基于BiCMOS的高性能双边缘触发级转换触发器设计与压缩感知AIC应用

本文主要探讨的是"基于BiCMOS的高性能双边缘触发级转换触发器设计"。在现代数字集成电路设计中，低功耗与高性能是追求的重要目标。双电源电压方案是实现这一目标的有效手段，其中，级转换触发器（Level Converting Flip-Flop, LCFF）作为关键电路单元起着至关重要的作用。作者提出了一种创新的通用结构和设计方法，特别针对BiCMOS工艺，设计了PNP-PNP-DELCFF和NPN-NPN-DELCFF两种类型的触发器。 文章首先回顾了传统的数字信号处理中的挑战，特别是在满足高速度和低功耗需求时，如何突破奈奎斯特采样定理的限制。在这个背景下，压缩感知（Compressive Sensing, CS）理论应运而生，它允许对稀疏信号进行低采样率的高效处理。这种理论在模拟到信息转换器（Analog-to-Information Converter, AIC）的设计中具有重要意义，它可以替代传统的模拟到数字转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC），解决高速率信号采样的瓶颈问题。 本文深入分析了AIC的数学模型和架构，探讨了其在压缩感知理论中的应用潜力。作者着重介绍了一种硬件实现方案，旨在将理论转化为实际的AIC设计，这在提高数据处理效率的同时，降低了系统能耗。通过HSPICE在TSMC 180nm工艺下的仿真验证，展示了所提出的LCFF设计在逻辑功能上的正确性和性能优势。 在设计过程中，可能涉及到的关键技术包括多阈值互补金属氧化物半导体（BiCMOS）工艺的优势利用、双边缘触发机制的优化、以及低功耗电路设计策略。通过这些创新设计，本文的工作有望推动LCFF在低功耗、高性能数字电路中的广泛应用，并为其他领域的信号处理系统提供新的解决方案。整个研究不仅提升了电路的效率，也展示了在复杂技术背景下的理论与实践结合的能力。