IC 理论篇（03-07）竞争冒险以及毛刺脉冲

芯片原厂必学课程 - 第三篇章 - IC 理论篇

03-07 竞争冒险以及毛刺脉冲

新芯设计：专注，积累，探索，挑战

引言

  本文主要介绍了竞争冒险和毛刺脉冲

  NOTES：本文来自《芯片原厂必学课程 - 第三篇章 - IC 理论篇》技术专栏

🌏 一、竞争的相关概念

  组合逻辑电路中，同一信号经过不同的传输路径之后，到达电路中某一会合点的时间有先有后的现象（每条途径的组合逻辑污染延时不同）。

  一般是两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变（一个从 1 变为 0，另一个从 0 变为 1，从而可能导致其在门电路输出端产生极窄的尖峰脉冲，或称为电压毛刺，而显然这个尖峰脉冲并不符合门电路稳态下的逻辑功能，它是系统内部的一种高频噪声；而竞争现象并不一定都会产生尖峰脉冲，例如二输入与门中产生尖峰脉冲的条件是 0→1 较 1→0 快，二输入或门反之）。

🌏 二、冒险的相关概念

  信号在器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时，延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响；信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化，往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为 “毛刺”；如果一个组合逻辑电路中有 “毛刺” 出现，就说明该电路存在冒险。

  因竞争而产生的输出干扰脉冲的现象称为冒险。

  由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象就称为竞争 - 冒险。

🌏 三、毛刺的相关概念

  数字电路中常常将毛刺定义为采样间越过逻辑门限一次以上的任何跳变，主要是指电路输出波形中含有时间很短有规律或无规律的脉冲，而又对设计没有用处或者产生其他影响，通常都要考虑去除毛刺。

🌏 四、脉冲的相关概念

  在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号，在单位时间内所产生的脉冲个数就称为频率。例如手电筒打开灯亮，这是直流，不停的开关灯亮、熄，就形成了脉冲，开关速度的快慢也就是脉冲频率的高低。

总结

  The reason for 竞争 - 冒险：数字电路中的竞争与冒险出现在组合逻辑电路中；由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，或者门电路延迟时间的差异，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。

  The judgement for 竞争 - 冒险：只要输出端的逻辑函数在一定的条件下能简化成 Y = A + A’ 或者 Y = A·A’，那么就可以判断存在竞争 - 冒险现象。

  The resolve of 竞争 - 冒险：接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑设计（例如增加冗余项）等等。