[发明专利]一种三值绝热低功耗加法器单元及加法器

摘要

本发明公开了一种三值绝热低功耗加法器单元及加法器，首先用钟控时钟信号控制输入信号采样电路中的各个NMOS管对各输入信号进行采样，然后采样得到的各采样值按照要求实现的加法逻辑关系通过自举操作的NMOS管构建相应的四个求和电路模块和交叉存贮型结构的进位输出电路，功率时钟Φ1、Φ通过四个求和电路模块和进位输出电路完成对输出负载的赋值和能量回收，能够实现正确的逻辑功能；与由门电路实现的三值全加器相比，本发明的加法器单元的电路延迟和面积更小、功耗更低；与DPL三值加法器相比，本发明的加法器在0.9μs时间内，本发明的加法器能够节省能耗约90％左右，具有明显的低功耗特性。

主权项

1.一种三值绝热低功耗加法器单元，该加法器单元的输入信号包括加数输入信号、被加数输入信号、低位进位输入信号、互补的加数输入信号、互补的被加数输入信号及互补的低位进位输入信号，其特征在于该加法器单元包括输入信号采样电路、求和输出电路和进位输出电路，所述的输入信号采样电路的信号输入端输入所述的加数输入信号、所述的被加数输入信号、所述的低位进位输入信号、所述的互补的加数输入信号、所述的互补的被加数输入信号及所述的互补的低位进位输入信号，所述的输入信号采样电路接入幅值电平对应逻辑2的钟控时钟信号，所述的幅值电平对应逻辑2的钟控时钟信号控制所述的输入信号采样电路对所述的加数输入信号、所述的被加数输入信号、所述的低位进位输入信号、所述的互补的加数输入信号、所述的互补的被加数输入信号及所述的互补的低位进位输入信号进行采样，所述的输入信号采样电路的信号输出端输出所述的加数输入信号、所述的被加数输入信号、所述的低位进位输入信号、所述的互补的加数输入信号、所述的互补的被加数输入信号及所述的互补的低位进位输入信号各自对应的一组采样值；所述的求和输出电路主要由四个求和电路模块组成，四个所述的求和电路模块的信号输入端均输入所述的加数输入信号对应的采样值、所述的被加数输入信号对应的采样值、所述的互补的加数输入信号对应的采样值及所述的互补的被加数输入信号对应的采样值，四个所述的求和电路模块分别均接入幅值电平对应逻辑2的功率时钟信号和幅值电平对应逻辑1的功率时钟信号，将四个所述的求和电路模块分别记为S₀、S₂和所述的S₀求和电路模块的信号输出端与所述的求和电路模块的反馈信号输入端相连接，所述的求和电路模块的信号输出端与所述的S₀求和电路模块的反馈信号输入端相连接，所述的S₂求和电路模块的信号输出端与所述的求和电路模块的反馈信号输入端相连接，所述的求和电路模块的信号输出端与所述的S₂求和电路模块的反馈信号输入端相连接，所述的S₀求和电路模块的信号输出端与所述的求和输出电路用于输出求和输出信号的信号输出端之间设置有第一NMOS管，所述的第一NMOS管的源极与所述的S₀求和电路模块的信号输出端相连接，所述的第一NMOS管的漏极与所述的求和输出电路用于输出求和输出信号的信号输出端相连接，所述的第一NMOS管的栅极接入所述的互补的低位进位输入信号对应的采样值，所述的求和电路模块的信号输出端与所述的求和输出电路用于输出互补的求和输出信号的信号输出端之间设置有第二NMOS管，所述的第二NMOS管的源极与所述的求和电路模块的信号输出端相连接，所述的第二NMOS管的漏极与所述的求和输出电路用于输出互补的求和输出信号的信号输出端相连接，所述的第二NMOS管的栅极接入所述的互补的低位进位输入信号对应的采样值，所述的S2求和电路模块的信号输出端与所述的求和输出电路用于输出求和输出信号的信号输出端之间设置有第三NMOS管，所述的第三NMOS管的源极与所述的S₂求和电路模块的信号输出端相连接，所述的第三NMOS管的漏极与所述的求和输出电路用于输出求和输出信号的信号输出端相连接，所述的第三NMOS管的栅极接入所述的低位进位输入信号对应的采样值，所述的求和电路模块的信号输出端与所述的求和输出电路用于输出互补的求和输出信号的信号输出端之间设置有第四NMOS管，所述的第四NMOS管的源极与所述的求和电路模块的信号输出端相连接，所述的第四NMOS管的漏极与所述的求和输出电路用于输出互补的求和输出信号的信号输出端相连接，所述的第四NMOS管的栅极接入所述的低位进位输入信号对应的采样值；所述的进位输出电路的信号输入端输入所述的加数输入信号对应的采样值、所述的被加数输入信号对应的采样值、所述的低位进位输入信号对应的采样值、所述的互补的加数输入信号对应的采样值、所述的互补的被加数输入信号对应的采样值及所述的互补的低位进位输入信号对应的采样值，所述的进位输出电路接入幅值电平对应逻辑2的功率时钟信号，所述的进位输出电路的信号输出端输出进位输出信号和互补的进位输出信号。