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电流型CMOS电路以其速度高、失真小、功耗低、工作电压低、抗干扰性能好、易于实现加、减、倍乘等算术运算等优点而受到越来越多的重视。射极耦合逻辑(emitter-coupled logic, ECL)电路其晶体管工作在非饱和状态,消除了限制速度提高的晶体管存储时间,极大提高了电路的工作速度,同时其功耗不随着频率的升高而增加,因此ECL电路在高速集成电路设计中具有广泛的应用。ECL电路虽然外部以电压信号作为逻辑值,但其内部是以电流的流向控制晶体管对的开关,因此在本文中将ECL电路作为电流型电路进行研究。阈算术代数系统充分利用电流信号易于实现算术运算的特点,并提出和图为阈算术函数的图形表示,其作用相当于卡诺图对逻辑函数的图形表示,使设计过程更加直观,大大降低了电流型电路的设计难度,目前该方法已成功应用于电流型组合电路的设计,尚未将该代数系统进行时序电路的设计。触发器作为时序电路的基本单元,对数字集成电路系统的性能起着至关重要的作用,高性能的触发器设计一直是数字系统设计的重要任务。因此将该方法应用于触发器电路的设计,为触发器电路提供一种高效直观的设计方法,对于电流型时序电路的研究具有重要的理论意义与实际价值。本文首先在讨论了以差动电流开关为基本单元的ECL电路的特点的基础上,结合阈算术代数系统提出了基于阈算术代数系统的ECL二值及多值组合电路的设计方法,并进一步提出基于阈算术代数系统的ECL二值及多值触发器设计方法。在所提出方法的基础上进行了具体ECL二值及多值组合电路实例设计、ECL二值及三值D锁存器的设计以及ECL三值T锁存器的设计,并根据所提出的锁存器进行了ECL二值主从D触发器的设计,也可根据ECL三值D和T锁存器进行相应的触发器设计。本文随后在研究电压型触发器结构的基础上,根据阈算术代数系统的特点提出了基于阈算术代数系统的电流型CMOS脉冲D触发器的通用结构,并根据该通用结构和阈算术代数系统设计了二值、三值以及四值电流型CMOS脉冲D触发器,设计的触发器均可应用单边沿和双边沿触发。本文所设计的电路均采用TSMC180nm工艺,使用HSPICE进行模拟和验证,结果表明,所设计的电路均具有正确的逻辑功能和良好的瞬态特性。本文将阈算术代数系统成功应用于ECL电路和电流型CMOS触发器的设计,为ECL电路和电流型CMOS触发器的设计提供了一种直观有效的设计方法,且所设计的电路具有结构简单,速度快的优点,适合用于高速低功耗电路。