如何避免常见的逻辑电路设计问题工程师每天会面对大量的逻辑器件，但是最终为系统选择一款“好用又不贵”的器件可真不是一件容易的事儿。这也是一项很耗时的任务：仔细检查使用说明书和数据表，向现场工程师询问部件的运行情况，在设计中使用了这款器件之后，还要处理设计问题。在这篇博文中，我将回答几个与逻辑器件相关的常见问题，希望能使你轻松找到开始进行调试的位置。Q：我能让输入大于Vcc吗？A：这视情况而定。目前的器件能够很好地处理过冲和下冲；然而，为了获得高于Vcc的恒定电压，器件在结构上必须能够处理高于Vcc的电压。数据表通常指定了器件是否能够耐受过压，而这也是器件在处理较高输入的能力方面的直接指标。可以看一看数据表上输入电压额定值的电气技术规格，如果规定的内容类似于Vin= Vcc +0.5V，那么就表示输入上有一个到Vcc的二极管。施加任何高于Vcc的电压会使这个二极管正向偏置，而这对于器件是不安全的。这也意味着你不能将高于Vcc的电压施加到输入端上。Q：在器件断电时，它能够安全处理更高的输入和输出电压吗？A：这个问题与第一个问题部分相关。如果这个部件没有上面提到的到Vcc,的二极管，那么请在数据表中查看Ioff参数；这表明器件在断电时，能够处理输入和/或输出上的电压。通常情况下，如图1所示，此器件在大约0.6V时关断，并在Vcc大约为0.5V时进入Ioff 模式。Ioff技术规格还表明在Ioff模式下，有多少电流进入器件的输入/输出端。这个Ioff 保护电路使你能够绕过电气技术规格上的Vcc + 0.5V输入条件，但这只在Vcc断电时有效。对于任何高于0V的Vcc，针对大于Vcc的输入，二极管被正向偏置。图1：针对SN74CB3Q3384A总线开关的Ioff 曲线图。Q：为什么我的器件的流耗要高于正常流耗？A：请检查相对于Vcc的输入电压。如下方的图2所示，对于CMOS（互补金属氧化物半导体）部件，在电压大约为Vcc的一半时，Icc 的流耗最高。图2：CMOS的典型Vin与Icc之间的关系图较高的电流也会使器件开始变热；如果在散热片设计方面不注意的话，会对器件造成损坏，或者降低系统的可靠性。你还可以使用电平转换器来使Vcc 与输入兼容，来避免这些问题。我们希望这份简短的问答内容能够在你下次进行逻辑电路设计时有所帮助。（来源：EETOP TI社区）微信号：eetop-1长按二维码，自动识别
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避免常见的逻辑电路设计问题
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工程师每天会面对大量的逻辑器件，但是最终为系统选择一款&好用又不贵&的器件可真不是一件容易的事儿。这也是一项很耗时的任务：仔细检查使用说明书和数据表，向现场工程师询问部件的运行情况，在设计中使用了这款器件之后，还要处理设计问题。
在这篇博文中，我将回答几个与逻辑器件相关的常见问题，希望能使你轻松找到开始进行调试的位置。
Q：我能让输入大于Vcc吗？
A：这视情况而定。目前的器件能够很好地处理过冲和下冲；然而，为了获得高于Vcc的恒定电压，器件在结构上必须能够处理高于Vcc的电压。数据表通常指定了器件是否能够耐受过压，而这也是器件在处理较高输入的能力方面的直接指标。可以看一看数据表上输入电压额定值的电气技术规格，如果规定的内容类似于Vin= Vcc +0.5V，那么就表示输入上有一个到Vcc的二极管。施加任何高于Vcc的电压会使这个二极管正向偏置，而这对于器件是不安全的。这也意味着你不能将高于Vcc的电压施加到输入端上。
Q：在器件断电时，它能够安全处理更高的输入和输出电压吗？
A：这个问题与第一个问题部分相关。如果这个部件没有上面提到的到Vcc,的二极管，那么请在数据表中查看Ioff参数；这表明器件在断电时，能够处理输入和/或输出上的电压。通常情况下，如图1所示，此器件在大约0.6V时关断，并在Vcc大约为0.5V时进入Ioff 模式。Ioff技术规格还表明在Ioff模式下，有多少电流进入器件的输入/输出端。这个Ioff 保护电路使你能够绕过电气技术规格上的Vcc + 0.5V输入条件，但这只在Vcc断电时有效。对于任何高于0V的Vcc，针对大于Vcc的输入，二极管被正向偏置。
图1：针对SN74CB3Q3384A总线开关的Ioff 曲线图。
Q：为什么我的器件的流耗要高于正常流耗？
A：请检查相对于Vcc的输入电压。如下方的图2所示，对于CMOS（互补金属氧化物半导体）部件，在电压大约为Vcc的一半时，Icc 的流耗最高。
图2：CMOS的典型Vin与Icc之间的关系图
较高的电流也会使器件开始变热；如果在散热片设计方面不注意的话，会对器件造成损坏，或者降低系统的可靠性。你还可以使用电平转换器来使Vcc 与输入兼容，来避免这些问题。
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解决逻辑电路自启动问题的方法
导读：解决逻辑电路自启动问题的方法，在时序逻辑电路中，当逻辑电路可能出现的总状态数不等于有效状态时，称电路能够自启动，则不能自启动，能自启动的电路不会对电路工作状态造成影响，但不能自启动的电路会对电路的可靠性及稳定性形成较大的隐患，当电路加电时就可能偶然落入无效状态，这时电路将不能正常工作.在电路正常工作时,如果受外部意外的干扰,也可能落入无效状，（1）自启动问题的典型解决方法，自启动问题是设计过程
解决逻辑电路自启动问题的方法
在时序逻辑电路中，当逻辑电路可能出现的总状态数不等于有效状态时，就会有无效状态。如果无效状态能回到有效状态时，称电路能够自启动。反之，则不能自启动。
能自启动的电路不会对电路工作状态造成影响，但不能自启动的电路会对电路的可靠性及稳定性形成较大的隐患。当电路加电时就可能偶然落入无效状态，这时电路将不能正常工作. 在电路正常工作时,如果受外部意外的干扰,也可能落入无效状态,此时电路的正常工作将被终止、 并出错.所以自启动问题是数字电路系统设计中必须解决的问题.
（1） 自启动问题的典型解决方法
自启动问题是设计过程中必须考虑的问题.自启动问题在相关书籍和文章中,都有较经典的解决方法. 为叙述方便, 以时序电路设计中的典型设计，计数器电路的设计为例来说明.在计数器中, 如果无效状态形成循环 (无效循环) ,则电路不能自启动(无效状态不能回到有效状态) .解决方法通常是修改无效循环中的状态转换关系,断开无效循环并把无效状态引导至有效状态,使电路的状态图形成能自启动的状态图,从而解决不能自启动的问题.现用 3位扭环形计数器 (图 1)为例来说明:无效状态 010和 101形成一个无效循环,所以电路不能自启动.解决的方法是断开无效循环,把无效状态 101引导至有效状态 110上, 完成自启动, 最后设计结果如图 2所示.
此方法直接、 彻底的解决了自启动问题.但这个方法有一个很大的局限性:当无效循环较多时,把无效状态一个一个的引导至有效状态的步骤可能很繁杂, 要有一定的经验和技巧, 虽然最后都能解决自启动问题,但最终的设计结果可能会很复杂.对于设计过程困难、 设计结果复杂的设计,是否还有另外的设计方法呢? 这就是本文讨论的要点.
（2）加电预置电路和检测复位电路解决自启动问题
首先想到的是加电预置,在打开电源的瞬间,使电路处在一个有效状态下,从而避免进入无效状态,来解决自启动问题.图 3电路在打开电源的瞬间,电路处在 111状态 (可任选一个有效状态来预置. 由于加电瞬间电容电压为零, 异步置位端使触发器瞬间置“1”.加电后、 电
容电压很快升高为“1”触发器异步置位端的置位作用消失, 电路开始正常工作) .电阻 R 的阻值应能保证触发器的异步置位端为“1”.电容 C 的容量由置位时间的长短决定 ( T=RC) ,只要置位时间大于触发器的翻转时间就可以使电路正常工作
加电预置的方法虽然简单, 但它无法避免电路受外部意外干扰,落入无效状态的可能.也就是电路的可靠性还有一定的问题. 如何解决这个问题? 在工业逻辑控制电路中, 为使逻辑电路的可靠性得到充分的保证,采用了一个称之为”看门狗电路”的技术,基本原理是”看门狗电路”定时采集逻辑电路的工作信息,当电路工作不正常时,立即发出一个中断申请, 使逻辑电路初始化重起, 恢复电路的正常工作.
按照上面的思路, 只要在不能自启动电路上加装检测复位电路, 就能解决电路的自启动问题. 例如: 在图 1上加装检测复位电路后,图 4所示电路就能很好的解决逻辑电路的自启动问题.图 4电路在打开电源的瞬间, 电容 C使电路处在一个有效状态111(与加电预置电路相似,可任选一个有效状态来预置.由于加电瞬间电容电压为零,异步置位端使触发器瞬间置”1”, 而采集电路采集到的 111状态, 又使电
容电压瞬间升高为”1”, 异步置位端的置位作用消失,电路开始正常工作) ,解决了自启动的预置问题.检测逻辑电路工作是否正常的信息,由采集电路: 三输入端与门和二极管 D完成; 电路正常工作时, 采集电路能循环采集到有效状态 111 , 并能定时对电容 C充电, 使触发器的异步置位端始终为”1”,不影响电路的正常工作;当电路工作不正常时,电容C通过电阻 R放电, 使触发器的异步置位端电压下降为”1”, 电路重新预置, 恢复电路正常工作
电阻 R的阻值应能保证触发器的异步置位端为“0”;电容 C决定电路的放电时间,它必须保证在一个有效循环的整个周期内, 电容两端的电压始终保持为“1”,所以RC必须大于一个有效周期 T.一般只要等于 2T , 电路就能可靠工作. 如果太大,当电路工作不正常时, 会使电路的恢复响应时间增大.
加电预置电路、 检测复位电路与常规典型解决方法相比较,各有所长、 各有所短.加电预置电路解决自启动问题:电路结构简单,设计容易,但电路工作的稳定性稍差,但只要解决电路布线干扰问题,也能满
包含总结汇报、外语学习、考试资料、教学教材、资格考试、IT计算机、办公文档、专业文献、word文档、行业论文以及解决逻辑电路自启动问题的方法等内容。本文共2页
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