11、节能逻辑电路设计与天文图像压缩感知方法研究

节能逻辑电路设计与天文图像压缩感知方法研究

1. 绝热技术设计节能逻辑电路

1.1 绝热与非绝热损耗

在节能逻辑电路设计中，绝热技术是关键。绝热损耗公式为：
[E_{ADIABATIC} = T_{C}R_{ON}C_{L}V_{DD}]
其中，(R_{ON}) 是开关的导通电阻，(C_{L}) 是负载电容。通过使过渡时间远大于 (R_{ON}C_{L})，可以降低绝热损耗。

非绝热损耗则是由于开关导通时其两端的电位差引起的，它与频率无关，在低频时更为显著。非绝热损耗公式为：
[E_{NON_ADIABATIC} = \frac{1}{2}C_{1}V_{1}^{2} + \frac{1}{2}C_{2}V_{2}^{2} - \frac{1}{2}(C_{1} + C_{2})(\frac{C_{1}V_{1} + C_{2}V_{2}}{C_{1} + C_{2}})^2]
其中，(C_{1}) 和 (C_{2}) 是开关两端的电容，(V_{1}) 和 (V_{2}) 是它们的电压。为消除非绝热损耗，应满足零电压开关条件，即晶体管在漏极和源极之间存在电位差时不应导通。对于存在非绝热损耗的绝热电路，可以使用可逆逻辑来回收能量，这需要单独的电荷回收路径，并且输入必须由输出构建，这只有可逆逻辑才能实现。虽然 SCRL 使用可逆逻辑，但 RERL 更受青睐，因为与 SCRL 相比，RERL 需要的时钟轨更少。

1.2 绝热逻辑的开关方案

绝热开关方案由充电和放电路径组成，由时钟信号 (\Phi_{i}) 为电路供电。未标记的盒子是单个传输门，提供输入信号 (g_{f}) 和 (g_{b}) 以防止