[發明專利]單相位時鐘低電平異步復位低功耗觸發器及其控制方法

有效

• 申請號: 201410319019.2
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104202032B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 單偉偉;郭銀濤;蔣樊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K17/22
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所32250
• 代理人: 王斌

1.一種單相位時鐘低電平異步復位低功耗觸發器，包括主鎖存器(1)、從鎖存器(2)和輸出單元(3)，其特征在于：

所述主鎖存器(1)由數據輸入單元(4)和數據鎖存單元(5)組成，數據輸入單元(4)由二輸入與門X1、二輸入或門X2和二輸入與非門X3組成，數據鎖存單元(5)由二輸入與門X4、二輸入或非門X5和反相器X6組成，二輸入與門X1的一個輸入端連接時鐘信號CK，另一個輸入端連接二輸入或非門X5的輸出端，二輸入與門X1的輸出端連接二輸入或門X2的一個輸入端，二輸入或門X2的另一個輸入端連接輸入數據D，二輸入或門X2的輸出端連接二輸入與非門X3的一個輸入端，二輸入與非門X3的另一個輸入端連接異步復位信號RDN，二輸入與門X4的一個輸入端連接時鐘信號CK，另一個輸入端連接反相器X6的輸出端，二輸入與門X4的輸出端連接二輸入或非門X5的一個輸入端，二輸入或非門X5的另一個輸入端連接二輸入與非門X3的輸出端，二輸入或非門X5的輸出端連接反相器X6的輸入端；

所述從鎖存器(2)由兩個自適應耦合單元(6)，反相器X7、X8，NMOS管MN0、MN1和PMOS管MP2構成，NMOS管MN0、MN1的源極分別連接二輸入或非門X5的輸出端和反相器X6的輸出端，柵極均連接時鐘信號CK，漏極分別連接反相器X7、X8的輸入端；或者，NMOS管MN0、MN1的漏極分別連接二輸入或非門X5的輸出端和反相器X6的輸出端，柵極均連接時鐘信號CK，源極分別連接反相器X7、X8的輸入端；PMOS管MP2的柵極連接異步復位信號RDN，其源極連接電源VDD，漏極連接反相器X8的輸入端；或者，PMOS管MP2的漏極連接電源VDD，源極連接反相器X8的輸入端；自適應耦合單元(6)由一個PMOS管和一個NMOS管構成，PMOS管和NMOS管的柵極、漏極、源極分別相連形成自適應耦合單元(6)的柵極、漏極、源極，其中一個自適應耦合單元(6)的柵極連接二輸入或非門X5的輸出端，其源極連接反相器X8的輸入端，漏極連接反相器X7的輸出端；或者，所述其中一個自適應耦合單元(6)的漏極連接反相器X8的輸入端，源極連接反相器X7的輸出端；另一個自適應耦合單元(6)的柵極連接反相器X6的輸出端，其源極連接反相器X7的輸入端，漏極連接反相器X8的輸出端；或者，所述另一個自適應耦合單元(6)的漏極連接反相器X7的輸入端，源極連接反相器X8的輸出端；

所述輸出單元(3)由反相器X9、X10構成，反相器X9的輸入端連接反相器X7的輸出端，反相器X10的輸入端連接反相器X8的輸出端。

2.如權利要求1所述的單相位時鐘低電平異步復位低功耗觸發器，其特征在于二輸入與門X4、二輸入或非門X5和反相器X6構成一個保存數據的耦合環路。

3.如權利要求1所述的單相位時鐘低電平異步復位低功耗觸發器，其特征在于反相器X7、X8和兩個自適應耦合單元構成一個保存數據的耦合環路，自適應耦合單元削弱該耦合環路的 耦合程度，降低環路狀態翻轉時所需的電路強度。

4.如權利要求1所述的單相位時鐘低電平異步復位低功耗觸發器，其特征在于：二輸入與門X1和二輸入或門X2防止當輸入數據D和數據鎖存單元(5)中的數據都為零時，二輸入或門X2和二輸入與非門X3在每一個時鐘周期進行翻轉。

5.如權利要求1所述的單相位時鐘低電平異步復位低功耗觸發器，其特征在于：輸出單元(3)的反相器X9、X10分別輸出與輸入數據D相位相同和相位相反的數據。

6.如權利要求1所述單相位時鐘低電平異步復位低功耗觸發器的控制方法，其特征在于：

在主鎖存器(1)中：二輸入與門X4、二輸入或非門X5和反相器X6構成保存數據的鎖存單元，當時鐘信號CK為低電平時，通過二輸入與門X4將鎖存單元打開，輸入數據D通過二輸入或門X2、二輸入與非門X3和二輸入或非門X5寫入鎖存單元；當時鐘信號CK為高電平時，數據鎖存單元(5)對輸入數據D進行鎖存；

在從鎖存器(2)中：反相器X7、X8和兩個自適應耦合單元構成一個保存數據的耦合環路，自適應耦合單元削弱該環路的耦合程度，降低環路狀態翻轉時所需的電路強度；當時鐘信號CK為高電平時，NMOS管MN0、MN1導通，從鎖存器(2)打開，將主鎖存器(1)輸出的數據輸出到輸出單元(3)，當時鐘信號CK為低電平時，NMOS管MN0、MN1關閉，從鎖存器(2)關閉，將主鎖存器(1)輸出的數據進行保存，輸出單元(3)的輸出保持不變。

7.如權利要求6所述的控制方法，其特征在于：異步復位信號RDN對主鎖存器(1)和從鎖存器(2)的輸出值進行復位，設定觸發器的初始狀態。