[發明專利]一種基于神經元MOS管的差分型雙邊沿觸發器設計

有效

• 申請號: 201310648953.4
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103716014A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 杭國強;胡曉慧;楊旸;章丹艷;周選昌;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: H03K3/012
• 分類號: H03K3/012;H03K3/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

技術領域

本發明涉及一種差分型雙邊沿觸發器設計，更具體說，它涉及一種基于神經元MOS管的差分型雙邊沿觸發器設計。

背景技術

觸發器是數字集成電路中基本的構件，它們決定著包括功耗、延遲、面積、可靠性等電路的性能。在所有的觸發器中，差分結構的觸發器由于具有互補輸出、低功耗、簡單的結構等優點，因此應用比較廣泛。差分觸發器能夠起到放大器的作用，因此它們能夠在低擺幅電壓信號下很好的工作。它們還能夠在觸發器中建立各種邏輯功能來降低測序開銷。

雙邊沿觸發器在時鐘信號上升邊沿和下降邊沿都能夠對輸入信號取樣，從而更新輸出狀態。因此，在保持原有數據處理頻率的條件下，使用雙邊沿觸發器可以使時鐘信號的頻率減半，從而減少了時鐘網絡的動態功耗。但現有技術的雙邊沿觸發器電路結構復雜，功耗不理想，功能不靈活。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種結構合理，功耗低，控制靈活的基于神經元MOS管的差分型雙邊沿觸發器設計。

這種基于神經元MOS管的差分型雙邊沿觸發器設計，包括差分結構的主觸發器1、主觸發器2和一個差分結構的從觸發器；所述主觸發器1由構成差分結構的PMOS管m3和PMOS管m4，三輸入n型浮柵MOS管m1和三輸入n型浮柵MOS管m2構成；所述主觸發器2由構成差分結構的PMOS管m7和PMOS管m8，三輸入n型浮柵MOS管m5和三輸入n型浮柵MOS管m6構成；所述從觸發器由構成差分結構的PMOS管m9和PMOS管m10，三輸入n型浮柵MOS管m11，三輸入n型浮柵MOS管m12，三輸入n型浮柵MOS管m13和三輸入n型浮柵MOS管m14，反相器INV1和反相器INV2構成；

所述PMOS管m3、m4、m7、m8、m9和m10的源級接工作電壓VDD，所述三輸入n型浮柵MOS管m1、m2、m5、m6的源級和一個輸入端都接地，所述三輸入n型浮柵MOS管m11、m12、m13、m14的源級接地；

所述主觸發器1中構成差分結構的兩個PMOS管m3和m4的漏極分別與兩個三輸入n型浮柵MOS管m1和m2的漏極連接，并且產生主觸發器1的輸出和x1；所述主觸發器2中構成差分結構的兩個PMOS管m7和m8的漏極分別與兩個三輸入n型浮柵MOS管m5和m6的漏極連接，并且產生主觸發器2的輸出和x2；

所述主觸發器1的輸出x1和分別連接從觸發器中的三輸入n型浮柵MOS管m11和m14的一個輸入端，所述主觸發器2的輸出x2和分別連接從觸發器中的三輸入n型浮柵MOS管m12和m13的一個輸入端；

所述從觸發器中構成差分結構的兩個PMOS管m9和m10的漏極分別與兩個三輸入n型浮柵MOS管m11和m12、m13和m14的漏極連接，并通過兩個反相器INV1和INV2連接到輸出端；

在clk上升沿時，所述主觸發器1的輸出x1和通過m11和m14傳輸到輸出，所述主觸發器2的輸出x2和受輸入D決定；在clk下降沿時，所述主觸發器2的輸出x2和通過m12和m13傳輸到輸出，所述主觸發器1的輸出x1和受輸入D決定。S和R分別實現觸發器的異步置位和異步清零功能。

本發明的有益效果是：電路利用了神經元MOS管所具有的閾值易于控制這一自然屬性，無需增加特別的電路，僅需通過在n型浮柵MOS管中增加一個輸入端就可以方便的控制電路的開關。差分結構的觸發器由于具有互補輸出、低功耗、簡單的結構等優點，而運用n型浮柵MOS管下拉網絡代替了傳統的差分型觸發器中的nMOS邏輯電路，簡化了下拉網絡結構，從而進一步減小了電路的功耗。而通過浮柵MOS管的運用，觸發器中的置位端和復位端可以很方便的實現。雙邊沿觸發器在時鐘信號上升邊沿和下降邊沿都能夠對輸入信號取樣，提高了時鐘信號的效率，減少了時鐘網絡的動態功耗。異步置位和異步清零端的加入使得觸發器的功能更加靈活。

附圖說明

圖1是n型和p型多輸入浮柵MOS管符號和電容模型；

圖2是本發明的電路原理圖；

圖3是本發明實施例的一種封裝連接電路；

圖4是在25MHz時鐘頻率下圖3所示電路的瞬態功能仿真特性圖，橫坐標為時間，單位是ns，縱坐標為電壓，單位是V。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步描述。雖然本發明將結合較佳實施例進行描述，但應知道，并不表示本發明限制在所述實施例中。相反，本發明將涵蓋可包含在有附后權利要求書限定的本發明的范圍內的替換物、改進型和等同物。