基本概念:線與邏輯、鎖存器、緩沖器、建立時間、緩沖時間
基本概念:線與邏輯、鎖存器、緩沖器、建立時間、緩沖時間
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鎖存器:輸出端的狀態不會隨輸入端的狀態變化而變化,只有在有鎖存信號時輸入的狀態被保存到輸出,直到下一個鎖存信號。通常只有0和1兩個值。典型的邏輯電路是D觸發器。
緩沖器:多用在總線上,提高驅動能力、隔離前后級,緩沖器多半有三態輸出功能。
三態緩沖器就是典型的線與邏輯器件,可允許多個器件掛在一條總線上,當然OC輸出也可用在線與邏輯應用上。
OC門,又稱集電極開路(漏極開路)與非門門電路,Open Collector(Open Drain)。為什么引入OC門?實際使用中,有時需要兩個或兩個以上與非門的輸出端連接在同一條導線上,將這些與非門上的數據(狀態電平)用同一條導線輸送出去。因此,需要一種新的與非門電路--OC門來實現“線與邏輯”。OC門主要用于3個方面:實現與或非邏輯,用做電平轉換,用做驅動器。由于OC門電路的輸出管的集電極懸空,使用時需外接一個上拉電阻Rp到電源VCC。OC門使用上拉電阻以輸出高電平,此外為了加大輸出引腳的驅動能力,上拉電阻阻值的選擇原則,從降低功耗及芯片的灌電流能力考慮應當足夠大;從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小。
線與邏輯,即兩個輸出端(包括兩個以上)直接互連就可以實現“AND”的邏輯功能。在總線傳輸等實際應用中需要多個門的輸出端并聯連接使用,而一般TTL門輸出端并不能直接并接使用,否則這些門的輸出管之間由于低阻抗形成很大的短路電流(灌電流),而燒壞器件。在硬件上,可用OC門或三態門(ST門)來實現。 用OC門實現線與,應同時在輸出端口應加一個上拉電阻。
三態門(ST門)主要用在應用于多個門輸出共享數據總線,為避免多個門輸出同時占用數據總線,這些門的使能信號(EN)中只允許有一個為有效電平(如高電平),由于三態門的輸出是推拉式的低阻輸出,且不需接上拉(負載)電阻,所以開關速度比OC門快,常用三態門作為輸出緩沖器。
建立時間和保持時間
圖1
? 建立時間(setup time)是指在觸發器的時鐘信號上升沿到來以前,數據穩定不變的時間,如果建立時間不夠,數據將不能在這個時鐘上升沿被打入觸發器;保持時間(hold time)是指在觸發器的時鐘信號上升沿到來以后,數據穩定不變的時間, 如果保持時間不夠,數據同樣不能被打入觸發器。? 如圖1 。 數據穩定傳輸必須滿足建立和保持時間的要求,當然在一些情況下,建立時間和保持時間的值可以為零。 PLD/FPGA開發軟件可以自動計算兩個相關輸入的建立和保持時間(如圖2)
競爭和冒險
幾乎所有關于數字電路的教材,都會提到數字電路中的競爭和冒險問題,但是這個問題往往被我們忽略。我們可以先來回顧一下關于競爭和冒險的一些基本概念。
PLD內部毛刺產生的原因
我們在使用分立元件設計數字系統時,由于PCB走線時,存在分布電感和電容,所以幾納秒的毛刺將被自然濾除,而在PLD內部決無分布電感和電容,所以在PLD/FPGA設計中,競爭和冒險問題將變的較為突出。
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