一種基於FinFET器件的短脈衝型D觸發器的製作方法
2023-05-13 17:52:31
本發明涉及一種短脈衝型d觸發器，尤其是涉及一種基於finfet器件的短脈衝型d觸發器。
背景技術：
隨著電晶體尺寸的不斷縮小，受短溝道效應和當前製造工藝的限制，普通的cmos電晶體尺寸降低的空間極度縮小。當普通cmos電晶體的尺寸縮小到20nm以下時，器件的漏電流會急劇加大，造成較大的電路漏功耗。並且，電路短溝道效應變得更加明顯，器件變得相當不穩定，極大的限制了電路性能的提高。
在超大規模集成電路中,時鐘系統的功耗幾乎佔電路總功耗的三分之一。而在時鐘系統中,由觸發器及直接驅動觸發器的緩衝器產生的功耗約佔時鐘系統消耗功耗的90％左右。因此,設計具有低功耗性能的觸發器對降低整個晶片的功耗具有非常重要的意義。相比主從型觸發器,脈衝型觸發器結構簡單,通常只需要一級鎖存器,在功耗及速度方面具有非常大的優勢。傳統的脈衝型d觸發器的電路圖如圖1所示，脈衝型d觸發器採用cmos設計，電路複雜、所需finfet管的數量較多、功耗大且需要反饋通路，以致需要額外的鐘控時鐘傳輸管以避免短路功耗，這不利於低功耗的設計。同時，由於輸出脈衝信號是通過兩級反相器的延時得到，導致信號寬度非常短。
finfet管(鰭式場效電晶體，finfield-effecttransistor)是一種新的互補式金氧半導體(cmos)電晶體，具有功耗低和面積小的優點。finfet管作為一種新型的3d電晶體，逐漸成為接替普通cmos器件，延續摩爾定律的優良器件之一。finfet器件的溝道採用零摻雜或是低摻雜，溝道被柵三面包圍。這種特殊的三維立體結構，增強了柵對溝道的控制力度，極大的抑制了短溝道效應，抑制了器件的漏電流，從而減小了電路的動態和漏功耗。
鑑此，設計一種在不影響電路性能的情況下，電路面積、延時、功耗和功耗延時積均較小的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器具有重要意義。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種在不影響電路性能的情況下，電路面積、延時、功耗和功耗延時積均較小的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種基於finfet器件的短脈衝型d觸發器，包括第一finfet管、第二finfet管、第三finfet管、第四finfet管、第五finfet管、第六finfet管、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第九反相器、第十反相器、第一二輸入或非門、第一二輸入與非門和第二二輸入與非門；所述的第一二輸入或非門、所述的第一二輸入或非門和所述的第二二輸入與非門分別具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；所述的第一finfet管、所述的第三finfet管和所述的第五finfet管均為p型finfet管，所述的第二finfet管、所述的第四finfet管和所述的第六finfet管均為n型finfet管；所述的第一反相器的輸入端為所述的短脈衝型d觸發器的時鐘端，所述的第一反相器的輸出端和所述的第二反相器的輸入端連接，所述的第二反相器的輸出端、所述的第一finfet管的前柵、所述的第一finfet管的背柵和所述的第一二輸入與非門的第一輸入端連接，所述的第一finfet管的源極接入電源，所述的第一finfet管的漏極、所述的第二finfet管的漏極和所述的第一二輸入與非門的第二輸入端連接，所述的第二finfet管的源極接地，所述的第一二輸入與非門的輸出端和所述的第三反相器的輸入端連接，所述的第三反相器的輸出端和所述的第四反相器的輸入端連接，所述的第四反相器的輸出端、所述的第五反相器的輸入端、所述的第三finfet管的前柵和所述的第六finfet管的背柵連接，所述的第五反相器的輸出端、所述的第二finfet管的前柵、所述的第二finfet管的背柵、所述的第四finfet管的前柵和所述的第五finfet管的背柵連接，所述的第三finfet管的源極接入電源，所述的第三finfet管的背柵和所述的第四finfet管的背柵連接且其連接端為所述的短脈衝型d觸發器的輸入端，所述的第四finfet管的源極接地，所述的第三finfet管的漏極、所述的第四finfet管的漏極、所述的第一二輸入或非門的第二輸入端、所述的第五finfet管的漏極和所述的第六finfet管的漏極連接，所述的第五finfet管的源極接入電源，所述的第六finfet管的源極接地，所述的第六反相器的輸入端為所述的短脈衝型d觸發器的復位端，所述的第六反相器的輸出端和所述的第一二輸入或非門的第一輸入端連接，所述的第一二輸入或非門的輸出端和所述的第七反相器的輸入端連接，所述的第七反相器的輸出端和所述的第二二輸入與非門的第二輸入端連接，所述的第二二輸入與非門的第一輸入端為所述的短脈衝型d觸發器的置位端，所述的第二二輸入與非門的輸出端、所述的第五finfet管的前柵、所述的第六finfet管的前柵、所述的第八反相器的輸入端和所述的第十反相器的輸入端連接，所述的第八反相器的輸出端和所述的第九反相器的輸入端連接，所述的第九反相器的輸出端為所述的短脈衝型d觸發器的輸出端，所述的第十反相器的輸出端為所述的短脈衝型d觸發器的反相輸出端；所述的第一finfet管和所述的第二finfet管均為低閾值finfet管，所述的第三finfet管、所述的第四finfet管、所述的第五finfet管和所述的第六finfet管均為高閾值finfet管，,所述的第三反相器、第四反相器和第五反相器為電路結構相同的高閾值反相器，所述的第一反相器、所述的第二反相器、所述的第六反相器、所述的第七反相器、所述的第八反相器、所述的第九反相器和所述的第十反相器均為電路結構相同的低閾值反相器。
所述的第一finfet管、所述的第二finfet管、所述的第五finfet管和所述的第六finfet管鰭的個數為1，所述的第三finfet管和所述的第四finfet管鰭的個數為4。
所述的第一finfet管和所述的第二finfet管的閾值電壓均為0.1v-0.4v，所述的第三finfet管、所述的第四finfet管、所述的第五finfet管和所述的第六finfet管的閾值電壓均為0.6v-0.7v。
所述的低閾值反相器包括第七finfet管和第八finfet管，所述的第七finfet管為p型finfet管，所述的第八finfet管為n型finfet管，所述的第七finfet管和所述的第八finfet管鰭的個數均為1，所述的第七finfet管和所述的第八finfet管的閾值電壓均為0.1v-0.4v；所述的第七finfet管的源極接入電源，所述的第七finfet管的前柵和所述的第八finfet管的前柵連接且其連接端為所述的低閾值反相器的輸入端，所述的第七finfet管的漏極和所述的第八finfet管的漏極連接且其連接端為所述的低閾值反相器的輸出端，所述的第八finfet管的源極接地。
所述的高閾值反相器包括第九finfet管和第十finfet管，所述的第九finfet管為p型finfet管，所述的第十finfet管為n型finfet管，所述的第九finfet管和所述的第十finfet管鰭的個數為1，所述的第九finfet管和所述的第十finfet管的閾值電壓均為0.6v-0.7v；所述的第九finfet管的源極接入電源，所述的第九finfet管的前柵和所述的第十finfet管的前柵連接且其連接端為所述的高閾值反相器的輸入端，所述的第九finfet管的漏極和所述的第十finfet管的漏極連接且其連接端為所述的高閾值反相器的輸出端，所述的第十finfet管的源極接地。
所述的第一二輸入或非門包括第十一finfet管和第十二finfet管，所述的第十一finfet管為p型finfet管，所述的第十二finfet管為n型finfet管，所述的第十一finfet管為高閾值finfet管，所述的第十二finfet管為低閾值finfet管；所述的第十一finfet管的源極接入電源，所述的第十一finfet管的前柵和所述的第十二finfet管的前柵連接且其連接端為所述的第一二輸入或非門的第一輸入端，所述的第十一finfet管的背柵和所述的第十二finfet管的背柵連接且其連接端為所述的第一二輸入或非門的第二輸入端，所述的第十一finfet管的漏極和所述的第十二finfet管的漏極連接且其連接端為所述的第一二輸入或非門的輸出端，所述的第十二finfet管的源極接地。
所述的第十一finfet管的閾值電壓為0.6v-0.7v，所述的第十二finfet管的閾值電壓為0.1v-0.4v，所述的第十一finfet管鰭的個數為2，所述的第十二finfet管鰭的個數為1。
所述的第一二輸入與非門包括第十三finfet管和第十四finfet管，所述的第十三finfet管為p型finfet管，所述的第十四finfet管為n型finfet管，所述的第十三finfet管為低閾值finfet管，所述的第十四finfet管為高閾值finfet管；所述的第十三finfet管的源極接入電源，所述的第十三finfet管的前柵和所述的第十四finfet管的前柵連接且其連接端為所述的第一二輸入與非門的第一輸入端，所述的第十三finfet管的背柵和所述的第十四finfet管的背柵連接且其連接端為所述的第一二輸入與非門的第二輸入端，所述的第十三finfet管的漏極和所述的第十四finfet管的漏極連接且其連接端為所述的第一二輸入與非門的輸出端，所述的第十四finfet管的源極接地，所述的第二二輸入與非門的電路結構與所述的第一二輸入與非門相同。
所述的第十三finfet管的閾值電壓為0.1v-0.4v，所述的第十四finfet管的閾值電壓為0.6v-0.7v。
所述的第十三finfet管鰭的個數為1，所述的第十四finfet管鰭的個數為2。
與現有技術相比，本發明的優點在於通過第一finfet管、第二finfet管、第三finfet管、第四finfet管、第五finfet管、第六finfet管、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第九反相器、第十反相器、第一二輸入或非門、第一二輸入與非門和第二二輸入與非門構建短脈衝型d觸發器，其中第一finfet管、第二finfet管、第一二輸入與非門、第三反相器、第四反相器和第五反相器組成脈衝發生電路，短脈衝型d觸發器的時鐘端接入時鐘信號clk，當時鐘信號clk＝0時，第一finfet管打開，第一finfet管的漏極充電至高電平，第一二輸入與非門的輸出信號為高電平，經過第三反相器和第四反相器後的輸出信號xb＝0，經過第五反相器反相的輸出信號x＝0，第二finfet管關閉；當時鐘信號clk＝1時，第一finfet管關閉，第一finfet管的漏極懸空，由於前一時刻第一finfet管的漏極充電至高電平，第一二輸入與非門的輸出信號為低電平，經過第三反相器和第四反相器的輸出信號xb＝0，經過第五反相器反相的輸出信號x＝1，第二finfet管，打開，第一finfet管的漏極放電至低電平，第一二輸入與非門的輸出信號經過兩級反相器得到xb＝1，經過第五反相器反相的輸出信號x＝0，這樣就實現了短脈衝信號；由於信號x是經第三反相器、第四反相器和第五反相器這三個高閾值反相器輸出產生，可以保證產生的短脈衝信號具有足夠的寬度。同時，因脈衝發生電路主體是由高閾值的三個反相器組成，雖然在速度上會有所犧牲，但是電路漏功耗會極大降低，並且本發明中將高閾值finfet管和低閾值finfet管結合使用，n型的高閾值finfet管具有「與功能」，p型的高閾值finfet管具有「或功能」，由此減少了finfet管的個數，由於減少了電晶體的串聯情況，電路延時和面積得到了進一步優化，由此在不影響電路性能的情況下，電路面積、延時、功耗和功耗延時積均較小。
附圖說明
圖1為傳統的脈衝型d觸發器的電路圖；
圖2為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的電路圖；
圖3(a)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的低閾值反相器的電路圖；
圖3(b)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的低閾值反相器的符號圖；
圖4(a)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的高閾值反相器的電路圖；
圖4(b)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的高閾值反相器的符號圖；
圖5(a)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的第一二輸入或非門的電路圖；
圖5(b)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的第一二輸入或非門的符號圖；
圖6(a)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的第一二輸入與非門的電路圖；
圖6(b)為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的第一二輸入與非門的符號圖；
圖7為本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器在bsimimg標準工藝下的仿真波形圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
實施例一：如圖2所示，一種基於finfet器件的短脈衝型d觸發器，包括第一finfet管m1、第二finfet管m2、第三finfet管m3、第四finfet管m4、第五finfet管m5、第六finfet管m6、第一反相器f1、第二反相器f2、第三反相器f3、第四反相器f4、第五反相器f5、第六反相器f6、第七反相器f7、第八反相器f8、第九反相器f9、第十反相器f10、第一二輸入或非門o1、第一二輸入與非門u1和第二二輸入與非門u2；第一二輸入或非門o1、第一二輸入或非門o1和第二二輸入與非門u2分別具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；第一finfet管m1、第三finfet管m3和第五finfet管m5均為p型finfet管，第二finfet管m2、第四finfet管m4和第六finfet管m6均為n型finfet管，第一finfet管m1、第二finfet管m2、第五finfet管m5和第六finfet管m6鰭的個數為1，第三finfet管m3和第四finfet管m4鰭的個數為4；第一反相器f1的輸入端為短脈衝型d觸發器的時鐘端，接入時鐘信號clk,第一反相器f1的輸出端和第二反相器f2的輸入端連接，第二反相器f2的輸出端、第一finfet管m1的前柵、第一finfet管m1的背柵和第一二輸入與非門u1的第一輸入端連接，第一finfet管m1的源極接入電源vdd，第一finfet管m1的漏極、第二finfet管m2的漏極和第一二輸入與非門u1的第二輸入端連接，第二finfet管m2的源極接地，第一二輸入與非門u1的輸出端和第三反相器f3的輸入端連接，第三反相器f3的輸出端和第四反相器f4的輸入端連接，第四反相器f4的輸出端、第五反相器f5的輸入端、第三finfet管m3的前柵和第六finfet管m6的背柵連接，第五反相器f5的輸出端、第二finfet管m2的前柵、第二finfet管m2的背柵、第四finfet管m4的前柵和第五finfet管m5的背柵連接，第三finfet管m3的源極接入電源vdd，第三finfet管m3的背柵和第四finfet管m4的背柵連接且其連接端為短脈衝型d觸發器的輸入端，接入輸入信號d，第四finfet管m4的源極接地，第三finfet管m3的漏極、第四finfet管m4的漏極、第一二輸入或非門o1的第二輸入端、第五finfet管m5的漏極和第六finfet管m6的漏極連接，第五finfet管m5的源極接入電源vdd，第六finfet管m6的源極接地，第六反相器f6的輸入端為短脈衝型d觸發器的復位端，接入復位信號rn，第六反相器f6的輸出端和第一二輸入或非門o1的第一輸入端連接，第一二輸入或非門o1的輸出端和第七反相器f7的輸入端連接，第七反相器f7的輸出端和第二二輸入與非門u2的第二輸入端連接，第二二輸入與非門u2的第一輸入端為短脈衝型d觸發器的置位端，接入置位信號sn，第二二輸入與非門u2的輸出端、第五finfet管m5的前柵、第六finfet管m6的前柵、第八反相器f8的輸入端和第十反相器f10的輸入端連接，第八反相器f8的輸出端和第九反相器f9的輸入端連接，第九反相器f9的輸出端為短脈衝型d觸發器的輸出端，第十反相器f10的輸出端為短脈衝型d觸發器的反相輸出端；第一finfet管m1和第二finfet管m2均為低閾值finfet管，第三finfet管m3、第四finfet管m4、第五finfet管m5和第六finfet管m6均為高閾值finfet管，,第三反相器f3、第四反相器f4和第五反相器f5為電路結構相同的高閾值反相器，第一反相器f1、第二反相器f2、第六反相器f6、第七反相器f7、第八反相器f8、第九反相器f9和第十反相器f10均為電路結構相同的低閾值反相器。
實施例二：如圖2所示，一種基於finfet器件的短脈衝型d觸發器，包括第一finfet管m1、第二finfet管m2、第三finfet管m3、第四finfet管m4、第五finfet管m5、第六finfet管m6、第一反相器f1、第二反相器f2、第三反相器f3、第四反相器f4、第五反相器f5、第六反相器f6、第七反相器f7、第八反相器f8、第九反相器f9、第十反相器f10、第一二輸入或非門o1、第一二輸入與非門u1和第二二輸入與非門u2；第一二輸入或非門o1、第一二輸入或非門o1和第二二輸入與非門u2分別具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；第一finfet管m1、第三finfet管m3和第五finfet管m5均為p型finfet管，第二finfet管m2、第四finfet管m4和第六finfet管m6均為n型finfet管，第一finfet管m1、第二finfet管m2、第五finfet管m5和第六finfet管m6鰭的個數為1，第三finfet管m3和第四finfet管m4鰭的個數為4；第一反相器f1的輸入端為短脈衝型d觸發器的時鐘端，接入時鐘信號clk,第一反相器f1的輸出端和第二反相器f2的輸入端連接，第二反相器f2的輸出端、第一finfet管m1的前柵、第一finfet管m1的背柵和第一二輸入與非門u1的第一輸入端連接，第一finfet管m1的源極接入電源vdd，第一finfet管m1的漏極、第二finfet管m2的漏極和第一二輸入與非門u1的第二輸入端連接，第二finfet管m2的源極接地，第一二輸入與非門u1的輸出端和第三反相器f3的輸入端連接，第三反相器f3的輸出端和第四反相器f4的輸入端連接，第四反相器f4的輸出端、第五反相器f5的輸入端、第三finfet管m3的前柵和第六finfet管m6的背柵連接，第五反相器f5的輸出端、第二finfet管m2的前柵、第二finfet管m2的背柵、第四finfet管m4的前柵和第五finfet管m5的背柵連接，第三finfet管m3的源極接入電源vdd，第三finfet管m3的背柵和第四finfet管m4的背柵連接且其連接端為短脈衝型d觸發器的輸入端，接入輸入信號d，第四finfet管m4的源極接地，第三finfet管m3的漏極、第四finfet管m4的漏極、第一二輸入或非門o1的第二輸入端、第五finfet管m5的漏極和第六finfet管m6的漏極連接，第五finfet管m5的源極接入電源vdd，第六finfet管m6的源極接地，第六反相器f6的輸入端為短脈衝型d觸發器的復位端，接入復位信號rn，第六反相器f6的輸出端和第一二輸入或非門o1的第一輸入端連接，第一二輸入或非門o1的輸出端和第七反相器f7的輸入端連接，第七反相器f7的輸出端和第二二輸入與非門u2的第二輸入端連接，第二二輸入與非門u2的第一輸入端為短脈衝型d觸發器的置位端，接入置位信號sn，第二二輸入與非門u2的輸出端、第五finfet管m5的前柵、第六finfet管m6的前柵、第八反相器f8的輸入端和第十反相器f10的輸入端連接，第八反相器f8的輸出端和第九反相器f9的輸入端連接，第九反相器f9的輸出端為短脈衝型d觸發器的輸出端，第十反相器f10的輸出端為短脈衝型d觸發器的反相輸出端；第一finfet管m1和第二finfet管m2均為低閾值finfet管，第三finfet管m3、第四finfet管m4、第五finfet管m5和第六finfet管m6均為高閾值finfet管，,第三反相器f3、第四反相器f4和第五反相器f5為電路結構相同的高閾值反相器，第一反相器f1、第二反相器f2、第六反相器f6、第七反相器f7、第八反相器f8、第九反相器f9和第十反相器f10均為電路結構相同的低閾值反相器。
本實施例中，第一finfet管m1和第二finfet管m2的閾值電壓均為0.1v-0.4v，第三finfet管m3、第四finfet管m4、第五finfet管m5和第六finfet管m6的閾值電壓均為0.6v-0.7v。
如圖3(a)和圖3(b)所示，本實施例中，低閾值反相器包括第七finfet管m7和第八finfet管m8，第七finfet管m7為p型finfet管，第八finfet管m8為n型finfet管，第七finfet管m7和第八finfet管m8鰭的個數均為1，第七finfet管m7和第八finfet管m8的閾值電壓均為0.1v-0.4v；第七finfet管m7的源極接入電源vdd，第七finfet管m7的前柵和第八finfet管m8的前柵連接且其連接端為低閾值反相器的輸入端，第七finfet管m7的漏極和第八finfet管m8的漏極連接且其連接端為低閾值反相器的輸出端，第八finfet管m8的源極接地。
如圖4(a)和圖3(b)所示，本實施例中，高閾值反相器包括第九finfet管m9和第十finfet管m10，第九finfet管m9為p型finfet管，第十finfet管m10為n型finfet管，第九finfet管m9和第十finfet管m10鰭的個數為1，第九finfet管m9和第十finfet管m10的閾值電壓均為0.6v-0.7v；第九finfet管m9的源極接入電源vdd，第九finfet管m9的前柵和第十finfet管m10的前柵連接且其連接端為高閾值反相器的輸入端，第九finfet管m9的漏極和第十finfet管m10的漏極連接且其連接端為高閾值反相器的輸出端，第十finfet管m10的源極接地。
如圖5(a)和圖5(b)所示，本實施例中，第一二輸入或非門o1包括第十一finfet管m11和第十二finfet管m12，第十一finfet管m11為p型finfet管，第十二finfet管m12為n型finfet管，第十一finfet管m11為高閾值finfet管，第十二finfet管m12為低閾值finfet管，第十一finfet管m11鰭的個數為2，第十二finfet管m12鰭的個數為1；第十一finfet管m11的源極接入電源vdd，第十一finfet管m11的前柵和第十二finfet管m12的前柵連接且其連接端為第一二輸入或非門o1的第一輸入端，第十一finfet管m11的背柵和第十二finfet管m12的背柵連接且其連接端為第一二輸入或非門o1的第二輸入端，第十一finfet管m11的漏極和第十二finfet管m12的漏極連接且其連接端為第一二輸入或非門o1的輸出端，第十二finfet管m12的源極接地。
本實施例中，第十一finfet管m11的閾值電壓為0.6v-0.7v，第十二finfet管m12的閾值電壓為0.1v-0.4v。
如圖6(a)和圖6(b)所示，本實施例中，第一二輸入與非門u1包括第十三finfet管m13和第十四finfet管m14，第十三finfet管m13為p型finfet管，第十四finfet管m14為n型finfet管，第十三finfet管m13為低閾值finfet管，第十四finfet管m14為高閾值finfet管，第十三finfet管m13鰭的個數為1，第十四finfet管m14鰭的個數為2；第十三finfet管m13的源極接入電源vdd，第十三finfet管m13的前柵和第十四finfet管m14的前柵連接且其連接端為第一二輸入與非門u1的第一輸入端，第十三finfet管m13的背柵和第十四finfet管m14的背柵連接且其連接端為第一二輸入與非門u1的第二輸入端，第十三finfet管m13的漏極和第十四finfet管m14的漏極連接且其連接端為第一二輸入與非門u1的輸出端，第十四finfet管m14的源極接地，第二二輸入與非門u2的電路結構與第一二輸入與非門u1相同。
本實施例中，第十三finfet管m13的閾值電壓為0.1v-0.4v，第十四finfet管m14的閾值電壓為0.6v-0.7v。
本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器電路的工作原理如下：
當時鐘信號clk＝0時，第一finfet管m1打開，第一finfet管m1的漏極充電至高電平，第一二輸入與非門u的1輸出信號經過第三反相器f3和第四反相器f4得到xb＝1，經過第五反相器f5輸出信號x＝0，第二finfet管m2關閉。當時鐘信號clk＝1時，第一finfet管m1關閉，第一finfet管m1的漏極懸空，由於前一時刻第一finfet管m1的漏極充電至高電平，第一二輸入與非門u1的輸出信號經過第三反相器f3和第四反相器f4得到xb＝0，經過第五反相器f5反相，輸出信號x＝1，第二finfet管m2打開，第一finfet管m1的漏極放電至低電平；第一二輸入與非門u1的輸出信號經過第三反相器f3和第四反相器f4得到xb＝1，經過第五反相器f5反相，輸出信號x＝0，這樣就實現了短脈衝信號。
當置位信號sn＝0時，輸入信號d、復位信號rn和時鐘信號clk不影響輸出信號，第二二輸入與非門u2的輸出信號為高電平，通過第八反相器f8和第九反相器f9，短脈衝型d觸發器的輸出信號q充電至高電平，實現數據置位功能。
當置位信號sn＝1、復位信號rn＝0時，輸入信號d和時鐘信號clk不影響輸出信號，第二二輸入與非門u2的輸出信號為低電平，通過第八反相器f8和第九反相器f9，輸出信號q充電至低電平，實現數據復位功能。
當置位信號sn＝1、復位信號rn＝1時，第二二輸入與非門u2等效於反相器。當x＝0、xb＝1時，第三finfet管m3、第四finfet管m4關閉，輸入信號d等效於屏蔽在外，第五finfet管m5和第六finfet管m6打開，實現數據靜態鎖存功能。當x＝1、xb＝0時，第五finfet管m5和第六finfet管m6關閉，第三finfet管m3和第四finfet管m4打開，實現數據賦值功能。
為了比較本發明所提出的一種基於finfet器件的短脈衝型d觸發器在bsimimg這種標準工藝下相對於傳統的脈衝型d觸發器的各種性能，使用電路仿真工具hspice在電路的輸入頻率為250mhz、500mhz、1gmhz、2ghz的條件下對兩種電路結構進行了仿真比較分析，bsimimg工藝庫對應的電源電壓為1v。本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器在bsimimg標準工藝下的仿真波形如圖7所示。
表1為在bsimimg標準工藝，輸入頻率為250mhz下，本發明基於finfet器件的短脈衝型d觸發器和傳統的脈衝型d觸發器性能比較。其中基於finfet器件的短脈衝型d觸發器和傳統脈衝型d觸發器下表全部簡稱為本發明短脈衝型d觸發器和傳統脈衝型d觸發器。
表1
從表1中可以得出：本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器與傳統的脈衝型d觸發器相比，電晶體數量減少2個，脈衝寬度增加了36％，平均總功耗分別降低了3.1％。
表2為在bsimimg標準工藝，輸入頻率為500mhz下本發明基於finfet器件的短脈衝型d觸發器與傳統的脈衝型d觸發器比較。
表2
從表2中可以得出：本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器傳統的脈衝型d觸發器相比，電晶體數量減少2個，脈衝寬度增加了36％，平均總功耗分別降低了9.5％。
表3為在bsimimg標準工藝，輸入頻率為1ghz下本發明基於finfet器件的短脈衝型d觸發器和傳統的脈衝型d觸發器比較。
表3
從表3中可以得出：本發明基於finfet器件的短脈衝型d觸發器和傳統的脈衝型d觸發器相比，電晶體數量減少2個，脈衝寬度增加了36％，平均總功耗分別降低了15.2％。
表4為在bsimimg標準工藝，輸入頻率為2ghz下，本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器和傳統的脈衝型d觸發器比較。
表4
從表4中可以得出：本發明基於finfet器件的短脈衝型d觸發器和傳統的脈衝型d觸發器相比，電晶體數量減少2個，脈衝寬度增加了36％，平均總功耗分別降低了4.3％。
由上述的比較數據可見，在不影響電路性能的前提下，本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器和傳統的脈衝型d觸發器相比，電晶體的數量減少了2個，功耗得到了明顯的優化。
本發明的基於finfet器件的短脈衝型d觸發器的狀態轉換表如表5所示。