纳米电子器件和技术是解决传统半导体工艺技术瓶颈的途径之一。共振隧穿二极管(RTD)作为较成熟的纳米电子器件,在高速低功耗的数字电路领域应用广泛。由RTD构成的单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)是基于RTD电路的一个重要逻辑单元,其能充分发挥RTD的高频高速、低压低功耗和负内阻等特性,且利用MOBILE能够方便地进行阈值电路设计。本文研究的内容包括两方面:基于RTD的三变量阈值电路设计和基于RTD的三变量及n变量函数实现。所设计的三变量阈值电路包括三变量异或门、全加器、三变量特征阈值逻辑门及三变量通用阈值逻辑门,且都可通过MOBILE及其输入分支来设计。由于三变量异或函数本身不是阈值函数,本文通过将三变量异或函数转化成更加简单的广义阈值逻辑函数,设计了三变量异或门。设计的全加器由所设计的三变量异或门及进位输出电路构成,其中进位输出电路也可利用MOBILE实现。通过HSPICE仿真及性能比较后,所设计的三变量异或门及全加器不仅能减少电路的器件数量,还能减少电路的功耗及延迟。三变量特征阈值逻辑门及三变量通用阈值逻辑门均为三变量通用逻辑门,可实现任意的三变量阈值函数。本文通过谱技术对三变量阈值函数进行分析,设计了这两种三变量通用逻辑门。通过HSPICE仿真及性能比较后,所设计的电路不仅能减少电路的面积,还能减少电路的功耗。三变量函数的实现关键在于非阈值函数的实现。通过谱系数,可将三变量非阈值函数分为四类。本文根据谱技术的性质,使这四类非阈值函数能够经过一次异或变换实现阈值转化,并提出了相应的三变量函数实现方法。由该实现方法得到的电路能够用基于RTD的三变量通用逻辑门及异或门设计,且具有电路结构简单,器件数量少,功耗低等优点。n变量函数的实现可通过函数分解法及三层网络结构法。本文分别提出了相应的算法:函数分解算法和三层网络结构算法。函数分解算法是利用可简单非相交分解的理论及提出的K矩阵来实现的。该算法能有效地减少分解后三变量函数的个数。而三变量函数可通过本文提出的三变量函数实现方法实现。三层网络结构算法是利用二进制神经网络模型中的三层网络结构及相关的定理来实现的。该算法不仅能提高算法的准确性和效率,还能使得到的电路更加简单。