基于RTD的三變量閾值電路設(shè)計(jì)及函數(shù)實(shí)現(xiàn).pdf

1、納米電子器件和技術(shù)是解決傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝技術(shù)瓶頸的途徑之一。共振隧穿二極管（RTD）作為較成熟的納米電子器件，在高速低功耗的數(shù)字電路領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由RTD構(gòu)成的單雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯單元（MOBILE）是基于RTD電路的一個(gè)重要邏輯單元，其能充分發(fā)揮RTD的高頻高速、低壓低功耗和負(fù)內(nèi)阻等特性，且利用MOBILE能夠方便地進(jìn)行閾值電路設(shè)計(jì)。
　　本文研究的內(nèi)容包括兩方面：基于RTD的三變量閾值電路設(shè)計(jì)和基于RTD的三變量及n變量函數(shù)實(shí)現(xiàn)。所

2、設(shè)計(jì)的三變量閾值電路包括三變量異或門(mén)、全加器、三變量特征閾值邏輯門(mén)及三變量通用閾值邏輯門(mén)，且都可通過(guò)MOBILE及其輸入分支來(lái)設(shè)計(jì)。
　　由于三變量異或函數(shù)本身不是閾值函數(shù)，本文通過(guò)將三變量異或函數(shù)轉(zhuǎn)化成更加簡(jiǎn)單的廣義閾值邏輯函數(shù)，設(shè)計(jì)了三變量異或門(mén)。設(shè)計(jì)的全加器由所設(shè)計(jì)的三變量異或門(mén)及進(jìn)位輸出電路構(gòu)成，其中進(jìn)位輸出電路也可利用MOBILE實(shí)現(xiàn)。通過(guò)HSPICE仿真及性能比較后，所設(shè)計(jì)的三變量異或門(mén)及全加器不僅能減少電路的器件數(shù)量

3、，還能減少電路的功耗及延遲。
　　三變量特征閾值邏輯門(mén)及三變量通用閾值邏輯門(mén)均為三變量通用邏輯門(mén)，可實(shí)現(xiàn)任意的三變量閾值函數(shù)。本文通過(guò)譜技術(shù)對(duì)三變量閾值函數(shù)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了這兩種三變量通用邏輯門(mén)。通過(guò)HSPICE仿真及性能比較后，所設(shè)計(jì)的電路不僅能減少電路的面積，還能減少電路的功耗。
　　三變量函數(shù)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于非閾值函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)譜系數(shù)，可將三變量非閾值函數(shù)分為四類(lèi)。本文根據(jù)譜技術(shù)的性質(zhì)，使這四類(lèi)非閾值函數(shù)能夠經(jīng)過(guò)一次異

4、或變換實(shí)現(xiàn)閾值轉(zhuǎn)化，并提出了相應(yīng)的三變量函數(shù)實(shí)現(xiàn)方法。由該實(shí)現(xiàn)方法得到的電路能夠用基于RTD的三變量通用邏輯門(mén)及異或門(mén)設(shè)計(jì)，且具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器件數(shù)量少，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
　　n變量函數(shù)的實(shí)現(xiàn)可通過(guò)函數(shù)分解法及三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)法。本文分別提出了相應(yīng)的算法：函數(shù)分解算法和三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)算法。函數(shù)分解算法是利用可簡(jiǎn)單非相交分解的理論及提出的K矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該算法能有效地減少分解后三變量函數(shù)的個(gè)數(shù)。而三變量函數(shù)可通過(guò)本文提出的三變量函數(shù)實(shí)現(xiàn)方