专利名称：：N位比较器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种比较器，尤其涉及一种快速比较两个数的比较器。比较两个信号(或者数)A和B是判断一个信号比另一个大、或小、或相等的作业。这样的比较作业是通过为比较两个信号A和B而构成的基本电路来具体实现的。此时，该电路的比较结果分为A＞B、A＜B、A＝B三种。其中，A＝B时可利用异或逻辑电路而容易地实现，但A与B不相等时，即为了比较A＞B和A＜B的场合，如果例如A和B分别由N位构成，由于要按每一位进行比较，因此必须进行多次二位的比较计算。所以，涉及比较的计算所需时间增加，芯片尺寸也增加。本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种利用比较的规则、使用传输晶体管而由部件数少的晶体管构成、可快速地完成比较工作的N位比较器。本发明的另一种目的在于提供一种能够使用最少的晶体管进行两个位的比较的一位大小比较器。为实现本发明的所述目的，根据本发明的N位比较器，比较N位的两个数A和B，而且，它包括N个一位比较单元，比较所述A和B的各位的两个位ai、bi(0≤i≤N-1)，若两个位相同则以第一电平输出第二输出并以和所述第一电平互补的第二电平输出第一输出，若两个位中ai大于bi则以所述第二电平输出所述第二输出并以所述第一电平输出所述第一输出，若两个位中ai小于bi则以所述第二电平分别输出所述第一和第二输出；最终比较单元，输入所述一位比较单元的第一和第二输出，在高位相同时根据低位的比较结果而输出所述两个数的最终比较结果。为实现本发明的所述另一目的，本发明涉及的一位大小比较器，比较两个位ai、bi，而且，它包括第一导电型MOS晶体管，具有与所述bi相连接的栅极、在所述ai和输出端之间连接的源极和漏极；第二导电型MOS晶体管，具有与所述bi相连接的栅极、在所述输出端和地之间连接的源极和漏极。，附图的简要说明图1是本发明的N位比较器的框图；图2是表示本发明的最佳实施例的四位比较器结构的框图；图3是表示图2所示的各个一位比较单元的电路结构的电路图。下面，结合附图进一步详细说明本发明。图1是本发明的N位比较器的框图。在图1中，N位比较器包括N个一位比较单元10、20、30和最终比较单元40，所述一位比较单元分别对N位的两个数A和B的各位的两个位ai、bi(0≤i≤N-1)进行比较，如果两个位相同则以第一电平输出第二输出并以和第一电平互补的第二电平输出第一输出，如果两个位中ai大于bi，则以所述第二电平输出第二输出并以所述第一电平输出第一输出，如果两个位中ai小于bi，则以所述第二电平输出第一输出和第二输出，所述最终比较单元40输入所述一位比较单元10、20、30的第一输出和第二输出，在高位相同时根据低位的比较结果输出所述两个数的最终比较结果。图2表示根据本发明的一个实施例的四位比较器的结构。在图2中，所述最终比较单元40包括将所述最高位的一位比较单元42的第一输出O反相输出的反相器52，响应高位的第二输出P而输出其余位的各个一位比较单元44、46、48的第一输出O的N-1个与非门电路54、56、58，输入所述反相器52的输出和所述N-1个与非门电路54、56、58的输出信号而输出所述两个数的最终比较结果信号的与非门电路60。图3表示图2所示的各个一位比较单元的电路结构。在图3中，所述各个一位比较单元42、44、46、48包括大小比较单元70，如果所述两个位ai、bi中ai更大于bi则以所述第一电平输出第一输出O，其它情况下以第二电平输出；相同比较单元80，如果所述两个位ai、bi相同则以第一电平输出所述第二输出P，其它情况下以第二电平输出。所述大小比较单元70包括第一导电型MOS晶体管P1，具有与所述bi相连接的栅极、在所述ai和所述第一输出O之间连接的源极和漏极；第二导电型MOS晶体管N1，具有与所述bi相连接的栅极、在所述第一输出O和地之间连接的源极和漏极。所述相同比较单元80包括输入所述ai并反相输出的第一CMOS反相器82；响应所述第一CMOS反相器82的输出和所述ai而传输所述bi的第一CMOS传输门电路84；使用响应所述bi而传输所述ai的传输晶体管的第二传输门电路86；使用响应所述bi而传输所述第一CMOS反相器82输出的传输晶体管的第三传输门电路88；共同输入所述第一、第二、第三传输门电路84、86、88的输出信号并将输入信号反相后作为所述第二输出P而输出的第二CMOS反相器90。如果两个数分别为A＝a3a2a1a0、B＝b3b2b1b0，则图3的各一位大小比较单元的各输出如下表1所示。表1</tables>所以，在本发明中，如果最高位的两个位a3、b3中的a3更大则一位比较单元42的第一输出O为高电平，与此对应反相器52的输出成为低电平，因此与非门电路60的输出与其它输入无关而以高电平输出。即，判断为A比B大。相反，如果最高位的两个位a3、b3中的b3更大的时候，则一位比较单元42的第一输出O和第二输出P都成为低电平，因此反相器52和与非门电路54、56、58的输出都为高电平，所以使与非门电路60的输出以低电平输出。即，判断为B比A大。再者，如果最高位的两个位a3、b3相同，则第一输出O成为低电平而第二输出P成为高电平，因此由下一位的一位比较单元44的第一输出O决定与非门电路54的输出。所以，如果两个位a2、b2中的a2更大，则一位比较单元44的第一输出O成为高电平。由此，与非门电路54的输出成为低电平，所以与非门电路60的输出与其它输入无关而由与非门电路54的输出成为高电平。在利用这种方式的本发明中是这样比较N位的两个数的大小，即从最高位开始到最低位依次比较各位，如果相同则通过下一位比较大小。通过比较器的第一输出OUT1和第二输出OUT2如表2所示地判断其大小关系。表2</tables>如上所述，在本发明中，通过由两个晶体管构成一位大小比较器并由8个晶体管构成相同比较器，从而由总共10个晶体管简单地构成一位比较器，因此在半导体芯片上实现上述构成的时候，由于使占用面积和信号的传输延迟时间最小而能够进行快速处理，所以在设计比较位数多的两个数的比较器时非常有益。权利要求1.一种N位比较器，比较N位的两个数A和B，其特征在于，它包括N个一位比较单元，比较所述A和B的各位的两个位ai、bi(0≤i≤N-1)，若两个位相同则以第一电平输出第二输出并以和所述第一电平互补的第二电平输出第一输出，若两个位中ai大于bi则以所述第二电平输出所述第二输出并以所述第一电平输出所述第一输出，若两个位中ai小于bi则以所述第二电平分别输出所述第一和第二输出；最终比较单元，输入所述一位比较单元的第一和第二输出，在高位相同时根据低位的比较结果而输出所述两个数的最终比较结果。2.如权利要求1所述的N位比较器，其特征在于，所述最终比较单元包括将所述最高位的一位比较单元的第一输出反相输出的反相器；响应高位的第二输出而输出其余位的各个一位比较单元的第一输出的N-1个与非门电路；输入所述反相器的输出和所述N-1个与非门电路的输出信号而输出所述两个数的最终比较结果信号的与非门电路。3.如权利要求1所述的N位比较器，其特征在于，所述各个一位比较单元包括大小比较单元，如果所述两个位ai、bi中ai更大于bi则以所述第一电平输出所述第一输出，其它情况下以第二电平输出；相同比较单元80，如果所述两个位ai、bi相同则以第一电平输出所述第二输出，其它情况下以第二电平输出。4.如权利要求3所述的N位比较器，其特征在于，所述大小比较单元包括第一导电型MOS晶体管，具有与所述bi相连接的栅极、在所述ai和所述第一输出之间连接的源极和漏极；第二导电型MOS晶体管，具有与所述bi相连接的栅极、在所述第二输出和地之间连接的源极和漏极。5.如权利要求3所述的N位比较器，其特征在于，所述相同比较单元包括输入所述ai并反相输出的第一CMOS反相器；响应所述第一CMOS反相器的输出和所述ai而传输所述bi的第一传输门电路；响应所述bi而传输所述ai的第二传输门电路；响应所述bi而传输所述第一CMOS反相器的输出的第三传输门电路；共同输入所述第一至第三传输门电路的输出信号并反相后作为所述第二输出P而输出的第二CMOS反相器。6.一种一位大小比较器，比较两个位ai、bi，其特征在于，它包括第一导电型MOS晶体管，具有与所述bi相连接的栅极、在所述ai和输出端之间连接的源极和漏极；第二导电型MOS晶体管，具有与所述bi相连接的栅极、在所述输出端和地之间连接的源极和漏极。全文摘要一种可快速比较两个多位数A和B的N位比较器,包括:N个一位比较单元,比较A和B的各位的两个位ai、bi,若二者相同则以第一电平输出第二输出并以和第一电平互补的第二电平输出第一输出,若ai大于bi则以第二电平输出第二输出并以第一电平输出第一输出,若ai小于bi则以第二电平分别输出第一和第二输出;最终比较单元,输入一位比较单元的第一和第二输出,在高位相同时根据低位的比较结果而输出两个数的最终比较结果。文档编号G06F7/02GK1182910SQ97120478公开日1998年5月27日申请日期1997年10月20日优先权日1996年11月15日发明者尹石重申请人:三星电子株式会社