6  三值编码器

二进制数不适合人们的十进制的计数习惯，在人机联系过程中不得不增加多余的码制变换过程。多值信号可以增加导线的信息携带量，但是迄今为此发展的多值电路在速度，功耗，电路复杂性等方面均不及成熟二值电路，因此产生了一种新的想法，即发展二值混合系统，将二值和多值的系统集成在同一芯片上，以达到兼能发挥二值电路与多值电路各自的优点。而在混合电路中，编码电路和译码电路是沟通二值系统和多值系统的唯一桥梁，因而编码电路与译码电路的设计在混值系统中有十分重要的地位。为此，以下编码器的设计为实现将三位二值信号，编码成为一位的十进制信号。

本文所设计的编码器是将表示为x, y 的三值信号，通过编码可直观表示的十进制编码。通过此编码器，可以实现在三值信号，和十进制表示的轻松转换。更加的直观的观察输入输出信号。且运用了谱技术，令电路的设计相对与传统的电路设计大大简化。

三值信号仅被作为系统中各电路间信号传输所采用的一种特殊码形，具有可减少电路外部信号引线三分之一，内部信号处理部分电路可搬用现成的二值电路进行设计，从而降低成本，且保持信号处理连线数不变，集成密度不变。所以编码器的设计十分有意义。

设输入三个信号分别为B1,B2,B3 输出的信号为T1。通过该编码器，将三值的信号通过十进制来表示。

图14  编码器电路

本文使用PSPICE电路模拟程序来分析所有已设计的电路。Pspice是一个通过电路模拟程序，它可以对含有电阻，电容，电感，互感，独立源和四种受控源，传输线，以及四种最常用的半导体（如MOS管）所组成的电路进行分析，可用它对电路进行直流，交流，瞬态分析等。

以上设计电路，已用pspice进行了模拟，结果表明，它们不仅具有正确的逻辑功能和理想的DC特性和瞬态特性，且具有较高的工作速度。这表明，应用开关信号理论的建立的采用对称三值逻辑的传输电流开关理论可成功地指导对称三值电流型CMOS电路的设计。与对称电压型CMOS电路相比，对称电流型CMOS电路不仅传输速度快，而且管子数仅为对称电压型电路的一半。与传统三值电流型CMOS电路取值{0,1,2}相比较，对称电流型CMOS电流的优点在于仅用一套电路就能实现加减运算，不再需要负数符号位，且输出特性曲线更理想，而电路的平均延时与取值为{0，1，2}的电流型CMOS电路差不多。

7 结论

本文将开关信号理论应用与采用对称二值逻辑和对称三值逻辑的电流型CMOS电路的设计，分别建立了采用对称二值和对称三值的传输开关理论。利用该理论可以从函数真值表或定义式获得展开形式，从而获得电路实现。设计试验表明，它能成功地指导对称二值和三值电流型CMOS电路的设计，且设计的电路具有简单的电路结构和良好的特性。

对称二值电路拥有设计简单方便，使用灵活的特点，适用与简单电路的设计，和较为简单的逻辑功能的实现。便于修改，可在原来简单的电路基础上，稍做变动，实现较为复杂的逻辑功能。但是，二值对称电路的信号携带量少，对逻辑功能的实现形式不够丰富，往往为实现较复杂的逻辑而设计大规模的电路。且信号的准确性不高，PSPICE模拟的图形中，由较大的偏移。所以引入三值的对称逻辑功能。

对称三值CMOS电路弥补了二值信号的单一性，令信号丰富，逻辑功能复杂且所设计的电路也相对简单。由于对称三值逻辑的取值性质刚好吻合电流信号的双向特性，因此如上文所设计的对称三值电流型CMOS电路可以处理具有双向特性的信号，令逻辑功能的实现形式丰富多彩。且在PSPICE模拟中，准确性大大提高，图形精确，偏移量少。是一种更加有效的设计手段。

本文所提出的设计实例仅限于基本电路，但提供的理论和方法可以运用于更复杂电路的设计。通过对称二值和对称三值电路的设计，其设计理念和方法更可以推广到多值对称电流型CMOS基本单元设计。

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