Синхронизатор для сигналов ЭС, имеющих индивидуальные тактовые генераторы

При обмене информацией между ЭС, имеющими собственные тактовые генераторы, сигналы, поступающие с одного ЭС на другое, являются для приемника асинхронными и их нужно синхронизировать. Пусть система синхронизации однофазная и синхронизатор выполнен по схеме, представленной на рис. 36, временная диаграмма его работы показана на рис. 37.

Аналогично работе синхронизатора на базе прозрачных защелок в данном синхронизаторе в зависимости от положения фронта входного импульса на выходе синхронизатора сформируется или импульс А или импульс В. Минимальная длительность паузы между входными импульсами Т_п.min и минимальная длительность входного импульса Т_и.min должны несколько превышать период синхроимпульсов. Вычитая сумму этих длительностей Т_п.min и Т_и.min из периода следования входных импульсов, получим допустимые отклонения длительности входных импульсов и длительности паузы между ними.

Рис. 37. Временная диаграмма работы синхронизатора

на базе непрозрачных триггеров

Из анализа диаграмм работы синхронизатора следует, что скорость передачи информации при асинхронном обмене падает в 2,5-3 раза по сравнению с синхронным обменом, когда за один такт по линии связи передается один бит информации. По этой причине ту часть ЭС, где необходим интенсивный обмен информацией, рекомендуется выполнять с единой системой синхронизации, тактируемой единым генератором.

Контрольные вопросы

1. Поясните причины «дребезга» контактов коммутационных устройств. Приведите способы устранения «дребезга» контактов в цепях передачи сигналов цифровых схем.

2. Перечислите проблемы «длинных» фронтов.

3. Приведите временные диаграммы сигналов логического элемента, когда на «длинный» фронт входного сигнала наложен высокочастотный шум.

4. В чем причина перегрева выходных транзисторов логического элемента при «длинных» фронтах сигнала?

5. В чем причина генерации логического элемента при «длинных» фронтах сигнала?

6. Приведите временные диаграммы сигналов логического элемента «исключающее ИЛИ», когда на его вход поступают сигналы с «длинными» фронтами.

7. Поясните причины необходимости «привязки» входных сигналов к синхроимпульсам.

8. Представьте схему синхронизатора при двухфазной синхронизации. Поясните принцип ее работы.

9. Какова роль «арбитра» в схеме синхронизатора при двухфазной синхронизации?

10. В чем суть аномального состояния «арбитра» в схеме синхронизатора при двухфазной синхронизации? Как выводится «арбитр» из аномального состояния?

11. Поясните требования к длительности входного сигнала при двухфазной синхронизации.

12. Представьте схему синхронизатора при однофазной синхронизации. Поясните принцип его работы.

13. Представьте временные диаграммы работы синхронизатора при обмене информацией между устройствами, каждый из которых имеет собственный тактовый генератор.

Заключение

Одним из достижений последнего времени явилась разработка программируемых логических схем (ПЛИС), что позволяет отказаться цифровых функциональных узлов в виде стандартных ИС и СИС. Постоянно растет номенклатура выпускаемых промышленностью микросхем такого типа, повышается их быстродействие. При этом период тактовых сигналов и скорость переключения ПЛИС становятся соизмеримыми с физической длиной сигнальных линий связи. В этом случае переходными процессами, возможными гонками и искажениями сигналов пренебречь уже нельзя.

Материал, изложенный в учебном пособии, связан с проектированием цифровой техники, способной устойчиво работать при грамотной разработке ее конструкции и организации эксплуатации.