关键字 |
| 绝热电路、低功耗VLSI CPAL T触发器 |
介绍 |
| 为了提高便携式系统的性能需求增加,低功耗设计技术的必要性。更长的电池操作寿命已成为一个主要设计目标在超大规模集成电路低功耗系统。绝热开关技术提出了基于能量回收原理减少数字电路的功耗。传统CMOS电路是由恒压供应和大量热能的浪费电池电阻电路元素。这浪费的能量发生由于充电和放电的负载电容通过晶体管在线性区域和等于CV2 DD f。为了减少能量损失,提出了创新的能量回收绝热电路。这些电路的电压功率时钟在坡道的形式或正弦信号。时钟电源有两个褶皱作用和用作电源信号和时钟信号。这可以避免的需要两个独立的来源。 |
二世。绝热逻辑 |
2.1绝热逻辑 |
| Fig.1.1。显示了一个绝热的通用电路拓扑。将传统的CMOS逻辑门转化为绝热门,上拉和下拉网络必须补充transmission-gate网络所取代。T-gate网络实现牵引功能是用于驱动的真实输出绝热大门,而T-gate网络实现下拉功能驱动互补输出节点。中可用的所有输入也应注意补充形式。两个网络在绝热逻辑电路用于chargeup以及沿着输出的功放,确保能源存储在输出节点电源可以检索,在每个周期。允许绝热操作,原始电路的直流电压源必须更换由脉冲功率供应增加电压输出。注意必要的电路修改传统的CMOS逻辑电路转换成绝热逻辑电路增加设备数量的两倍。同时,能量耗散的减少为代价的开关速度慢,这是最终权衡所有绝热方法。 |
2.2绝热开关 |
| 一个典型的绝热开关电路在Fig.1.3如图所示。在这里,由恒流源负载电容充电,这对应于一个线性电压斜坡。之间的主要区别传统CMOS电路和绝热电路是在绝热电路负载电容恒流源而被指控 |
| 传统的CMOS电路,它是由一个恒定的电压源。Fig.1.3。让R的开态电阻 |
| 上拉电路的网络。 |
| 假设风险投资(t)在t = 0 = 0 |
| Vc (t) = (1 / C) Isourcet |
| 在那里, |
| Isource = C (Vc (t) / t) |
| 能量耗散电阻R从t = 0 t = t可以找到 |
| Ediss = R∫Isource 2 dt |
| = Isource 2 rt |
| = (RC / T) C Vc 2 (T) |
| 从这个方程可以看出; |
| (1)如果充电时间大于2 rc然后消散的能量更小比常规CMOS电路。 |
| (2)耗散能量成反比,也就是说消散的能量可以任意小的通过增加充电时间 |
| (3)耗散能量正比于R与传统CMOS情况消散的能量取决于负载电容和电压摆幅。 |
| (4)充电电阻减小,损耗的能量减少。 |
| Fig.1.2描绘了绝热电路中电荷流动。上拉电路驱动的真实输出绝热门而下拉电路驱动互补输出节点。网络在绝热以及充电电荷输出电容器。周期的结束时,能量流回电源。这个电路的重要组成部分是增加的脉冲电源直流供电的电压而不是传统的逻辑 |
| CPAL家族是最好的解决方案顺序绝热电路设计包括两个主要电路,一个是逻辑功能电路和其他负载驱动电路。正确的选择电路的逻辑功能和CPAL家人产生任何逻辑标识。 |
3.1实现CPAL盖茨 |
| CPAL缓冲区的基本结构见图3.1。它是由两个主要部分:电路和负载驱动电路的逻辑功能。逻辑电路由我们NMOS晶体管(N5-N8)与互补通过晶体管逻辑(CPL)功能块。传播的负载驱动电路由一对盖茨(N1、P1和N2, P2)。夹晶体管(N3和陶瓷)确保稳定运行,防止漂浮的输出节点。级联CPAL盖茨是由两阶段non-overlap power-clocks。 |
3.2两相CPAL T触发器 |
| 两相CPAL T触发器实现CPAL 2:1 MUX结合CPAL EXOR-MUX门Fig.3.10所示。T触发器与复位,使终端基于两阶段CPAL电路所示因为预先设定拖鞋更普遍,适用于绝热时序电路的设计,添加一个复位线为绝热T拖鞋使用多路复用器。当复位逻辑“1”,输出Q是设置为' 0 '。如果重置“0”,多路复用器的功能是一样的CPAL缓冲区。还添加了一个使终端(EN) T触发器。假设人字拖的现状是问:然后,在逻辑“1”时,下一个状态Q + T触发器可以写成的Q + T。如果在“0”,下一个状态是Q + = Q。复杂的时序电路也可以实现 |
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诉的结论 |
| 介绍了绝热拖鞋和时序电路的实现。两阶段的人字拖实现CPAL(通过晶体管互补绝热逻辑)电路两阶段non-overlap功率时钟发生器用于供应CPAL时序电路,这是实现通过使用一个简单的转换器和单相正弦功率时钟。时序电路的绝热power-gating方案可以提出。power-gating的绝热时序电路方案达到节省大量能源在一个广泛的频率,相比与传统CMOS电路。 |
数据乍一看 |
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引用 |
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