数字电路设计中需要考虑的问题
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电子电路设计中的EMC问题与解决方案一、引言电磁兼容性(EMC)是电子电路设计中需要考虑的重要问题之一。
EMC问题包括电磁辐射与电磁感应两个方面,对电路性能产生不良影响甚至可能导致电路崩溃。
因此,在电子电路设计中,必须重视EMC问题,并采取相应的解决方案。
二、电磁辐射问题1.问题描述电磁辐射是指电子电路所产生的电磁能量以无线电波的形式传播到周围空间。
如果电路辐射的电磁能量干扰到其他电子设备,就会引发通信中断、数据丢失等问题。
2.解决方案(1)合理布局:将互相干扰的元器件尽量远离彼此,减少电磁辐射的干扰。
(2)金属屏蔽:在对电磁干扰敏感的元器件或模块周围设置金属屏蔽体,阻挡电磁辐射的传播。
(3)地线设计:合理设计地线的走向和连接方式,减少电磁辐射的产生。
(4)滤波器:在电源输入端或信号输入端添加滤波器,过滤掉高频噪声,减少电磁辐射。
三、电磁感应问题1.问题描述电磁感应是指电子电路受到外部电磁场的影响,导致电路中的信号发生失真、干扰或遭受损坏。
2.解决方案(1)地线布线:采用星形或网状布线方式,最大限度地减少环路面积,避免电磁感应。
(2)信号层分离:将模拟信号层和数字信号层分离布线,减少彼此之间的电磁干扰。
(3)差模传输:使用差分模式传输数据,通过相位抵消降低电磁干扰的影响。
(4)平面屏蔽:在布局设计中,将模拟与数字信号的地面层分开,并在模拟信号部分添加屏蔽层,减少电磁感应。
四、工作频率选择1.问题描述工作频率对电磁兼容性有重要影响。
过低的工作频率容易受到电源杂散和信号干扰的影响,而过高的工作频率容易引发射频干扰问题。
2.解决方案(1)频率规划:根据实际需求,合理规划工作频率,避免频率范围重叠导致互相干扰。
(2)滤波器设计:根据工作频率选择合适的滤波器,对输入信号进行滤波,减少杂散和干扰。
(3)频率选择器:在设计中加入可调节频率的器件,使得电路在不同工作频率下能够进行优化和调整。
五、辐射与抗辐射设计1.问题描述电子电路会通过导线和天线发射电磁波,也会被周围的电磁波诱导或辐射。
电路设计中的时序与时钟问题一、简介电路设计中的时序与时钟问题(100字)电路设计中的时序与时钟问题是指在数字电路设计中,为了保证各个电路模块之间的数据传输和操作的正确顺序,需要合理地设计时序逻辑电路和时钟电路。
时序与时钟问题是数字电路设计中的核心内容之一,对于提高电路的可靠性和性能至关重要。
二、时序与时钟问题的基本概念(200字)1. 时序:时序指的是在电路设计中,模块之间的操作和数据传输的时间顺序。
在时序电路设计中,需要确定输入信号的到达时间和输出信号的产生时间,以确保数据从一个模块传递到另一个模块时的正确顺序。
2. 时钟:时钟是指用来同步整个电路操作的信号。
时钟信号的频率和占空比对于电路的正确操作至关重要。
时钟信号的产生需要考虑时钟源的稳定性和可靠性。
三、时序与时钟问题的解决方法(400字)1. 时序约束分析:在电路设计过程中,需要进行时序约束分析。
时序约束分析是指根据电路设计的需求,分析各个模块之间的数据传输和操作的时间要求。
通过时序约束分析,可以确定各个模块之间的最大延迟和最小延迟,为后续的电路设计提供参考。
2. 时序逻辑电路设计:时序逻辑电路的设计是保证电路操作顺序正确的关键。
时序逻辑电路的设计需要根据时序约束分析的结果来确定输入和输出的时序关系。
在时序逻辑电路设计中,常用的方法包括状态机设计、寄存器和锁存器的设计等。
3. 时钟树设计:时钟树是指将时钟信号传输到整个电路的网络结构。
时钟树设计需要考虑时钟信号的传输延迟、时钟偏移和时钟功耗等因素。
合理的时钟树设计可以减小时钟偏移和时钟抖动,提高电路的可靠性和性能。
4. 时钟源的选择:选择合适的时钟源对于电路设计至关重要。
时钟源的选择需要考虑时钟信号的频率、占空比和稳定性等因素。
常见的时钟源包括晶体振荡器和时钟信号发生器等。
四、时序与时钟问题的重要性(200字)时序与时钟问题在数字电路设计中起着至关重要的作用。
合理地解决时序与时钟问题可以保证电路的正确操作和数据传输的顺序。
电子电路中常见的多路复用器设计问题解析在电子电路中,多路复用器(MUX)是一种常见的数字电路元件,用于将多个输入信号选择并发送给单个输出。
MUX的设计问题涉及到选择输入信号的方式、控制信号的定义和实现以及多路复用器的应用场景等方面。
本文将针对电子电路中常见的多路复用器设计问题进行解析。
一、多路复用器的选择输入方式1. 串行输入:当输入信号较多时,可以采用串行输入方式来减少输入引脚的数量。
串行输入方式可以通过移位寄存器来实现,在时钟脉冲的控制下逐位输入数据。
2. 并行输入:当输入信号较少时,可以采用并行输入方式来提高选择输入的速度。
并行输入方式需要与输入信号的数量相匹配的引脚,并通过控制信号来选择具体的输入。
二、控制信号的定义和实现1. 选择位数:多路复用器的输入数量与控制信号的位数相关,控制信号的位数决定了多路复用器能选择的输入数量。
例如,控制信号为2位时,可以选择4个输入信号。
2. 选择方式:控制信号的不同组合可以实现不同的输入选择方式,如二进制编码、格雷码等。
通过改变控制信号的组合,可以选择不同的输入信号。
3. 选择逻辑:将控制信号与输入信号进行逻辑运算,可以实现选择特定输入信号的功能。
常用的选择逻辑有AND、OR、NOT等,可以根据具体的应用场景选择合适的逻辑运算方式。
三、多路复用器的应用场景1. 数据选择器:多路复用器可以用作数据选择器,通过选择特定输入信号将数据发送给目标设备。
例如,多路复用器可以实现在多个输入信号中选择一个用于显示或存储数据。
2. 状态控制:多路复用器可以用于状态控制,通过选择不同的输入信号来改变系统的状态或控制不同的功能。
例如,多路复用器可以实现在不同的状态下切换电路的功能或输出。
总结:多路复用器在电子电路中具有广泛的应用,其设计问题主要涉及选择输入方式、控制信号的定义和实现以及多路复用器的应用场景。
合理选择多路复用器的输入方式和控制信号,并根据具体的应用场景进行设计,可以提高电路的性能和效率。
高速数字电路设计中的信号完整性分析在高速数字电路设计中,信号完整性分析是非常重要的一环。
信号完整性分析旨在确保信号在电路中能够准确、稳定地传输,从而避免信号失真或干扰,保证电路的性能和可靠性。
首先,我们需要了解信号完整性分析的基本概念。
信号完整性是指在一个电路中,信号从发送端到接收端能够保持原有的形态和正确的数值。
在高速数字电路设计中,信号往往受到许多因素的影响,如传输线特性、阻抗、反射、串扰等,这些因素都有可能导致信号失真。
因此,对信号完整性的分析和优化至关重要。
在进行信号完整性分析时,我们需要首先考虑传输线的特性。
传输线的特性包括传输速度、阻抗匹配、传输延迟等,这些特性直接影响信号传输的稳定性和速度。
通过对传输线的建模和仿真分析,可以帮助我们了解传输线对信号的影响,从而优化电路设计。
另外,阻抗匹配也是信号完整性分析中的重要内容。
当信号源和负载的阻抗不匹配时,会导致信号的反射和衰减,从而降低信号的质量和稳定性。
因此,在设计电路时,需要确保信号源和负载的阻抗能够有效匹配,以减少信号的失真和干扰。
此外,信号完整性分析还需要考虑信号的传输延迟和时序关系。
在高速数字电路中,信号传输的延迟会对数据的同步和稳定性产生影响。
通过时序分析和延迟优化,可以更好地控制信号的传输速度和有效减少时序误差。
最后,在进行信号完整性分析时,还需要考虑信号的功耗和信噪比。
功耗会影响电路的工作效率和稳定性,信噪比则会影响信号和噪声的比值,从而影响信号的准确性和清晰度。
因此,在设计电路时,需要综合考虑功耗和信噪比等因素,以实现信号的高质量传输。
总的来说,信号完整性分析是保证高速数字电路性能和可靠性的重要步骤。
通过对传输线特性、阻抗匹配、传输延迟、功耗和信噪比等方面的分析和优化,可以更好地保证信号在电路中的准确传输,避免信号失真和干扰,从而提高电路的性能和可靠性。
希望以上内容对您有所帮助。
组合逻辑环解决方法组合逻辑环是数字电路中的一类常见问题,它通常被定义为一个包含至少一个组合逻辑块的回路,其中这些逻辑块的输出又被作为输入反馈到了自己。
在这种情况下,电路将会出现不稳定的输入/输出行为,其中每个逻辑块的输出将根据其他逻辑块的状态而改变,但在同样的时间内,这些输入的状态也将发生变化。
这些反馈信号可能会导致电路产生意外行为,例如输出多个更新和“随机”的响应,这些问题可能会导致整个电路的故障或崩溃。
为了解决这些问题,我们需要使用一些特殊的技术来处理组合逻辑环,我们来介绍下几种主要的方法:1. 稳态故障方法稳态故障解决方法可以帮助我们有效地处理组合逻辑环。
在稳态故障方法中,我们首先假定电路处于一个稳定的状态,然后针对特定情况进行逐步的分析,以确定电路中是否存在问题。
如果存在问题,则可以采取适当的措施来修复它。
在许多情况下,稳态故障的检测需要修改电路的输入。
具体来说,我们需要对电路进行多次迭代,每次修改电路的输入,以验证是否存在故障。
2. 延迟(设计)方法延迟方法是另一种流行的组合逻辑环解决方法。
在此方法中,我们需要根据电路的时序特性,定义一定的任意延迟,来确保不会发生任何环路问题。
例如,在一个有三个组合块的环路中,我们可以定义一种方案,让第一块的输入输出停留一段时间,以确保第三块的状态反馈回来之后,第一块已经完成了计算并输出了正确的值。
在这种情况下,我们将会根据电路的实际需要,制定出不同的方案来解决环路问题。
3. 预先设计时限另一种组合逻辑环解决方法是预先设计时限。
在预先设计时,我们可以使用一些特殊的电路设计工具来确保电路不会出现环路问题。
这些工具通常使用预先定义的组合逻辑模块,通过模拟所有输入状态并产生有效结果来验证设计的正确性。
如果系统设计包含了各种不同的逻辑块和环路,我们可以使用这些工具来检查其中的任何环路,并找到最优的解决方案。
这种方法可以节省大量时间,减少资源浪费,并提高电路制造的质量。
66《数字电路》课程设计存在的问题(1)课程设计过程混乱课程设计包括了选题、方案设计、参数计算、电路调试及设计报告等环节。
当教师接到课程设计任务后,教师根据自己的意愿自行选题,题目的数量也是由每位教师自行确定。
学生确定题目后,虽然到图书馆查阅资料,但方案设计、参数计算往往缺乏系统性。
题目相同的同学其设计方案、参数计算几乎千遍一律。
由于学生人数大幅度地增长,实验室的容量难以满足要求。
致使电路调试有的在实验室完成,有的在宿舍完成,教师对学生调试电路的过程很难把握。
教师按照自己的要求要学生完成设计报告,格式千差万别。
教师对学生的课程设计成绩更是各行其事,缺乏统一的评分标准。
课程设计严重混乱。
(2)选题范围窄任课教师在确定课程设计的题目和数量时,往往根据自己的方便而定,题目数量不多且涉及的理论知识范围窄。
有的题目年年不变,缺乏新意。
这些题目不仅不利于教师自身能力的提高,而且也不利于培养学生的动手能力和学生的创造热情。
(3)学生设计手段有限课程设计的关键环节在于方案设计和参数的计算,这个环节的正确与否,关系到电路的调试是否成功。
学生课程设计时缺乏严密的方案比较和分析,东拼西凑,且参数计算缺乏科学性。
这样的设计方案达不到题目所规定的指标要求,势必给电路调试造成困难。
有的学生本身理论基础比较薄弱,加上课程设计时缺乏必要的设计手段,往往对电路出现什么样的结果认识不清,整个设计导致盲目性。
《数字电路》课程设计的改革针对目前我校《数字电路》课程设计存在的问题,同时考虑《数字电路》课程体系改革的实践与体会,《数字电路》课程设计应从下列几个方面入手,加快改革的步伐。
(1)制订课程设计目的与任务数字电路课程设计是数字电子技术课程的实践性教学环节,是对学生学习数字电子技术的综合性训练,这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成的。
通过数字电路课程设计要求学生:——综合运用电子技术课程中所学到的理论知识,独立完成一个设计课题。
通信电子中的数字电路设计随着科技的不断发展,通信电子设备已经成为了现代社会最为重要的设备之一。
而在通信电子中,数字电路的设计显得尤为关键。
数字电路是由逻辑门、触发器等基本逻辑元件组成的电路,用于实现数字信号的处理和传输。
本文将介绍数字电路的设计原则、基础知识和常见应用,帮助大家了解数字电路在通信电子中的重要性。
一、数字电路的设计原则在数字电路的设计中,有以下原则需要注意:1.可靠性设计数字电路的首要任务是确保电路的可靠性。
许多数字电路应用在高风险环境中,如航空航天、核电站等,因此必须保证它们的运行稳定可靠。
设计时需要考虑电路的环境温度、电源稳定性等因素,以及合理选择器件及元器件品质,确保电路长期稳定运行。
2.兼容性数字电路的设计需要考虑到信号的前后兼容性。
在升级或更换硬件设备时,要确保新设备能够与旧设备兼容,避免出现信号不兼容的情况。
同时,还需要考虑数字信号与模拟信号之间的转换问题,确保数字信号能够与模拟信号之间无缝连接。
3.可扩展性随着需求的不断改变,数字电路的设计需要具有可扩展性,可以随时添加新的模块或调整现有模块。
同时还需要考虑到数字电路的物理空间限制,以便更加灵活地设计和布局数字电路。
二、数字电路的基础知识1.逻辑门逻辑门是构成数字电路的基础元件。
它是一个具有一个或多个输入和一个输出的电路。
逻辑门的输出状态可根据输入状态确定。
常见的逻辑门有与门、或门、非门等。
2.触发器触发器是数字电路中用于存储二进制信息的元件,它通常由若干逻辑门组成。
触发器的输入信号可以控制触发器的状态,使其从一种状态转移到另一种状态。
3.时钟信号数字电路中还需要时钟信号来同步各个模块之间的操作。
时钟信号可以控制各个部分的执行时间。
三、数字电路的常见应用1.数字信号处理在数字信号处理领域,数字电路可以实现数字信号的滤波、降噪、增益等处理。
在通信电子中,数字信号处理可以通过数字滤波器、数字降噪处理器、数字增益控制器等来实现。
数字电路设计课程的教学反思与改进数字电路设计课程的教学反思与改进随着科技的不断发展,数字电路设计作为电子信息技术中的重要一环,成为学生们必修的课程之一。
但是,在数字电路设计课程的教学过程中,我们也不禁发现了一些问题。
因此,我们需要进行反思和改进,以更好地提高数字电路设计课程的教学质量和学生的学习成果。
一、教学反思1. 教学内容不够实用在实际生产中,数字电路设计是一项非常重要的技能,它通常用于电子设备中的各种电子元件和电子器件的生产、测试和检测。
但在传统的数字电路设计课程中,大多数教材依赖于纯理论,教学内容难以与真实应用相结合,学生很难将所学到的应用到实际工作中,教学效果也会大打折扣。
2. 缺乏创新性在数字电路设计课程教学中缺乏独创性,以往的课程大概率依赖于已有的模块和组件,而很少关注如何设计新的数字电路元件,也没有对独特的实际工程问题进行探究。
这使得学生的动手能力和创新能力受到限制,教学效果也受到了影响。
3. 教学结果难以量化数字电路设计是一门基于掌握实际知识的技术性学科,因此教学过程需要注重实践中的动手能力,但是,传统的数字电路设计课程学习形式往往局限于理论知识,难以量化学生的实验结果,也难以评判学生的创新能力。
二、教学改进1. 实践教学结合实际工程问题在数字电路设计课程中,实践性教学是非常重要的。
因此,我们可以将实际工程问题融入课程设计中,帮助学生更好地了解相关技能的应用。
例如,可以设计早期数字电路技术、现代数字电路技术的比较,了解各种国家规格的不同之处,帮助学生更好地理解数字电路的内部工程实现,理解实际工作中常用的组件和模块。
2. 提高跨学科能力提高学生的跨学科能力和创新能力是目前数字电路设计课程的一个应当解决的问题。
可以将数字电路设计课程与其它电子课程结合,则可以改善教学内容,使它更生动,有趣,去发掘学生的潜在创意。
例如,可以引入智能硬件、物联技术等相关课程,使学生更好地了解数字电路设计在实际工业应用中的应用。
数字逻辑试题及答案一、单项选择题(每题2分,共10分)1. 以下哪个是数字逻辑中的逻辑运算?A. 加法B. 减法C. 与运算D. 乘法答案:C2. 在数字逻辑中,一个逻辑门的输出是:A. 0B. 1C. 0或1D. 任意数字答案:C3. 以下哪个是组合逻辑电路的特点?A. 有记忆功能B. 无记忆功能C. 可以进行算术运算D. 可以进行逻辑运算答案:B4. 触发器的主要用途是:A. 逻辑运算B. 存储信息C. 放大信号D. 转换信号答案:B5. 一个4位二进制计数器可以计数到:A. 8B. 16C. 32D. 64答案:B二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 下列哪些是数字逻辑中常用的逻辑门?A. 与门B. 或门C. 非门D. 异或门E. 与非门答案:ABCDE2. 在数字逻辑中,以下哪些可以作为信号的表示?A. 电压B. 电流C. 电阻D. 电容E. 电感答案:AB3. 以下哪些是数字电路的基本组成元素?A. 逻辑门B. 电阻C. 电容D. 触发器E. 运算放大器答案:ABD4. 在数字逻辑中,以下哪些是常见的电路类型?A. 组合逻辑电路B. 时序逻辑电路C. 模拟电路D. 混合信号电路E. 微处理器答案:ABD5. 以下哪些是数字电路设计时需要考虑的因素?A. 电路的复杂性B. 电路的功耗C. 电路的可靠性D. 电路的成本E. 电路的尺寸答案:ABCDE三、填空题(每题2分,共10分)1. 在数字逻辑中,一个逻辑门的输出状态取决于其_________。
答案:输入状态2. 一个D触发器的输出在时钟信号的_________沿触发。
答案:上升沿3. 一个4位二进制计数器的计数范围是从_________到_________。
答案:0000到11114. 一个逻辑电路的输出是其输入的_________。
答案:逻辑函数5. 在数字逻辑中,使用_________可以表示一个逻辑函数的真值表。
答案:卡诺图四、简答题(每题5分,共15分)1. 描述一个典型的组合逻辑电路的工作原理。
数字电路设计中需要考虑的问题a.FPGA内部资源要比较清楚b.FPGA型号1)竞争与冒险在组合逻辑电路中,某个输入变量通过两条或两条以上的途径传到输出端,由于每条途径延迟时间不同,到达输出门的时间就有先有后,这种现象称为竞争。
同一信号经过不同路径所需时间不同正是竞争产生的原因,如果没有传输及门延时,就没有逻辑冒险了,那么(~A)A = 0就没有毛刺了但是F = AB 完全按照真值表,A与B几乎同时变化的话,还是会有毛刺的表达式出现L = (~A)A (偏0冒险)或者L = (~A) + A ,(偏1冒险)则称出现A 冒险,其他信号取特定稳定值时(比如B=1,C=0)解决办法:a.消除互补项,(通过增加冗余)或者根据卡诺图,出现相切的圈,增加圈使其相交即可b.输出端加滤波电容c.加选通控制,使得输出在输入稳定后才有效F = AB + (~A)C,当B = C = 1时,可改写为F = (~A) + A,为1冒险,可以加上1电平,故可以加BC项,且不会影响逻辑F = AB + (~A)C + BCF = (A + B)((~A) + C),当B = C = 0时,F = (~A)A ,为0冒险,可以乘上(B + C),不会改变其逻辑F = (A + B)((~A) + C)(B + C)L = A(~C) + (~A)B + (~A)C上述L,不会出现B冒险和C冒险功能冒险的判断:功能冒险是当多个输入信号同时变化的瞬间,由于变化快慢不同而引起的冒险。
F=AC+(~B)C中,当ABC:000 -> 001 -> 011 则F:0 -> 1 -> 0 (偏0冒险)F = A + B 当AB 01 ->00 ->10竞争冒险的危害:使对脉冲敏感的系统出现误动作,如时钟端口、清零和置位端口对毛刺信号十分敏感,任何一点毛刺都可能会使系统出错但是D触发器对毛刺不敏感,除非毛刺出现在时钟上升沿,且满足建立时间和保持时间才会影响系统通常毛刺都比较短几ns,一般不满足建立时间和保持时间才会影响系统故用D触发器读取组合逻辑的输出信号,可以大大减少毛刺,类似于将异步电路转化为同步电路2)TTL(Transistor-Transistor Logic)TTL电路是电流控制器件,TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大; TTL 电路额定高电平和低电平分别是2.4v和0.4v,最小可识别电平(即临界可识别电平)是2v和0.8v。
即系统本身高电平识别是2.4v,但若一个信号受噪声叠加后呈现是2v的电压,此时也可识别为高电平;低电平额定识别是0.4v,若一个信号受噪声叠加后呈现0.8v的电压时,也可以识别出是低电平。
噪声容限是0.4v,就是说可以容许信号电平上有叠加上小于0.4v裕度的噪声CMOS芯片的噪声容限比TTL通常大,因为VOH是离电源电压较近,并且最小值是离零较近。
(VOH可以认为是额定高电平,类似于TTL的2.4V)数字电路中,由TTL电子元器件组成电路使用的电平。
电平是个电压范围,规定输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。
CMOS电路:1逻辑电平电压接近于电源电压,0 逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
通常TTL与CMOS都是指Vcc = 5V时的情况,对于Vcc = 3.3V时的情况,是LVTTL 和LVCMOS ,其实还有Vcc = 2.5V时的LVCMOS CMOS : Vcc:5V;VOH>=4.45V;VOL<=0.5V;VIH>=3.5V;VIL<=1.5V。
噪声容限接近1VLVCMOS : Vcc:3.3V;VOH>=3.2V;VOL<=0.1V;VIH>=2.0V;VIL<=0.7V。
LVCMOS : Vcc:2.5V;VOH>=2V;VOL<=0.1V;VIH>=1.7V;VIL<=0.7V。
TTL :Vcc:5V;VOH>=2.4V;VOL<=0.5V;VIH>=2V;VIL<=0.8V。
LVTTL:Vcc:3.3V;VOH>=2.4V;VOL<=0.4V;VIH>=2V;VIL<=0.8V。
LVTTL:Vcc:2.5V;VOH>=2.0V;VOL<=0.2V;VIH>=1.7V;VIL<=0.7V。
从以上数据可以看出LVTTL与LVCMOS是可以相互驱动的,是兼容的,但是: TTL不能驱动CMOS,虽然CMOS可以驱动TTLVcc= 5V时,TTL电路驱动COMS电路时加上拉电阻1.5K - 4.7K,这样就没有问题了(只要拉高原先的2.4V到3.5V就可以啦!)另外3.3V LVCMOS 可以直接驱动5V的TTL电路1)TTL电路是电流控制器件,而CMOS电路是电压控制器件。
2)TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。
CMOS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。
3)单片机I/O电路结构:51单片机P1.0 -- P1.7为准双向端口(内置了上拉电阻)作为输出口时,如果内部没有上拉,且外部悬空,则该管脚悬空,电平未定,如果内部未上拉,外部下拉,则改端口始终输出低电平作为输入时,应先在P1口写入1,使得端口内部与地间的开关管断开(因为写0时,P1输出就为0,就是输入为高也会被拉低的)OC门电路集电极开路,输出(通常)接电源Vcc'及上拉电阻,这样可以实现线与逻辑,而且可以实现电平转换,输出的电平由Vcc'决定,输入端电源VCC线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。
在硬件上,要用oc门来实现,由于不用oc门可能使灌电流过大,而烧坏逻辑门对与IC的驱动管脚,从该脚流出的是source current(拉电流),流入的是sink current (灌电流)4)同步电路与异步电路:同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路,所有操作都是在严格的时钟控制下完成的,这些时序电路共享同一个时钟clk,所有状态的变化都是在时钟的上升沿完成的;异步电路主要是组合逻辑电路,其逻辑输出与任何时钟信号都没有关系;异步电路也用在时序电路中,此时它没有统一的时钟,状态变化的时刻是不稳定的,一个时刻允许一个输入发生变化,以避免输入信号之间造成竞争冒险(似乎异步逻辑更合适),电路的稳定需要可靠的建立时间和保持时间;同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。
异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。
5)建立时间、保持时间和亚稳态建立时间:触发器在时钟沿来到前,其数据输入端的数据必须保持不变的时间;保持时间:触发器在时钟沿来到后,其数据输入端的数据必须保持不变的时间因为触发器内部数据的形成是需要一定的时间的,如果不满足建立和保持时间,触发器将进入亚稳态,进入亚稳态后触发器的输出将不稳定,在0和1之间变化,这时需要经过一个恢复时间,其输出才能稳定,但稳定后的值并不一定是你的输入值。
这就是为什么要用两级触发器来同步异步输入信号。
这样做可以防止由于异步输入信号对于本级时钟可能不满足建立保持时间而使本级触发器产生的亚稳态传播到后面逻辑中,导致亚稳态的传播。
两级触发器可防止亚稳态传播的原理:假设第一级触发器的输入不满足其建立保持时间,它在第一个脉冲沿到来后输出的数据就为亚稳态,那么在下一个脉冲沿到来之前,其输出的亚稳态数据在一段恢复时间后必须稳定下来,而且稳定的数据必须满足第二级触发器的建立时间,如果都满足了,在下一个脉冲沿到来时,第二级触发器将不会出现亚稳态,因为其输入端的数据满足其建立保持时间。
同步器有效的条件:第一级触发器进入亚稳态后的恢复时间+ 第二级触发器的建立时间< = 时钟周期。
考虑D1、D2及其之间的组合逻辑详细分析参考百度文库《建立时间与保持时间》第一种情况:忽略时钟clk延时情况下,可以不考虑保持时间通常不用考虑D1、D2共用时钟clk的延时,FPGA全局时钟网络可以保证延时可以忽略,通常也不用考虑D2的保持时间,这个是因为通常数据都保持一个时钟,同时又有线路的延时,故到达D2的信号相对于时钟会后移一点,这样自动就满足保持时间的要求了T - Tco - Tdelay > T3 T:时钟周期,Tco:寄存器输出延迟时间:时钟沿后多长时间输出有效(稳定),Tdelay:组合逻辑延时或D1 输出端到D1输入端间信号传输延时T3: D2的建立时间D2的建立时间与保持时间与D1的建立时间与保持时间是没有任何关系的,而只与D2前面的组合逻辑延时和D1的输出延时有关系skew是指时钟偏移,同样的时钟产生的多个子时钟信号之间的延时差异。
它表现的形式是多种多样的,既包含了时钟驱动器的多个输出之间的偏移,也包含了由于PCB走线误差造成的接收端和驱动端时钟信号之间的偏移6) IC设计中同步复位与异步复位的区别。
(南山之桥)解答:1)同步复位和异步复位在FPGA的实现与所选的器件有关。
有些器件里的触发器本身就具有同步/ 异步复位端,在这样的器件中,异步复位和同步复位在走线上是没有区别的。
区别只在于是否与时钟有关。
在这样的器件中,只要不是在复位一结束信号(例如多位的计数器)的值就发生跳变,应该是没有影响的。
2)如果器件只能完成异步复位,那同步复位实际上是由逻辑完成的。
在这种情况下,有可能增加你的逻辑资源。
3)如果想采用异步复位,又想避免复位结束时,有些触发器处于复位状态,有些触发器处于工作状态的情况(由于skew造成),可以在复位输入的起始路径上加入一级D触发器。
并限制同步后复位信号的max_delay。
总之,需要根据你的应用情况选用不同的复位形式。
7)异步复位,同步释放module Reset_Synchronizer(input clk,input asyncrst_n,output reg rst_n);always @(posedge clk or negedge asyncrst_n)if(!asyncrst_n){rst_n,rff1} <= 2'b0;else{rst_n,rff1} <= {rff1,1'b1};endmodule//分析:异步复位信号变为低电平,则rst_n 也会变低以复位后继系统,当异步复位信号变高后,当clk上升沿到来时,rst_n不是立刻变为高,//rst_n还要持续有效一个时钟,这样rst_n就与时钟clk同步了,这就是所谓的异步复位,同步释放!或者直接将asyncrst_n 通过D触发器寄存一次,该输出作为后继系统的复位信号,效果一样吗?效果不一样吧!由于asyncrst_n释放时可能不满足D1的建立时间,这样一级寄存输出是会出现亚稳态的,需要二级寄存输出的。