随着集成电路技术的发展,传统的基于单一晶体管功能的硅集成电路,出现了很多困难的、急待解决的问题,而浮栅MOS晶体管(Floating-gate MOS),作为一种新型高功能度的单元晶体管,为解决集成电路中晶体管数目及互连线增多带来的问题提供了一种有效的途径。本论文主要对浮栅MOS器件的工作原理、特性及SPICE模型等进行了分析,在此基础上,以开关—信号理论为指导,提出了基本门电路、四值编—译码电路、施密特触发器、D锁存器以及D触发器等电路的开关级设计。 利用浮栅MOS器件实现了基本门电路以及四值编—译码电路的设计,文中给出了详细的设计方法、性能分析,并对所设计的电路进行了HSPTCE模拟,结果表明所设计的电路功能正确,与以往设计相比,这些电路具有结构简单,延迟较小,完全可以采用标准的双层多晶硅CMOS工艺参数予以实现等特点。 将浮栅MOS器件的控阈技术用于施密特触发器的设计中,设计出了与传统CMOS器件设计相比结构更简单、功耗更低的施密特触发器,并且进一步提出了外部可控回差的施密特触发器的设计。这种通过改变外部电压值调整回差电压大小的方法比以往的方法更为方便实用。 提出了基于浮栅MOS器件的D锁存器以及D触发器的电路设计,并以寄存器和计数器为例,介绍了D触发器的应用。对所设计的电路均进行了HSPICE模拟,结果表明所设计的电路逻辑功能正确,并通过与以往设计的对比可以看出,浮栅MOS器件在时序电路的设计中具有很大的应用潜力。