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微电子领域在本世纪最现实、最迫切的发展方向是由集成电路(IC)向集成系统(IS)方向的转变。在提高芯片性能的同时,也导致了芯片面积不断增大,连接复杂性提高,互连线所占面积增大,互连线延迟以及互连线产生的其它寄生效应等问题。而多值逻辑电路在提高信号线携带信息量方面,显示了强大的优势,为解决集成电路中互连线增多带来的一系列问题提供了一条有效的解决途径。但多值逻辑电路目前采用二值元件来实现,其电路结构较之同类二值电路复杂,功耗大,对其电路的结构实现依然是值得研究的对象。本文通过对多值逻辑理论的研究,从基本性能,基本电路出发,以多值开关—信号理论为指导,提出电压型多值逻辑电路的更优设计结构。具体研究内容包括以下几个部分:1、基于多值开关—信号理论的电压型三值定源传输管(Fixed-Power Pass-Transistor, FPT)电路设计。FPT逻辑结构为开关级设计的传统结构,它表示电路按传输源0,1,2有三路开关分支所组成。本文以开关—信号理论为指导,推出三值定源传输管电路的开关级表达式,设计电路。2、基于多值开关—信号理论的电压型三值双传输管(Double Pass-Transistor, DPT)电路设计。DPT逻辑结构采用互补信号,变源传输原理,完全基于标准CMOS工艺而无需修改阈值电压。以开关—信号理论为指导,建立描述简单门电路开关级表达式,采用DPT逻辑结构设计电路。3、基于多值开关—信号理论的电压型三值互补传输管( Complementary Pass-Transistor, CPT)电路设计。CPT逻辑结构采用互补信号,变源传输原理,双轨差分结构,电路结构规则,具有较好的鲁棒性和良好的驱动能力。因此本文将其结构引入到多值逻辑电路的设计中,以开关—信号理论为指导,设计具有一定功能的三值逻辑电路。最后,对所设计的电路采用TSMC 0.25μm CMOS工艺参数进行了PSPICE模拟,分析验证应用多值开关—信号理论设计的多值逻辑电路具有正确的逻辑功能,而且电路结构都有很大的简化,设计的电路灵活性高,可以方便的推广到更高基的多值逻辑电路设计。