數(shù)字電路一些問答
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同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關(guān)系。異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關(guān)系。
電路設(shè)計可分類為同步電路和異步電路設(shè)計。同步電路利用時鐘脈沖使其子系統(tǒng)同步運作，而異步電路不使用時鐘脈沖做同步，其子系統(tǒng)是使用特殊的“開始”和“完成”信號使之同步。由于異步電路具有下列優(yōu)點--無時鐘歪斜問題、低電源消耗、平均效能而非最差效能、模塊性、可組合和可復(fù)用性--因此近年來對異步電路研究增加快速，論文發(fā)表數(shù)以倍增，而Intel Pentium 4處理器設(shè)計，也開始采用異步電路設(shè)計。v異步電路主要是組合邏輯電路，用于產(chǎn)生地址譯碼器、ＦＩＦＯ或ＲＡＭ的讀寫控制信號脈沖，其邏輯輸出與任何時鐘信號都沒有關(guān)系，譯碼輸出產(chǎn)生的毛刺通常是可以監(jiān)控的。同步電路是由時序電路(寄存器和各種觸發(fā)器)和組合邏輯電路構(gòu)成的電路，其所有操作都是在嚴(yán)格的時鐘控制下完成的。這些時序電路共享同一個時鐘ＣＬＫ，而所有的狀態(tài)變化都是在時鐘的上升沿(或下降沿)完成的。
2、什么是線與邏輯，要實現(xiàn)它，在硬件特性上有什么具體要求？
線與邏輯是兩個輸出信號相連可以實現(xiàn)與的功能。在硬件上，要用oc門來實現(xiàn)（漏極或者集電極開路），由于不用oc門可能使灌電流過大，而燒壞邏輯門，同時在輸出端口應(yīng)加一個上拉電阻。（線或則是下拉電阻）
3、什么是Setup 和Holdup時間,setup和holdup時間區(qū)別.
Setup/hold time 是測試芯片對輸入信號和時鐘信號之間的時間要求。建立時間是指觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以前，數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變的時間。輸入信號應(yīng)提前時鐘上升沿（如上升沿有效）T時間到達芯片，這個T就是建立時間-Setup time.如不滿足setup time,這個數(shù)據(jù)就不能被這一時鐘打入觸發(fā)器，只有在下一個時鐘上升沿，數(shù)據(jù)才能被打入觸發(fā)器。保持時間是指觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以后，數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變的時間。如果hold time不夠，數(shù)據(jù)同樣不能被打入觸發(fā)器。
建立時間(Setup Time)和保持時間（Hold time）。建立時間是指在時鐘邊沿前，數(shù)據(jù)信號需要保持不變的時間。保持時間是指時鐘跳變邊沿后數(shù)據(jù)信號需要保持不變的時間。如果不滿足建立和保持時間的話，那么DFF將不能正確地采樣到數(shù)據(jù)，將會出現(xiàn)
stability的情況。如果數(shù)據(jù)信號在時鐘沿觸發(fā)前后持續(xù)的時間均超過建立和保持時間，那么超過量就分別被稱為建立時間裕量和保持時間裕量。
4、什么是競爭與冒險現(xiàn)象？怎樣判斷？如何消除？
在組合邏輯中，由于門的輸入信號通路中經(jīng)過了不同的延時，導(dǎo)致到達該門的時間不一致叫競爭。產(chǎn)生毛刺叫冒險。如果布爾式中有相反的信號則可能產(chǎn)生競爭和冒險現(xiàn)象。解決方法：一是添加布爾式的消去項，二是在芯片外部加電容。
5、你知道那些常用邏輯電平？TTL與COMS電平可以直接互連嗎？
常用邏輯電平：12V，5V，3.3V；TTL和CMOS不可以直接互連，由于TTL是在0.3-3.6V之間，而CMOS則是有在12V的有在5V的。CMOS輸出接到TTL是可以直接互連。TTL接到CMOS需要在輸出端口加一上拉電阻接到5V或者12V。cmos的高低電平分別為:Vih>=0.7VDD,Vil=0.3VDD;Voh>=0.9VDD,Vol=0.1VDD. TTL的為:Vih>=2.0v,Vil=0.8v;Voh>=2.4v,Vol=0.4v. 用cmos可直接驅(qū)動ttl;加上拉后,ttl可驅(qū)動cmos.
6、如何解決亞穩(wěn)態(tài)。
亞穩(wěn)態(tài)是指觸發(fā)器無法在某個規(guī)定時間段內(nèi)達到一個可確認(rèn)的狀態(tài)。當(dāng)一個觸發(fā)器進入亞穩(wěn)態(tài)時，既無法預(yù)測該單元的輸出電平，也無法預(yù)測何時輸出才能穩(wěn)定在某個正確的電平上。在這個穩(wěn)定期間，觸發(fā)器輸出一些中間級電平，或者可能處于振蕩狀態(tài)，并且這種無用的輸出電平可以沿信號通道上的各個觸發(fā)器級聯(lián)式傳播下去。
解決方法：
1 降低系統(tǒng)時鐘
2 用反應(yīng)更快的FF
3 引入同步機制，防止亞穩(wěn)態(tài)傳播
4 改善時鐘質(zhì)量，用邊沿變化快速的時鐘信號
關(guān)鍵是器件使用比較好的工藝和時鐘周期的裕量要大。
7、IC設(shè)計中同步復(fù)位與異步復(fù)位的區(qū)別。
同步復(fù)位在時鐘沿采復(fù)位信號，完成復(fù)位動作。異步復(fù)位不管時鐘，只要復(fù)位信號滿足條件，就完成復(fù)位動作。異步復(fù)位對復(fù)位信號要求比較高，不能有毛刺，如果其與時鐘關(guān)系不確定，也可能出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)。
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