利用邏輯閘做組合電路設計與模擬.ppt

* ,, * ,, 利用邏輯閘做組合電路設計與模擬 具有閘扇入數限制的電路設計 扇入數(fan in):每個閘輸入的最大數目。 範例:用3輸入的NOR閘實現 Sol: Chap 8 * Sol(續1):則此二階電路需要2個4輸入閘 和1個5輸入閘。將 利用分解 以降低最大的閘輸入數成為3 個，然後再取補數。 Chap 8 * Sol(續2):則NOR閘電路為 Chap 8 * 具有閘扇入數限制的電路設計 範例:只用2輸入的NAND閘和反相器實現圖 8-2的函數。 Chap 8 * Sol:個別化簡每個函數，則 每個函數需要1個3輸入的OR閘，所以我們將分解以減少閘輸入的數目: Chap 8 * Sol(續):利用 ,從f3消掉 剩下的3輸入閘。且使用共同項 則可得電路為 Chap 8 * 閘延遲與時序圖 如果輸出變化相對於輸入變化的延遲時間為 ，則稱這個邏輯閘的傳播延遲(propagation delay)為 。 Chap 8 * 時序圖: Ex:假設每個邏輯閘的傳播延遲為20ns 。 Chap 8 * 這個時序圖指出，當閘輸入B和C維持在常數值1和0，且輸入A在t = 40ns變成1然後在t = 100ns又回到0時，則閘G1的輸出在A變化之後20ns發生改變，且閘G2的輸出在閘G1變化之後20ns發生改變。 Chap 8 * Ex:1個延遲元件的電路時序圖 Chap 8 * 組合電路中的雜訊 當從電路的輸入到輸出過程有不同的路徑時，就有不同的傳輸延遲，因而產生交換暫態在電路的輸出端。 靜態1-雜訊(Static 1- hazard):若因任何單一輸入的變化以及傳播延遲之組合的影響，一個電路的輸出應該維持常數1，但卻暫時地變成0時，稱此電路有靜態1-雜訊。 靜態0-雜訊(Static 0- hazard):如果輸出應該維持於常數0，卻暫時地變成1時，我們稱此電路有靜態0-雜訊。 Chap 8 * 動態雜訊(dynamic hazard):若當輸出被設成由0變成1(或由1變0)，輸出可能變動三次或更多次時，我們稱此電路有動態雜訊。 Chap 8 * Ex:具有靜態1-雜訊的電路 Chap 8 * Ex(續):假如A=C=1，則F=B+B’=1，所以當B由1 變成0時，輸出F應該維持常數1。但是， 如圖8-8(b)所示，若是每個閘有傳播延 遲10ns，則E在D變成1之前會變成0，所 以在輸出F會導致暫時0的出現(由於1- 雜訊引起1個突波(glitch))。注意，在 B變成0之後的右邊，反相器的輸入(B) 以及輸出(B’)同時為0，一直到傳播延 遲過去為止，在這段期間，在F等式中 的2項同時為0，所以，F暫時變成0。 Chap 8 * 在二階AND-OR電路中偵測出雜訊的步驟: 1.寫出電路的積項和表示式。 2.將每一項畫在卡諾圖中並且用將它圈起來。 3.假如任何相鄰的2個1沒有被相同的圈所包 含，則在這2個1之間存在一個靜態1-雜訊 的暫態。對於n變數圖，當1個變數改變而 其它n-1個變數保持常數時，則會發生這 樣的暫態。 Chap 8 * 如何消去雜訊:在圖8-8(a)中加入1個圈，然後在對路中加入相對應的閘(圖8-9)，這樣可以消去雜訊，當B改變時AC項保持1，所以在輸出沒有突波出現，此時不再是最簡積項和。 Chap 8 * Ex:具有0-雜訊的電路: Chap 8 * Ex(續1):此電路輸出的和項積表示為 由這個函數的卡諾圖(圖8-10(b))顯示有四對相鄰的0如箭頭所指，並沒有被共同的迴圈所包含，因此每一對相對應1個0-雜訊。例如，當A=0、B=1、D=0且C由0變成1時，對於某些閘延遲的組合，輸出Z可能會出現尖波(spike)。 Chap 8 * Ex(續2):假設每個反相器的閘延遲為3ns ，且每個AND閘以及每個OR閘的 閘延遲為5ns，則其時序圖為 Chap 8 * Ex(續3):藉由圈上額外的質含項來包含那些沒 有被共同迴圈所包含之相鄰的0而消去 0-雜訊。所得方程式為 Chap 8 * 設計一個沒有靜態以及動態雜訊電路的步驟： 1.對於那些只被項1所包含之每一對相鄰的1的