数字电路-异同步 复位 线与 oc门

1、同步电路和异步电路的区别是什么?

异步电路:主要是组合逻辑电路,用于产生地址译码器、FIFO或RAM的读写控制信号脉冲,但它同时也用在时序电路中,此时它没有统一的时钟,状态变化的时刻是不稳定的,通常输入信号只在电路处于稳定状态时才发生变化。也就是说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的竞争冒险。电路的稳定需要有可靠的建立时间和持时间,待下面介绍。

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,其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,而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。比如D触发器,当上升延到来时,寄存器把D端的电平传到Q输出端。在同步电路设计中一般采用D触发器,异步电路设计中一般采用Latch修改。

异步电路:

       电路核心逻辑有用组合电路实现
       异步时序电路的最大缺点是容易产生毛刺。
       不利于器件移植
       不利于静态时序分析(STA)、验证设计时序性能。


同步时序电路:

       电路核心逻辑是用各种触发器实现

       电路主要信号、输出信号等都是在某个时钟沿驱动触发器产生的

       同步时序电路可以很好的避免毛刺

       利于器件移植

       利于静态时序分析(STA)、验证设计时序性能。

复位电路有两个工作目的:

  1、 仿真的时候使电路进入初始状态或者其它预知状态;
  2、 对于综合实现的真实电路,通过复位使电路进入初始状态或者其它预知状态。

同步复位:所谓同步复位是指当复位信号发生变化时,并不立刻生效,只有当有效时钟沿采样到已变化的复位信号后,才对所有寄存器复位。

异步复位:复位信号有效沿到达时,无论时钟沿是否有效,都会立即对目标(如寄存器、RAM等)复位。指定异步复位时,只需always的敏感表中加入复位信号的有效沿即可,当复位信号有效沿到达时,无论时钟沿是否有效,复位都会立即发挥其功能。

2.什么是"线与"逻辑,要实现它,在硬件特性上有什么具体要求?

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。 同时在输出端口应加一个上拉电阻。

3.oc门:还有OD门(Open Drain,漏极开路门,对场效应管而言)。实际使用中,有时需要两个或两个以上与非门的输出端连接在同一条导线上,将这些与非门上的数据(状态电平)用同一条导线输送出去。因此,需要一种新的与非门电路--OC门来实现“线与逻辑”。

1.利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。或驱动比芯片电源电压高的负载.
2.可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。如果作为图腾输出必须接上拉电阻。接容性负载时,下降延是芯片内的晶体管,是有源驱动,速度较快;上升延是无源的外接电阻,速度慢。如果要求速度高电阻选择要小,功耗会大。所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。
3.可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。
4.开漏Pin不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平。一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的。
5.正常的CMOS输出级是上、下两个管子,把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。这种输出的主要目的有两个:电平转换和线与。

6.由于漏级开路,所以后级电路必须接一上拉电阻,上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样你就可以进行任意电平的转换了。
7.线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合,如果本电路不想拉低,就输出高电平,因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉,高电平是靠外接的上拉电阻实现的。(而正常的CMOS输出级,如果出现一个输出为高另外一个为低时,等于电源短路。)

8.OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出

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