最近在为找工作提前做准备了,在系统的看一些基础知识,本节主要复习了常考的数电数集的基础知识。
逻辑函数化简
1.公式法
- 并项法:AB + AB‘ = A
- 吸收法: A + AB = A
- 消项法:AB + A’C + BC = AB + A‘C
- 消因子法:A + A’B = A + B
2.卡诺图法
二变量卡诺图:
三变量卡诺图:
四变量卡诺图:
逻辑函数表达式—->卡诺图
直接对逻辑表达式的每一项进行以二进制形式的补项
直接画卡诺图,画出每项的范围,找重叠项
如何化简为最简与或式
将相邻为1的小方格圈在一起(小方格的个数必须是$2^m$)
圈里面的1个数越多越好
小方格可以重复使用
卡诺图上变量的取值顺序采用的是格雷码(循环码的一种)
MOSFET结构
1.P型与N型
P-type与N-type半导体
- P型半导体:在纯净晶体的半导体(本征半导体,如硅晶体或锗晶体)中,掺入少量的三价元素杂质(如硼、铝、镓、铟),由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,三价元素的杂质(以硼为例)会和纯半导体作用,硼原子的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候,会产生一个“空穴”(电洞),这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”,使得硼原子成为带负电的离子。这样,这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”(“相当于”正电荷),成为能够导电的物质。
- N型半导体:就是在纯净晶体的半导体(本征半导体,如硅晶体或锗晶体)中,掺入少量的五价元素杂质(如磷、锑、砷),由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,五价元素的杂质(以磷为例)会和纯半导体作用,磷原子的五个外层电子中的四个与周围的半导体原子形成共价键,多出的一个电子几乎不受束缚,较易成为自由电子。于是,n型半导体就成为了含自由电子浓度较高的半导体,其导电性主要是因为自由电子导电。
NMOSFET与PMOSFET
2.CMOS管搭建门电路
PDN由NMOS器件构成,而PUN由PMOS器件构成,这一选择的主要理由是NMOS管产生“强0”,PMOS管产生“强1”
互补CMOS门在本质上是反相的,只能实现如NAND、NOR及XNOR这样的功能,用单独一级来实现非反相的布尔函数(如AND、OR或XOR)是不可能的,因此要求增加额外一级反相器
实现一个具有N个输入的逻辑门所需要的晶体管数目为2N
CMOS复合门
CMOS反相器
反相器的结构:
噪声容限:前一极输出为最坏的情况下,为保证后一极正常工作,所允许的最大噪声幅度
转换时间(过渡时间)
传播延时:输入信号变化到50%Vdd到输出信号变化到50%Vdd之间的时间
竞争与冒险
竞争:各信号到达目标位置的时延不同, 到达终点的时间有先有后造成竞争。 两个输入信号同时向相反方向的逻辑电平跳变的现象。 有竞争不一定有冒险
冒险:由于竞争现象所引起的电路输出发生瞬间错误的现象,就称之为冒险
解决办法:
加滤波电容,消除毛刺影响。
增加冗余项,消除逻辑冒险:在原先的逻辑表达式中,加上一个冗余项,反映到卡诺图就是将两个独立的消除项连接起来
改变设计,减少毛刺发生
- 使用格雷码
- 使用同步电路
锁存器和触发器
1.锁存器
锁存器对电平信号敏感,在输入脉冲的电平作用下改变状态
S-R锁存器
门控锁存器
2.触发器
D触发器
S-R触发器
J-K触发器
T触发器
- 其中圈+表示异或
触发器之间的转换
同步复位与异步复位
同步复位:
异步复位:
异步复位同步释放:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11always @ (posedge clk, negedge rst_async_n)
if (!rst_async_n) begin
rst_s1 <= 1'b0;
rst_s2 <= 1'b0;
end
else begin
rst_s1 <= 1'b1;
rst_s2 <= rst_s1;
end
assign rst_sync_n = rst_s2;