基于并联开关的低电压低功耗电流型OMOS电路设计l-电子与信息学报.PDF

第26卷第8期 电子 信 息学报与 Vo1.26No.8 2004年8月 JournalofElectronii c s InformationTechnology Aug.2004 基于并联开关的低电压低功耗电流型CMOs电路设计 ‘ 沈继忠 邵志龙 蒋征科 (浙江大学信息与电子工程学系杭州310028) 摘 要: 该文提出了一种电流型CMOS电路的并联开关结构，使得电流型CMOS电路能在较低的电 源电压下工作，因而可以实现电路的低功耗设计，同时在相同的电源电压下，采用并联开关结构的电路比相 应的申联开关电路具有更快的速度.PSPICE模拟证明了采用并联开关结构设计的电路能在较低的电源电 压下工作，并具有较小的电路延时. 关桩词: 电流型CMOS电路，阂运算，并联开关，多值逻辑 中图分类号: TN432 文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2004)08-1325-07 DesignofLowVoltageLowPowerCurrent-Mode CM OSCircuitsBasedonParallelSwitches ShenJi-zhong ShaoZhi-long JiangZheng-ke (Dept.ofInfo.Sci.Electron.Eng.,ZhejiangUniv.,Hangzhou310028,China) Abstract Anovelcurrent-modeCMOSparallelstructureisproposed.Thisparallelswitch structureallowscurrent-modeCMOScircuitstoperformunderlowersourcevoltagewhich makeslowpowerconsumingpossible.Beside,thecurrent-modecircuitsbasedonthepro- posedparallelstructurehavesmallerpropagationdelaytimethanitscounterpartwhichuse cascadeswitchesunderthesamesourcevoltage.PSPICEsimulationprovesthatcircuits designedwiththeproposedstructurecanperformunderlowsourcevoltagewhileholding shortpropagationdelaytime. Keywords Current-modeCMOScircuits,Thresholdoperation,Parallelswitches,Multi- valuedlogic 1引言 自集成电路发明以来，集成电路设计一直以提高集成度和工作速度、降低成本为主要追求 目标，而对功耗的考虑常处于次要的地位川，但随着集成度、芯片面积和速度的大幅度提高， 集成电路的功耗也随之大幅提高[21，这带来一系列的问题:首先，过大的功耗易使芯片过热， 使其工作容易失效，寿命缩短，可靠性下降[[3];其次，对于使用电池的便携式设备，因易使电 池耗尽而遇到电源方面的困难;最后，巨大的功耗对芯片的封装和散热提出了更高的要求，这 不仅增加了系统的成本，而且散热器往往体积较大，使系统的体积随之增大，这非常不利于便 携式设备4[[]. 要降低集成电路功耗最直接、最有效的方法就是降低电源电压[51.而电流型CMOS电路 由于可以在比电压型CMOS电路低的电源电压下正常工作[[61，有利于电路的低功耗设计，因 而受到广泛的重视. 闭运算[7l在电流型CMOS电路的开关级设计中具有十分重要的地位，闽运算在电路中相 当于一个开关.在电路的函数表达式中有可能出现多个开关相串联的情况，开关串联不仅影响 电路的速度，而且当电源电压下降到一定值以后，由于电路中的串联开关管导通情况变差，开 关管上的压降增大，使电路中输出电压的高电平下降，低电平上升，最终甚至使电路不能正常 12003-01-21收到，2003