양방향 피드백 구조의 JK 플립플롭을 이용한 QCA 기반의 4비트 비동기식 카운터 설계

• 영문명: Implementation of QCA Based 4-Bit Asynchronous Counter Using JK Flip-Flop of Bidirectional Feedback Structure
• 발행기관: 인문사회과학기술융합학회
• 저자명: 서덕규(Duck-kyu Seo) 전준철(Jun-choel Jeon)
• 간행물 정보: 『예술인문사회융합멀티미디어논문지』9권 9호, 775~784쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 사회과학 > 사회과학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2019.09.30

국문 초록

양자점 셀룰라 오토마타(QCA: quantum-dot cellular automata)는 CMOS 회로가 그 한계에 가까워짐에 따라 이를 대체할 차세대 회로 기술 중 하나로서 자리잡고 있다. 순차회로에서 클럭 펄스에 개수를 처리하기 위한 논리회로인 카운터는 동기식 카운터와 비동기식 카운터가 존재하며, 그 중 본 논문은 4비트의 비동기식 카운터를 제안한다. 또한, 순차회로에서 카운터를 구성하는 요소 중 하나로서 1비트의 정보를 저장하고 유지하는 회로인 플립플롭은 총 4개가 존재하나, 본 논문에서는 양방향 피드백 구조를 이용한 QCA 기반의 JK 플립플롭을 제안하고, 이를 기반으로 4비트의 비동기식 카운터를 제안한다. 기존에 제안된 QCA 기반의 JK 플립플롭들은 회로의 면적이 매우 크거나 입력 셀과 출력 셀의 위치를 고려하지 않아 확장성이 좋은 회로는 아니었다. 제안하는 회로는 다수결 게이트간의 간격을 최대한 줄이고 피드백 구조를 양방향으로 설계한다. 또한 입력 셀을 회로 좌측, 출력 셀을 회로 우측으로 배치하여 신호의 흐름을 일정하게 유지하며, 확장성이 뛰어나다. 이를 기반으로 설계된 카운터는 다른 비동기식 카운터에 비해 회로 자체의 빈 공간을 최대한 줄였으며, 다른 회로와의 연결성이 용이하다.

영문 초록

Quantum-dot cellular automata (QCA) is situating one of the next-generation circuit technologies to replace CMOS circuits as they approach their limits. In a sequential circuit, there are synchronous and asynchronous counters, which are logic circuits for processing the number of clock pulses, and among them, this paper proposes a 4-bit asynchronous counter. Also, we propose a QCA-based JK flip-flop using a bidirectional feedback structure, and a 4-bit asynchronous counter is proposed based on this. The typical QCA-based JK flip-flops are not very scalable because their areas of ​​the circuits are very large or they do not take into account the location of the input and output cells. The proposed circuit reduces the gap between the majority gate and designs the feedback structure bidirectionally. In addition, the input cell is placed on the left side of the circuit and the output cell is placed on the right side of the circuit to maintain a constant signal flow, and has excellent scalability. The counter designed on this basis have minimized the empty space of the circuit as compared with other asynchronous counters, and it is easy to connect with other circuits.

목차

1. 서론

2. 관련연구

3. 제안하는 QCA 회로

4. 비교 및 분석

5. 결론

키워드

나노기술 양자점 셀룰라 오토마타 JK 플립플롭 카운터 양방향 피드백 구조 Nanotechnology Quantum-dot cellular automata JK flip-flop Counter Bidirectional feedback structure