Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

A Novel Design of a Low Power Full Adder

새로운 저전력 전가산기 회로 설계

  • Kang, Sung-Tae (Dept. Computer and Communication Eng, Chungbuk National University) ;
  • Park, Seong-Hee (Dept. Computer and Communication Eng, Chungbuk National University) ;
  • Cho, Kyoung-Rok (Dept. Computer and Communication Eng, Chungbuk National University) ;
  • You, Young-Gap (Dept. Computer and Communication Eng, Chungbuk National University)
  • 강성태 (충북대학교 정보통신공학과) ;
  • 박성희 (충북대학교 정보통신공학과) ;
  • 조경록 (충북대학교 정보통신공학과) ;
  • 유영갑 (충북대학교 정보통신공학과)
  • Published : 2001.06.30
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Abstract

In this paper, a novel low power full adder circuit comprising only 10 transistors is proposed. The circuit is based on the six -transistor CMOS XOR circuit, which generates both XOR and XNOR signals and pass transistors. This adder circuit provides a good low power characteristics due to the smaller number of transistors and the elimination of short circuit current paths. Layouts have been carried out using a 0.65 ${\mu}m$ ASIC design rule for evaluation purposes. The physical design has been evaluated using HSPICE at 25MHz to 50MHz. The proposed circuit has been used to build 2bit and 8bit ripple carry adders, which are used for evaluation of power consumption, time delay and rise and fall time. The proposed circuit shows substantially improved power consumption characteristics, about 70% lower than transmission gate full adder (TFA), and 60% lower than a design using 14 transistors (TR14). Delay and signal rise and fall time are also far shorter than other conventional designs such as TFA and TR14.

본 논문에서는 10개의 트랜지스터를 이용한 새로운 저전력 전가산기의 회로를 제안한다. 회로는 six-transistor CMOS XOR 회로를 기본으로 하여 XOR 출력뿐만 아니라 XNOR 출력을 생성하며, 전가산기를 구성하는 트랜지스터의 수를 줄임과 동시에 단락회로를 없앰으로써 저전력 설계에 유리하게 하였다. 실측 회로의 크기 평가를 위해서 0.65 ${\mu}m$ ASIC 공정으로 의해 레이아웃을 하고 HSPICE를 이용해서 시뮬레이션을 하였다. 제안한 가신기의 셀을 이용하여 2bit， 8bit 리플 캐리 가산기를 구성하여 소비 전력, 지연 시간, 상승시간, 하강시간에 대한 시뮬레이션 결과로 제안한 회로를 검증하였다. 25MHz부터 50MHz까지의 클럭을 사용하였다. 8bit 리플 캐리 전가산기로 구현하였을 때의 소모되는 전력을 살펴보면 기존의 transmission function full adder (TFA) 설계보다는 약 70% 정도, 그리고 14개의 transistor (TR14)[4]를 쓰는 설계보다는 약 60% 우수한 특성을 보이고 있다. 또한 신호의 지연시간은 기존의 회로, TFA, TR14 보다 1/2배 정도 짧고, 선호의 상승시간과 하강 시간의 경우는 기존 회로의 2${\sim}$3배 정도 빠르게 나타났다.

Keywords

References

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