师建英，许衍彬，刘磊，门晋喜

(1.河北大学电子信息工程学院,河北保定　071002；2.河北科技学院机电系,河北保定　071000；3.95866部队无线电导航教研室，河北保定　071051)



NMOS管交叉耦合的能量回收电路设计

师建英1，许衍彬2，刘磊1，门晋喜3

(1.河北大学电子信息工程学院,河北保定071002；2.河北科技学院机电系,河北保定071000；3.95866部队无线电导航教研室，河北保定071051)

对NMOS(N-metaloxidesemiconductor)管交叉耦合逻辑(NMOS-transistorcrosscouplinglogic，NCCL)的能量回收电路进行了研究，PMOS(P-metaloxidesemiconductor)管作为输入管来降低纳米CMOS工艺中栅氧化层上的漏电流以减小功耗；在此基础上实现了绝热JK触发器电路.在90nmCMOSBSIM3工艺模型下，用HSPICE对NCCL反相器及其JK触发器进行了模拟分析，结果表明NCCL反相器的工作频率可达到1GHz；与ECRL(efficientchargerecoverylogic)反相器相比,当负载电容、时钟频率和电源电压中某一参数变化时，NCCL的功耗都出现不同程度的降低；在相同的工作条件下NCCLJK触发器的功耗约为ECRL的50%.

NMOS管交叉耦合；NCCL；NCCLJK触发器；低功耗

自从CMOS器件工艺进入纳米尺寸之后，功耗问题已经成为了特别重要的问题[1].从电路角度考虑，典型的降低功耗的方法是器件尺寸的减小、互连线的优化、栅极时钟结构、多电源技术和动态控制供电电源等[2].然而随着人们对便携式电脑、无线传感器和生物医学电子设备需求的增加，传统的低功耗设计技术已经无法满足这些应用中进一步降低电路功耗的要求，能量回收电路采用交变电压作为供电电压可以有效地降低电路的功耗.Moon等[3]提出的ECRL电路采用交叉耦合的PMOS管来存储电路的能量，结合交变电源电压实现能量的回收，但PMOS传输门自身的缺陷造成输出端的低电平不能为零，且电路中存在非绝热损失(与PMOS管的阈值电压有关)；……