低功耗CMOS同或门的设计

讨论了现有异或门／同或（XOR／XNOR）门的设计,指出了基于不同逻辑类型设计的门电路的优缺点．考虑到基于CMOS设计的XNOR门相对于其他逻辑门在各方面的优点,重点分析了CMOSXNOR门结构对门电路性能的影响．提出了一个新颖的CMOS同或门电路．经PSPICE仿真模拟表明,新设计在没有增加管子数的前提下,改善了门电路的性能．将新设计应用到全加器的设计中,其功耗和功耗延迟积的改进分别达到了9．9％和11．6％．     

基于RTD的三变量特征阈值逻辑门及通用阈值逻辑门设计

单双稳态转换逻辑单元（MOBILE）能够充分发挥共振隧穿二极管（RTD）的负内阻和快速开关转换特性,且由MOBILE构成的电路能方便地实现阈值逻辑功能。利用谱技术将三变量阈值函数分为3类;结合阈值逻辑电路的特点,分别对三变量特征阈值函数和34个具有代表性的阈值函数进行分析和比较;设计了基于RTD的新型三变量特征阈值逻辑门及通用阈值逻辑门。通过HSPICE仿真和功耗测试,验证了所设计的电路不仅具有正确的逻辑功能,而且有效减小了电路面积、降低了功耗和成本。     

基于RTD可编程逻辑门的数字电路3层网络综合算法

随着集成电路的不断发展,CMOS器件的工艺逐渐达到其物理设计极限,研究新器件和新设计方法成为集成电路继续发展的必经之路. 阈值逻辑门因具有强大的逻辑功能而备受关注,共振隧穿二极管（RTD）因其负阻特性在设计阈值逻辑门时更具优势. 由于阈值逻辑门与二进制神经元模型有相似之处,因此可用神经网络模型实现逻辑函数,从而为电路设计提供新的思路. 对基于RTD可编程逻辑门的3层网络算法中的隐层综合算法进行了改进,提出采用汉明距离最大优先覆盖的方法对真向量进行覆盖,从而提高了真向量的覆盖效率,减少了隐层函数个数,并采用真假向量标记的方法简化了隐层综合算法.提出的算法比原隐层综合算法简单,进一步简化了基于RTD可编程逻辑门实现n变量函数的电路.     

三变量通用阈值逻辑门的设计

讨论了逻辑函数的谱系数分类,给出了特征阈值逻辑函数的定义.在此基础上提出了三变量通用阈值逻辑门的设计方法,分别得到了单输出和带反相双输出的三变量通用阈值逻辑门,并给出了用三变量通用阈值逻辑门实现三变量阈值逻辑函数的实例.     

基于三变量通用阈值逻辑门的三变量逻辑函数查表综合

 介绍并讨论了逻辑函数的分类和通用阈值逻辑门,提出了使用三变量通用阈值逻辑门实现任意三变量逻辑函数的查表综合方法,并给出了若干设计实例.     

一种基于或-符合展开的新颖通用逻辑门

提出了一种新颖的基于或-符合展开的三变量通用逻辑门(ULG3),讨论了逻辑函数或符合展开的图形表示--dj图,利用降维dj图分析了所有3变量NPN型特征函数的降维dj图的特点.从而验证了该通用逻辑门能实现所有3变量的逻辑函数.     

基于互补型SET的通用阈值逻辑门设计

与MOS管相比,单电子晶体管(SET)具有超低功耗、超高集成度等优点,被认为是可能取代MOS管的新一代量子器件的主要竞争者.在简要介绍SET特性及通用阈值逻辑门(UTLG)的基础上,沿用CMOS逻辑电路的设计思想,提出了功能强大的基于互补型SET的三变量UTLG实现方案.利用一个UTLG辅之少量门电路就可实现全部256个三变量逻辑函数.通过实例说明了利用查表设计进行UTLG综合的过程.对所设计的SET电路进行了Pspice仿真,结果表明,基于SET的UTLG以及用UTLG实现的全比较器均具有正确的逻辑功能.     

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。     

基于互补输出的三变量通用阈值逻辑门CRM展开函数查表设计

介绍了在或-同或系统中逻辑函数的CRM展开与分类,给出了基于逻辑函数CRM展开的三变量函数P分类表、接线顺序表.讨论了互补输出通用阈值逻辑门及其设计方法.提出了CRM展开的P分类代表函数的接线方案表.在此基础上,提出了基于互补输出的三变量通用阈值逻辑门的任意三变量CRM展开函数的查表设计方法.通过若干设计实例,证明了此方法的有效性.     

基于CRM型三变量通用逻辑门的查表设计

讨论了逻辑函数的CRM展开与分类,给出了基于逻辑函数CRM展开的三变量函数P分类表、接线顺序以及P分类代表函数的接线方案.在此基础上提出了基于CRM型三变量通用逻辑门的查表设计方法,并给出了具体设计实例.     

基于线计算的全加器设计

随着集成电路特征尺寸的不断缩小, 互连线在芯片内部占的比重越来越大, 但是互连线仅用于数据传输, 芯片计算能力仍然需要依靠晶体管开关实现. 如何在有限的硬件资源内进一步提高芯片的计算能力, 已经成为当前集成电路设计的核心问题. 本文通过研究金属互连线间电容耦合效应, 采用互连线串扰现象完成逻辑运算的思想, 提出一种基于线计算的全加器设计方案. 该方案首先建立线计算模型, 通过调整反相器阈值和不同干扰线与受扰线之间电容耦合强度匹配技术, 采用相同线计算电路结构实现不同功能的逻辑门电路; 然后, 在逻辑门的基础上实现基于线计算的全加器; 最后, 在TSMC 65nm CMOS工艺下仿真验证. 结果表明, 所设计的线计算电路具有正确逻辑功能, 与传统设计方法相比, 线计算逻辑门具有更低开销, 且线计算电路具有抗逆向工程能力.     

低功耗CMOS三值四输入全加器设计及其应用

针对传统三值全加器没有充分利用进位的不足,提出一种新型的三值四输入全加器电路结构,并用CMOS设计这种全加器,与传统的三值三输入全加器相比,将原有的输入由3个增加到4个,将原有的进位由二值信号变为三值信号.所提出的三值四输入全加器增加了处理的信息量,提高了进位端的利用率,在较大电路设计中能减少所用加法器模块的数量,并减少所用管子数和降低芯片面积.基于该新型全加器,设计了3个四位三值数串行加法电路.经Hspice模拟,所设计的电路有正确的逻辑功能,与基于传统三值三输入全加器的设计相比,在处理信息量较大的电路设计中具有很好的低功耗特性.     

基于RTD可编程逻辑门的n变量函数实现算法

共振隧穿二极管（RTD）可编程逻辑门是一种由单双稳态转换逻辑单元（MOBILE）及正、负输入分支组成的阈值逻辑电路。基于二进制神经元模型中的三层网络结构,提出了基于RTD可编程逻辑门的n变量函数实现算法。按照汉明距离由大到小的顺序,搜索最优输入向量,用定理1或定理2方法产生隐层函数,通过变换次数,确定输入向量的真假及隐层函数的权重。由于定义了最优输入向量及变换次数,提高了算法的准确性;又由于采用了定理2方法,令设计的电路更简单。     

基于绝热多米诺逻辑的三值移位寄存器设计

通过对三值移位寄存器和绝热多米诺电路的研究,提出了一种具有左移右移并入并出功能的三值绝热多米诺移位寄存器的设计方案.首先根据开关信号理论设计了具有复位功能的三值绝热多米诺D触发器,实现寄存器移位寄存功能;然后设计了具有数据选择功能的T运算电路,此电路具有3种切换功能;最后在此基础上进一步设计了4位三值绝热多米诺移位寄存器,实现三值绝热多米诺移位寄存器的级联.经HSPICE仿真验证,所设计的电路具有正确的逻辑功能及显著的低功耗特性.