犻犆犕犗犁多值加法器设计

《犻犆犕犗犁多值加法器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第１７卷第５期杭州师范大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．１７Ｎｏ．５２０１８年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｓｅｐ．２０１８犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４２３２Ｘ．２０１８．０５．０１６基于阈算术代数系统的电流型犅犻犆犕犗犛多值加法器设计姚茂群，周传鑫（杭州师范大学杭州国际服务工程学院，浙江杭州３１１１２１）摘要：通过分析电流型ＢｉＣＭＯＳ电路特点，并以和图为阈算术函数的图形表示，设计出基于阈算术代数系

2、统的电流型ＢｉＣＭＯＳ多值加法器．通过设计实例，阐述了运用和图将逻辑函数转化为阈算术函数的电流型ＢｉＣＭＯＳ多值加法器设计方法．ＨＳＰＩＣＥ模拟结果表明，所设计的电路具有正确的逻辑功能和良好的瞬态特性．该电路设计不仅使得阈算术代数系统设计的研究得到进一步的完善，而且使得多值加法器的设计更加简单、直观有效，在性能上也得到优化．关键词：阈算术代数系统；和图；多值逻辑；加法器中图分类号：ＴＰ４３３文献标志码：Ａ文章编号：１６７４２３２Ｘ（２０１８）０５０５４９０６０引言ＢＪＴ器件具有高速和电流驱动能力

3、强等特点，ＣＭＯＳ具有低功耗和高集成度等方面的优势．而ＢｉＣＭＯＳ正是在同一芯片上同时集成和兼容ＣＭＯＳ与ＢＪＴ器件，兼具ＣＭＯＳ和ＢＪＴ器件的优点于一身．以ＢｉＣＭＯＳ为基础的工艺技术和器件一般应用在对速度要求比较高的通信电路中、静态（ＳＲＡＭ）存储器、动［１６］态（ＤＲＡＭ）存储器、各种数字逻辑门电路以及门阵列等电路中．电流型电路相比电压型电路具有高速、低功耗等特点，并且以电流信号为信号变量可以解决在电压型电路中遇到的一些问题．基于电流型电路易于实现加、减、倍乘算术运算特点提出的阈算术代数系统

4、，是以阈算术运算、算术运算和非负运算为基本运算，以阈算术函数表示电流型的逻辑关系，以和图为阈算术函２［７］［８］［９］数图形表示．该理论已成功应用于ＩＬ、电流型ＣＭＯＳ和ＥＣＬ电路设计，但尚未应用于电流型ＢｉＣＭＯＳ电路的研究，故本文将阈算术代数系统应用于电流型ＢｉＣＭＯＳ电路设计，进一步提出基于和图的电流型ＢｉＣＭＯＳ多值加法器设计方法，同时完善阈算术代数系统在电流型电路设计中的应用．因为“三”是多值逻辑中最小的基，已然包含了多值电路的全部特征，而且研究三值函数与三值电路相［１０］较于研究其他多值

5、电路显然更为简单，故本文将以三值电路为多值电路对象进行讨论与研究．收稿日期：２０１７０９２５修回日期：２０１８０１０３基金项目：国家自然科学基金项目（６１７７１１７９）；国家自然科学基金项目（６１２７１１２４）；浙江省自然科学基金项目（ＬＹ１５Ｆ０１００１１）．通信作者：姚茂群（１９６７—），女，教授，博士，主要从事低功耗数字集成电路设计、智能控制、神经网络和模糊逻辑、物联网及应用研究．Ｅｍａｉｌ：ｙａｏｍａｏｑｕｎ＠１６３．ｃｏｍ５５０杭州师范大学学报（自然科学版）２０１８年１阈算术代数系

6、统［７８］阈算术代数系统理论主要包括三部分：阈算术代数运算，阈算术函数及和图．１．１阈算术代数运算［７８］阈算术代数运算包括阈算术运算、算术运算和非负运算．阈算术运算和非负运算的定义如下．１，狓＞狋，定义１高阈算术运算：〈狓〉狋＝｛．０，狓＜狋１，狓＜狋，定义２低阈算术运算：〈狓〉狋＝｛．０，狓＞狋１，狋１＜狓＜狋２，狋定义３双阈算术运算：〈狓〉狋２＝１｛．０，其他其中：狓∈［０，１，２，…，犿］，阈值狋，狋，狋［，１．５，…，犿－０．５］，犿为正整数．１２∈０．５犉（狓），如果犉（狓）＞０，定义

7、４非负运算：犉（狓）＝｛．０，如果犉（狓）≤０其中变量狓∈［０，１，２，…，犿－１］，犉（狓）表示由算术运算和阈算术运算组成的函数．１．２阈算术函数阈算术代数系统逻辑关系的解析表示称为阈算术函数．基于阈算术代数系统的基本运算可构成完备［７，１０］运算集，阈算术函数可以表示三值电路的逻辑功能．由阈算术运算的定义，可得任意单变量三值阈算术函数犉（狓）的规范展开式０．５１．５（２）·〈狓〉犉（狓）＝犉（０）·〈狓〉＋犉（１）·〈狓〉０．５＋犉１．５．任意二变量三值阈算术函数犉（狓，狔）的规范展开式为０．５１

8、．５（２，狔）·〈狓〉犉（狓，狔）＝犉（０，狔）·〈狓〉＋犉（１，狔）·〈狓〉０．５＋犉１．５＝０．５·〈狔〉０．５０．５·〈狔〉１．５犉（０，０）·〈狓〉＋犉（０，１）·〈狓〉０．５＋０．５·〈狔〉（１，０）·〈狓〉１．５·〈狔〉０．５犉（０，２）·〈狓〉１．５＋犉０．５＋１．５·〈狔〉１．５（１，２）·〈狓〉１．５·〈狔〉犉（１，１）·〈狓〉０．５０．５＋犉０．５１．５＋０．５１．５犉（２，０）·〈狓〉１．５·〈狔〉＋犉（２，１）·〈狓〉１．５·〈狔