组合逻辑电路设计的电路存在冒险现象,应采取什么措施

核心提示由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲,常称其为毛刺。判断一个逻辑电路在某些输入信号发生变化时是否会产生冒险,首先要判断信号是否会同时变化,然后判断在信号同时变化的时候,是否会产生冒险,这可以

由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲,常称其为毛刺。

判断一个逻辑电路在某些输入信号发生变化时是否会产生冒险,首先要判断信号是否会同时变化,然后判断在信号同时变化的时候,是否会产生冒险,这可以通过逻辑函数的卡诺图或逻辑函数表达式来进行判断。

冒险现象是一种由于数字电路内部设计或者外部影响造成错误数字信号的不良效应。数字电路中,输入的数字信号改变或进行一些逻辑运算(如非、与、或等)时,输出信号没有能完全同步改变,从而引发短暂时间内的错误信号脉冲输出。

扩展资料:

信号在器件内部通过连线和逻辑单元时,都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关,同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。

由于存在这两方面因素,多路信号的电平值发生变化时,在信号变化的瞬间,组合逻辑的输出有先后顺序,并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号,这些尖峰信号称为"毛刺"。如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现,就说明该电路存在冒险。

利用卡诺图可以判断组合逻辑电路是否可能存在竞争冒险,方法为: 根据逻辑函数的表达式,作出其卡诺图,若卡诺图中填入1的格所形成的卡诺图有两个相邻的圈相切但不相交,则该电路存在竞争冒险的可能性。

——冒险现象

二极管电平转换电路有毛刺

1、先了解下建立和保持时间。

    建立时间(setup time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前,数据稳定不变的时间,如果建立时间不够,数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器。

保持时间(hold time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后,数据稳定不变的时间,如果保持时间不够,数据同样不能被打入触发器。

数据稳定传输必须满足建立和保持时间的要求,当然在一些情况下,建立时间和保持时间的值可以为零。 PLD/FPGA开发软件可以自动计算两个相关输入的建立和保持时间。

2、FPGA中的冒险现象

(1)信号在FPGA器件内部通过连线和逻辑单元时,都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关,同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。(2)另外,信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素,多路信号的电平值发生变化时,在信号变化的瞬间,组合逻辑的输出有先后顺序,并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号,这些尖峰信号称为"毛刺"。如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现,就说明该电路存在"冒险"。

我们在使用分立元件设计数字系统时,由于PCB走线时,存在分布电感和电容,所以几纳秒的毛刺将被自然滤除,而在PLD内部决无分布电感和电容,所以在PLD/FPGA设计中,这些毛刺将被完整的保留并向下一级传递,因此毛刺现象在PLD、FPGA设计中尤为突出。下图,给出了一个逻辑冒险的例子

从上面的仿真波形图可以看出,"A、B、C、D"四个输入信号经过布线延时以后,高低电平变换不是同时发生的,这导致输出信号"OUT"出现了毛刺。

这里,我们无法保证所有连线的长度一致,所以即使四个输入信号在输入端同时变化,但经过PLD内部的走线,到达或门的时间也是不一样的,毛刺必然产生。可以概括的讲,只要输入信号同时变化,(经过内部走线)组合逻辑必将产生毛刺。如果将它们的输出直接连接到时钟输入端、清零或置位端口的话,可能会导致严重的后果。所以我们必须检查设计中所有时钟、清零和置位等对毛刺敏感的输入端口,确保输入不会含有任何毛刺。 

冒险往往会影响到逻辑电路的稳定性。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,因此判断逻辑电路中是否存在冒险以及如何避免冒险是设计人员必须要考虑的问题。

传输低电平。二极管电平转换电路有毛刺是由于传输低电平,需要进行更换。此物品用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件,它具有单向导电性能,即给二极管阳极和阴极加上正向电压时,二极管导通。

 
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