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基于钟控传输门的多值绝热电路研究

作　者: 高虹
导　师: 汪鹏君
学　校: 宁波大学
专　业: 电路与系统
关键词: 开关信号理论多值逻辑绝热电路低功耗
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着超大规模集成(VLSI)电路集成度的不断提高,芯片面积和功耗已成为VLSI电路面临的重要问题。多值逻辑电路具有很强的信息携带能力,使系统在一个时钟周期内成倍地传输数据,为解决VLSI电路的芯片面积和互连线增多等问题提供了有效的解决途径。绝热电路利用能量恢复原理,可极大地降低电路功耗。鉴此,本文通过对多值逻辑电路和绝热电路工作原理及特性的研究,以开关信号理论(Switch-Signal Theory, SST)为指导,提出多值绝热电路设计方案,以此实现电路高信息密度及低功耗的设计目标。论文主要内容包括以下几个部分:1、开关信号理论和钟控绝热电路研究:深入研究开关信号理论,分析依据此理论推导、设计的钟控绝热电路,以便进一步指导多值绝热电路的设计。2、基于开关信号理论的TCTGAL (Ternary Clocked Transmission Gate Adiabatic Logic)电路设计:以开关信号理论为指导,利用单功率时钟技术,提出三值钟控传输门绝热逻辑(TCTGAL)电路设计方案。并根据TCTGAL电路设计思想,进一步设计出三值绝热文字电路、三值绝热3选1选择器,进而得到三值绝热T运算电路及基于T运算的三值绝热计数器。3、基于开关信号理论的QCTGAL (Quatenary Clocked Transmission Gate Adiabatic Logic)电路设计:利用多阈值MOS管控制技术,提出四值钟控传输门绝热逻辑(QCTGAL)电路开关级设计方案。并在此设计基础上,推导、设计四值绝热逻辑门电路及四值绝热动态D触发器。4、基于开关信号理论的ECTGAL (Eight-valued Clocked Transmission Gate Adiabatic Logic)电路设计:通过对CTGAL电路和QCTGAL电路的分析,利用混值编码技术,提出2-4混值/八值钟控传输门绝热逻辑(ECTGAL)电路设计方案。以ECTGAL电路设计思想为指导,设计2-4混值/八值绝热加减法计数器。最后,对所设计的电路用PSPICE进行了模拟,验证了电路具有正确的逻辑功能。与具有相同功能的常规CMOS电路相比,所设计的多值绝热电路具有显著的低功耗特性。

基于钟控传输门的多值绝热电路研究

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