7、绝热逻辑电路设计：低功耗与高性能的探索

绝热逻辑电路设计：低功耗与高性能的探索

1. 绝热逻辑电路概述

随着便携式电子设备对长续航和可靠功能的需求不断增加，低功耗电路设计变得至关重要。绝热逻辑作为一种有前景的低功耗设计方法，通过回收负载电容中的电荷，减少了传统CMOS电路中能量浪费的问题，从而实现更低的功耗。本文将详细介绍基于绝热逻辑的组合电路和时序电路的设计，并对不同类型的电路进行比较分析。

2. 组合电路分析

2.1 比较器

比较器在数字电路中用于比较两个输入信号的大小。不同类型的比较器在晶体管数量、功耗（PD）、延迟和功耗延迟积（PDP）等方面存在差异。以下是不同类型比较器的比较分析：
| 序号 | 比较器类型 | 晶体管数量 | PD (µW) | 延迟 (ns) | PDP (fJ) |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 紧凑数字的按位竞争逻辑 | 964 | – | 1.12 | – |
| 2 | 2 - 位ECRL | 110 | 0.000023 | 35.05 | – |
| 3 | 2 - 位PFAL | 92 | 0.0000016 | 46.139 | – |
| 4 | 64 - 位数字比较器（CMOS逻辑） | – | 0.0000017 | 130.69 | 22.7 |
| 5 | 双尾比较器 | – | 31.48534 | – | – |
| 6 | ECRL和2PASCL | – | 21.3287 | – | – |
| 7 | 2N - 2N2P和2PASCL | – | 16.96743 |