三值电流型CMOS极性变换电路的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第8卷第3期殖童簸145一三值电流型CMOS极性变换电路的设计应时彦陈偕雄浙江工学晓电子系,310014)(杭州大学电子工程系．杭州3l。。28)7／V／2摘要从电流型CMOS电路的特点出发．提出了混合开关理论。并将该理论应用于三值电流型CMOS电路的设计．此外。对所设计的极性变换电路利用SPICE程序进行了计算机模拟．里关键词；三值—CMO—SI~,CMOS电路；墨丝皇垫鹭多值逻辑1引言在多值逻辑电路的研究中，ECL电路与CMOS电路被认为是最有前途的

2、两个研究方向．多值电流型CMOS电路由于能方便地实现信号加、减和比较运算。不需多组电源以及与现有的CMOS工艺兼容等优点，在国际上受到普遍的重视．许多学者提出了一些多值电流型CMOS电路的设计～．然而，迄今尚缺乏系统的、有效的设计理论指导多值电流型CMOS电路的设计．我们从传输函数理论对电压型CMOS电路设计和差动电流开关理论对ECL电路设计的成功指导中受到启迪～：必须在区分两类变量的基础上，建立适用于电流型CMOS电路的设计理论2混合开关理论首先应该区分两类变量——开关变量和信号变量．设a，卢⋯⋯为

3、开关变量，，卢∈{T，F)．T(True)和F(False)表示二种相反的状态，丁表示开关闭合，而F表示开关断开．对于开关变量存在与(·)、或(+)、非(～)3种基本运算．这3种运算在布尔代数中已有介绍。在此不再赘述．设，Y，⋯⋯为三值信号变量，z，yE{0，1，2)．在电流型CMOS电路中，用不同的电流值表示信号变量所取的不同逻辑值．对于信号变量存在如下基本运算：补运算垒2一求和运算z＆。，垒+j，取大运算Vy~max(x，j，)取小运算Ay~min(，)模3加运算0j，(+j，)模3乘运算xy~(

4、x×j，)。d上述诸式中“+”、“一”、“×”分别为代数加、减、乘、为了描写MOS管开关状态控制信号传输文稿收到日期：1991—05—22*国家自然科学基金资助项目维普资讯http://www.cqvip.comI46科技通报8卷的作用，引入了如下二个运算电流传输运算(口=T)(口=F)短路运算上{譬；；为了描写信号变量x,lMOS管开关状态的控制，引入了阈运算低阈运算一r}(>f)高阈运算立0(<1)(<<)双阈运算垒(其它)基于上述定义，容易得到关于上述运算的以下基本性质．2．1与传输运算有关的性

5、质(口)*=(*)*口=Y(口·)(8)*口一(*口)8L(*口)*口)^(y*)=(*)^(口)=^)*(口·)(*口)V(口)=V)**口)V*F)=x*(d+)*口)8L(d)一(Jr8)*口2．2与短路运算有关的性质(上口)上=(J-)上口=Y上+)(＆)上口=0上口)8L(上口)上口)^(上卢)=上)^(上口)一^y)上(口十)b上口)V(y上口)=V)上上口)V上卢)=上(口-)2．3与阈运算有关的性质‘1一：=’-一‘1’⋯I1．-’i一1’—1-’i=々一一2．4与求和运算有关的性质(

6、。‘)8L(。‘’‘)8L(’)=Y(y。‘)8L(。‘’‘)一’(。’)8L(’)=Y。(*lI)8L(*)=Uyt*一)8L(*—)8L(*z)]上(yl*lI)8L(*)=[(*—)＆(*I!一：)8L(弘*z)]上‘tx'2(yl，『)＆(*‘)=[(*一-)＆(*1)＆o*。z)]上一-维普资讯http://www.cqvip.com3期应时彦陈偕雄：三值电流型CMOS极性变换电路的设计147式中k为任意值信号量．2．5传输运算与短路运算的互换一L’zl一Ly*J1—2一上(一I+)y(t+

7、：)一上t3"根据以上讨论，在三值逻辑中的任意单变量函数可以表示为，()一[，(0)*。]&【，(1)*。’]8，(2)*]一[，(0)上]&(1)上(。+’)]&If(2)上一]3具有整形功能的三值电流型cM0s极性变换电路的设计文献[9]给出了电流比较电路，如图I(a)所示．如果。>，则为高电平．如果i。<如，则输出为低电平将电流比较器与开关相结合，便得到*及*X的电路实现，分别如图1(b)～(e)所示．图1(a)电流比较电路}(b)、(c)*的电路实现I(d)、(e)*z的电路实现现在让我们讨论

8、三值电流型CMOS极性变换电路．在三值表1真值表逻辑中，信号变量存在6种不同的极性表示，各种极性表示的真值表如012表1所示．显然，X一表示整形电路，202一即为求补电路．根0l2蛐ll2O据表1和有关的运算基本性质，我们可以得到蛐22Ol以。=一(O。‘)&(1*¨’)&(2*)202l一(1*。。)&(2’)一(1*)&(1*‘)2T01lO22．z~l22lO01一(1，2，0)=(1*。)&(2*。一)&(0*)一(1。)&(2*’