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JP3530269B2 - Dynamic circuit - Google Patents
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JP3530269B2 - Dynamic circuit - Google Patents

Dynamic circuit

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JP3530269B2
JP3530269B2 JP12402595A JP12402595A JP3530269B2 JP 3530269 B2 JP3530269 B2 JP 3530269B2 JP 12402595 A JP12402595 A JP 12402595A JP 12402595 A JP12402595 A JP 12402595A JP 3530269 B2 JP3530269 B2 JP 3530269B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はダイナミック回路に関す
るものである。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to dynamic circuits.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体集積回路装置においては、
その消費電力を抑えるために、NMOSFETを用いた
回路に代えてCMOSFETよりなるCMOS回路が主
流となっている。一般的に、CMOS回路には、スタテ
ィック回路(static circuit)とダイナミック回路(dy
namic circuit )とがあり、必要に応じてスタティック
回路とダイナミック回路とが使い分けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor integrated circuit device,
In order to suppress the power consumption, a CMOS circuit including a CMOSFET has become mainstream instead of a circuit including an NMOSFET. Generally, a CMOS circuit includes a static circuit and a dynamic circuit (dy
There is a dynamic circuit), and the static circuit and the dynamic circuit are used as needed.

【0003】スタティック回路は、回路端子の論理レベ
ルが、定常状態では原則として導通トランジスタや抵抗
素子を通じて固定電位に接続され、浮遊電位のまま放置
されることがない回路をいう。スタティック回路には、 1)回路端子の論理レベルは駆動電源が供給されている
限り保持される。
A static circuit is a circuit in which a logic level of a circuit terminal is connected to a fixed potential through a conducting transistor or a resistance element in a steady state and is not left as a floating potential in principle. In the static circuit, 1) the logic level of the circuit terminal is held as long as the driving power is supplied.

【0004】2)信号入力を任意のタイミングで変化さ
せることができる。等の利点がある。しかし、スタティ
ック回路には、回路端子の論理レベルを保持するための
回路が必要であるので、多数の素子を必要とし、半導体
集積回路の面積を増大させる。
2) The signal input can be changed at any timing. And so on. However, since the static circuit needs a circuit for holding the logic level of the circuit terminal, it requires a large number of elements and increases the area of the semiconductor integrated circuit.

【0005】一方、ダイナミック回路は、回路動作にあ
たって、一定の時間、他の固定電位から切り離されて浮
遊状態(フローティング)となるような回路端子を構成
要素にもつ回路をいう。ダイナミック回路には、 1)少ない回路素子を用いて高機能な回路を実現でき
る。従って、同一チップ面積上の集積密度をより上げる
ことができ、同時に機能当たりのコストを引き下げるこ
とができる。
On the other hand, a dynamic circuit is a circuit having as its constituent elements circuit terminals that are separated from other fixed potentials for a certain period of time during a circuit operation to be in a floating state. In the dynamic circuit, 1) a highly functional circuit can be realized by using a small number of circuit elements. Therefore, the integration density on the same chip area can be further increased, and at the same time, the cost per function can be reduced.

【0006】2)レシオレス回路とすることにより、低
消費電力化できる。等の利点がある。しかし、フローテ
ィングとなる回路端子を一定の電圧にセットするプリチ
ャージ動作が必要で、このために制御信号(クロック信
号)が必要となる。そのため、クロック形CMOS回路
と言われる場合もある。そのダイナミック回路として、
例えば図4に示す全加算器50がある。
2) Low power consumption can be achieved by using a ratioless circuit. And so on. However, a precharge operation for setting a floating circuit terminal to a constant voltage is required, and a control signal (clock signal) is required for this. Therefore, it may be called a clock type CMOS circuit. As its dynamic circuit,
For example, there is a full adder 50 shown in FIG.

【0007】全加算器50は、入力した相補信号である
クロック信号φ,バーφに同期して、加数としての入力
信号A、被加数としての入力信号B、桁上げ信号Ciを
加算し、その結果を和信号So及び桁上げ信号Coとし
て出力するようになっている。
The full adder 50 adds the input signal A as the addend, the input signal B as the augend, and the carry signal Ci in synchronism with the clock signal φ and bar φ which are input complementary signals. , And outputs the result as a sum signal So and a carry signal Co.

【0008】全加算器50は、桁上げ信号生成回路部5
1、和信号生成回路部52、及び出力回路部53,54
により構成されている。桁上げ信号生成回路部51に
は、入力信号A,B、桁上げ信号Ci、及びクロック信
号バーφが入力される。桁上げ信号生成回路部51は、
クロック信号バーφがLレベルの時に、各信号A,B,
Ciに基づいて桁上げを演算し、その演算結果を出力回
路部53を介して桁上げ信号Coとして外部へ出力す
る。
The full adder 50 is a carry signal generation circuit section 5
1, sum signal generation circuit section 52, and output circuit sections 53 and 54
It is composed by. Input signals A and B, a carry signal Ci, and a clock signal bar φ are input to the carry signal generation circuit unit 51. The carry signal generation circuit unit 51
When the clock signal bar φ is at L level, each signal A, B,
A carry is calculated based on Ci, and the result of the calculation is output to the outside as a carry signal Co via the output circuit section 53.

【0009】和信号生成回路部52には、桁上げ信号生
成回路部51の演算結果と、入力信号A,B、桁上げ信
号Ci、及びクロック信号φが入力される。和信号生成
回路部52は、クロック信号φがHレベルのときに、各
信号A,B,Ciと、桁上げ信号生成回路部51の演算
結果とに基づいて各信号A,B,Ciを加算演算し、そ
の演算結果を出力回路部54を介して和信号Soとして
外部へ出力するようになっている。
The operation result of the carry signal generation circuit unit 51, the input signals A and B, the carry signal Ci, and the clock signal φ are input to the sum signal generation circuit unit 52. When the clock signal φ is at the H level, the sum signal generation circuit unit 52 adds the signals A, B and Ci based on the signals A, B and Ci and the calculation result of the carry signal generation circuit unit 51. The calculation is performed, and the calculation result is output to the outside as the sum signal So via the output circuit section 54.

【0010】桁上げ信号生成回路部51は、PMOSト
ランジスタTP1〜TP6とNMOSトランジスタTN
1とから構成される。桁上げ信号生成回路部51のノー
ドN1は、Hレベルのクロック信号バーφによりオンと
なるNMOSトランジスタTN1を介して低電位側電源
Vssに接続され、Lレベルとなる。次に、クロック信号
バーφがLレベルになると、NMOSトランジスタTN
1はオフとなり、ノードN1は、低電位側電源Vssから
切り離されて浮遊状態(フローティング)になる。ま
た、各PMOSトランジスタTP2〜TP6は、入力信
号A,B、及び桁上げ信号Ciに基づいてオンオフされ
る。そして、各信号A,B,Ciのうちの少なくとも2
つがLレベルの場合、ノードN1は、各PMOSトラン
ジスタTP2〜TP6を介してPMOSトランジスタT
P1に接続される。この時、PMOSトランジスタTP
1は、Lレベルのクロック信号バーφによってオンとな
っている。従って、ノードN1には、オンとなったPM
OSトランジスタTP1〜TP6を介して高電位側電源
DDから電荷が供給され、ノードN1に電荷が蓄積(チ
ャージ)されてHレベルとなる。
The carry signal generation circuit section 51 includes PMOS transistors TP1 to TP6 and an NMOS transistor TN.
1 and 1. The node N1 of the carry signal generation circuit unit 51 is connected to the low potential side power source Vss via the NMOS transistor TN1 which is turned on by the clock signal bar φ at the H level, and becomes the L level. Next, when the clock signal φ becomes L level, the NMOS transistor TN
1 is turned off, and the node N1 is separated from the low-potential-side power supply Vss and enters a floating state. The PMOS transistors TP2 to TP6 are turned on / off based on the input signals A and B and the carry signal Ci. Then, at least two of the signals A, B, and Ci are
If one is at the L level, the node N1 is connected to the PMOS transistor T via the PMOS transistors TP2 to TP6.
Connected to P1. At this time, the PMOS transistor TP
1 is turned on by the clock signal bar φ of L level. Therefore, the PM which has been turned on is supplied to the node N1.
Electric charges are supplied from the high potential side power source V DD through the OS transistors TP1 to TP6, and the electric charges are accumulated (charged) in the node N1 and become H level.

【0011】各信号A,B,Ciのうちの少なくとも2
つがHレベルの場合、ノードN1は、PMOSトランジ
スタTP1に接続されない。従って、ノードN1はLレ
ベルのままとなる。
At least two of the signals A, B, Ci
When one is at H level, the node N1 is not connected to the PMOS transistor TP1. Therefore, the node N1 remains at the L level.

【0012】次に、再びクロック信号バーφがHレベル
になると、ノードN1はそのゲート端子にクロック信号
バーφを入力してオンとなったNMOSトランジスタT
N1により低電位側電源Vssに接続される。この時、ノ
ードN1に電荷が蓄えられてHレベルになっていると、
その蓄えられた電荷は、低電位側電源Vssに放電(ディ
スチャージ)される。
Next, when the clock signal bar φ becomes the H level again, the node N1 inputs the clock signal bar φ to its gate terminal and is turned on to the NMOS transistor T.
It is connected to the low potential power source Vss by N1. At this time, if the electric charge is stored in the node N1 and is at the H level,
The accumulated charges are discharged (discharged) to the low potential side power source Vss.

【0013】和信号生成回路部52は、PMOSトラン
ジスタTP7とNMOSトランジスタTN2〜TN9と
から構成される。和信号生成回路部52のノードN2
は、Lレベルのクロック信号φによりオンとなるPMO
SトランジスタTP7を介して高電位側電源VDDに接続
され、ノードN2に電荷が蓄積(チャージ)されてHレ
ベルとなる。
The sum signal generation circuit section 52 comprises a PMOS transistor TP7 and NMOS transistors TN2 to TN9. Node N2 of the sum signal generation circuit unit 52
Is a PMO that is turned on by an L level clock signal φ.
It is connected to the high-potential-side power supply V DD via the S transistor TP7, and electric charges are accumulated in the node N2 and become H level.

【0014】次に、クロック信号φがHレベルになる
と、PMOSトランジスタTP7はオフとなり、ノード
N2は、高電位側電源VDDから切り離されて浮遊状態
(フローティング)になる。また、各NMOSトランジ
スタTN3〜TN9は、入力信号A,B、及び桁上げ信
号Ciと、ノードN1の論理レベルに基づいてオンオフ
される。そして、各信号A,B,Ciが全てHレベルの
場合、又はノードN1がHレベルであって各信号A,
B,Ciのうちの少なくとも1つがHレベルの場合、ノ
ードN2は、各NMOSトランジスタTN3〜TN9を
介してNMOSトランジスタTN2に接続される。この
時、NMOSトランジスタTN2は、Hレベルのクロッ
ク信号φによってオンとなっている。従って、ノードN
2には、オンとなったNMOSトランジスタTN2〜T
N9を介して低電位側電源Vssに接続され、蓄積された
電荷が低電位側電源Vssに放電(ディスチャージ)され
てLレベルとなる。
Next, when the clock signal φ becomes H level, the PMOS transistor TP7 is turned off, and the node N2 is separated from the high potential side power source V DD and enters a floating state. The NMOS transistors TN3 to TN9 are turned on / off based on the input signals A and B, the carry signal Ci, and the logic level of the node N1. Then, when all the signals A, B, and Ci are at the H level, or when the node N1 is at the H level and the signals A, B, and Ci are at the H level,
When at least one of B and Ci is at H level, the node N2 is connected to the NMOS transistor TN2 via the NMOS transistors TN3 to TN9. At this time, the NMOS transistor TN2 is turned on by the H-level clock signal φ. Therefore, node N
2, NMOS transistors TN2 to T that are turned on
It is connected to the low potential side power source Vss via N9, and the accumulated charges are discharged (discharged) to the low potential side power source Vss to become the L level.

【0015】各信号A,B,Ciの全てがLレベルの場
合、又はノードN1がLレベルであって、各信号A,
B,Ciのうちの少なくとも1つがLレベルの場合、ノ
ードN2は、NMOSトランジスタTN2に接続されな
い。従って、ノードN2はHレベルのままとなる。
When all the signals A, B, and Ci are at the L level, or when the node N1 is at the L level, the signals A, B, and Ci are
When at least one of B and Ci is at L level, the node N2 is not connected to the NMOS transistor TN2. Therefore, the node N2 remains at H level.

【0016】次に、再びクロック信号φがLレベルにな
ると、ノードN2はそのゲート端子にクロック信号φを
入力してオンとなったPMOSトランジスタTP7によ
り高電位側電源VDDに接続される。この時、ノードN2
の電荷が放電されてLレベルになっていると、高電位側
電源VDDから電荷が供給され、ノードN2に電荷が蓄積
(チャージ)されてHレベルとなる。
Next, when the clock signal φ becomes L level again, the node N2 is connected to the high potential side power source V DD by the PMOS transistor TP7 which is turned on by inputting the clock signal φ to its gate terminal. At this time, the node N2
When the charges are discharged to the L level, the charges are supplied from the high potential side power source V DD , and the charges are accumulated in the node N2 to become the H level.

【0017】出力回路部53は、高電位側電源VDDと低
電位側電源Vss間に直列に接続されたPMOSトランジ
スタTP8,TP9とNMOSトランジスタTN10と
から構成される。PMOSトランジスタTP8とNMO
SトランジスタTN10のゲート端子は共通接続される
とともにノードN1に接続されている。PMOSトラン
ジスタTP9のゲート端子にはクロック信号バーφが入
力され、そのクロック信号バーφがLレベルの時にPM
OSトランジスタTP9はオンとなり、クロック信号バ
ーφがHレベルの時にPMOSトランジスタTP9はオ
フとなる。そして、オンとなったPMOSトランジスタ
TP9とNMOSトランジスタTN10との接続点から
ノードN1の論理レベルを反転した桁上げ信号Coが出
力される。
The output circuit section 53 comprises PMOS transistors TP8 and TP9 and an NMOS transistor TN10 which are connected in series between the high potential side power source V DD and the low potential side power source Vss. PMOS transistor TP8 and NMO
The gate terminals of the S transistors TN10 are commonly connected and also connected to the node N1. The clock signal bar φ is input to the gate terminal of the PMOS transistor TP9, and PM is generated when the clock signal bar φ is at the L level.
The OS transistor TP9 is turned on, and the PMOS transistor TP9 is turned off when the clock signal bar φ is at the H level. Then, the carry signal Co which is the inversion of the logic level of the node N1 is output from the connection point between the turned-on PMOS transistor TP9 and the NMOS transistor TN10.

【0018】一方、クロック信号バーφがHレベルの
時、PMOSトランジスタTP9はオフとなる。また、
ノードN1は、クロック信号バーφがHレベルの時にオ
ンとなるNMOSトランジスタTN2によってLレベル
となっているので、NMOSトランジスタTN10はオ
フとなる。その結果、PMOSトランジスタTP9とN
MOSトランジスタTN10との接続点はフローティン
グになり、桁上げ信号Coは両MOSトランジスタTP
9,TN10の接続点の寄生容量により保持される。
On the other hand, when the clock signal φ is at H level, the PMOS transistor TP9 is turned off. Also,
Since the node N1 is at the L level by the NMOS transistor TN2 which is turned on when the clock signal φ is at the H level, the NMOS transistor TN10 is turned off. As a result, the PMOS transistors TP9 and N
The connection point with the MOS transistor TN10 becomes floating, and the carry signal Co is transmitted to both MOS transistors TP.
9, held by the parasitic capacitance at the connection point of TN10.

【0019】出力回路部54は、高電位側電源VDDと低
電位側電源Vss間に直列に接続されたPMOSトランジ
スタTP10とNMOSトランジスタTN11,TN1
2とから構成される。PMOSトランジスタTP10と
NMOSトランジスタTN12のゲート端子は共通接続
されるとともにノードN2に接続されている。NMOS
トランジスタTN11のゲート端子にはクロック信号φ
が入力され、そのクロック信号φがHレベルの時にNM
OSトランジスタTN11はオンとなる。そして、オン
となったNMOSトランジスタTN11とPMOSトラ
ンジスタTP10との接続点からノードN2の論理レベ
ルを反転した和信号Soが出力される。
The output circuit section 54 includes a PMOS transistor TP10 and NMOS transistors TN11, TN1 connected in series between a high potential side power source V DD and a low potential side power source Vss.
2 and. The gate terminals of the PMOS transistor TP10 and the NMOS transistor TN12 are commonly connected and also connected to the node N2. NMOS
A clock signal φ is supplied to the gate terminal of the transistor TN11.
Is input, and when the clock signal φ is at H level, NM
The OS transistor TN11 is turned on. Then, the sum signal So obtained by inverting the logic level of the node N2 is output from the connection point between the turned-on NMOS transistor TN11 and the PMOS transistor TP10.

【0020】一方、クロック信号φがLレベルの時、N
MOSトランジスタTN11はオフとなる。また、ノー
ドN2は、クロック信号φがLレベルの時にオンとなる
PMOSトランジスタTP7によってHレベルとなって
いるので、PMOSトランジスタTP10はオフとな
る。その結果、PMOSトランジスタTP10とNMO
SトランジスタTN11との接続点はフローティングに
なり、和信号Soは両MOSトランジスタTP10,T
N11の接続点の寄生容量により保持される。
On the other hand, when the clock signal φ is at L level, N
The MOS transistor TN11 is turned off. Further, since the node N2 is at the H level by the PMOS transistor TP7 which is turned on when the clock signal φ is at the L level, the PMOS transistor TP10 is turned off. As a result, the PMOS transistor TP10 and NMO
The connection point with the S transistor TN11 becomes floating, and the sum signal So is transmitted to both MOS transistors TP10 and T.
It is held by the parasitic capacitance at the connection point of N11.

【0021】即ち、クロック信号φがLレベル(クロッ
ク信号バーφがHレベル)の時、桁上げ信号生成回路部
51はノードN1をLレベルにディスチャージし、和信
号生成回路部52はノードN2をHレベルにチャージす
る。また、出力回路部53,54は、ノードN3,N4
をそれぞれフローティングにする。このときを、待機状
態という。
That is, when the clock signal φ is at the L level (clock signal bar φ is at the H level), the carry signal generation circuit section 51 discharges the node N1 to the L level, and the sum signal generation circuit section 52 discharges the node N2. Charge to H level. The output circuit units 53 and 54 are connected to the nodes N3 and N4.
Float each. This time is called a standby state.

【0022】また、クロック信号φがHレベル(クロッ
ク信号バーφがLレベル)の時、桁上げ信号生成回路部
51は、ノードN1を入力信号A,B、及び桁上げ信号
Ciに応じてLレベル又はHレベルにする。また、和信
号生成回路部52は、ノードN2を入力信号A,B、及
び桁上げ信号CiとノードN1の論理レベルとに応じて
Lレベル又はHレベルにする。そして、出力回路部53
は、ノードN1の論理レベルを反転させて桁上げ信号C
oとして出力し、出力回路部54は、ノードN2の論理
レベルを反転させて和信号Soとして出力する。このと
きを、能動状態という。
When the clock signal φ is at the H level (clock signal bar φ is at the L level), the carry signal generation circuit section 51 sets the node N1 to the L level in accordance with the input signals A and B and the carry signal Ci. Set to level or H level. Also, the sum signal generation circuit unit 52 sets the node N2 to the L level or the H level according to the input signals A and B, the carry signal Ci, and the logic level of the node N1. Then, the output circuit section 53
Carries the carry signal C by inverting the logic level of the node N1.
Then, the output circuit unit 54 inverts the logic level of the node N2 and outputs the sum signal So. This time is called an active state.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ダイナミッ
ク回路では、フローティングとなる回路端子(フローテ
ィングノード)を待機状態のときに所定の電位(高電位
側電源VDD又は低電位側電源Vss)にセットする必要が
る。そのため、能動状態のときに、セットされた電位と
異なる電位に変化すると、次の能動状態になったとき
に、その変化した電位から所定の電位にセットするため
にフローティングノードをチャージ又はディスチャージ
する必要がある。そのため、能動状態のときにフローテ
ィングノードがセットされた電位と異なる電位に変化す
る回数が多くなると、その分チャージ・ディスチャージ
の回数も多くなる。
By the way, in a dynamic circuit, a circuit terminal (floating node) which is in a floating state is set to a predetermined potential (high potential side power supply VDD or low potential side power supply Vss) in a standby state. I need. Therefore, when the potential changes to a potential different from the set potential in the active state, it is necessary to charge or discharge the floating node in order to set the changed potential to a predetermined potential in the next active state. There is. Therefore, when the number of times the floating node changes to a potential different from the set potential in the active state increases, the number of times of charge / discharge increases accordingly.

【0024】例えば、図5に示すように、全加算器50
では、待機状態(クロック信号φがLレベル、クロック
信号バーφがHレベル)のとき、ノードN1はLレベル
(低電位側電源Vss)にセットされ、ノードN2はHレ
ベル(高電位側電源VDD)にセットされる。次に、クロ
ック信号φがHレベル(クロック信号バーφがLレベ
ル)になって能動状態になり、入力信号AがHレベル、
入力信号BがLレベル、桁上げ信号CiがLレベルに変
化すると、ノードN1はチャージされてLレベルからH
レベルに変化し、ノードN2はディスチャージされてH
レベルからLレベルに変化する。そして、クロック信号
φがLレベル(クロック信号バーφがHレベル)になっ
て再び待機状態になると、ノードN1はディスチャージ
されてLレベルにセットされ、ノードN2はチャージさ
れてHレベルにセットされる。
For example, as shown in FIG. 5, full adder 50
In the standby state (clock signal φ is at L level and clock signal bar φ is at H level), node N1 is set to L level (low potential side power supply Vss) and node N2 is at H level (high potential side power supply V DD ). Next, the clock signal φ becomes H level (clock signal bar φ becomes L level) and becomes active, and the input signal A becomes H level,
When the input signal B changes to the L level and the carry signal Ci changes to the L level, the node N1 is charged and changes from the L level to the H level.
It changes to the level, the node N2 is discharged and H
Change from level to L level. Then, when the clock signal φ becomes L level (clock signal bar φ becomes H level) and the standby state is resumed, the node N1 is discharged and set to L level, and the node N2 is charged and set to H level. .

【0025】このとき、ノードN1からは、高電位側電
源VDDからその電源電圧VDDに相当する電荷が低電位側
電源Vssに流れ、ノードN2へは電源電圧VDDに相当す
る電荷が供給され蓄えられる。従って、全加算器50と
しては、高電位側電源VDDから低電位側電源Vssに向か
って電源電圧VDDに相当する電荷が移動する。そして、
全加算器50の容量(ノードN1,N2の容量)をCと
すると、移動する電荷量Q(=C・VDD)に比例する電
力が消費されることになる。尚、この場合、低電位側電
源Vss=0Vとしている。
[0025] At this time, from the node N1, charges corresponding from the high potential side power supply V DD to the supply voltage V DD flows to the low-potential power source Vss, charge supply corresponding to the power supply voltage V DD is the node N2 And stored. Therefore, in the full adder 50, the charges corresponding to the power supply voltage V DD move from the high potential side power supply V DD toward the low potential side power supply Vss. And
Assuming that the capacity of the full adder 50 (capacity of the nodes N1 and N2) is C, electric power proportional to the moving charge amount Q (= C · V DD ) is consumed. In this case, the low potential power source Vss = 0V.

【0026】図6には、入力信号A,B及び桁上げ信号
Ciの各論理レベルに対する消費電力を示している。
尚、消費電力は、移動する電荷量に比例することから、
消費電力として移動する電荷量を示している。また、ノ
ードN1,N2の論理レベルとして、能動状態のときに
各信号A,B,Ciにより変化したレベルを示してい
る。
FIG. 6 shows the power consumption for each logic level of the input signals A and B and the carry signal Ci.
Since power consumption is proportional to the amount of electric charge that moves,
The amount of electric charge that moves as power consumption is shown. Further, as the logic levels of the nodes N1 and N2, the levels changed by the signals A, B and Ci in the active state are shown.

【0027】図6において、桁上げ信号Co,和信号S
oがともにHレベル(ノードN1,N2がともにLレベ
ル)となる場合は、待機状態に戻る時にノードN2はL
レベルからHレベルにセットされるが、ノードN1はL
レベルであるので変化しない。そのため、全加算器50
としては高電位側電源VDDから電圧VDDに相当する電荷
量が流れ込むだけであるので、消費電力(移動する電荷
量)をQ/2としている。同様に、桁上げ信号Co,和
信号SoがともにLレベル(ノードN1,N2が共にH
レベル)の場合は、ノードN1がHレベルからLレベル
にセットされるがノードN2がHレベルのまま変化しな
いので、消費電力(移動する電荷量)をQ/2としてい
る。
In FIG. 6, a carry signal Co and a sum signal S
If both o are H level (both nodes N1 and N2 are L level), the node N2 is L level when returning to the standby state.
Level is set to H level, but node N1 is set to L
Since it is a level, it does not change. Therefore, the full adder 50
As a result, only the amount of electric charge corresponding to the voltage V DD flows from the high-potential-side power source V DD , so the power consumption (moving amount of electric charge) is Q / 2. Similarly, the carry signal Co and the sum signal So are both at the L level (the nodes N1 and N2 are both at the H level).
Level), the node N1 is set from the H level to the L level, but the node N2 remains at the H level and does not change. Therefore, the power consumption (moving charge amount) is Q / 2.

【0028】また、桁上げ信号CoがHレベル、和信号
SoがLレベル(ノードN1はLレベル、ノードN2は
Hレベル)の場合は、ノードN1,N2のレベルが変化
していないので、待機状態になるときに電荷は移動せ
ず、消費電力は0となる。
When the carry signal Co is at H level and the sum signal So is at L level (node N1 is at L level and node N2 is at H level), the levels of the nodes N1 and N2 have not changed, so that the standby state is achieved. When entering the state, the electric charge does not move and the power consumption becomes 0.

【0029】従って、入力信号A,B、及び桁上げ信号
Ciの各論理レベルは8通りあるので、全加算器50と
しては、クロック信号φ,バーφが変化して待機状態に
なる毎に平均Q/2の電荷量が消費電力となる。そし
て、入力信号A,B、及び桁上げ信号Ciに基づいてノ
ードN1がHレベル、ノードN2がLレベルに変化する
場合に、待機状態になる毎に電荷量Qに比例した消費電
力となる。従って、ノードN1をLレベルにディスチャ
ージし、ノードN2をHレベルにチャージする回数が多
くなると、その分消費電力が増加するという問題があっ
た。
Therefore, since the input signals A and B and the carry signal Ci have eight logical levels, the full adder 50 averages every time the clock signal φ and the bar φ change and the standby state is entered. The electric charge amount of Q / 2 is the power consumption. Then, when the node N1 changes to the H level and the node N2 changes to the L level based on the input signals A and B and the carry signal Ci, the power consumption becomes proportional to the charge amount Q every time the standby state is entered. Therefore, if the number of times the node N1 is discharged to the L level and the node N2 is charged to the H level increases, there is a problem that the power consumption increases accordingly.

【0030】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、消費電力の増加を抑え
ることができるダイナミック回路を提供することにあ
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a dynamic circuit capable of suppressing an increase in power consumption.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、複数のノードを所定の電圧にセットし、クロック信
号に同期して前記ノードを入力信号に応じたレベルに変
更するダイナミック回路において、前記入力信号に応じ
て互いに異なる電圧に変更されたノードを接続するスイ
ッチを備えたことを要旨する。
The invention according to claim 1
Sets multiple nodes to a predetermined voltage and
Signal to the level corresponding to the input signal in synchronization with the signal.
In the dynamic circuit to be added, depending on the input signal
Switch to connect nodes that have been changed to different voltages.
The point is to have a switch.

【0032】請求項2に記載の発明は、クロック信号に
基づいて、待機状態のときには複数のノードをそれぞれ
所定の電圧にセットし、能動状態のときには前記ノード
を入力信号に応じた電圧に変更し、その変更した電圧に
応じた出力信号を出力するダイナミック回路において、
制御信号を入力し、その制御信号と前記出力信号とに基
づいて複数のノードを接続するスイッチを備えたことを
要旨する。
According to the second aspect of the invention, the clock signal is
Based on the
Set to a specified voltage, and when active, the node
To the voltage according to the input signal, and
In a dynamic circuit that outputs a corresponding output signal,
A control signal is input and based on the control signal and the output signal.
Based on having a switch to connect multiple nodes
Make a summary.

【0033】請求項3に記載の発明は、クロック信号に
基づいて、待機状態のときにはノードをそれぞれ互いに
異なる電圧にセットし、能動状態のときには前記ノード
を入力信号に応じた電圧に変更し、その変更した電圧に
応じた出力信号を出力するダイナミック回路において、
制御信号を入力し、その制御信号に基づいて待機状態と
なる前の一定時間だけオンとなる第1のスイッチと、前
記出力信号に応じてオンとなる第2のスイッチとを備
え、前記ノード間に前記第1のスイッチと第2のスイッ
チとを直列に接続したことを要旨する。
According to a third aspect of the present invention, a clock signal is applied.
Based on the
Set to different voltage, and when active, the node
To the voltage according to the input signal, and
In a dynamic circuit that outputs a corresponding output signal,
Input a control signal, and set the standby state based on the control signal.
The first switch that is turned on for a certain period of time before
Equipped with a second switch that is turned on in response to the output signal
The first switch and the second switch between the nodes.
The point is that H and H are connected in series.

【0034】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
のダイナミック回路において、前記第2のスイッチは、
前記複数のノードのうちの少なくとも1つが待機状態の
ときにセットされた電圧と異なる電圧に変更された場合
にのみオンとなり、ノードを接続するようにしたことを
要旨する。
The invention as defined in claim 4 is as set forth in claim 3.
In the dynamic circuit of, the second switch is
At least one of the plurality of nodes is in a standby state
When changed to a voltage different from the voltage that was set
Only turned on, and tried to connect the node
Make a summary.

【0035】[0035]

【0036】[0036]

【作用】従って、請求項1に記載の発明によれば、入力
信号に応じて互いに異なる電圧に変更されたノードはス
イッチにより接続され、イコライズされる。
Therefore, according to the invention described in claim 1, the input
Nodes that change to different voltages depending on the signal
It is connected by the switch and equalized.

【0037】請求項2に記載の発明によれば複数のノ
ードは、制御信号と出力信号とに基づいてスイッチによ
り接続され、イコライズされる。
According to the second aspect of the invention , the plurality of nodes are connected and equalized by the switch based on the control signal and the output signal.

【0038】請求項3に記載の発明によれば、ノード間
には第1のスイッチと第2のスイッチとが直列に接続さ
れる。第1のスイッチは、制御信号に基づいて待機状態
となる前の一定時間だけオンとなり、第2のスイッチは
出力信号に応じてオンとなる。そして、ノードは第1,
第2のスイッチにより接続され、イコライズされる。
According to the third aspect of the invention, the first switch and the second switch are connected in series between the nodes. The first switch is turned on for a certain period of time before the standby state based on the control signal, and the second switch is turned on according to the output signal. And the node is the first
It is connected and equalized by the second switch.

【0039】請求項4に記載の発明によれば、第2のス
イッチは、複数のノードのうちの少なくとも1つが待機
状態のときにセットされた電圧と異なる電圧に変更され
た場合にのみオンとなり、ノードが接続されてイコライ
ズされる。
According to the invention described in claim 4 , the second switch is turned on only when at least one of the plurality of nodes is changed to a voltage different from the voltage set in the standby state. , Nodes are connected and equalized.

【0040】[0040]

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図1〜
図3に従って説明する。尚、本実施例において、図4に
示した従来例と同じ構成部材については符号を等しくし
てその詳細な説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment embodying the present invention will now be described with reference to FIGS.
It will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the same components as those in the conventional example shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0041】図1に示すように、全加算器1の浮遊状態
(フローティング)となるノードN1とノードN2との
間には、NMOSトランジスタ2,3が直列に接続され
ている。NMOSトランジスタ2のゲート端子には、制
御信号φoが入力されている。NMOSトランジスタ2
は、制御信号φoがHレベルの時にオンとなり、制御信
号φoがLレベルの時にオフとなる。
As shown in FIG. 1, NMOS transistors 2 and 3 are connected in series between the nodes N1 and N2 of the full adder 1 which are in a floating state. The control signal φo is input to the gate terminal of the NMOS transistor 2. NMOS transistor 2
Turns on when the control signal φo is at H level, and turns off when the control signal φo is at L level.

【0042】図2に示すように、制御信号φoは、クロ
ック信号バーφがHレベルからLレベルに立ち下がる前
の一定の時間だけHレベルとなるパルス信号であって、
図示しない外部装置により生成され供給されている。そ
して、クロック信号バーφがLレベルになると、全加算
器1は待機状態となる。従って、NMOSトランジスタ
2は、クロック信号バーφがLレベルからHレベルに立
ち下がる前、即ち待機状態となる前の一定時間だけオン
となる。
As shown in FIG. 2, the control signal φo is a pulse signal that is at H level for a certain period of time before the clock signal bar φ falls from H level to L level.
It is generated and supplied by an external device (not shown). Then, when the clock signal bar φ becomes L level, the full adder 1 enters the standby state. Therefore, the NMOS transistor 2 is turned on for a certain period of time before the clock signal bar φ falls from the L level to the H level, that is, before entering the standby state.

【0043】NMOSトランジスタ3のゲート端子に
は、和信号Soが入力されている。NMOSトランジス
タ3は、和信号SoがHレベルの時にオンとなり、和信
号SoがLレベルの時にオフとなる。和信号Soは、ノ
ードN2の論理レベルが出力回路部54により反転され
て出力されている。和信号Soは、ノードN2がLレベ
ルの時にHレベル、ノードN2がHレベルの時にLレベ
ルとなる。従って、NMOSトランジスタ3は、和信号
SoがHレベル(ノードN2がLレベル)の時にオンと
なる。
The sum signal So is input to the gate terminal of the NMOS transistor 3. The NMOS transistor 3 turns on when the sum signal So is at the H level, and turns off when the sum signal So is at the L level. The sum signal So is output by inverting the logic level of the node N2 by the output circuit unit 54. The sum signal So becomes H level when the node N2 is at L level, and becomes L level when the node N2 is at H level. Therefore, the NMOS transistor 3 is turned on when the sum signal So is at H level (node N2 is at L level).

【0044】即ち、両NMOSトランジスタ2,3は、
全加算器1が待機状態となる前であって、和信号Soが
Hレベル(ノードN2がLレベル)の時に一定時間だけ
互いに接続される。このとき、ノードN1がHレベル
(ノードN2はLレベル)の場合には、両NMOSトラ
ンジスタ2,3を介してHレベルのノードN1からLレ
ベルのノードN2に向かって電流が流れて、両ノードN
1,N2は同じ電圧(=VDD/2)となる。このノード
N1,N2を互いに接続して所定の電圧(本実施例の場
合は高電位側電源VDDと低電位側電源Vssの中間の電
圧)にする動作をイコライズ動作という。このイコライ
ズ動作において流れる電流は、ノードN1(又はN2)
に蓄えられた電荷によるものであって、全加算器1外部
から電荷は供給されていない。従って、イコライズ動作
において流れる電流は、全加算器1の消費電力とはなら
ない。
That is, both NMOS transistors 2 and 3 are
Before the full adder 1 is in the standby state, when the sum signal So is at the H level (node N2 is at the L level), they are connected to each other for a fixed time. At this time, when the node N1 is at the H level (node N2 is at the L level), a current flows from the H level node N1 to the L level node N2 through both NMOS transistors 2 and 3, and both nodes are N
1 and N2 have the same voltage (= V DD / 2). The operation of connecting the nodes N1 and N2 to each other and setting them to a predetermined voltage (in the case of the present embodiment, a voltage intermediate between the high-potential-side power supply V DD and the low-potential-side power supply Vss) is called an equalizing operation. The current flowing in this equalizing operation is the node N1 (or N2)
The electric charge is stored in the full adder 1 and is not supplied from outside the full adder 1. Therefore, the current flowing in the equalizing operation does not become the power consumption of the full adder 1.

【0045】一方、ノードN1がLレベルの場合には、
ノードN2がLレベルであるので、両ノードN1,N2
は同じ電圧(=0V)のままとなる。次に、クロック信
号φがLレベル(クロック信号バーφがHレベル)とな
って全加算器1が待機状態になると、両ノードN1,N
2はプリチャージされる。即ち、Hレベルのクロック信
号バーφによってNMOSトランジスタTN1がオン、
PMOSトランジスタTP1がオフになる。また、Lレ
ベルのクロック信号φによってPMOSトランジスタT
P7がオン、NMOSトランジスタTN2がオフにな
る。すると、図2に示すように、ノードN1は、オンと
なったNMOSトランジスタTN1によってLレベルに
ディスチャージされる。ノードN2は、オンとなったP
MOSトランジスタTP7によってHレベルにチャージ
される。
On the other hand, when the node N1 is at L level,
Since the node N2 is at the L level, both nodes N1 and N2
Remain at the same voltage (= 0V). Next, when the clock signal φ becomes L level (clock signal bar φ becomes H level) and the full adder 1 enters the standby state, both nodes N1, N
2 is precharged. That is, the NMOS transistor TN1 is turned on by the clock signal φ at the H level,
The PMOS transistor TP1 is turned off. Further, the PMOS transistor T is generated by the clock signal φ of L level.
P7 is turned on and the NMOS transistor TN2 is turned off. Then, as shown in FIG. 2, the node N1 is discharged to the L level by the turned-on NMOS transistor TN1. Node N2 is turned on P
It is charged to the H level by the MOS transistor TP7.

【0046】次に、上記のように構成された全加算器1
の作用を説明する。全加算器1が待機状態の時、即ち、
外部から入力されたクロック信号φがLレベル、クロッ
ク信号バーφがHレベルのとき、そのクロック信号φ,
バーφによってNMOSトランジスタTN1とPMOS
トランジスタTP7とがオンとなる。そのオンとなった
両MOSトランジスタTN1,TP7によってノードN
1はLレベル、ノードN2はHレベルにプリチャージさ
れる。
Next, the full adder 1 configured as described above.
The action of will be explained. When the full adder 1 is in the standby state, that is,
When the clock signal φ input from the outside is at L level and the clock signal bar φ is at H level, the clock signal φ,
An NMOS transistor TN1 and a PMOS are provided by a bar φ.
The transistor TP7 is turned on. By the both MOS transistors TN1 and TP7 being turned on, the node N
1 is precharged to L level and node N2 is precharged to H level.

【0047】次に、クロック信号φがHレベル、クロッ
ク信号バーφがLレベルになると、全加算器1は能動状
態となる。すると、クロック信号φ,バーφによってN
MOSトランジスタTN1とPMOSトランジスタTP
7がオフとなり、ノードN1,N2はフローティングと
なる。そして、ノードN1,N2は、全加算器1に入力
される入力信号A,B、及び桁上げ信号Ciに基づいた
論理レベルとなる。
Next, when the clock signal φ becomes H level and the clock signal bar φ becomes L level, the full adder 1 becomes active. Then, the clock signal φ and the bar φ cause N
MOS transistor TN1 and PMOS transistor TP
7 is turned off, and the nodes N1 and N2 are in a floating state. The nodes N1 and N2 have logic levels based on the input signals A and B input to the full adder 1 and the carry signal Ci.

【0048】図3に示すように、入力信号A,B及び桁
上げ信号Ciのうちのいずれか1つがHレベル(他の2
つはLレベル)の場合、ノードN1はHレベル、ノード
N2はLレベルとなる。ノードN1,N2の論理レベル
は、出力回路部53,54によりそれぞれ反転され、H
レベルの和信号SoとLレベルの桁上げ信号Coとして
出力される。NMOSトランジスタ3は、和信号Soが
Hレベルであるのでオンとなる。そして、制御信号φo
がHレベルになるとNMOSトランジスタ2がオンとな
り、ノードN1,N2が互いに接続される。すると、両
NMOSトランジスタ2,3を介してHレベルのノード
N1からLレベルのノードN2に向かって電流が流れ
て、両ノードN1,N2は同じ電圧(=VDD/2)とな
り、ノードN1,N2はイコライズされる。
As shown in FIG. 3, one of the input signals A and B and the carry signal Ci is at the H level (the other two).
In the case of the L level), the node N1 becomes the H level and the node N2 becomes the L level. The logic levels of the nodes N1 and N2 are inverted by the output circuit units 53 and 54, respectively.
The level sum signal So and the L level carry signal Co are output. The NMOS transistor 3 is turned on because the sum signal So is at H level. Then, the control signal φo
Goes high, the NMOS transistor 2 is turned on, and the nodes N1 and N2 are connected to each other. Then, a current flows from the H-level node N1 to the L-level node N2 via both the NMOS transistors 2 and 3, and the nodes N1 and N2 have the same voltage (= V DD / 2). N2 is equalized.

【0049】次に、クロック信号φがLレベル(クロッ
ク信号バーφがHレベル)となって全加算器1が待機状
態になると、Hレベルのクロック信号バーφによってN
MOSトランジスタTN1がオン、PMOSトランジス
タTP1がオフになる。また、Lレベルのクロック信号
φによってPMOSトランジスタTP7がオン、NMO
SトランジスタTN2がオフになる。すると、図2に示
すように、ノードN1は、オンとなったNMOSトラン
ジスタTN1によってLレベルにディスチャージされ
る。ノードN2は、オンとなったPMOSトランジスタ
TP7によってHレベルにチャージされる。
Next, when the clock signal φ becomes L level (clock signal bar φ becomes H level) and the full adder 1 enters the standby state, the H level clock signal bar φ causes N.
The MOS transistor TN1 is turned on and the PMOS transistor TP1 is turned off. Further, the PMOS transistor TP7 is turned on by the clock signal φ of the L level, and the NMO
The S transistor TN2 is turned off. Then, as shown in FIG. 2, the node N1 is discharged to the L level by the turned-on NMOS transistor TN1. The node N2 is charged to the H level by the turned-on PMOS transistor TP7.

【0050】このとき、ノードN1,N2は、イコライ
ズ動作によって同じ電圧(VDD/2)となっている。そ
のため、ノードN1には、高電位側電源VDDからVDD
2に相当する電荷が供給され蓄えられてHレベル(=V
DD)となる。一方、ノードN2には、VDD/2に相当す
る電荷が蓄えられており、その電荷が低電位側電源Vss
に流れ出してLレベル(=0V)となる。従って、高電
位側電源VDDから低電位側電源Vssに流れる電流によっ
て、全加算器1の消費電力は、電荷量Q/2(=C・V
DD/2)となる。この電荷量は、従来の同じ論理レベル
の場合に比べて1/2となる。
At this time, the nodes N1 and N2 have the same voltage (V DD / 2) due to the equalizing operation. Therefore, the node N1 is connected to the high potential side power source V DD from V DD /
An electric charge corresponding to 2 is supplied and stored, and then the H level (= V
DD ). On the other hand, a charge corresponding to V DD / 2 is stored in the node N2, and the charge is stored in the low potential side power supply Vss.
To the L level (= 0V). Therefore, due to the current flowing from the high potential side power source V DD to the low potential side power source Vss, the power consumption of the full adder 1 is Q / 2 (= C · V).
DD / 2). This charge amount is 1/2 that in the conventional case of the same logic level.

【0051】次に、入力信号A,B及び桁上げ信号Ci
のうちのいずれか1つがLレベル(他の2つはHレベ
ル)の場合、ノードN1はLレベル、ノードN2はHレ
ベルとなる。ノードN1,N2の論理レベルは、出力回
路部53,54によりそれぞれ反転され出力されるの
で、和信号SoはLレベル、桁上げ信号CoはHレベル
となる。そして、NMOSトランジスタ3は、和信号S
oがLレベルであるのでオフとなる。その結果、ノード
N1,N2は互いに接続されない。
Next, the input signals A and B and the carry signal Ci
When any one of them is at L level (the other two are at H level), the node N1 becomes at L level and the node N2 becomes at H level. Since the logic levels of the nodes N1 and N2 are inverted and output by the output circuit sections 53 and 54, respectively, the sum signal So becomes L level and the carry signal Co becomes H level. Then, the NMOS transistor 3 receives the sum signal S
Since o is at the L level, it is turned off. As a result, the nodes N1 and N2 are not connected to each other.

【0052】また、ノードN1はLレベルであって、オ
ンとなったNMOSトランジスタTN1によってディス
チャージされた論理レベルと同じである。また、ノード
N2はHレベルであって、オンとなったPMOSトラン
ジスタTP7によってチャージされた論理レベルと同じ
である。即ち、入力信号A,B及び桁上げ信号Ciのう
ちのいずれか1つがLレベル(他の2つはHレベル)の
ときには、ノードN1,N2のイコライズ動作は不要で
あって、電荷の移動はない。従って、全加算器1の消費
電力は0(ゼロ)となる。
The node N1 is at the L level, which is the same as the logic level discharged by the turned-on NMOS transistor TN1. Further, the node N2 is at the H level, which is the same as the logic level charged by the PMOS transistor TP7 which is turned on. That is, when any one of the input signals A and B and the carry signal Ci is at the L level (the other two are at the H level), the equalizing operation of the nodes N1 and N2 is not necessary, and the movement of the charges does not occur. Absent. Therefore, the power consumption of the full adder 1 is 0 (zero).

【0053】図3には、本実施例による入力信号A,
B、及び桁上げ信号Ciの各論理レベルに対する消費電
力を示している。尚、同図において、ノードN1,N2
には、各信号A,B,Ciにより変化した論理レベルを
左側に、イコライズされた電位を右側にそれぞれ示し、
右側に記載された「−」はノードN1,N2がイコライ
ズされない場合を示す。
FIG. 3 shows the input signals A,
Power consumption for each logic level of B and carry signal Ci is shown. In the figure, nodes N1 and N2
Shows the logic level changed by each signal A, B, Ci on the left side, and the equalized potential on the right side.
The "-" written on the right side shows the case where the nodes N1 and N2 are not equalized.

【0054】各信号A,B,Ciが全てLレベルの時、
ノードN1,N2は共にHレベルとなり、和信号So,
桁上げ信号Coは共にLレベルとなる。すると、和信号
SoはLレベルとなっているので、NMOSトランジス
タ3はオフとなり、イコライズ動作が行われない。そし
て、全加算器1が待機状態になると、Hレベルのクロッ
ク信号バーφによりNMOSトランジスタTN1がオン
となる。そして、ノードN1はHレベルであるので、オ
ンとなったNMOSトランジスタTN1によりLレベル
にディスチャージされる。一方、ノードN2はHレベル
であって、オンとなったPMOSトランジスタTP7に
よってチャージされた論理レベルと同じである。従っ
て、ノードN1からは、電源電圧VDDに相当する電荷が
低電位側電源Vssに流れてLレベルとなる。一方、ノー
ドN2には電荷が供給されない。その結果、全加算器1
の消費電力は、ノードN1がHレベルからLレベルにデ
ィスチャージされる分、即ち電源電圧VDDに相当する電
荷が低電位側電源Vssに流れる分、即ちQ/2となる。
When all the signals A, B and Ci are at L level,
The nodes N1 and N2 both become H level, and the sum signal So,
Both carry signals Co become L level. Then, since the sum signal So is at the L level, the NMOS transistor 3 is turned off and the equalizing operation is not performed. Then, when the full adder 1 enters the standby state, the NMOS transistor TN1 is turned on by the H-level clock signal φ. Since the node N1 is at H level, it is discharged to L level by the turned-on NMOS transistor TN1. On the other hand, the node N2 is at the H level, which is the same as the logic level charged by the turned-on PMOS transistor TP7. Therefore, the electric charge corresponding to the power supply voltage V DD flows from the node N1 to the low-potential-side power supply Vss and becomes L level. On the other hand, no charge is supplied to the node N2. As a result, full adder 1
The power consumption of is equal to the amount by which the node N1 is discharged from the H level to the L level, that is, the charge corresponding to the power supply voltage V DD flows to the low potential side power supply Vss, that is, Q / 2.

【0055】また、各信号A,B,Ciが全てHレベル
の場合、ノードN1,N2は共にLレベルとなってい
る。この場合、和信号SoはHレベルとなっているの
で、NMOSトランジスタ3はオンとなり、イコライズ
動作が行われる。しかし、ノードN1,N2が共にLレ
ベルであるので、ノードN1,N2が互いに接続されて
も、電荷は移動しない。次に、全加算器1が待機状態に
なると、Lレベルのクロック信号φによりPMOSトラ
ンジスタTP7がオンとなる。そして、ノードN2はL
レベルであるので、オンとなったPMOSトランジスタ
TP7によりHレベルにチャージされる。一方、ノード
N1はLレベルであって、オンとなったNMOSトラン
ジスタTN1によってディスチャージされた論理レベル
と同じである。従って、ノードN2には電源電圧VDD
相当する電荷が供給されてHレベルとなる。その結果、
全加算器1の消費電力は、ノードN2がLレベルからH
レベルにチャージされる分、即ち電源電圧VDDに相当す
る電荷が供給される分となり、Q/2となる。
When all the signals A, B and Ci are H level, both nodes N1 and N2 are L level. In this case, since the sum signal So is at H level, the NMOS transistor 3 is turned on and the equalizing operation is performed. However, since the nodes N1 and N2 are both at the L level, the charges do not move even if the nodes N1 and N2 are connected to each other. Next, when the full adder 1 enters the standby state, the L-level clock signal φ turns on the PMOS transistor TP7. Then, the node N2 is L
Since it is at the level, it is charged to the H level by the turned-on PMOS transistor TP7. On the other hand, the node N1 is at L level, which is the same as the logic level discharged by the turned-on NMOS transistor TN1. Therefore, the electric charge corresponding to the power supply voltage V DD is supplied to the node N2 and becomes the H level. as a result,
The power consumption of the full adder 1 is from the L level to the H level at the node N2.
It becomes the amount charged to the level, that is, the amount to which the electric charge corresponding to the power supply voltage V DD is supplied, and becomes Q / 2.

【0056】即ち、入力信号A,B、及び桁上げ信号C
iの全ての場合における全加算器1の消費電力は、5Q
/2となり、各論理レベルの状態における平均消費電力
は、5Q/16となる。この平均消費電力は、従来の平
均消費電力(=Q/2)に対して5/8となるので、従
来の全加算器50に比べて平均的な消費電力を減少させ
ることができる。また、ノードN1がHレベル、ノード
N2がLレベルの場合、待機状態になった時の消費電力
を従来の1/2にすることができるので、ノードN1を
Lレベルにディスチャージし、ノードN2をHレベルに
チャージする回数が多くなっても、その消費電力の増加
を抑えることができる。
That is, the input signals A and B and the carry signal C
The power consumption of the full adder 1 in all cases of i is 5Q.
/ 2, and the average power consumption in each logic level state is 5Q / 16. Since this average power consumption is 5/8 of the conventional average power consumption (= Q / 2), the average power consumption can be reduced as compared with the conventional full adder 50. Further, when the node N1 is at the H level and the node N2 is at the L level, the power consumption in the standby state can be reduced to 1/2 of the conventional power consumption. Therefore, the node N1 is discharged to the L level and the node N2 is discharged. Even if the number of times of charging to the H level increases, the increase in power consumption can be suppressed.

【0057】以上記述したように、本実施例によれば、
全加算器1のフローティングとなるノードN1,N2間
にNMOSトランジスタ2,3を直列に接続した。NM
OSトランジスタ2のゲート端子には、全加算器1が待
機状態となる前の一定時間だけHレベルとなる制御信号
φoを入力し、その制御信号φoがHレベルのときにN
MOSトランジスタ2はオンとなる。NMOSトランジ
スタ3のゲート端子には和信号Soを入力し、その和信
号SoがHレベルのときにNMOSトランジスタ3はオ
ンとなる。そして、NMOSトランジスタ2,3がオン
になると、ノードN1,N2は互いに接続され、高電位
側電源VDDと低電位側電源Vssの中間の電圧となるよう
にした。
As described above, according to this embodiment,
The NMOS transistors 2 and 3 are connected in series between the floating nodes N1 and N2 of the full adder 1. NM
To the gate terminal of the OS transistor 2, a control signal φo that is at H level for a certain period of time before the full adder 1 is in a standby state is input, and when the control signal φo is at H level, N
The MOS transistor 2 is turned on. The sum signal So is input to the gate terminal of the NMOS transistor 3, and the NMOS transistor 3 is turned on when the sum signal So is at the H level. Then, when the NMOS transistors 2 and 3 are turned on, the nodes N1 and N2 are connected to each other, and have an intermediate voltage between the high potential side power source V DD and the low potential side power source Vss.

【0058】その結果、全加算器1が待機状態となっ
て、ノードN1は中間の電圧からLレベルにディスチャ
ージされ、ノードN2は中間の電圧からHレベルにチャ
ージされて、従来に比べて1/2の電荷量が移動するの
で、ノードN1,N2をチャージ又はディスチャージす
る回数が多くなっても消費電力を抑えることができる。
As a result, the full adder 1 enters the standby state, the node N1 is discharged from the intermediate voltage to the L level, and the node N2 is charged from the intermediate voltage to the H level. Since the charge amount of 2 moves, power consumption can be suppressed even if the number of times of charging or discharging the nodes N1 and N2 increases.

【0059】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、以下のように実施してもよい。 1)本実施例では、和信号SoによりオンとなったNM
OSトランジスタ3と、制御信号φoによりオンになっ
たNMOSトランジスタ2とにより両ノードN1,N2
をプリチャージしたが、桁上げ信号Coをインバータ回
路により反転した信号によりNMOSトランジスタ3を
オンにして両ノードN1,N2をプリチャージする。こ
の構成によると、インバータ回路が増える分面積が増加
するが、上記実施例と同様に消費電力を抑えることが可
能となる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but may be carried out as follows. 1) In this embodiment, the NM turned on by the sum signal So
Both nodes N1 and N2 are connected by the OS transistor 3 and the NMOS transistor 2 which is turned on by the control signal φo.
Was precharged, the NMOS transistor 3 is turned on by a signal obtained by inverting the carry signal Co by the inverter circuit to precharge both nodes N1 and N2. According to this configuration, the area increases as the number of inverter circuits increases, but power consumption can be suppressed as in the above-described embodiment.

【0060】2)上記実施例において、制御信号φo、
和信号So、及び桁上げ信号Coに基づいてノードN
1,N2を互いに接続するようにする。例えば、NMO
Sトランジスタ2,3に更にPMOSトランジスタを直
列に接続し、そのPMOSトランジスタのゲート端子に
は桁上げ信号Coを入力する。この構成によると、ノー
ドN1がHレベルかつノードN2がLレベルのときにの
み、両ノードN1,N2のイコライズ動作を行うことが
可能となる。
2) In the above embodiment, the control signal φo,
Node N based on sum signal So and carry signal Co
1 and N2 are connected to each other. For example, NMO
A PMOS transistor is further connected in series to the S transistors 2 and 3, and a carry signal Co is input to the gate terminal of the PMOS transistor. According to this structure, the equalizing operation of both nodes N1 and N2 can be performed only when the node N1 is at the H level and the node N2 is at the L level.

【0061】3)本実施例において、NMOSトランジ
スタ2,3のうちの少なくとも一方をPMOSトランジ
スタに変更し、その変更したPMOSトランジスタのゲ
ート端子には制御信号φo,和信号Soを反転した信号
を入力する。
3) In this embodiment, at least one of the NMOS transistors 2 and 3 is changed to a PMOS transistor, and a signal obtained by inverting the control signal φo and the sum signal So is input to the gate terminal of the changed PMOS transistor. To do.

【0062】また、NMOSトランジスタ3をPMOS
トランジスタに代え、そのゲート端子に桁上げ信号Co
を入力する。これらの構成によっても、上記実施例と同
様に消費電力の増加を抑えることができる。
Further, the NMOS transistor 3 is replaced by a PMOS
Instead of a transistor, carry signal Co is applied to its gate terminal.
Enter. With these configurations as well, an increase in power consumption can be suppressed as in the above embodiment.

【0063】更に、スイッチとしてNMOSトランジス
タ2,3以外に、バイポーラトランジスタ、MIS形ト
ランジスタ、IGFET、更にはJFETを含むFET
を用いて実施してもよい。
Further, as switches, in addition to the NMOS transistors 2 and 3, bipolar transistors, MIS type transistors, IGFETs, and FETs including JFETs are also included.
You may carry out using.

【0064】4)上記実施例では、全加算器1に具体化
したが、半加算器等の任意のダイナミック回路に応用し
て実施してもよく、それらの場合にも、同様に消費電力
を抑えることが可能となる。
4) In the above embodiment, the full adder 1 is embodied, but it may be applied to an arbitrary dynamic circuit such as a half adder. In those cases, the power consumption is similarly reduced. It becomes possible to suppress.

【0065】5)上記実施例において、PMOSトラン
ジスタTP1を省略し、PMOSトランジスタTP2,
TP4,TP6のソース端子を直接高電位側電源VDD
接続して実施する。また、NMOSトランジスタTN2
を省略し、NMOSトランジスタTN5,TN7を直接
低電位側電源Vssに接続して実施する。この場合にも上
記実施例と同様に消費電力を抑えることが可能となる。
5) In the above embodiment, the PMOS transistor TP1 is omitted and the PMOS transistors TP2 and
This is performed by directly connecting the source terminals of TP4 and TP6 to the high potential side power supply V DD . In addition, the NMOS transistor TN2
Is omitted, and the NMOS transistors TN5 and TN7 are directly connected to the low-potential-side power source Vss for implementation. Also in this case, the power consumption can be suppressed as in the above embodiment.

【0066】6)上記実施例において、2つのノードN
1,N2を互いに接続するようにしたが、ダイナミック
回路によっては複数のフローティングとなるノードを互
いに接続するようにしてもよい。
6) In the above embodiment, two nodes N
Although 1 and N2 are connected to each other, a plurality of floating nodes may be connected to each other depending on the dynamic circuit.

【0067】7)上記実施例の加算器1を備えた半導体
装置(チップ)に具体化してもよい。以上、本発明の各
実施例について説明したが、各実施例から把握できる請
求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果と
共に記載する。
7) It may be embodied in a semiconductor device (chip) provided with the adder 1 of the above embodiment. Although the respective embodiments of the present invention have been described above, technical ideas other than the claims that can be understood from the respective embodiments will be described below together with their effects.

【0068】イ)請求項1〜4のうちのいずれか1項に
記載のダイナミック回路により構成され、制御信号と和
信号に基づいてノードを接続する加算器。この構成によ
ると、加算器の消費電力の増加を抑えることが可能とな
る。
(A) An adder constituted by the dynamic circuit according to any one of claims 1 to 4 , which connects the nodes based on the control signal and the sum signal. With this configuration, it is possible to suppress an increase in power consumption of the adder.

【0069】ロ)上記イ)の加算器において、更に桁上
げ信号に基づいてノードを接続する加算器。この構成に
よると、ノードの電圧が互いにセットされる電圧と異な
るときのみ両ノードを接続することができ、加算器の消
費電力の増加を抑えることが可能となる。
(B) In the adder of the above (a), the adder further connects the nodes based on the carry signal. According to this configuration, both nodes can be connected only when the voltages of the nodes are different from each other, and it is possible to suppress an increase in power consumption of the adder.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、消
費電力を抑えることが可能なダイナミック回路を提供す
ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a dynamic circuit capable of suppressing power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明を具体化した一実施例の全加算回路の
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a full adder circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】 一実施例の全加算回路の動作を示すタイミン
グチャート。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the full adder circuit according to the embodiment.

【図3】 一実施例の全加算回路の論理レベルを示す説
明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing logic levels of a full adder circuit according to an embodiment.

【図4】 従来の全加算回路の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional full adder circuit.

【図5】 従来の全加算回路の動作を示すタイミングチ
ャート。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of a conventional full adder circuit.

【図6】 従来の全加算回路の論理レベルを示す説明
図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing logic levels of a conventional full adder circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 (第1の)スイッチとしてのNMOSトランジスタ 3 (第2の)スイッチとしてのNMOSトランジスタ φ,バーφ クロック信号 φo 制御信号 So 和信号 Co 桁上げ信号 A 加数としての入力信号 B 被加数としての入力信号 Ci 桁上げ信号 N1,N2 回路端子としてのノード 2 NMOS transistor as (first) switch 3 NMOS transistor as (second) switch φ, bar φ clock signal φo control signal So sum signal Co carry signal Input signal as A addend B Input signal as augend Ci carry signal Node as N1, N2 circuit terminal

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数のノードを所定の電圧にセットし、
クロック信号に同期して前記ノードを入力信号に応じた
レベルに変更するダイナミック回路において、 前記入力信号に応じて互いに異なる電圧に変更されたノ
ードを接続するスイッチを備えたダイナミック回路。
1. Setting a plurality of nodes to a predetermined voltage,
A dynamic circuit for changing the node to a level according to an input signal in synchronization with a clock signal, the dynamic circuit including a switch for connecting the nodes changed to different voltages according to the input signal.
【請求項2】 クロック信号に基づいて、待機状態のと
きには複数のノードをそれぞれ所定の電圧にセットし、
能動状態のときには前記ノードを入力信号に応じた電圧
に変更し、その変更した電圧に応じた出力信号を出力す
るダイナミック回路において、 制御信号を入力し、その制御信号と前記出力信号とに基
づいて複数のノードを接続するスイッチを備えたダイナ
ミック回路。
2. A plurality of nodes are respectively set to a predetermined voltage in a standby state based on a clock signal,
In the active state, in the dynamic circuit that changes the node to a voltage according to the input signal and outputs an output signal according to the changed voltage, input a control signal, and based on the control signal and the output signal, A dynamic circuit with a switch that connects multiple nodes.
【請求項3】 クロック信号に基づいて、待機状態のと
きにはノードをそれぞれ互いに異なる電圧にセットし、
能動状態のときには前記ノードを入力信号に応じた電圧
に変更し、その変更した電圧に応じた出力信号を出力す
るダイナミック回路において、 制御信号を入力し、その制御信号に基づいて待機状態と
なる前の一定時間だけオンとなる第1のスイッチと、 前記出力信号に応じてオンとなる第2のスイッチとを備
え、 前記ノード間に前記第1のスイッチと第2のスイッチと
を直列に接続したダイナミック回路。
3. The nodes are set to different voltages in the standby state based on the clock signal,
Before inputting a control signal in the dynamic circuit that changes the node to a voltage according to the input signal in the active state and outputs an output signal according to the changed voltage, and before entering the standby state based on the control signal A first switch that is turned on only for a certain period of time and a second switch that is turned on according to the output signal, and the first switch and the second switch are connected in series between the nodes. Dynamic circuit.
【請求項4】 請求項3に記載のダイナミック回路にお
いて、 前記第2のスイッチは、前記複数のノードのうちの少な
くとも1つが待機状態のときにセットされた電圧と異な
る電圧に変更された場合にのみオンとなりノードを接続
するようにしたダイナミック回路。
4. The dynamic circuit according to claim 3 , wherein the second switch is changed to a voltage different from a voltage set when at least one of the plurality of nodes is in a standby state. A dynamic circuit that only turns on and connects the nodes.
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