برق 19. جمع کننده کامل 1 بیتی زیر آستانه ای در فناوری CMOS 65 نانومتری

جمع کننده کامل 1 بیتی زیر آستانه ای در فناوری CMOS 65 نانومتریچکیده در این مقاله، جمع کننده کامل (FA) نوینی ارائه می‌گردد که برای عملکرد با توانهای بسیار پایین بهینه سازی شده است. مدار مذکور، بر پایه گیتهای XOR اصلاح شده‌ای طراحی گشته که با هدف کمینه سازی مصرف توان در ناحیه زیرآستانه‌ای عمل می کنند. نتایج شبیه سازی شده با مدلهای استاندارد CMOS 65 نانومتر انجام شده است. نتایج شبیه سازی، یک بهبود 5 تا 20 درصدی را در بازه فرکانسی 1Khz تا 20MHz و ولتاژهای تغذیه زیر 0.3V نشان میدهد. مقدمه تغییر مقیاس ولتاژ تغذیه  یکی از موثرترین راهها در کاهش مصرف توان مدارهای دیجیتال است. کارایی این روش بعلت وجود رابطه درجه دوم میان مصرف توان دینامیک و ولتاژ تغذیه می باشد. اما در این روش، عملکرد مدار به خاطر رابطه معکوس تاخیر مدار با سطح جریان کاهش می یابد. به همین علت، ولتاژ آستانه را در فرایندهای زیرمیکرونی عمیق برای رفع این مشکل کاهش می دهند. کاهش ولتاژ آستانه، منجر به افزایش نمایی جریان زیرآستانه  می‌گردد که امکان استفاده از این ناحیه (زیرآستانه) را در مدارهای منطقی ارزیابی   - با کران نویز قابل قبول - می دهد. بدون اعمال روشهای خاص، عملکرد زیرآستانه ای سبب کاهش سرعت پاسخگویی (به سبب کاهش جریان) می شود. جریان مورد ارزیابی در این حالت، جریانی است که در ولتاژ گیت –سورس کوچکتر یا مساوی ولتاژ آستانه و ولتاژ تغذیه نزدیک به ولتاژ آستانه رخ می دهد. همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود، نسبت I_on (وقتی ترانزیستور در حال ارزیابی است) به I_off (وقتی ولتاژ گیت-سورس صفر یا نزدیک صفر است) در مقایسه با Ion/Ioff در ولتاژهای تغذیه‌ی بالا، کوچکتر است. با این حال، در کاربردهای با مصرف توان بسیار پایین (مثل ایمپلنتها یا حسگرهای بدون سیم)، سرعت کاری دغدغه اصلی طراحی نیست، زیرا قیود پهنای باندی در این موارد با مسامحه اعمال می گردد. برای این کاربردها، مهمترین هدف طراحی بهینه سازی بمنظور مصرف توان پایین است. جمع دو بیت A و B با بیت نقلی Cin، بیت SUM (مجموع)  و بیت خروجی نقلی Cout را تولید می‌کند. 

نانو تکنولوژی

---