分析了幾種典型的CMOS絕熱邏輯電路的工作原理及能耗組成,選定ECRL電路作為研究重點(diǎn),與其它絕熱電路相比,這種電路結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單,充電過(guò)程中擯棄了二極管,輸出不存在高低電平的懸空問(wèn)題。在分析其能耗來(lái)源的基礎(chǔ)上,討論了ECRL電路能量回收中存在的缺陷,當(dāng)負(fù)載電容兩端電壓低于MOS管的閡值電壓時(shí),剩余的一部分能量無(wú)法回收至功率時(shí)鐘,產(chǎn)生一定的非絕熱功耗。提出了一種新型的IECRL電路結(jié)構(gòu),通過(guò)增加額外的能量回收路徑,用有限的絕熱能量損失實(shí)現(xiàn)了非絕熱能量的完全回收。同時(shí)設(shè)計(jì)了一種新型的基于IECRL電路的觸發(fā)器,增加了反饋通路,對(duì)前一周期的輸出邏輯狀態(tài)進(jìn)行采樣、保持,在下一周期反饋到輸入端,實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)器的邏輯功能,在降低功耗方面與ECRL觸發(fā)器相比有一定程度的改善。分析了應(yīng)用于絕熱邏輯的四相正弦功率時(shí)鐘的電路結(jié)構(gòu),并對(duì)其參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。 采用0.5 mBSIM3v3模型工藝下的HSPICE仿真結(jié)果顯示,在低頻(1 Hz-40 MHz)范圍內(nèi),ECRL電路的非絕熱功耗占動(dòng)態(tài)功耗的主要部分,通過(guò)增加能量的回收路徑實(shí)現(xiàn)了非絕熱能量的有效回收,改進(jìn)型ECRL電路(IECRL)的能耗與ECRL相比減小...

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
第二章 絕熱邏輯的設(shè)計(jì)方法
    2.1 絕熱邏輯的概念及分析
    2.2 絕熱邏輯的基本原理
    2.3 絕熱過(guò)程的能耗模型及分析[
    2.4 本章小結(jié)
第三章 幾種典型的絕熱邏輯電路
    3.1 動(dòng)態(tài)絕熱邏輯(1T-1D)
    3.2 2N-2N2D絕熱邏輯
    3.3 傳輸管絕熱邏輯(PAL)
    3.4 改進(jìn)型絕熱多米諾邏輯(IAPDL)
    3.5 有效能量回收邏輯(ECRL)
    3.6 絕熱邏輯電路的功耗比較
    3.7 本章小結(jié)
第四章 ECRL電路的改進(jìn)及基于改進(jìn)型ECRL觸發(fā)器的設(shè)計(jì)
    4.1 ECRL電路的改進(jìn)
        4.1.1 ECRL作過(guò)程的能耗分析
        4.1.2 ECRL電路的能耗優(yōu)化方法
        4.1.3 IECRL電路結(jié)構(gòu)及工作原理
    4.2 基于IECRL電路的觸發(fā)器設(shè)計(jì)
        4.2.1 絕熱邏輯觸發(fā)器的一般設(shè)計(jì)方法
        4.2.2 現(xiàn)有的幾種基于絕熱邏輯的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)及工作原理
        4.2.3 基于IECRL的觸發(fā)器設(shè)計(jì)方法
    4.3 本章小結(jié)
第五章 應(yīng)用于絕熱邏輯的功率時(shí)鐘的分析和研究
    5.1 功率時(shí)鐘的特點(diǎn)及原理
    5.2 幾種基本的功率時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)
        5.2.1 1N單相功率時(shí)鐘
        5.2.2 1N1P單相功率時(shí)鐘
        5.2.3 2N2P兩相功率時(shí)鐘
    5.3 四相功率時(shí)鐘
    5.4 本章小結(jié)
第六章 仿真結(jié)果及討論
    6.1 IECRL電路的仿真波形及與其它絕熱邏輯的能耗比較
    6.2 基于IECRL觸發(fā)器的仿真結(jié)果及與ECRL觸發(fā)器的能耗比較
    6.3 功率時(shí)鐘的仿真波形及分析
        6.3.1 1N單相功率時(shí)鐘仿真
        6.3.2 四相功率時(shí)鐘仿真
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
攻讀學(xué)位期間取得的科研成果



本文編號(hào)：3810445