Brevet FR2528596A1 — publié le 19831216

L'invention se rapporte à une cellule d'addition binaire à trois entrées à propagation rapide de la somme, réalisée en circuit intégré. Il est connu que l'on utilise généralement, pour réaliser des additionneurs ou des multiplieurs intégrés, des cellules d'addition à propagation rapide de la retenue Cependant, les cellules d'addition à propagation rapide de la somme, c'est-à-dire o l'on privilégie la propagation de la somme par rapport à celle de la retenue, peuvent être particulièrement utiles par exemple dans les multiplieurs intégrés de type "pipe-line", ou à sommation série Ce type de multiplieur, piloté par une horloge, et donc de type synchrone, effectue les produits partiels de la droite vers la gauche, c'est-à-dire des éléments binaires de poids les plus faibles vers les éléments binaires de poids les plus forts, exactement comme l'on réalise manuellement une multiplication, le décalage d'une puissance de deux supplémentaire étant réalisé à chaque temps d'horloge Ce type de multiplieur est beaucoup moins rapide que les multiplieurs intégrés dits parallèles o la propagation des infor- mations est réalisée de façon asynchrone, mais il permet de diminuer environ d'une puissance de dix la surface de silicium nécessaire à sa réalisation par rapport à la surface de silicium nécessaire à la réali- sation d'un multiplieur de type parallèle de même puissance. L'objet de la présente invention est donc de fournir une cellule d'addition binaire à trois entré*es et deux sorties à propagation rapide de la somme S = A SOB e 3 C,réalisée en circuit intégré, pouvant être utilisée par exemple dans un multiplieur série intégré. Selon l'invention, cette cellule d'addition comporte trois portes OU exclusif complémenté à deux entrées et un circuit d'élabo- ration de la retenue R = AB + AC + BC La première porte reçoit les deux premières variables d'entrée A et B et fournit la première variable intermédiaire FI = A B à la seconde porte qui reçoit, d'autre part, sur son autre entrée, la troisième variable d'entrée C Cette deuxième porte fournit sur sa sortie la variable somme S = A E B 3 C La troisième porte, recevant sur ses entrées respectivement les variables d'entrée A et C, fournit la deuxième variable intermédiaire F 3 = A 73 C au circuit d'élaboration de la retenue qui reçoit, d'autre part, de la première porte sa sortie F 1 = A B et de la deuxième porte la sortie somme S Ce circuit d'élaboration de la retenue fournit sur sa sortie la variable de retenue R. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints oủ: la figure 1 représente un schéma permettant d'expliquer le principe de la cellule d'addition selon la présente invention; et la figure 2 représente un schéma donnant le détail des éléments de la cellule représentée sur la figure 1. La figure 1 représente un schéma de la cellule d'addition à trois entrées A, B et C et deux sorties S et R selon la présente invention Cette cellule comporte trois portes OU exclusif complé- menté Pi, P 2 et P 3 à deux entrées et un circuit PO d'élaboration de la retenue R à partir des signaux de sortie fournis par les portes OU exclusif complémenté La première porte Pl reçoit sur sa première entrée la première variable binaire A et sur sa deuxième entrée la deuxième variable binaire B Elle fournit en sortie la première variable binaire intermédiaire F 1 = A JB La deuxième porte OU exclusif complé- menté P 2 reçoit sur sa première entrée cette première variable intermé- diaire F 1 et sur sa deuxième entrée la troisième variable binaire d'entrée C Elle fournit en sortie la variable binaire de somme S qui constitue la première variable de sortie de la cellule d 7 addition La troisième porte OU exclusif complémenté P 3 reçoit sur sa première entrée la première variable binaire A et sur sa deuxième entrée la troisième variable binaire C Elle fournit en sortie la deuxième variable inter- médiaire F 3 = A$C Le circuit PO d'élaboration de la retenue R reçoit sur sa première entrée la sortie S = A 03 B E C de la deuxième porte OU exclusif complémenté P 2, sur sa deuxième entrée la sortie F A 7 B de la première porte OU exclusif complémenté Pl et sur sa troisième entrée la sortie F 3 = A i C de la troisième porte OU exclusif complémenté P 3. Il fournit en sortie la variable binaire de retenue R = AB + AC + BC qui constitue la deuxième variable binaire de sortie de la cellule d'addition. La figure 2 représente une cellule d'addition, selon la présente invention, réalisée en circuit intégré MOS Elle comporte quatorze éléments dont dix transistors et quatre éléments résistants. Le circuit PO d'élaboration de la retenue R comporte quatre tran- sistors TI, T 2, T 3 et T 4 et un élément résistant T 5 De façon à simplifier la description, le drain et la source de chacun des tran- sistors seront confondus sous la dénomination commune de "borne", 2 D 28596 l'indétermination pouvant être levée de façon évidente par l'homme de l'art à partir du sens du courant imposé par la source utilisée Seule la grille sera donc nommée Les deux premiers transistors TI et T 2, l'élément résistant T 5 et le dipôle,constitué par la mise en série des transistors T 3 et T 4,ont un point commun qui constitue la sortie de ce circuit d'élaboration de la retenue, La deuxième borne de l'élément résistant T 5 est reliée à l'alimentation La deuxième borne du tran- sistor TI est reliée à la grille du transistor T 4 La deuxième borne du transistor T 2 est reliée à la grille du transistor T 3 Et la deuxième borne du dip 8 le constitué des transistors T 3 et T 4 est reliée à la grille du transistor TI, elle-même reliée à la grille du transistor T 2. Ce point commun aux grilles de ces transistors TI et T 2 constitue la première entrée de ce circuit d'élaboration de la retenue R et reçoit de la deuxième porte P 2 la variable somme S La deuxième entrée de ce circuit est constituée par la grille du transistor T 3 qui reçoit de la première porte Pl la variable F 1 = A-7 B La troisième entree de ce circuit est constituée par la grille du transistor T 4 qui reçoit de la troisième porte P 3 la variable F 3 = A C Ce circuit d'élaboration de la retenue réalise la fonction logique: R = S(F 1 F 3 + F 1 F 3 + F 1 F 3) + SF 13. Cette expression correspond bien à l'expression logique de la retenue de l'addition de trois variables binaires R = S(F + F 1 F 3) + SF 1 F 3, que l'on peut déduire de la table de vérité de l'addition donnée ci-dessous, dans le cas o l'on choisit d'écrire l'expression de cette retenue en fonction des trois variables S, F 1 = A$B et F 3 = AC. A B C R S F 1 =A 7 i B F 3 =A C 0 O O O O I 1 0 O 1 O l I O 0 1 O 1 O 1 0 1 l 1 O O O I 0 0 0 1 0 0 1 0 1 l 0 0 1 1 1 O 1 O 1 O 1 1 1 1 1 1 1 L'élaboration de la somme S et des variables intermédiaires 1 et F 3 est réalisée à l'aide de trois cellules identiques, à tran- sistors MOS, de type connu, permettant de réaliser, à l'aide de uni- quement deux transistors MOS et un élément résistant, une porte OU exclusif complémenté. La première porte Pl comporte deux transistors T 6 et T 7 et un élément résistant T 8 Ces trois éléments ont une borne commune qui constitue la sortie de la porte fournissant la variable intermé- diaire F 1 = A i B L'élément résistant T 8 a sa deuxième borne reliée à l'alimentation Le premier transistor T 6 a sa deuxième borne reliée à la grille du deuxième trarzsiszor T 7 et reçoit, ainsi que cette grille, la deuxième variable d'entrée B Le deuxième transistor T 7 a sa deuxième borne reliée à la grille du premier transistor T 6 et reçoit, ainsi que cette grille, la première variable d'entrée A. La deuxième porte P 2 comporte deux transistors T 9 et T 10 et un élément résistant Tll Des trois éléments ont une borne commune comme les éléments T 6, T? at TS de la première borne Cette deuxième porte P 2 est identique à la première, le transistor T 9 remplaçant le transistor T 6, le transistor T O IO remplaçant le transistor T 7 et l'élément résistant TII remplaçant l'élément résistant T 8 La grille du premier transistor T 9 reçoit la première variable d'entrée de cette porte F 1 = A d'entrée C de la cellule d'addition. La troisième porte P 3 est identique aux deux premières portes Pl et P 2 et comporte comme premier transistor le transistor T 12, comme deuxième transistcr le transistor T 13 et comme élément résistant l'élément résistant T 14 La grille du premier transistor reçoit la première variable d'entrée A de la cellule d'addition et la grille du deuxième transistor T 13 reçoit sa deuxième variable d'entrée C qui constitue la troisième variable d'entrée de la cellule. Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre d'une réalisation particulière, il est clair qu'elle n'est pas limitée auxdits exemples et qu'elle est susceptible de modifications ou de variantes sans sortir de son domaine. 2 D 28596 REVENDICATIONS 1 Cellule d'addition binaire à trois entrées A, B et C et deux sorties R et S à propagation rapide de la somme S = A B i C, caractérisée en ce qu'elle comporte trois portes OU exclusif complé- menté (Pl, P 2, P 3) à deux entrées et un circuit (P 0) d'élaboration de la retenue R = AB + AC + BC, la première porte (Pl) recevant les deux premières variables d'entrée A et B et fournissant la première variable intermédiaire FI = À A 3 B à la seconde porte (P 2) qui reçoit, d'autre part, sur son autre entrée la troisième variable d'entrée C et qui fournit sur sa sortie la variable somme S, et la troisième porte (P 3) recevant sur ses entrées respectivement les variables A et C et fournissant la deuxième variable intermédiaire F 3 = A 3 C au circuit d'élaboration de retenue (P 0) qui reçoit, d'autre part, de la première porte (Pl) sa sortie F = A Q 3 B et de la deuxième porte (P 2) sa sortie (S) et qui fournit sur sa sortie la retenue de sortie (R). 2 Cellule d'addition binaire à trois entrées et deux sorties selon la revendication 1, réalisée en circuit intégré à transistors MOS, caractérisée en ce que ledit circuit d'élaboration de retenue (P 0) comporre quatre transistors MOS (TI, T 2, T 3, T 4) et un élément résistant (T 5) dont une borne est reliée à l'alimentation et dont l'autre borne constitue la sortie fournissant la retenueles deux premiers transistors (TI, T 2), dont la grille est commandée par la sortie somme (S) fournie par la deuxième porte (P 2), ainsi que le dipôle constitué par la mise en série du troisième et du quatrième transistor (T 3, T 4) ayant eux aussi une de leurs bornes reliée à cette borne de la résistance (T 5) qui constitue la borne de sortie de la retenue, le premier transistor (TI) recevant sur son autre borne la sortie de la troisième porte (P 3) qui d'autre part commande aussi la grille du quatrième transistor (T 4), le deuxième transistor (T 2) - recevant sur son autre borne la sortie de la première porte (Pl) qui d'autre part commande aussi la grille du troisième transistor (T 3). 3 Cellule d'addition binaire à trois entrées et deux sorties selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les portes OU exclusif complémenté (Pl, P 2, P 3) comportent chacune deux transistors MOS (T 6, T 7; T 9, T 10; T 12, T 13) et un élément résis- tant (T 8; TII; T 14), ces trois éléments ayant une borne qui leur est commune et qui constitue la borne de sortie, l'élément résistant de la porte ayant son autre borne reliée à l'alimentation, le premier transistor de la porte recevant sur son autre entrée la deuxième variable d'entrée et sur sa grille la première variable d'entrée et le second transistor de la porte recevant sur son autre entrée la première variable d'entrée et sur sa grille la deuxième variable d'entrée.