异步信号的去抖电路及同步电路

异步输入的问题

如果电路有异步信号,就可能使电路进入亚稳态,即是输出不确定的状态。

去抖电路

异步信号如果是外部的机械输入,比如键盘等,输入信号就会产生机械性地振荡,因此首先需要对此类异步信号加一个去抖电路。可采用如下的基于NAND锁存器的开关去抖电路:
异步信号的去抖电路及同步电路
假设开关从上拨到下,当开关拨动时,开关臂立即与上方电路连接中断,上面的输入也就稳定,开关臂与下方电路接触后,电路就会完成状态转换。即使现在开关仍旧会抖动,NAND锁存器的结构也能保证此时的输出是稳定的。这类电路一般用在键盘下。

异步信号的同步

  1. 重要规则是一个异步信号不能使用多个同步装置实现同步;
  2. 同步装置一般有两个类型,根据异步信号的脉冲宽度是否大于同步信号的时钟周期 来划分;
  3. 若异步信号的脉冲宽度大于同步信号的时钟周期,同步的方法是使用N级的移位寄存器,如下图所示使用的是2级同步电路。输出稳定的最长时间是N+1 个周期,最坏情况是当不稳定的异步输入处于建立时间以内。具体使用几级需要根据异步信号和同步信号周期来确定。
    异步信号的去抖电路及同步电路
  4. 若异步信号的脉冲宽度小于同步信号的时钟周期,采用如下的同步电路。(教科书中对于此电路的波形图有两处是错误的,只有e 图是正确的)当然此类电路一个周期只能处理一个脉冲信号,若一个周期出现多个脉冲信号,则应该选用更小的同步周期。
    异步信号的去抖电路及同步电路
  5. 以上的异步转同步电路,得到的同步信号都有一定的delay, 但是没有关系,因为异步信号本来就没有一个确定的输入时间。