In this study, we propose a ternary D flip-flop using tristate ternary inverters for an energy-efficient ternary circuit design of sequential logic. The tristate ternary inverter is designed by adding the functionality of the transmission gate to a standard ternary inverter without an additional transistor. The proposed flip-flop uses 18.18% fewer transistors than conventional flip-flops do. To verify the advancement of the proposed circuit, we conducted an HSPICE simulation with CMOS 28 nm technology and 0.9 V supply voltage. The simulation results demonstrate that the proposed flip-flop is better than the conventional flip-flop in terms of energy efficiency. The power consumption and worst delay are improved by 11.34% and 28.22%, respectively. The power-delay product improved by 36.35%. The above simulation results show that the proposed design can expand the Pareto frontier of a ternary flip-flop in terms of energy consumption. We expect that the proposed ternary flip-flop will contribute to the development of energy-efficient sensor systems, such as ternary successive approximation register analog-to-digital converters.
We have designed and measured an SFQ(Single Flux Quantum) OR gate for a superconducting ALU (Arithmetic Logic Unit). To optimize the circuit, we used WRspice, XIC and Lmeter for simulations and layouts. The OR gate was consisted of a Confluence Buffer and a D Flip-Flop. When a pulse enters into the OR gate, the pulse does not propagate to the other input port because of the Confluence Buffer. A role of D Flip-Flip is expelling the data when the clock is entered into D Flip-Flop. For the measurement of the OR gate operation, we attached three DC/SFQs, three SFQ/DCs and one RS Flip -Flop to the OR gate. DC/SFQ circuits were used to generate the data pulses and clock pulses. Input frequency of 10kHz and 1MHzwere used to generate the SFQ pulses from DC/SFQ circuits. Output data from OR gate moved to RS flip -Flop to display the output on the oscilloscope. We obtained bias margins of the D Flip -Flop and the Confluence Buffer from the measurements. The measured bias margins $\pm$38.6% and $\pm$23.2% for D Flip-Flop and Confluence Buffer, respectively The circuit was measured at the liquid helium temperature.
A method of triggering a series connected complementary transister flip-flop is described. Also measurements have been made for the operation region with respect to the input pulse variation. This circuit is compared with a Eccles-Jordan flip-flop when it used as a Nixie tube driver of a neon lamp driyer.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1993.06a
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pp.925-928
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1993
In this paper the caracteristics of the fuzzy flip-flop which was proposed as a fuzzy sequential circuit is firstly mentioned. Secondly the circuit construction of typical fuzzy flip-flip circuits using VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language) compiler and simulator is presented. Finally the possibility of the application of the fuzzy sequential circuit will be mentioned.
Kim, J. H.;Kim, S. H.;Jung, K. R.;Kang, J. H.;Syng, G. Y.
Progress in Superconductivity
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v.3
no.1
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pp.87-90
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2001
We designed a high temperature superconducting rapid single flux quantum(RSFQ) T flip-flop(TFF) circuit using Xic and WRspice. According to the optimized circuit parameters, we fabricated the TFF circuit with $Y_1$$Ba_2$Cu$_3$$O_{7-x}$(YBCO) interface-controlled Josephson junctions. The whole circuit was comprised of five epitaxial layers including YBCO ground plane. The interface-controlled Josephson junction was fabricated with natural junction barrier that was formed by interface-treatment process. In addition, we report second design for a new flip-flop without ground palne.e.
Hyung-gyu Choi;Su-yeon Yun;Soo-youn Kim;Min-kyu Song
Transactions on Semiconductor Engineering
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v.1
no.1
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pp.14-22
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2023
This paper presents a low-power flip-flop(FF) circuit that minimizes the transition of internal nodes by using a dual change-sensing method. The proposed dual change-sensing FF(DCSFF) shows the lowest dynamic power consumption among conventional FFs, when there is no input data transition. From the measured results with 65nm CMOS process, the power consumption has been reduced by 98% and 32%, when the data activity is 0% and 100%, respectively, compared to conventional transmission gate FF(TGFF). Further, compared to change-sensing FF(CSFF), the power consumption of proposed DCSFF is smaller by 30%.
Kim, Jun-Ho;Sung, Geon-Yong;Park, Jong-Hyeok;Kim, Chang-Hun;Jung, Gu-Rak;Hahn, Taek-Sang;Kang, Jun-Hui
한국초전도학회:학술대회논문집
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v.10
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pp.189-192
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2000
We fabricated rapid single-flux-quantum RS flip-flop circuits with and without Y$_1$Ba$_2$Cu$_3$O$_{7-{\delta}}$(YBCO) ground plane. The circuit consists of SNS-type ramp-edge Josephson junctions that have cobalt-doped YBCO and Sr$_2$AITaO$_6$(SAT) for barrier layer and insulator layer, respectively. The fabricated Josephson junction showed a typical RSJ-like current-voltage(I-V) characteristics above 50K. We sucessfuly demonstrated RS flip-flop at temperatures around 50K. The RS flip-flop fabricated on ground plane showed more definite set and reset state in voltage-flux(V-${\phi}$) modulation curve for read SQUID, which may be attributed to a shielding effect of the YBCO ground plane.
Kim, Jong-Heon;Hwang, Jong-Hak;Park, Seung-Young;Kim, Heung-Soo
Proceedings of the IEEK Conference
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2000.07a
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pp.347-350
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2000
We present the design of ternary flip-flop which is based on ternary logic so as to process ternary data. These flip-flops are fabricated with ternary voltage mode NOR, NAND, INVERTER gates. These logic gate circuits are designed using CMOS and obtained the characteristics of a lower voltage, a lower power consumption as compared to other gates. These circuits have been simulated with the electrical parameters of a standard 0.25 micron CMOS technology and 2.5 volts supply voltage. The Architecture of proposed ternary flip-flop is highly modular and well suited for VLSI implementation, only using ternary gates.
Recently, many technologies have been developed to realize low power high speed digital data communication and one of them is related to duty cycle correction. In this paper, a low-area duty cycle correction circuit for a voltage-controlled ring generator is proposed. The duty cycle correction circuit is a circuit that corrects the duty cycle using a 180 degree phase difference of a voltage controlled ring oscillator. The proposed low-area duty cycle circuit changes a conventional flip-flop to a true single phase clocking (TSPC) flip-flop And a low-area high-performance circuit is realized. By using TSPC flip-flop instead of general flip-flop, it is possible to realize low-area circuit compared to existing circuit, and it is expected to be used for high-performance circuit for low-power because it is easy to operate at high speed.
In this work, we have studied about an RSFQ (Rapid Single Flux Quantum) switch element. The circuit was designed, simulated, and laid out for mask fabrication. The switch cell was composed of a D flip-flop, a splitter, a confluence buffer, and a switch core. The switch core determined if the input data could pass to the output. “On” and o“off” controls in the switch core could be possible by utilizing an RS flip-flop. When a control pulse was input to the “on” port, the RS flip-flop was in the set state and passed the input pulses to the output port. When a pulse was input to the “off” port, the RS flip-flop was in the reset state and prevented the input pulses from transferring to the output port. We simulated and optimized the switch element circuit by using Xic, WRspice, and Julia. The minimum circuit margins in simulations were more than $\pm$20%. We also performed the mask layout of the circuit by using Xic and Lmeter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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