Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Логический риск сбоя

Статические риски сбоя


На рис. 6 показана работа элементов И и ИЛИ при подаче на их входы двух последовательных во времени наборов Х1 = x 1 x 0 = 01 и Х2 = x 1 x 0 = 10. Значение сигнала у1 для элемента И на этих наборах должно оставаться постоянным и равным 0, а у2 – равным 1. Это выполняется для случаев разброса во времени моментов переключения переменных x 1 и x 0, показанных на рис. 6, а и г.

Рис. 6. Разброс во времени моментов переключения

Если же этот разброс соответствует рис. 6, б и в, то видно, что на выходе схемы И появится логический сигнал 1 длительностью Δτ1, а на выходе схемы ИЛИ - сигнал 0 длительностью Δτ2. Эти ложные сигналы и являются рисками сбоя, причем видно, что они могут быть, а могут и отсутствовать. Все дальнейшие примеры будут иллюстрироваться временными диаграммами для наихудшего случая, когда риск сбоя обязательно имеет место.

Риск сбоя называется статическим, если у (X1) = y (Х2), где y - булева функция. Риск сбоя называется статическим в нуле S0, если у (X1) = y (Х2) = 0. Риск сбоя называется статическим в единице S1, если у (X1) = y (Х2) = 1. Итак, на рис. 6, б имеет место статический риск сбоя в нуле S0, а на рис. 6, в - статический риск сбоя в единице S1.

Существенно, что полученные помехи S0 и S1 (иногда их называют “иголками”, “мерцаниями”, “глитчами” (англ. glitch)) - это не пренебрежимо короткий всплеск напряжения малой амплитуды. При достаточно большой разности Δτ помеха будет иметь длительность, во много раз превышающую время переключения элемента, и амплитуду, равную номинальному сигналу. Это уже полноценный сигнал, на который могут реагировать последующие элементы (входы синхронизации, установки в 0 или 1, загрузки данных и т. п.). Такие помехи - страшная вещь для цифровых схем, тем более, что их практически невозможно увидеть на осциллографе, и разработчик просто не будет знать об их существовании. Они могут сужаться до полного исчезновения, но могут и расширяться, проходя через логические цепи.

Динамические риски сбоя

На рис. 7, а приведена схема, реализующая функцию у = x 2 x 1 + x 0. Пусть входной набор Х1 = x 2 x 1 x 0 = 010 изменяется на входной набор Х2 = x 2 x 1 x 0 = 101. На рис. 7, б приведены временные диаграммы, соответствующие наихудшему случаю разброса моментов переключения переменных x 2, x 1 и x 0. Поскольку у (X1) = 0, а y (Х2) = 1, из рис. 7, б видно, что на выходе схемы имеет место многократное переключение вместо идеального алгоритмического перехода 01. Пусть входной набор Х1 = x 2 x 1 x 0 = 011 изменяется на входной набор Х2 = x 2 x 1 x 0 = 100. Из рис. 7, в видно, что вместо идеального алгоритмического перехода 10 на выходе имеет место многократное переключение.

Рис. 7. Наихудший случай разброса во времени моментов переключения


Риск сбоя называется динамическим, если у (X1) ≠ y (Х2), где y - булева функция. Риск сбоя называется динамическим D+ при переходе на выходе 01, если у (X1) = 0, а y (Х2) = 1. Риск сбоя называется динамическим D, если у (X1) = 1, а y (Х2) = 0. Итак, на рис. 7, б имеет место динамический риск сбоя D+, а на рис. 7, в - D. Из временных диаграмм работы схемы видно, что динамический риск сбоя является

следствием статического риска сбоя. Наличие динамических рисков сбоя в цифровой схеме также может привести к нарушению закона ее функционирования.

Логический риск сбоя

Рассмотрим переход от Х1 = x 2 x 1 x 0 = 110 к Х2 = x 2 x 1 x 0 = 010 для функции у, представленной картой Карно (рис. 8, а). Для нее можно записать . На рис. 8, б приведена соответствующая схема.

Рис. 8. Логический риск сбоя


Обратите внимание, что в данном случае осуществляется переход между соседними наборами, причем x 1 = 1 и x 0 = 0 являются константными сигналами, следовательно, для функции можно записать в данном случае . Ясно, что здесь у (X1) = y (Х2) = 1, однако мы видели (см. рис. 6, в), что на элементе ИЛИ возможен статический риск сбоя в единице. Это отражено также на рис. 8, в.

Попытаемся устранить этот риск сбоя, видоизменив аппаратную реализацию данной функции. Введем в карте Карно дополнительный контур, показанный штриховой линией, тогда уравнение для функции будет иметь вид (рис. 9, а). Так как при переходе от набора Х1 к Х2 простая импликанта все время равна 1, то риск сбоя, выявленный выше, не будет проявляться на выходе схемы. Эта ситуация отражена на временной диаграмме, представленной на рис. 9, б.

 
 

Рис. 9. Статический риск сбоя

Статический риск сбоя, проявляющийся при соседней смене наборов, называется логическим, так как может быть устранен изменением логической структуры, реализующей булеву функцию.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...