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互補式金氧半脈波化時脈系統之設計與應用

為了解決d型正反器應用的問題，作者楊博惠 這樣論述：

本論文針對數位時脈系統，提出其功率消耗分析及其實驗結果，供設計一個新低功率消耗的脈波化時脈系統。為了有效的實現一個低功率消耗的數位同步時脈系統，我們首先推導整個系統的功率消耗模型。從分析及模擬的實驗結果發現，對整體同步式數位系統而言，其時脈系統所消耗的功率是不可忽視的。而其中數位儲存元件又是主導時脈系的關鍵。因此，我們提出了一個新型的低功率真單相脈波觸發的D型正反器。這個新的正反器電路只有五個電晶體元件，且只有一個電晶體被時脈訊號觸發到。如果這個新型正反器可以大量使用在數位步同系統中，則系統可以因它而大幅減少等效扇出的電容性負載。同時，它也大量減少了整個時脈分佈上的電容

性導線的負載。 為了省去專為窄脈波時脈系統而花費的設計成本，我們提出另一個真單相區域性脈波化的D型正反器。此設計亦由低功率目標為出發點，又同時想達成高效的目標。此正反器是改良自一個五個電晶體的D型閂鎖器。而它自行在電路內部產生窄脈波，這使它動作起來像一個D型正反器。在全域性的非窄脈波時脈系統上，此新型的正反器可以在相同的操作頻率下比傳統的半動態D型正反器節省更多的功率。雖然如此，如果整個時脈訊號能完全使用窄脈的話，則我們先前提出的真單相脈波觸發的D型正反器可以節省更多的功率消耗。 在真單相脈波觸發的D型正反器應用上，一個強健的窄脈波產生器是需要的。於是，

我們在本論文中另外提出一個使用低電壓的脈波寬度控制迴路。它應用一個簡單幫浦電路當成脈寬檢測電路，來達成低電壓操作及脈寬感測。同時，為了能配合鎖相迴路在同一控制迴路中都能鎖定。我們分別提出了兩個不同脈寬範圍的脈波產生器。這兩個新的脈波產生器最主要的優點是，它的輸出脈波的上昇前緣可以一直保持與輸入時脈訊號一致。同時，我們所要的脈波寬度可以經由簡單的電晶體尺寸調整來達成預設值。 兩個實驗性晶片的量測結果，確認了我們提出的低功率設計概念。並且，這也符合我們先前對脈波化時脈統的分析與模擬，進而達成對數位同步系統的高速操作及更低功率消耗的目標。