觸發器空翻現象指什么?
觸發器空翻現象是指在高速運轉的計算機電子器件中,由于信號傳遞速度限制,當輸入的電平信號發生變化時,觸發器并不能立即響應,而是出現了一定時間的抖動反應,這種抖動反應的現象被稱為"觸發器空翻"。
在數字集成電路中,觸發器是一種非常常見的存儲器件,它具有輸入端、輸出端和時鐘輸入端。其中輸入端和輸出端呈現出一種狀態,當時鐘信號時高電平時,觸發器才能夠響應從輸入端的數據流,并使輸出端呈現出相應的輸出狀態;否則當時鐘信號時低電平時,觸發器不會響應輸入端的數據流,保持輸出端原有的狀態。這種時序邏輯是現代計算機電子器件的基礎。
在實際運用中,觸發器的工作原理受到信號傳遞的速度限制,會導致輸入端的電平信號反應產生一定的滯后時間。當輸入端的電平信號從高電平狀態突然切換到低電平狀態時,觸發器并不能立刻響應,而是會在一定的時間內保持高電平狀態,這個時候輸入端的電平已經發生變化,而輸出端的狀態沒有跟隨輸入端狀態的變化而發生變化,這種反應就是"觸發器空翻"。
觸發器空翻現象在數字集成電路設計中是一個非常重要的問題,如果不加以防范和處理,會對芯片的性能產生直接的影響,甚至會導致整個系統的運作出現問題。因此,在設計數字集成電路時,需要對這種問題進行充分的考慮,避免因為觸發器空翻而導致整個系統性能降低的情況。
為了降低觸發器空翻現象對芯片性能的影響,設計者通常會采用一些技術手段進行處理。其中最常用的方法包括:引入冗余觸發器、嵌套觸發器、時鐘信號同步等。這些方法的共同目標都是降低觸發器的輸入輸出延遲時間,使電路能夠更加快速地響應輸入信號的變化。
引入冗余觸發器是一種常用的解決方法。通過在電路中增加多個觸發器,實現對輸入信號的重復采樣和輸入輸出信號的多次緩存,以達到抑制觸發器空翻的效果。當然,增加冗余觸發器也會提高芯片的成本和復雜度,因此在設計時需權衡利弊,選取合適的方案。
嵌套觸發器也是一種常用的解決方法。它的原理是在信號傳輸路徑上添加一個或多個輔助觸發器,將原始輸入信號采樣后送入下一級觸發器。這樣可以將輸入信號從觸發器到達輸出端的時間延遲降到最小,并增加了電路穩定性,提高了芯片的可靠性。
時鐘信號同步是一種處理方案,它的原理是通過特殊的電路設計,在時鐘信號同步時將每個觸發器的時鐘輸入端與主時鐘信號的上升沿同步。這樣可以在每個時鐘周期內實現穩定的輸入輸出信號傳輸,避免信號的交錯和重疊而導致的觸發器空翻現象。
綜上所述,觸發器空翻現象是由于信號傳遞速度限制而導致的輸入輸出延遲現象,會對數字集成電路的工作效率和可靠性產生直接的影響。為了克服這種問題,設計者需要采用各種手段降低輸入輸出延遲時間,以提高芯片性能和可靠性。
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