一個選通脈沖串又不會截短脈沖的電路設(shè)計(jì)
發(fā)布時間:2015-12-29 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】要想從一個連續(xù)的時鐘源選通一個完整的時鐘脈沖序列而又不改變脈沖的持續(xù)時間和數(shù)量,不是一件容易的事情。在大多數(shù)情況下,簡單的與門會有問題。
只要異步選通信號E是高電平,時鐘脈沖就會通過與門。哪怕丟失或失真一個脈沖都會很關(guān)鍵,那么簡單的與門就不合適了—由于時鐘和E之間缺少同步,脈沖串中的第一個和最后一個脈沖經(jīng)常會失真(比正常脈沖短)。
圖1:兩種選通脈沖串的方法,一種是使用選通信號E和與門(Y輸出),一種是量化器(藍(lán)色)。
本設(shè)計(jì)實(shí)例展示了一種用于綜合異步選通電路的數(shù)學(xué)方法,這種電路可以在不改變脈沖寬度的條件下,從時鐘信號中選通一個精確的脈沖串。這種電路被稱為量化器。
根據(jù)量化器的工作原理做一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換表(圖2)。
圖2:異步有限狀態(tài)機(jī)(FSM)轉(zhuǎn)換主表,其中1,2,3,4,5,6,7帶圈的數(shù)字是穩(wěn)定FSM狀態(tài)號(G是時鐘輸入)。
圖3:根據(jù)Mealy(左)和Moore(右)狀態(tài)機(jī)做出的最終表格對。
借助圖2并根據(jù)Mealy和Moore狀態(tài)機(jī)可以做出最終的表格對(圖3)。圖中:
MC1:2-5-6-7和MC2:1-3-4是最大兼容集(根據(jù)Mealy狀態(tài)機(jī));
MC1:5-7、MC2:1-2-6和MC3:1-3-4是最大兼容集(根據(jù)Moore狀態(tài)機(jī))。
從圖3可以看到,Moore狀態(tài)機(jī)的總覆蓋率要求更大數(shù)量的最大兼容子集,也就是更糟糕。另一方面,第一個狀態(tài)可以是MC2集和MC3集的一個部分,它代表了用于額外電路優(yōu)化的機(jī)會。但無需進(jìn)一步考慮這個問題。
現(xiàn)在就很容易畫出壓縮的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,并為Z編碼的內(nèi)存單元和輸出選通信號Y畫出卡諾-維奇圖(圖4)。
圖4:卡諾-維奇圖
根據(jù)卡諾-維奇圖,為綜合出來的電路寫下邏輯公式:
從這個公式可以看出,其中針對z+的最小項(xiàng)[E●z]不是多余的。它在最小項(xiàng)[G●E]和[G●z]之間扮演著反競爭橋的重要角色,可以消除G的所有邊沿處的連續(xù)競爭。
式中:E=異步選通信號的反向輸入;
G=時鐘;
Y=量化器輸出。
還可以增加一些額外的功能,比如FLAG.當(dāng)FLAG是低電平時,脈沖串中的第一個脈沖不會被剪切掉,而是合并進(jìn)脈沖串并且不會影響其寬度。當(dāng)FLAG是高電平時,第一個脈沖被切掉,并排除在脈沖串以外。FLAG狀態(tài)應(yīng)保持不變直到下一個選通脈沖,因此設(shè)備有足夠的時間來讀取它,并用于進(jìn)一步處理。
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