بهبود مشخصات مدارهای زیرآستانه

با کوچک شدن روزافزون تکنولوژی و افزایش چگالی مدار های vlsi، اهمیت کاهش مصرف انرژی و توان در این مدار ها بیش از پیش به چشم می خورد. در بسیاری از وسایل، مصرف انرژی پایین به منظور افزایش طول عمر باتری در اولویت اول طراحی قرار می گیرد. یکی از گزینه های بسیار مناسب برای این موارد، مدارهایی هستند که در ناحیه زیرآستانه کار می کنند. با این وجود با پیشرفت تکنولوژی و اضافه شدن امکانات جانبی نیاز به کاهش مصرف انرژی و افزایش سرعت در این مدارها دیده می شود. در این پایان نامه خانواده های منطقی مختلف در ناحیه زیرآستانه (برای گیت های and، or و xor)، از نظر سرعت، توان و انرژی مصرفی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، مناسب ترین خانواده از نظر سرعت، مدار دومینو همراه با بایاس دینامیکی بدنه است. از نظر مصرف انرژی نیز این خانواده برای گیت or (برای تمام بارهای خروجی) و xor دارای بار خروجی بزرگ در وضعیتی بهتر از سایر خانواده ها قرار دارد و برای گیت های xor دارای بار خروجی کوچک، گیت های انتقالی با بایاس دینامیکی بدنه پیشنهاد می شود. همچنین در مورد گیت and، خانواده پیشنهادی به ازای تمام بارهای خروجی، مدار cmos همراه با بایاس دینامیکی بدنه است. در فصل 7 به منظور افزایش محدوده سرعت در مدارهای زیرآستانه، دو مدار دومینو جدید معرفی شده است. این دو مدار با تغییر ولتاژ بدنه ترانزیستورها (بدون احتیاج به تغذیه اضافی) موجب بهبود همزمان سرعت و توان در مدارهای دومینو زیرآستانه می شوند. برای مدار پیشنهادی اول در بدترین حالت توان و تاخیر به ترتیب 37% و 71/64% نسبت به دومینو زیرآستانه استاندارد بهبود پیدا می کند. در مدار دوم، مصرف توان به علت استفاده از ترانزیستورهای کمتر، به میزان 22% تا 33% نسبت به مدار پیشنهادی اول کاهش می یابد. با این حال تاخیر این مدار نیز به میزان 8% نسبت به مدار پیشنهادی اول افزایش می یابد.