[发明专利]一种逻辑电路操作方法

说明书

本发明公开了一种逻辑电路操作方法；其中，逻辑电路包括阻变单元和场效应晶体管；阻变单元的正极作为第一输入端，阻变单元的负极与场效应晶体管的漏极连接后作为级联端，阻变单元的栅极作为第二输入端，场效应晶体管的源极作为接地端；第一输入端用于施加逻辑操作电压；级联端用于外接电路；第二输入端用于施加逻辑输入电压信号；接地端用于接地。进行逻辑操作时，在阻变单元的正极施加Set电压，场效应晶体管的源极接地，栅极接输入信号，以阻变单元的初始阻态作为另一输入，即可实现IMP逻辑功能；通过多步重复操作或外接电路可在这一结构中完成NAND等多种逻辑操作。本发明可实现多种逻辑功能，同时操作简单、易于控制。

技术领域

本发明属于数字电路领域，更具体的，涉及一种逻辑电路操作方法。

背景技术

忆阻器被认为是电阻、电容、电感外的第四种基本电路元件，能够记忆流经的电荷量，其电阻值能够通过控制电流变化而随之改变。忆阻器的高阻态和低阻态可以用来存储“0”和“1”，用于信息存储，具有非易失性、低功耗、高速、高集成度等优点。此外，忆阻器还被提出可以实现逻辑运算。传统CMOS逻辑门电路中的逻辑运算，输入和输出信号的载体均为电压，无法实时存储，具有掉电易失性；且由于两种输入信号均为电压，存在竞争冒险问题；而基于忆阻器的逻辑运算可以将电阻作为输入和输出信号，运算结果可直接存储在器件的电阻状态中，即在同一器件或是电路中可以完成数据的计算与存储，实现信息存储和计算的融合，提高信息处理的效率，从功能的角度推动信息存储器的发展。虽然电阻状态被用来当做信号的载体，但是根据现有的技术，在电路中同时施加两种操作电压时，仍然存在竞争冒险问题；而且以电压作为输入信号，以电阻状态作为输出信号，在多次级联逻辑操作的时候，会频繁地使用电阻-电压转换电路，将会增加逻辑计算复杂度，并额外增加电路功耗。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种逻辑电路及其操作方法，旨在解决传统逻辑门电路中的竞争冒险导致逻辑计算误码率高的问题，以及现有的基于忆阻器的逻辑门电路中级联过程频繁用到转换电路导致的计算复杂度高和电路功耗高的问题。

本发明提供了一种逻辑电路，包括：阻变单元和场效应晶体管；所述阻变单元的正极作为第一输入端，所述阻变单元的负极与所述场效应晶体管的漏极连接后作为级联端，所述阻变单元的栅极作为第二输入端，所述场效应晶体管的源极作为接地端；所述第一输入端用于施加逻辑操作电压；所述级联端用于外接电路；所述第二输入端用于施加逻辑输入电压信号；所述接地端用于接地。

更进一步地，工作时，通过给所述阻变单元的正、负极两端施加大于第一阈值的正向电压脉冲时，所述阻变单元阻变至低阻态；当给所述阻变单元正、负极两端施加大于第二阈值的负向电压脉冲时，所述阻变单元阻变至高阻态。

更进一步地，当所述阻变单元阻变至低阻态时，将阻变单元低阻态记为逻辑值“1”；当所述阻变单元阻变至高阻态时，将阻变单元高阻态记为逻辑值“0”。

更进一步地，所述场效应晶体管为N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管；当源极接地时，若在栅极施加的正向电压超过第三阈值时，漏极和源极之间形成导通通道；若在栅极施加的正向电压没有超过第三阈值时，漏极和源极之间无导通通道。

本发明还提供了一种基于上述的逻辑电路实现数据写入功能的操作方法，包括下述步骤：

在所述第二输入端施加V_G电压脉冲，级联端悬空，接地端接地；并在V_G电压脉冲的持续时间内，通过在第一输入端施加V_set电压脉冲，使得阻变单元发生阻变至低阻态，在阻变单元中实现数据1的写入；通过在所述第一输入端施加V_reset电压脉冲，使得阻变单元发生阻变至高阻态，在阻变单元中实现数据0的写入；其中，V_G的电压幅值大于第三阈值，V_set的电压幅值大于第一阈值，V_reset的电压幅值大于第二阈值。