要想從一個(gè)連續的時(shí)鐘源選通一個(gè)完整的時(shí)鐘脈沖序列而又不改變脈沖的持續時(shí)間和數量,不是一件容易的事情。在大多數情況下,簡(jiǎn)單的與門(mén)會(huì )有問(wèn)題,見(jiàn)圖1。
只要異步選通信號E是高電平,時(shí)鐘脈沖就會(huì )通過(guò)與門(mén)。哪怕丟失或失真一個(gè)脈沖都會(huì )很關(guān)鍵,那么簡(jiǎn)單的與門(mén)就不合適了—由于時(shí)鐘和E之間缺少同步,脈沖串中的第一個(gè)和最后一個(gè)脈沖經(jīng)常會(huì )失真(比正常脈沖短)。

圖1:兩種選通脈沖串的方法,一種是使用選通信號E和與門(mén)(Y輸出),一種是量化器(藍色)。
本設計實(shí)例展示了一種用于綜合異步選通電路的數學(xué)方法,這種電路可以在不改變脈沖寬度的條件下,從時(shí)鐘信號中選通一個(gè)精確的脈沖串。這種電路被稱(chēng)為量化器。
根據量化器的工作原理做一個(gè)狀態(tài)轉換表(圖2)。

圖2:異步有限狀態(tài)機(FSM)轉換主表,其中1,2,3,4,5,6,7帶圈的數字是穩定FSM狀態(tài)號(G是時(shí)鐘輸入)。

圖3:根據Mealy(左)和Moore(右)狀態(tài)機做出的最終表格對。
借助圖2并根據Mealy和Moore狀態(tài)機可以做出最終的表格對(圖3)。圖中:
MC1:2-5-6-7和MC2:1-3-4是最大兼容集(根據Mealy狀態(tài)機);
MC1:5-7、MC2:1-2-6和MC3:1-3-4是最大兼容集(根據Moore狀態(tài)機)。
從圖3可以看到,Moore狀態(tài)機的總覆蓋率要求更大數量的最大兼容子集,也就是更糟糕。另一方面,第一個(gè)狀態(tài)可以是MC2集和MC3集的一個(gè)部分,它代表了用于額外電路優(yōu)化的機會(huì )。但無(wú)需進(jìn)一步考慮這個(gè)問(wèn)題。
現在就很容易畫(huà)出壓縮的狀態(tài)轉換表,并為Z編碼的內存單元和輸出選通信號Y畫(huà)出卡諾-維奇圖(圖4)。

圖4:卡諾-維奇圖
根據卡諾-維奇圖,為綜合出來(lái)的電路寫(xiě)下邏輯公式:

從這個(gè)公式可以看出,其中針對z+的最小項[E●z]不是多余的。它在最小項[G●E]和[G●z]之間扮演著(zhù)反競爭橋的重要角色,可以消除G的所有邊沿處的連續競爭。
式中:E=異步選通信號的反向輸入;
G=時(shí)鐘;
Y=量化器輸出。
還可以增加一些額外的功能,比如FLAG.當FLAG是低電平時(shí),脈沖串中的第一個(gè)脈沖不會(huì )被剪切掉,而是合并進(jìn)脈沖串并且不會(huì )影響其寬度。當FLAG是高電平時(shí),第一個(gè)脈沖被切掉,并排除在脈沖串以外。FLAG狀態(tài)應保持不變直到下一個(gè)選通脈沖,因此設備有足夠的時(shí)間來(lái)讀取它,并用于進(jìn)一步處理。
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