目前集成电路工艺及其集成度的快速增长,使得功耗问题成为集成电路发展的主要障碍,同时电路输出信号的可靠性也电路分析的重要标准,而降低集成电路芯片的能量损失成为当前研究与探索的首要目标。近几年来对于称为能量恢复型电路的研究渐渐的浮出水面,能量恢复型电路采用的是渐变的功率时钟信号,能很好的回收一部分电路能量,起到减小电路能耗的目标。不单单是能量恢复型电路的运用,并且近几年对于电路供电电压方面的研究也逐步进入人们的视线中。因此为降低电源电压提出的近阈值技术,因其拥有的明显降低的电路功耗的效果,而在如今的集成电路设计被视为比较有价值的研究对象。本课题通过电路的输入输出信号响应分析,来指导电路的改进设计,使得改进后的电路信号输出能够吻合期望的输出响应。在此基础上调整电路结构以及电路的阈值来调整电路的输出信号的可靠性,以达到输出响应的要求,并以减小电路的能耗为标准。同时将近阈值技术运用在绝热电路的研究中,使用不同绝热逻辑电路,改进电路的宽长比以及改进电路结构,提出几种新型电路结构使得输出响应更吻合期望的输出响应,并且以适应不同电压下不同性能的要求。并且以时序的计数器电路与组合加法器电路进行模拟仿真得出在低电压状态下依然能使电路正常工作,保持一定的工作频率。针对这个课题本文的内容安排如下：首先通过对近阈值技术深入的了解,并在传统CMOS电路中构建模型了解传统CMOS电路在电流与延时特性,设计适合于近阈值技术的传统CMOS组合与时序电路设计,确定近阈值技术在传统CMOS设计中可行性,确保电路输出信号的可靠性。接着介绍绝热电路基本原理,研究绝热电路输入、输出与传统电路输入输出信号的不同。通过对CPAL与CAL两种绝热逻辑对电路进行设计,结合传统CMOS电路的设计思想,设计适应于近阈值技术的绝热电路结构,采用CPAL与CAL绝热逻辑分别设计组合与时序电路,测出工作的最低电压以及保持相对可以的工作频率。再则研究电路的输入输出信号的特性,通过改进电路以及电路阈值来提高电路的输出信号的可靠性。最后为了进一步降低能耗,在近阈值技术的基础上运用功控技术与双阈值技术,并且改进CPAL绝热逻辑电路结构来使电路获得更好性能优势。在此同时加入双阈值技术来进一步降低电路的能耗,实现对能耗降低的主要目的。