基于单稳态定时偏差的高识别性PUF电路设计

通过对单稳态电路定时偏差和物理不可克隆函数(physical unclonable functions,PUF)电路的研究,提出了一种基于单稳态定时偏差的高识别性PUF电路设计方案.首先,分析单稳态定时电路的自我标识物理特性,提出长定时单稳态电路设计方法;然后,利用该单稳态电路产生的定时偏差信号以及激励信号控制数据选择器选择2个定时偏差信号,结合仲裁器判决唯一的、不可克隆的输出响应.采用TSMC 65nm CMOS工艺,在不同环境下对设计的PUF电路进行Monte Carlo仿真,分析其识别性、可靠性等特性.实验结果显示,所设计的PUF电路识别性可达99.82%,且误码率为2.7%.     

基于电桥失衡效应的高随机性PUF电路设计

通过对物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions, PUF)电路和电桥失衡效应的研究, 提出一种高随机性PUF电路设计方案. 该方案首先利用工艺偏差导致电桥失衡产生随机偏差电压, 然后结合电压型灵敏放大器产生随机的、不可克隆的响应信号. 在TSMC 65nm CMOS工艺下, 采用全定制方法设计PUF电路, PUF单元电路的版图面积为2.23?m×2.43?m. 通过Spectre软件, 在不同电压下对所设计PUF电路进行Monte Carlo仿真验证, 分析其逻辑功能、随机性等特性. 实验结果表明: 所设计的PUF电路在电源电压1.2V和温度25℃下随机性可达51.8%.     

基于Ni-SnO2纳米颗粒的GS-PUF设计

气敏传感器具有气体识别、探测和监测等功能, 广泛应用于工业生产等领域, 但在泄漏预警时缺乏迅速识别和定位等功能. 本文基于传感器制备工艺偏差分析, 通过对传感器气敏机制的研究, 提出一种基于Ni-SnO2纳米颗粒的气敏传感器物理不可克隆函数(Gas Sensor-Physical Unclonable Function, GS-PUF)设计方案. 该方案利用掺杂Ni元素的方法, 结合静电喷雾沉积技术制备Ni-SnO2气敏传感器, 以获取更加稳定可靠的物理特征值, 然后采集气敏传感器对不同浓度下气体的响应数据, 最后利用随机阻值多位平衡算法比较不同组气敏传感器响应电信号值, 实现PUF数据输出. 制备每组样本可产生128位二进制数据的多组PUF样本, 进行对比实验. 结果表明, 所设计的GS-PUF具有气体泄漏源头识别定位的功能, 且随机性提升至99%, 唯一性达49.80%.     

基于低功耗双边沿D触发器的任意进制异步计数器设计

从D触发器激励表入手，分别给出了采用单边沿D触发器和双边沿D触发器的2^n进制异步加法计数器、减法计数器的设计方法．在此基础上，采用逻辑函数修改技术，通过实例讨论了基于单边沿D触发器和双边沿D触发器的异步任意进制计数器的设计．该设计方法方便，快速，具有一定的实用意义．     

基于RTD和HEMT的D触发器设计

共振隧穿二极管(RTD)作为一种新的量子器件和纳米电子器件,具有负内阻、电路功耗低、工作频率高、双稳态和自锁等特性,可突破CMOS工艺尺寸的物理极限,在数字集成电路领域有更为广阔的发展空间.针对RTD的特性,采用3个RTD串联的单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)和类SR锁存器,设计了基于RTD和HEMT(高电子迁移率晶体管)的D触发器.较于其他研究的D触发器,该D触发器能有效降低电路的器件数量和复杂度,且能抗S、R信号的延时差异干扰,具有更稳健的输出.     

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．     

主从型D触发器的动态功耗分析

主从型D触发器的动态功耗同触发器内部节点上的信号跃迁情况和节点电容有关。基于D触发器的电路结构与MOS管参数，本文对主从型D触发器各个节点电容进行了计算，利用对各节点电容的计算值，便可估算在某一激励输入序列的D触发器的动态功耗，Pspice模拟证实了该一动态功耗算的准确性，搞清了D触发器内部诸结点电容与MOS管参数之间的关系亦为降低它的动态功耗提供了参考依据。     

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MOS-NDR负阻器件的D触发器设计

负阻器件由于在电流 电压特性曲线中表现出独特的负微分电阻特性,从而大大增加了单个器件所能实现的逻辑功能.如果将其用于数字逻辑电路设计,尤其是触发器的设计,可有效减少器件的数目.通过分析CMOS工艺负阻器件MOS-NDR及单双稳态转换逻辑单元MOBILE的工作特性,设计了一个时钟上升沿触发的D触发器.采用TSMC 0.18 μm工艺对所设计的电路进行HSPICE仿真,仿真结果表明所设计的电路具有正确的逻辑功能.与基于MOS-NDR负阻器件的同类触发器相比,新设计的D触发器具有更稳健的输出和较强的抗干扰能力     

基于多阈值神经元的D型触发器设

分析硬限幅多阈值神经元的工作原理,提出了运用多阈值神经元设计D触发器的方法.首先,用单个多阈值神经元设计锁存器;其次,利用两个锁存器设计了一次操作的主从型D触发器.本文设计的基于多阈值神经元的触发器与传统基于单阈值神经元的触发器相比减少了神经元的数量和连接数目、降低了复杂度、提高了稳定性.运用本文提出的多阈值神经元触发器,可以设计任意功能的神经网络时序电路.     

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．     

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.     

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．     

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．