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  • 同步时序电路中,各触发器的时钟端全部连接到同一个时钟源上,只有当时钟脉冲到来时,电路的状态才能改变。(注意不要求是同一时钟,而是同源时钟。所谓的同源时钟是指同一个时钟源衍生频率比值为2的幂次方,且初...

    一. 定义

    1. 在同步时序电路中,各触发器的时钟端全部连接到同一个时钟源上,只有当时钟脉冲到来时,电路的状态才能改变。(注意不要求是同一时钟,而是同源时钟。所谓的同源时钟是指同一个时钟源衍生频率比值为2的幂次方,且初相位相同的时钟。)
      同步逻辑是指时钟之间有固定的因果关系逻辑,

    2. 异步时序逻辑电路不存在统一的时钟,触发条件由多个控制因素组成,任何一个因素的跳变都可以触发寄存器的变化。
      异步逻辑是指各时钟之间没有固定的因果关系逻辑。

    比如有些触发器的时钟输入端与时钟脉冲源相连,这些触发器的状态变化就与时钟脉冲同步,而其他的触发器的状态变化不与时钟脉冲同步。比如用一个触发器的输出连结到另一个触发器的时钟端去触发的就是异步时序逻辑。
    主要是用于产生地址译码器、FIFO和异步RAM的读写控制信号脉冲。

    比如异步D触发器:
    module D_yb(
    always @(posedge clk or negedge rst or negedge set)
    begin
    if(!rst)  q<= 0;
    else  if(!set) q<= 1;
    else    q<=d;
    end
    endmodule
    
    同步D触发器:
    module D_tb();
    always @(poedge clk )
    begin
    if(rst)  q<= 0;
    else if(set) q<=1;
    else  q<=d;
    endmodule
    

    二. 同步时序设计的原则

    为了保证稳定可靠的数据采样,要满足寄存器的Setup 时间和Hold 时间。
    在进行组合逻辑设计时,always 组合逻辑信号敏感表应包括always 模块中使用到的所有输入信号和条件判断信号;避免组合逻辑反馈环路
    如图 所示即为一个典型的组合逻辑反馈环路,寄存器的Q 输出端直接通过组合逻辑反馈到寄存器的异步复位端,如果Q 输出为 0,经组合逻辑运算后为异步复位端有效,则电路将会进入不断清零的死循环。
    在这里插入图片描述

    三. 同步时序电路的优点:

    1, 用异步时序逻辑很难控制由组合逻辑和延迟所产生的冒险和竞争。所以同步时序可以避免毛刺,
    2, 工艺、环境的细微变化也会造成异步时序逻辑电路的失效。同步时序提高设计可靠性
    3, 容易组织流水线,提高芯片的运行速度,
    4, 所有的触发器可以同时运行,使静态时序分析变得简单
    5, 有利于器件移植,包括FPGA 器件族之间的移植和从FPGA向结构化ASIC的移植.

    四. 异步时序电路的优点:

    异步电路具有:无时钟偏移(Skew)问题、低电源消耗、平均效能而非最差效能、模块性、可组合和可复用性等优点,因此近年来对异步电路研究增加快速,论文发表数以倍增
    异步电路设计具有以下优点: 1 、低功耗。由于精细度时钟门控和零备耗功;
    2 、高速。运算速度有实际局部延时决定,而不是有全局最差( worstcase) 延时决定;
    3 、低电磁噪声辐射。局部时钟倾向于在随机时刻启动;
    4、对于电源电压、温度以及制作过程中参数的变化具有鲁棒性。时序是基 于匹配延时的(并且能够对电路和导线延迟不敏感);
    5 、更好的可重组性(composability )和模块化( modularity )。采用简单的握手接口和局部时钟;
    6、没有时钟分配和时钟偏移( skew)问题。因为没有全局时钟信号,所以 不需要在整个电路中以最小相位偏斜来分配时钟。

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  • 脉冲异步时序电路和同步时序电路有两个共同的特点:  ● 电路状态的转换是在脉冲作用下实现的。  在同步时序电路中尽管输入信号可以是电平信号或者脉冲信号,但电路的状态转换受统一的时钟脉冲控制;脉冲异步...
  • 同步时序电路与异步时序电路

    万次阅读 2018-03-18 17:34:19
    同步时序电路与异步时序电路的区别: 简而言之:  同步电路:存储电路中所有触发器的时钟输入端都接同一个时钟脉冲源,因而所有触发器的状态的变化都与所加的时钟脉冲信号同步。  异步电路:电路没有统一的时钟...

    同步时序电路与异步时序电路的区别:

    简而言之:

       同步电路:存储电路中所有触发器的时钟输入端都接同一个时钟脉冲源,因而所有触发器的状态的变化都与所加的时钟脉冲信号同步。

       异步电路:电路没有统一的时钟,有些触发器的时钟输入端与时钟脉冲源相连,这有这些触发器的状态变化与时钟脉冲同步,而其他的触发器的状态变化不与时钟脉冲同步

      在这里我用D触发器来很明显的体现出同步和异步的区别。先用verilog描述一个异步的D触发器,即就是当有时钟clk、reset、set、信号时该处发起都会随时发出响应。然后描述一个同步的D触发器,当有时钟脉冲时才会做出响应,而reset和set发生时只会等时钟发生变化才会做出响应。然后在测试用例中使用相同的信号,观察两个触发器的区别。

    异步D触发器:

    module D_yb(

        input clk,

        input rst,

        input set,

        input d,

        output q

    );

    always @(posedge clk or negedge rst or negedge set)

    begin

        if(!rst)

           q<= 0;

     else 

        if(!set)

         q<= 1;

    else 

        q<=d;

     

    end

    endmodule

    同步D触发器:

    module D_tb(

       input clk,

       input rst,

       input ser,

       input d,

       output  q

    );

    always @(poedge clk )

    begin

    if(rst)

           q<= 0;

    else if(set)

           q<=1;

    else

           q<=d;

    endmodule

    同步电路在数字设计中占绝对优势,和异步电路相比有以下优势。

    同步电路的优点:

    1,可以有效的避免毛刺的影响,提高设计可靠性,同步设计是避免毛刺最简单的方法。

    2,简化时序分析过程

    缺点:

    最大可能时钟频率是由电路中最慢的逻辑路径决定的,也就是关键路径,意思就是说每一个逻辑的运算,从简单到复杂都要在一个时钟周期内完成,同步电路往往会出现逻辑延迟过大,使得系统频率降低,采用流水线的设计思想,将复杂的运算分为数个简单的运算,可以帮助提高系统频率。

    时序图和分析:https://wenku.baidu.com/view/0c111a850740be1e650e9a92.html

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  • 时序电路可分为异步时序电路和同步时序电路两大类。

    异步时序电路与同步时序电路

    时序电路可分为异步时序电路和同步时序电路两大类。

    异步时序电路

    若电路中触发器的时钟输入端没有接在统一的时钟脉冲上,或电路中没有时钟脉冲(如SR锁存器构成的时序电路),电路中各存储单元的状态更新不是同时发生的,则这种电路称为异步时序电路

    根据电路是对脉冲边沿敏感还是对电平敏感,异步时序电路又分为脉冲异步时序电路(由触发器构成)和点评异步时序电路(由锁存器构成)两种。

    异步时序电路的状态转换取决于以任意时间间隔变化的输入信号序列,各存储单元的状态转换因存在时间差异而可能造成输出状态短时间的不稳定,而且这种不稳定的状态是有时难以预测的,常常给电路设计和调试带来困难。

    同步时序电路

    同步时序电路中存储电路状态的转换是在同一时钟源同一脉冲边沿作用下同步进行的。

    同步时序电路的存储电路一般用触发器实现,所有触发器的时钟输入端都应接在同一个时钟脉冲源上,而且它们对时钟脉冲的敏感沿也都应一致。

    因此,所有触发器的状态变换的时间不存在差异或差异极小。

    在时钟脉冲两次作用的间隔期间,从触发器输入到状态输出的通路被切断,即使此时输入信号发生变化,也不会改变各触发器的输出状态,所以很少发生输出不稳定的现象。

    更重要的是,其电路的状态很容易用固定周期的时钟脉冲边沿清楚地分离为序列步进,其中,每一个步进都可以通过输入信号和所有触发器的现态单独进行分析,从而有一套较系统、易掌握的分析和设计方法,电路行为很容易用HDL来描述。

    目前较复杂的时序电路广泛采用同步时序电路实现,很多大规模可编程期间(包括大规模存储器)也采用同步时序结构。

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  • 同步时序逻辑:时钟之间有固定的因果关系,只有一个时钟源,各触发器的...异步时序逻辑:各时钟之间没有固定的因果关系,不是一个时钟源,电路除了使用带时钟的触发器外,还使用了不带时钟的触发器延迟元件。 ...

    同步时序逻辑:时钟之间有固定的因果关系,只有一个时钟源,各触发器的时钟端连接在一起
    异步时序逻辑:各时钟之间没有固定的因果关系,不是一个时钟源,电路除了使用带时钟的触发器外,还使用了不带时钟的触发器和延迟元件。

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  • 异步时序逻辑电路.zip

    2019-11-14 09:12:45
    该压缩文件中包含11个异步时序逻辑电路, 均为本人设计. 读者可通过电路源文件与本人博客中的解析, 完整地学习这部分的设计.
  • 时序逻辑电路,D触发器,JK触发器构成的异步加法器,同步加法器,异步减法器。Multisim仿真电路,里面包含三个电路
  • 通过学习可以了解到:同步时序电路的所有动作是时钟同步的,而异步时序电路的设计则一般是不时钟同步 同步和异步的区别也可以通过Verilog HDL代码书写的区别体现出: 同步时序 always@(clk) // clk Only begin ...
  • 锁存器等)都被同一个时钟信号驱动,他们的输出都是同时变化的,因此对数字电路的影响也是同步的。典型的同步逻辑电路如下: 上面只是对同步逻辑狭隘的定义,广义的概念:允许数字电路中有多个时钟,但是这些时钟...
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  • 同步时序逻辑与异步时序逻辑

    千次阅读 2019-07-13 16:38:46
    同步时序逻辑:是指表示状态的寄存器组的值只可能在唯一确定的触发条件发生时刻改变。只能由时钟的正跳沿或负跳沿触发的状态机就是一例。...异步时序逻辑:是指触发条件由多个控制因素组成,任何一个因素的跳变都...
  • 触发器是构成时序逻辑电路的基本元件,根据各级触发器时钟端的连接方式,可以将时序逻辑电路分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。在同步时序电路中,各触发器的时钟端全部连接到同一个时钟源上,统一受系统时钟...
  • 1、什么是同步逻辑和异步逻辑,同步电路和异步电路的区别是什么?同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。电路设计可分类为同步电路和异步电路设计。同步电路利用时钟脉冲使其...
  • 最近工作涉及到同步电路的时序设计,这里追根溯源的总结下同步电路和异步电路时序设计及流水线思想 1:什么是同步逻辑和异步逻辑? 同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。...
  • 同步电路和异步电路的区别

    千次阅读 2020-05-19 15:12:04
    同步电路是由时序电路(寄存器各种触发器)组合逻辑电路构成的电路,其所有操作都是在严格的时钟控制 下完成的。这些时序电路共享同一个时钟CLK,而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿
  • 这里肯定会有很多朋友问道, 既然已经掌握了同步时序逻辑电路的设计方法, 且同步时序逻辑电路异步时序逻辑电路少了一段级联变化的时间, 那么为什么不用同步时序逻辑电路来设计呢? 由于我报考的院校在初试中考察...
  • 触发器没有使用相同的时钟信号,需要分析哪些触发器时钟有效哪些无效 分析步骤和同步时序电路一样,不过要加上时钟...我本来是不想分析异步时序电路的,因为这不是课程的重点,奈何看到一些考研题目有这种折磨人的傻缺.
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  • 一、异步时序逻辑电路特点及分类 1.特点:没有统一时钟脉冲信号,电路状态的改变是外部输入信号变化直接作用的结果; 在状态转移过程中,各存储部件的状态变化发生不同步,不同状态维持时间也不一定相同; 在研究...
  • VHDL时序电路设计

    2015-11-18 10:36:13
    VHDL输入法设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器10进制
  • 异步时序电路的最大缺点是容易产生毛刺; 不利于器件移植; 不利于静态时序分析(STA)、验证设计时序性能。 同步时序电路: 电路核心逻辑是用各种触发器实现; 电路主要信号...
  • 组合逻辑 指任何时刻的输出仅取决于该时刻输入信号的组合,而与电路原有的状态无关的电路。...由存储电路和组合逻辑电路组成。 同步时序逻辑 所有触发器的时钟端连在一起。所有触发器在同一个时钟脉冲 C
  • 1、什么是同步逻辑和异步逻辑,同步电路和异步电路的区别是什么?同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。电路设计可分类为同步电路和异步电路设计。同步电路利用时钟脉冲使其...
  • FPGA同步和异步电路

    千次阅读 2018-07-21 09:33:06
    但小编认为,若能先结合《数字电路基础》系统学习各种74系列逻辑电路,深刻理解逻辑功能,对于学习HDL语言大有裨益,往往会起到事半功倍的效果。 当然,任何编程语言的学习都不是一朝一夕的事,经验技巧的积累都是...
  • 根据时序电路中诸触发器状态转换的同时性可分为同步和异步两类。在同步时序电略中全部触发器均用一个外部时钟CP触发,因此它们的状态转换由该时钟进行“同步”。我们根据课题要求,设计出了由一片74LS175_D触发器、...
  • 分组合逻辑电路和时序逻辑电路。前者的逻辑功能与时间无关,即不具记忆和存储功能,后者的操作按时间程序进行。由于只分高、低电平,抗干扰力强,精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等...
  • 根据时序电路中诸触发器状态转换的同时性可分为同步和异步两类。在同步时序电略中全部触发器均用一个外部时钟CP触发,因此它们的状态转换由该时钟进行“同步”。我们根据课题要求,设计出了由一片74LS175_D触发器、...

空空如也

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同步和异步时序电路是