基于阈算术代数系统的ECL触发器设计#br# #br# 基于阈算术代数系统的ECL触发器设计

针对ECL触发器设计中存在电路结构复杂、设计过程繁琐等不足,在分析ECL电路特点和阈算术代数系统的基础上,设计出一种ECL算术运算单元电路,进而提出了基于阈算术代数系统的ECL触发器的设计方法,具体设计了ECL二值主从型D触发器、ECL三值D锁存器以及ECL三值T触发器置数单元.采用TSMC 0.18 μm工艺参数对所设计的电路进行HSPICE模拟,结果显示,所设计的电路具有正确的逻辑功能和良好的瞬态特性,验证了本方法的正确性.与以往的ECL触发器电路相比,本方法设计的ECL触发器电路结构有所简化,运用和图方法,使得设计更加简单、直观有效.特别是在较复杂电路设计时,本方法更显优势,电路结构更为简单,所用晶体管数量更少.     

阈算术代数系统及电流型CMOS电路设计

根据电流信号易于实现算术运算的特点,定义了阈算术运算、非负运算和阈算术函数,提出了和图为阈算术函数的图形表示,从而建立了阈算术代数系统.并通过具体的电流型CMOS电路的设计实例,阐述了算术意义明确的电流型电路设计方法及基于和图的电流型电路设计方法,实现了阈算术代数在二值电流型CMOS电路中的应用.计算机模拟结果表明,所设计的电路具有正确的逻辑.提出的阈算术代数系统为电流型电路的设计提供了一种新的简单有效的方法.     

互补对偶结构的三值ECL锁存器设计

在分析发射极耦合逻辑(ECL)电路的互补对偶特性基础上,指出了差分对的两个开关变量的不独立性及互补对偶特性,并设计了互补对偶结构的ECL三值D型锁存器.这种新型的D型锁存器电路比传统电路具有更简单的电路结构.它的输出是互补的双轨三值输出系统.应用这种新型锁存器设计的D触发器及时序电路将具有更简单的电路结构.     

基于多β晶体管的三值全功能触发器及其应用

本文在分析多β晶体管工作原理的基础上,提出了利用多β晶体管结合ECL构成三值开关,并以此为基础设计了三值D型锁存器和三值主从型D触发器．本文还设计了三值全功能触发器,并讨论了三值全功能触发器的逻辑功能及其激励函数,最后应用全功能触发器对时序电路的实例进行了设计,实例设计表明应用该触发器可以简化电路结构,提高电路的工作速度．     

基于MCML的高性能三值D型触发器的设计

MCML电路由于具有高速低摆幅、抗干扰能力强、在高频下比传统CMOS电路功耗更低等优点,越来越受到广泛关注.通过分析二值MCML电路的设计方法,引入与参考电压进行比较的思路,设计了一种结构简单的新型高性能三值D型触发器.采用TSMC 180 nm工艺,使用HSPICE进行模拟.结果表明,所设计的触发器不仅具有正确的逻辑功能,工作频率达到10 GHz,平均D-Q延时和PDP也比传统CMOS三值触发器有明显降低,且随着工作频率的上升,PDP不断下降,适合于高速和高工作频率的应用.     

三值移位寄存器与三值环形计数器

本文利用三值D型触发器和三值置态型触发器,提出了对三值移位寄存器和三值环形计数器的电路设计.讨论表明所设计的电路在结构和功能上与二值电路均有很好的对应关系,同时还揭示了三值环形计数器的各种结构与三值变量的极性变换有关.     

三值移位寄存器与三值环形计数器

本文利用三值D型触发器和三值置态型触发器，提出了对三值移位寄存器和三值环形计数器的电路设计.讨论表明所设计的电路在结构和功能上与二值电路均有很好的对应关系，同时还揭示了三值环形计数器的各种结构与三值变量的极性变换有关.     

基于电路三要素理论的四值同步可逆计数器设计

通过对电路三要素（信号、网络和负载）理论和五值代数理论的研究,提出了四值D触发器的元件级结构设计方案．根据可逆计数器的功能特性,采用该四值D触发器设计了具有复位功能的四值同步可逆计数器．PSPICE模拟验证所设计的电路具有正确的逻辑功能．     

实现3-2译码及2-3编码的射极根合逻辑电路

本文运用作者最近提出的适用于射极藕合逻辑电路(ECL)设计的代数系统进行了3-2译码器及2-3编码器的ECL电路设计.它们不仅结构简单,而且适用于做成全译码电路及通用编码电路.     

三值脉冲式JKL触发器设计

锁存器和触发器是时钟系统的基本元件.由于具有硬边沿、低延时等特点,脉冲式触发器比主从触发器越来越受到关注.很多文献对二值脉冲式触发器进行了研究,但是目前对三值CMOS脉冲式触发器的研究并不多.本文从脉冲式触发器的特点出发,提出了单边沿、双边沿三值脉冲式JKL触发器的设计,进一步丰富和完善了多值脉冲式触发器的设计.HSPICE模拟结果表明,提出的三值脉冲式JKL触发器具有正确的逻辑功能和功耗低、延时小的特点.与从传统的主从型和维持阻塞型三值JKL触发器相比,所设计的三值脉冲式JKL触发器电路结构简单,节省了近54.5%的能耗.     

基于CNFET的三值脉冲式D触发器设计

通过对脉冲式时序电路的研究,利用多值开关信号理论,设计基于碳纳米场效应晶体管的单边沿和双边沿三值脉冲式D触发器.该方案利用CNFET高速低功耗特征,结合多值逻辑电路的开关运算,简化函数表达式,优化电路结构,减少晶体管数量,达到了降低功耗的目的.经过HSPICE仿真结果表明,所设计的三值脉冲式D触发器具有正确的逻辑功能和低功耗特性.     

基于对称输入输出的三值ECL门电路设计

鉴于传统的多值ECL（发射极耦合逻辑）电路需要多个参考源的弊端,提出了采用对称输入输出的ECL电路结构,并设计了构成三值电路完备集的对称输入输出三值ECL文字电路和取大电路,这种电路形式可以减少ECL电路的参考电平数量,并具有更简单的电路结构,电源电压绝对值较低,并且电路功耗也有所降低．     

低功耗动态三值CMOS D触发器设计

低功耗设计在当前超大规模集成电路中越来越重要，本文以一种没有直流功耗．具有完全电压摆幅的低功耗动态CMOS三值反相器作为基础。结合简单三值差分逻辑（STDL）的结构．设计了一种低功耗动态三值CMOS D触发器．该触发器能很好地实现动态D触发器的逻辑功能．并且具有结构简单、芯片面积小、时钟简单等优点．Pspice模拟表明所设计的触发器还具有速度快、功耗低的优点．它比二值动态TSPCL D触发器节省近35%的能耗．     

三值ECL施密特电路设计

在二值数字电路中，施密特电路占有重要地位．为提高数字电路的信息密度，近年来国际上重视对处理多值信号的多值逻辑电路的研究0'，因而对多值施密特电路的研究无疑是不可回避的'．本文在文献【3j基础上提出另一种三值ECL施密特电路设计方案．工多值ECL电路中的阈值控制和施密特电路设计在三值电路中存在二种检测阈（0．5，1．5），因此设计三值施密特电路的关键就在于设计相应的阈值控制电路去分别控制阈0．5和1．5，使它们各自具有独立的回差电压．对ECL电路有：上述H式中V；。。；、V；；．s；分别对应于阈0．5和1．5的电压，并假…     

基于和图的电流型CMOS三变量通用逻辑门设计

电流型电路具有高速、低功耗、带宽、设计方便、直观、易于实现多值逻辑电路等优点。阈算术代数系统的提出为电流型电路的设计提供了更符合电流信号运算特点的系统方法,而和图是将逻辑函数转化为阈算术函数的图形表示方法。本文在谱技术的基础上,提出了一种新的和图与谱系数图的转换方法,设计了一种基于和图的电流型CMOS三变量通用逻辑门,即三变量特征阈值逻辑门,可实现任意的三变量阈值函数。     

基于串联门的三值低功耗ECL 门电路

本文讨论了三值ECL 串联门中输入信号的电平移位和输出信号的函数表示形式.利用差动电流开关理论和ECL 串联门结构分析, 本文设计了常用的三值低功耗ECL 电路.     

基于多阈值技术的低功耗D触发器设计

目前CMOS电路中,漏电流功耗已经成为不可忽视的部分.降低电路漏电流功耗的一种有效方法是采用多阈值电路技术.根据多阈值电路设计原理,电路的关键路径采用低阈值晶体管,以保证电路的性能;非关键路径采用高阈值晶体管,以降低电路的漏电流功耗.对于触发器来说,其对时钟的响应部分是一个关键路径,而对信号的响应部分是非关键路径.本文据此设计了一种新型低功耗D触发器--多阈值与非门保持型D触发器.该电路结构简单,降低了电路漏电流功耗,并且当输入保持不变时,时钟信号不作用于内部结点,使内部结点电压保持不变,这进一步降低了电路的功耗.模拟结果表明所设计的D触发器跟传统的D触发器相比,可节省近25%的功耗.     

基于钟控神经MOS管的多值双边沿D触发器设计

通过对钟控神经MOS管特性和冗余抑制技术的研究,提出了一种新型多值双边沿D触发器的设计方案．该方案利用钟控神经MOS管多输入栅加权信号控制、浮栅上的电容耦合效应及具有对浮栅进行初始化并将数据保存在浮栅上等特性,实现D触发器的多值输出．与传统触发器相比较,此多值触发器不但减少时钟冗余信号,降低电路功耗,提高电路效率,而且无需改变电路的结构就可实现不同基的多值D触发器．最后,采用0．25μm CMOS工艺,利用PSPICE模拟验证了所设计的电路具有正确的逻辑功能,并与相同功能多值D触发器比较,多值双边沿D触发器具有明显的低功耗特性．     

基于R-SET结构的逻辑门电路和触发器设计

提出一种基于单电子晶体管的新型电路结构--R-SET结构,并从R-SET结构的反相器着手对该结构电路的工作原理和性能进行了分析.构造出基于R-SET结构的或非门、一位数值比较器、SR锁存器和D触发器.通过对各电路进行SPICE仿真,验证了各电路的正确性.最后对R-SET和互补型SET 2种结构的D触发器进行性能比较,得出R-SET结构的D触发器具有结构简单,功耗低,延时小的特点.     

三值扭环形计数器的研究

本文根据二值扭环形计数器的设计思想,提出了三值扭环形计数器基于模代数的三 值D 型 和 J K 型 触发器仁`〕的电路设计.在此基础上,进一步提出了借助于三值 K 图化简技术,设计具有自校正功能的三值扭环形计数器的方法