使用邏輯分析儀和示波器排查問題

????????用邏輯分析儀來找一下問題原因。為了配合邏輯分析儀的高速采樣，將Dout0的時鐘頻率改為500KHz。將CLR異步清零管腳接DIN4同時進行觀察。

????????可以看到數(shù)據(jù)線QA到QD從0到7循環(huán)，跟數(shù)碼管顯示結(jié)果一致。CLR上出現(xiàn)一個毛刺0，使得計數(shù)到7后被清零。這就是計數(shù)器沒有按設(shè)計從0到9計數(shù)的原因。CLR上出現(xiàn)了異常的毛刺0.

????????進一步排查組合邏輯產(chǎn)生CLR信號。將電路的CLR信號斷開，不要這個清零反饋。按上圖接線。DIN0測試E點，DIN1測試F點。DIN4測試G點信號。

????????以看到在最后一級與非門的E和F信號同時發(fā)生跳變時，G點信號產(chǎn)生毛刺。理論分析如下，F(xiàn)和E同時發(fā)生跳變時，當(dāng)F點跳變超前E點跳變則會在G點產(chǎn)生毛刺。這個毛刺為低，使計數(shù)器錯誤清零。

????????用示波器觀察信號的對齊時間差別，AIN1黃色線測試E點，AIN2藍色線測試F點，AIN3紅色線測試G點。打開cursor功能，用虛線卡一下跳變的邊沿，可以看到藍色線超前黃色線跳變，出現(xiàn)了一個20ns的同為1的時刻，紅色線就出現(xiàn)了毛刺。實測跟理論分析一致。

理解競爭和冒險

????????通過示波器，我們觀察到了競爭和冒險的情況。數(shù)字電路中對競爭和冒險描述如下。

????????競爭：在組合電路中，信號經(jīng)由不同的途徑達到某一會合點的時間有先有后，這種現(xiàn)象稱為競爭。

????????冒險：由于競爭而引起電路輸出發(fā)生瞬間錯誤現(xiàn)象稱為冒險。表現(xiàn)為輸出端出現(xiàn)了原設(shè)計中沒有的窄脈沖，常稱其為毛刺。

????????競爭與冒險的關(guān)系：有競爭不一定會產(chǎn)生冒險，但有冒險就一定有競爭。

數(shù)字電路設(shè)計中，競爭和冒險一定會出現(xiàn)。但是好的設(shè)計不會讓競爭冒險制造問題。好的設(shè)計可以讓數(shù)字電路的速度跑的更快。