by the output being burned. Similarly, nMOS
Also in the AND array 22B, three nMOS FETs (eg, Q N x, Q N y, Q N z) are connected in series in each column line, and these are connected to the corresponding pMOS FET of the pMOS AND array 22A.
Respectively controlled by the decoder output applied to the. One end of each column line of the nMOS AND array 22B is grounded, and the other end is connected to the output line 5. pMOS
One end of each column line of the AND array 22A has an output line 5
, And the other end is programmatically connected to any row line of memory array 21. The decoders 31 to 33 output the bipolar control signals described above. For example, when the input x is x = 0, the output terminal of 0 of the decoder 31 is -5V, all other output terminals (1,
2,3) is + 5V. In addition, voltage sources 11A to 13 are used as signal sources.
A (for example, 1V, 2V, 3V) is adopted.
第17図に図示の回路部分は,x=0,y=2,z=3のときに,
出力端子に論理値2の関数値を表わす電圧信号(2V)を
発生するように構成されている。The circuit part shown in Fig. 17 shows that when x = 0, y = 2, z = 3,
It is configured to generate a voltage signal (2V) representing a function value of logical 2 at the output terminal.
第1図は4値3入力多値論理関数の真理値表の一例を示
す図である。 第2図は,第1図に示す真理値表によって表わされる多
値関数を出力する多値論理関数回路を示す回路図であ
り,第3図は第2図の記号を説明するものである。 第4図(A)および(B)は,第2図に示す電流信号源
の具体的回路構成の例を示す回路図である。 第5図は,第2図に示すデコーダであって電圧モードで
作動するものの具体例を示す回路図であり,第6図は第
5図の回路を説明するための基本回路を示すものであ
り,第7図は第5図に示すFETのドレイン電流の立上り
しきい値と回路のスレシホールド・レベルとの関係を示
している。 第8図は,電流モードで動作するデコーダの具体例を示
す回路図であり,第9図(A)〜(D)は第8図の回路
の出力信号を示すグラフである。 第10図は,アドレスト・スイッチの他の例を示す回路図
である。 第11図および第12図は,第2図の回路をマスク・プログ
ラマブルとすることによって第2図の回路を簡略化して
得られる多値論理関数回路を示す回路図である。 第13図(A)は,多関数の真理値表の例を示す図,同
(B)は4つの関数と真理値表の値との対応関係を示す
図である。 第14図は,第13図の真理値表を実現する多関数回路の一
例を示す回路図である。 第15図(A)はnMOS FETスイッチング回路を,第15図
(B)はその波形をそれぞれ示すものである。 第16図(A)はCMOS FETスイッチング回路を,第16図
(B)はその波形をそれぞれ示すものである。 第17図は,CMOS多値論理関数回路の例を示す回路図であ
る。 5……出力ライン, 10,11,12,13,11A,11B,13B……信号源, 21……メモリ・アレイ, 22……ANDアレイ, 22A……pMOS ANDアレイ, 22B……nMOS ANDアレイ, 23……アドレスト・スイッチ, 24……サム・アレイ, 31,32,33……デコーダ, 61,62,63,64,65……バイラテラルTゲート。FIG. 1 is a diagram showing an example of a truth table of a four-value three-input multivalued logic function. FIG. 2 is a circuit diagram showing a multivalued logic function circuit that outputs a multivalued function represented by the truth table shown in FIG. 1, and FIG. 3 explains the symbols in FIG. FIGS. 4A and 4B are circuit diagrams showing examples of specific circuit configurations of the current signal source shown in FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing a concrete example of the decoder shown in FIG. 2 which operates in the voltage mode, and FIG. 6 shows a basic circuit for explaining the circuit of FIG. , FIG. 7 shows the relationship between the rising threshold value of the drain current of the FET shown in FIG. 5 and the threshold level of the circuit. FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific example of the decoder operating in the current mode, and FIGS. 9A to 9D are graphs showing output signals of the circuit of FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing another example of the addressed switch. 11 and 12 are circuit diagrams showing a multivalued logic function circuit obtained by simplifying the circuit of FIG. 2 by making the circuit of FIG. 2 mask-programmable. FIG. 13 (A) is a diagram showing an example of a multi-function truth table, and FIG. 13 (B) is a diagram showing a correspondence relationship between four functions and values in the truth table. FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of a multi-function circuit that realizes the truth table of FIG. FIG. 15 (A) shows an nMOS FET switching circuit, and FIG. 15 (B) shows its waveform. FIG. 16 (A) shows a CMOS FET switching circuit, and FIG. 16 (B) shows its waveform. FIG. 17 is a circuit diagram showing an example of a CMOS multilevel logic function circuit. 5 ... Output line, 10,11,12,13,11A, 11B, 13B ... Signal source, 21 ... Memory array, 22 ... AND array, 22A ... pMOS AND array, 22B ... nMOS AND array , 23 ... Addressed switch, 24 ... Sum array, 31,32, 33 ... Decoder, 61, 62, 63, 64, 65 ... Bilateral T gate.
Claims (3)
ぞれ表わす信号を発生する複数の多値信号源, これらの信号源にそれぞれに接続された複数の信号ライ
ンと,所与の真理値表にしたがってプログラムされるこ
とにより,信号ラインのいずれか1つに結節点で接続さ
れた複数のアドレス・ラインとを含むメモリ・アレイ, 多値入力信号によって上記アドレス・ラインのいずれか
1つを選択的に導通させるアドレスト・スイッチ,およ
び アドレスト・スイッチの出力側においてアドレス・ライ
ンのすべてに接続されている出力ライン, を備えている多値論理関数回路。1. A plurality of multi-valued signal sources that generate signals respectively representing a plurality of logic values of an applied multi-valued logic, a plurality of signal lines connected to these signal sources, and a given truth. A memory array including a plurality of address lines connected to any one of the signal lines at a node by being programmed according to a value table, and any one of the above address lines by a multilevel input signal A multi-valued logic function circuit having an addressed switch for selectively turning on and off, and an output line connected to all of the address lines on the output side of the addressed switch.
ブルであり,アドレスト・スイッチには,入力信号のす
べての組合せに対応するスイッチング素子が含まれてい
る,特許請求の範囲第(1)項に記載の多値論理関数回
路。2. The memory array is field programmable and the addressed switches include switching elements corresponding to all combinations of input signals. Multi-valued logic function circuit.
チがマスク・プログラマブルである,特許請求の範囲第
(1)項に記載の多値論理関数回路。3. A multivalued logic function circuit according to claim 1, wherein the memory array and the addressed switches are mask programmable.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61045464A JPH0724017B2 (en) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | Multivalued logic function circuit |
US07/021,005 US4914614A (en) | 1986-03-04 | 1987-03-02 | Multivalued ALU |
US07/664,518 US5227993A (en) | 1986-03-04 | 1991-03-05 | Multivalued ALU |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61045464A JPH0724017B2 (en) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | Multivalued logic function circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62203230A JPS62203230A (en) | 1987-09-07 |
JPH0724017B2 true JPH0724017B2 (en) | 1995-03-15 |
Family
ID=12720091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61045464A Expired - Lifetime JPH0724017B2 (en) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | Multivalued logic function circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0724017B2 (en) |
-
1986
- 1986-03-04 JP JP61045464A patent/JPH0724017B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS62203230A (en) | 1987-09-07 |
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