高速耗单轨电流模逻辑电路设计术
发布时间：2023-04-05 15:27
电流模逻辑电路由于其功耗只与电源电压和偏置电流有关,经常被应用于高速场合。本论文在传统双轨电流模逻辑电路的基础上,通过分析其工作原理、性能指标以及设计参数等方面的特点,设计出电流模逻辑电路的单轨结构,并分析其设计参数以及性能指标与双轨结构的不同。由于单轨结构采用晶体管并联结构,减小了电流模电路的延时,从而使电路的功耗延时积减小。另外,将近阈值设计技术以及功控休眠技术等低功耗设计方法应用于单轨电流模逻辑电路中,从而减小单轨逻辑电路的静态功耗,达到电路的低功耗设计要求。论文主要分为以下几个部分： 1、介绍电流模逻辑电路的双轨结构,分析其工作原理以及性能参数,设计出双轨逻辑基本门电路以及复杂组合、时序电路,为设计电流模逻辑的单轨结构做准备。 2、根据双轨结构的特点,设计出电流模逻辑的单轨结构,并分析其工作原理以及设计参数,在此基础上设计出单轨逻辑的基本门电路、1位全加器、十进制计数器以及4位超前进位加法器。除此之外,比较单双轨逻辑电路的功耗、延时以及功耗延时积的大小,得出单轨逻辑电路比双轨逻辑更适合应用于高速场合。 3、根据单轨电流模逻辑结构的特点,将近阈值设计技术应用于单轨电路中。通过分析...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 低功耗研究现状
1.3 单轨电流模逻辑电路设计技术
1.4 单轨电流模电路的低功耗设计技术
1.4.1 近阈值设计技术
1.4.2 功控休眠技术
1.5 论文的主要工作
2 双轨电流模逻辑电路
2.1 轨电流模逻辑电路基本结构
2.2 轨电流模逻辑电路的约束条件和性能指标
2.2.1 电压增益(Gain)
2.2.2 电流匹配比CMR(Current Matching Ratio)
2.2.3 电压摆幅比VSR(Voltage Swing Ratio)
2.2.4 信号斜率比Signal Slope Ratio(SSR)
2.2.5 偏置电压的限定(Vrfp和Vrfn)
2.2.6 面积(Area)
2.2.7 噪声容限Noise Margin(NM)
2.2.8 电路延时Delay(td)
2.3 轨电流模逻辑电路的设计参数
2.3.1 电源电压VDD
2.3.2 电压摆幅(△V)
2.3.3 电流(Ⅰ)
2.3.4 差分逻辑晶体管尺寸(WA,LA,WB,LB,WC,LC)
2.3.5 负载晶体管PMOS尺寸(WREP,LRFP
2.3.6 电流源晶体管NMOS尺寸(WREN,LREN)
2.4 双轨电流模逻辑电路设计
2.4.1 双轨电流模组合电路设计
2.4.2 双轨电流模时序电路设计
2.5 本章小结
3 单轨电流模逻辑电路
3.1 单轨电流模逻辑电路基本结构
3.2 单轨电流模逻辑电路的约束条件和性能指标
3.3 单轨电流模逻辑电路设计
3.3.1 单轨电流模组合电路设计
3.3.2 单轨电流模时序电路设计
3.4 实验结果分析
3.5 本章小结
4 近阈值单轨电流模逻辑电路设计技术
4.1 近阈值单轨电流模逻辑的基本设计理论
4.1.1 近阈值单轨电流模逻辑电路的静态功耗抑制技术
4.1.2 延时优化的近阈值单轨电流模逻辑电路低功耗技术
4.1.3 MOS器件近阈值特性分析和近阈值逻辑电路建模
4.2 近阈值单轨电流模逻辑电路最小电压分析
4.2.1 单轨电流模逻辑的约束性指标、性能参数和设计参数
4.2.2 单轨电流模逻辑电路的最小电压分析
4.3 实验结果分析
4.3.1 近阈值单轨电流模逻辑结构电路性能比较
4.3.2 近阈值单、双轨电流模逻辑结构以及CMOS结构电路性能比较
4.4 本章小结
5 功控单轨电流模逻辑电路设计技术
5.1 功控单轨电流模逻辑电路的基本设计理论
5.2 功控单轨电流模逻辑电路设计
5.3 功控单轨电流模逻辑电路功耗分析
5.3.1 正常工作时功控单轨电路的功耗
5.3.2 休眠状态时功控单轨电路的功耗
5.3.3 单轨电路功控开关的功耗
5.3.4 功控单轨电路的平均功耗
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3783658
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 低功耗研究现状
1.3 单轨电流模逻辑电路设计技术
1.4 单轨电流模电路的低功耗设计技术
1.4.1 近阈值设计技术
1.4.2 功控休眠技术
1.5 论文的主要工作
2 双轨电流模逻辑电路
2.1 轨电流模逻辑电路基本结构
2.2 轨电流模逻辑电路的约束条件和性能指标
2.2.1 电压增益(Gain)
2.2.2 电流匹配比CMR(Current Matching Ratio)
2.2.3 电压摆幅比VSR(Voltage Swing Ratio)
2.2.4 信号斜率比Signal Slope Ratio(SSR)
2.2.5 偏置电压的限定(Vrfp和Vrfn)
2.2.6 面积(Area)
2.2.7 噪声容限Noise Margin(NM)
2.2.8 电路延时Delay(td)
2.3 轨电流模逻辑电路的设计参数
2.3.1 电源电压VDD
2.3.3 电流(Ⅰ)
2.3.4 差分逻辑晶体管尺寸(WA,LA,WB,LB,WC,LC)
2.3.5 负载晶体管PMOS尺寸(WREP,LRFP
2.4 双轨电流模逻辑电路设计
2.4.1 双轨电流模组合电路设计
2.4.2 双轨电流模时序电路设计
2.5 本章小结
3 单轨电流模逻辑电路
3.1 单轨电流模逻辑电路基本结构
3.2 单轨电流模逻辑电路的约束条件和性能指标
3.3 单轨电流模逻辑电路设计
3.3.1 单轨电流模组合电路设计
3.3.2 单轨电流模时序电路设计
3.4 实验结果分析
3.5 本章小结
4 近阈值单轨电流模逻辑电路设计技术
4.1 近阈值单轨电流模逻辑的基本设计理论
4.1.1 近阈值单轨电流模逻辑电路的静态功耗抑制技术
4.1.2 延时优化的近阈值单轨电流模逻辑电路低功耗技术
4.1.3 MOS器件近阈值特性分析和近阈值逻辑电路建模
4.2 近阈值单轨电流模逻辑电路最小电压分析
4.2.1 单轨电流模逻辑的约束性指标、性能参数和设计参数
4.2.2 单轨电流模逻辑电路的最小电压分析
4.3 实验结果分析
4.3.1 近阈值单轨电流模逻辑结构电路性能比较
4.3.2 近阈值单、双轨电流模逻辑结构以及CMOS结构电路性能比较
4.4 本章小结
5 功控单轨电流模逻辑电路设计技术
5.1 功控单轨电流模逻辑电路的基本设计理论
5.2 功控单轨电流模逻辑电路设计
5.3 功控单轨电流模逻辑电路功耗分析
5.3.1 正常工作时功控单轨电路的功耗
5.3.2 休眠状态时功控单轨电路的功耗
5.3.3 单轨电路功控开关的功耗
5.3.4 功控单轨电路的平均功耗
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3783658
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