数字集成电路设计基础-第八章 稳定性分析
电路稳定性分析与控制方法
电路稳定性分析与控制方法随着科技的不断发展，电路在日常生活中扮演着至关重要的角色。
然而，电路的稳定性问题成为影响电路性能的一大挑战。
本文将介绍电路稳定性的概念、分析方法以及控制方法，旨在帮助读者更好地理解和解决电路稳定性问题。
一、电路稳定性概述电路稳定性是指电路在一定输入条件下，输出信号能保持稳定的性质。
稳定的电路能够正确地响应输入信号并产生预期的输出。
而当电路不稳定时，输出信号可能变得不可预测，甚至导致电路工作失效。
二、电路稳定性分析方法要解决电路稳定性问题，首先需要进行系统性的分析。
以下是一些常用的电路稳定性分析方法：1. 零极点分析法零极点分析法是一种基于传递函数的分析方法，通过分析电路传递函数的极点和零点来评估电路的稳定性。
当传递函数的所有极点都位于左半平面时，电路是稳定的；而当存在极点位于右半平面时，电路可能是不稳定的。
2. 小信号分析法小信号分析法是一种线性化的方法，通过线性化电路模型并分析其频率响应来评估电路稳定性。
该方法适用于当输入信号幅值较小的情况下，近似认为电路行为是线性的。
通过分析电路的增益和相位特性，可以判断电路的稳定性。
3. 极限稳定度分析法极限稳定度分析法是一种结合时域和频域分析的方法，用于评估电路的稳定性界限。
通过分析电路的单位延迟响应和带通响应，可以确定电路在什么条件下仍然能够保持稳定。
三、电路稳定性控制方法在分析了电路的稳定性问题之后，下一步是采取控制措施来解决这些问题。
以下是一些常用的电路稳定性控制方法：1. 负反馈负反馈是一种常用的控制方法，通过将一部分输出信号反馈到输入端来稳定电路。
负反馈能够减小电路的增益，降低非线性失真，并增加电路的带宽。
通过合理设计反馈环路，可以提高电路的稳定性。
2. 补偿网络设计补偿网络设计是通过添加特定的电路元件来改善电路的稳定性。
例如，当电路存在频率响应上的不稳定性时，可以设计并添加补偿电容或电感来抵消不稳定性。
3. 参数优化参数优化是通过调整电路的元件参数，使其满足稳定性要求。
电路设计流程如何实现设计的可靠性与稳定性
电路设计流程如何实现设计的可靠性与稳定性电路设计在现代科技中扮演着重要的角色。
无论是电子设备还是通信系统，都离不开稳定可靠的电路设计。
然而，要实现设计的可靠性和稳定性并非易事。
本文将介绍电路设计流程中的关键步骤和技巧，以帮助实现设计的可靠性与稳定性。
一、需求分析第一步是进行需求分析。
在设计电路之前，我们需要明确电路的功能和特性。
这包括电路所需实现的任务、工作环境、输入输出电压范围、功耗要求等。
通过仔细分析需求，可以避免因为设计过大或过小而导致电路工作不稳定或无法正常工作的问题。
二、电路拓扑结构设计在电路拓扑结构设计阶段，我们应该选择合适的电路结构。
不同的电路结构有不同的适用场景和性能特征。
例如，对于需要高增益的放大器电路，应该选择适合这一需求的放大器拓扑结构，如共射放大器或共源放大器。
在选择拓扑结构时，还应考虑电路的可调节性和抗干扰能力，以确保电路设计的稳定性和可靠性。
三、元器件选择元器件选择是电路设计中至关重要的一步。
不同的元器件品牌和规格会对电路的可靠性和稳定性产生重要影响。
因此，在选择元器件时，我们应该重视元器件的性能参数和质量可靠性。
同时，还应该考虑元器件之间的兼容性和匹配性。
选择高品质、可靠的元器件是确保电路设计稳定性和可靠性的关键要素之一。
四、信号完整性分析与电磁兼容性设计信号完整性分析和电磁兼容性设计是实现电路稳定性和可靠性的重要环节。
通过分析信号完整性，可以发现电路中的信号失真、时序问题等，从而进行相应的优化和修正。
而电磁兼容性设计则可以保证电路在复杂的电磁环境中正常工作，减少电磁干扰对电路性能的影响。
这些分析和设计手段可以帮助我们充分评估和改善电路的可靠性和稳定性。
五、模拟仿真与优化利用电路设计软件进行仿真和优化是提高电路设计可靠性和稳定性的重要手段。
通过仿真，我们可以验证电路在不同条件下的工作情况，并进行必要的修改和优化。
在仿真过程中，我们还可以通过参数扰动、敏感性分析等方法来评估电路设计的稳定性和可靠性，并对其进行相应改进。
第八章 数字集成电路基本单元及版图(续)
漏极开路输出单元
如果希望系统支持多个集成电路的正常逻辑 输出同时到总线以实现某种操作，就必须对集成 电路的输出单元进行特殊的设计以支持“线逻 辑”。同时，总线也将做适当的改变。 漏极开路输出单元结构就是其中的一种。下 图给出了两种漏极开路结构的输出单元，其中 （a）图的内部控制信号是通过反相器反相控制 NMOS管工作的方式，（b）图是同相控制的方 式。
动态存储器DRAM (Dynamic RAM)
主要指标：存储容量、存取速度。
存储容量: 用字数×位数表示，也可只用位数表 示。如，某动态存储器的容量为109位/片。 存取速度：用完成一次存取所需的时间表示。 高速存储器的存取时间仅有10ns左右。
存储单元的等效电路（1）
字线 字线
VP 位线 (a) DRAM 位线 (b) SRAM 位线
漏极开路输出单元
（a）反相器反相控制方式
（b）同相控制的方式
漏极开路结构实现的线逻辑
Vcc bi
A1
A2
目的：减少电 AN
表达式为
路结构和成本
bi A1 A 2 A N A1 A 2 A Nห้องสมุดไป่ตู้
输入、输出双向三态单元（I/O PAD）
在许多应用场合，需要某些数据端同时具有输入、输 出的功能，或者还要求单元具有高阻状态。在总线结构的 电子系统中使用的集成电路常常要求这种I/O PAD。下 图是一个输入、输出双向三态的I/O PAD单元电路。
存储单元的等效电路（2）
字线 Cut 位线 (c) 熔丝型ROM 位线 (d) EROM(EEPROM) 位线 (e) FRAM 字线 浮栅 字线
DRAM
随着高密度存储器的不断发展，存 储单元尺寸逐渐减小，这种趋势使得结 构简单的动态RAM成为首选。 DRAM单元发展过程中出现几个阶 段，这些阶段的发展使得DRAM的单元 面积越来越小。
数字集成电路第8章
最坏情况, 只有一个驱动管导通时 的VoL 值, 对于给定
2 Gon Ron
2 VOL I D kE VOH VTE VOL 2 I D / VOL k E VOH VTE VOL
Gon k A VOH VTE VOL k B VOH VTE VOL
改进多米诺CMOS逻辑
• 省掉多米诺缓冲器,级联的各逻辑块交替地 由P型管和N型管构成 • 当¢=0,第一级预充到高电平(NMOS管逻辑), 第二级预充到低电平,第三级预充到高电平. • 由于第二级由PMOS管构成,在预充电期间, PMOS管都处于截止状态. • 由于第二级预充到低电平,第三级NMOS管也 都处于截止状态. • 因此可以进行多米诺连接
A B R L L
2VTL (VOL )
2 2 OL
VOH
VTD VOL
V 2
NMOS与非门
R 相当倒相器的两倍 ， 要得到相同的
VOL 与非门每个驱动门所占 芯片面积相 当倒相器的两倍 ； 两个驱动管相串联 ， 导通时等效电阻等于两 者之和 RON RONA RONB RON 2 RONA 2 RONB
NMOS与非门输出电容
VB VOH VB 0 或 V A VOH V A VOH COUT CGDA CGSA CGDB CGDL C LINE CG k (VOH , VOL )(C DBA C SBA C DBB C SBL ) V A 0 VB 0 或 VB VOH V A 0 COUT CGDA CGDL C LINE CG k (VOH , VOL )(C DBA C SBL )
数字电子技术》电子教案
《数字电子技术》电子教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述数字电路的基本概念数字电路的特点数字电路的应用领域1.2 数字逻辑基础逻辑门逻辑函数逻辑代数1.3 数字电路的表示方法逻辑电路图真值表卡诺图第二章：组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的应用2.2 常见的组合逻辑电路编码器译码器多路选择器算术逻辑单元2.3 组合逻辑电路的设计方法最小化方法卡诺图化简法逻辑函数的优化第三章：时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述时序逻辑电路的定义时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的应用3.2 常见的时序逻辑电路触发器计数器寄存器移位寄存器3.3 时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路的建模状态编码的设计时序逻辑电路的仿真第四章：数字电路的设计与仿真4.1 数字电路设计流程需求分析逻辑设计电路实现测试与验证4.2 数字电路仿真技术数字电路仿真原理常用仿真工具仿真举例4.3 数字电路的测试与维护数字电路测试方法故障诊断与定位数字电路的维护与优化第五章：数字系统的应用5.1 数字系统概述数字系统的定义数字系统的特点数字系统的应用领域5.2 数字系统的设计方法数字系统设计流程数字系统模块划分数字系统的设计工具5.3 数字系统的应用实例数字控制系统数字通信系统数字音频处理系统第六章：数字集成电路6.1 数字集成电路概述数字集成电路的分类数字集成电路的优点数字集成电路的应用6.2 集成电路的制造工艺晶圆制造集成电路布局布线集成电路的封装与测试6.3 常见数字集成电路MOSFETCMOS逻辑门集成电路的封装类型第七章：数字信号处理器（DSP）7.1 数字信号处理器概述数字信号处理器的定义数字信号处理器的特点数字信号处理器的应用7.2 数字信号处理器的结构与工作原理中央处理单元（CPU）存储器输入/输出接口7.3 数字信号处理器的编程与开发编程语言开发工具与环境编程举例第八章：数字系统的可靠性8.1 数字系统的可靠性概述数字系统可靠性的重要性影响数字系统可靠性的因素数字系统可靠性评估方法8.2 数字系统的容错技术冗余设计容错算法故障检测与恢复8.3 数字系统的可靠性测试与验证可靠性测试方法可靠性测试指标可靠性验证实例第九章：数字电子技术的创新与应用9.1 数字电子技术的创新新型数字电路技术数字电子技术的研究热点数字电子技术的未来发展趋势9.2 数字电子技术的应用领域物联网生物医学工程9.3 数字电子技术的产业现状与展望数字电子技术产业概述我国数字电子技术产业发展现状数字电子技术的市场前景第十章：综合实践项目10.1 综合实践项目概述项目目的与意义项目内容与要求项目评价与反馈10.2 综合实践项目案例数字频率计的设计与实现数字音调发生器的设计与实现数字控制系统的设计与实现10.3 项目实施与指导项目实施流程项目指导与支持项目成果展示与讨论重点和难点解析1. 数字电路基础：理解数字电路的基本概念、特点及应用领域，掌握逻辑门、逻辑函数和逻辑代数的基础知识，熟悉数字电路的表示方法。
电路基础原理概述电路的稳定性和极点分析方法
电路基础原理概述电路的稳定性和极点分析方法电路基础原理概述：电路的稳定性和极点分析方法电路是由电子元件组成的系统，它可以用于控制和传输电能。
在电路中，稳定性是一个关键概念，指的是电路能够保持正常工作状态，不受外界扰动的影响。
而极点分析方法则是一种用于分析和评估电路的稳定性的重要工具。
一、电路的稳定性在电路中，稳定性是指电路在各种条件下能够保持其设计性能的能力。
电路的稳定性与很多因素有关，包括元件的参数、电路的结构和工作环境等。
一个稳定的电路能够在不同的工作条件下保持其输出信号的稳定性和可靠性。
在电路设计中，我们通常希望电路具有良好的稳定性，避免出现信号失真或者频率偏移的情况。
为了评估电路的稳定性，我们可以使用极点分析方法。
二、极点分析方法极点分析方法是一种用于分析电路稳定性的重要方法。
它通过分析电路的极点位置和性质，来评估电路的稳定性。
极点是指电路的传输函数在复平面上的根，它反映了电路系统的动态特性。
在极点分析中，一般会使用极点图来表示电路的稳定性。
极点图是一个复平面上的图形，其中每个点表示了电路传递函数的一个极点。
通过观察极点图的形状和分布，我们可以判断电路的稳定性。
对于一个稳定的电路，其极点应该满足一定的条件。
比如，对于一个线性时不变系统，所有的极点应该位于左半平面。
如果有极点位于右半平面，那么电路就是不稳定的，容易产生震荡或者不可预测的行为。
在电路设计中，我们可以通过调整元件参数或者改变电路结构来改善电路的稳定性。
通过极点分析，我们可以确定哪些参数或者结构的改变会对电路的稳定性产生影响，并作出相应的调整。
三、电路稳定性的应用电路的稳定性在实际应用中具有重要意义。
在各种电子设备中，稳定性都是一个关键指标。
比如，对于音频放大器来说，稳定性决定了其输出信号的质量和可靠性。
对于射频电路来说，稳定性则决定了信号的传输质量和频率稳定性。
根据电路的具体应用需求，我们可以针对性地进行电路的稳定性设计。
通过合理选择元件和调整电路结构，我们可以提高电路的稳定性，从而满足不同应用的要求。
数字电子技术第8章可编程逻辑器件
前面介绍的FPLA的电路结构不含触发器，因此这 种FPLA只能用于设计组合逻辑电路，故称为组合型 FPLA。
为便于设计时序逻辑电路，在有些FPLA芯片内部 增加了若干触发器组成的寄存器。这种内部含有寄 存器的FPLA称为时序逻辑型FPLA，也称做可编程 逻辑时序器PLS（Programmable Logic Sequeneer）。
Q0n+1=Q3 Q2 Q1+Q3 Q2 Q1+Q3 Q2 Q1+ Q3 Q2 Q1
从上式即可写出每个触发器的驱动方程，即D端 的逻辑函数式。同时，考虑到要求具有置零功能， 故应在驱动方程中加入一项R。当置零输入信号 R=1时，在时钟信号到达后所有触发器置1，反相后 的输出得到Y3 Y2 Y1 Y0=0000。于是得到驱动方程为
图8.3.9 产生16种算术、逻辑运算的编程情况
(8-22)
十进 8.3.3PAL的应用举例
制数
二 进制 数
Y0 Y1 Y2
例8.3.1 用PAL器件设计一个数值判别电路.要求判断4位 D C B A 二进制数DCBA的大小属于0~5、6~10、11~15三个区间的 0 0 0 0 0 1 0 0 哪一个之内。 1 0 0 0 1 1 0 0
FPLA由可编程的与逻辑阵列和可编程的或逻 辑阵列以及输出缓冲器组成，如图所示。
(8-8)
PLA结构 逻辑功能可 变化的硬件 结构。
可编程
将FPLA和ROM 比较可发现，它们 的电路结构极为相 似，都是由一个与 逻辑阵列、一个或 逻辑阵列和输出缓 冲器组成。两者所 不同的是，FPLA的 与阵列可编程，而 ROM的与阵列（译 码器）是固定的。
第八章 可编程逻辑器件（PLD）
数字电路各章的重点、难点和教学要求
一、各章的重点、难点和教学要求（这里所的难点内容中的难点，不包括非重点内容中的难点。
）第一章逻辑代数基础逻辑代数是本书中分析和和设计数字逻辑电路时使用的主要数学工具，所以把它安排在第一章。
本章重点内容有：1、逻辑代数的基本公式和常用公式：2、逻辑代数的基本定理；3、逻辑函数的各种表示方法及相互转换；4、逻辑函数的化简方法；5、约束项、任意项、无关项的概念以及无关项在化简逻辑函数中的应用。
“最小项”和“任何一个逻辑函数式都可以化为最小项之和形式”是两个非常重要的概念，在逻辑函数的化简和变换中经常用到。
而“最大项”用得很少，不是本章的重点内容。
第一章里没有太难掌握的内容。
稍微难理解一点的是约束项、任意项、无关项这几个概念。
建议讲授过程中多举几个例子，这样可加深对这几个概念的理解。
第二章门电路虽然这章讨论的只是门电路铁外特性，但无论集成电路内部电路多么复杂，只要它们和这一章所讲的门电路具有相同的输入、输出电路结构，则这里对输入、输出特性的分析对它们也同样适同。
因此，这一章是全书对电路进行分析的基础。
本章的重点内容包括以下三个方面：1、半导体二极管三极管（包括双极型和MOS型）开关装态下的等效电路和外特性；2、TTL电路的外特性及其应用；3、CMOS电路的外特性及应用。
为了正确理解和运用这些外特性，需要了解TTL电路和CMOS电路的输入电路和输出电路结构及它们的工作原理。
内部的电路结构不是重点内容。
鉴于CMOS电路在数字集成电路中所占的比重已远远超过了TTL电路，建议在讲授时适当加大C MOS电路的比重，并相应压缩TTL电路的内容。
其他类型的双极型数字集成电路属于扩展知识面的内容。
第2.8节两种集成电路的接口问题可以作为学生自学时的阅读材料。
TTL电路的外特性是本章的一个难点，同时也是一个重点。
尤其是输入端采用多发射极三极管结构时，对输入特性的全面分析比较复杂。
从实用的角度出发，只要弄清输入为高/低时输入电流的实际方向和数值的近似计算就可以了。
电路设计流程如何确保电路稳定性与可靠性
电路设计流程如何确保电路稳定性与可靠性电路设计是电子工程中至关重要的一环，稳定性和可靠性是设计中必须重视的关键因素。
一个稳定可靠的电路可以保证设备的正常运行，提高系统性能并延长使用寿命。
本文将介绍电路设计流程中的关键步骤，以确保电路的稳定性和可靠性。
一、需求分析与规划在进行电路设计之前，首先需要进行需求分析与规划。
明确电路的功能和性能需求，并考虑使用环境条件、供电要求、系统集成等因素。
在需求分析的基础上，制定设计目标，明确电路所需实现的功能和性能指标，以及电路应满足的稳定性和可靠性要求。
二、电路拓扑与元件选择根据需求分析和设计目标，选择合适的电路拓扑结构和元件。
电路的拓扑结构应根据具体需求和性能指标确定，同时考虑容易实现和调试的因素。
在元件选择方面，应选择品质可靠、性能稳定的元件，避免使用低质量或过时的元件，以提高电路的稳定性和可靠性。
三、电路仿真与分析在电路设计的早期阶段，进行电路仿真与分析是十分重要的。
使用专业的电子设计自动化（EDA）工具，对电路进行仿真和优化。
通过仿真，可以验证电路的稳定性，并找出潜在的问题和改进空间。
仿真结果有助于指导设计过程，提高电路的可靠性和性能。
四、电源与地线设计电源和地线是电路设计中极其重要的部分，对电路的稳定性和可靠性有很大影响。
电源设计应考虑满足电路的供电要求，并采取适当的滤波和稳压措施。
地线设计应遵循良好的布线规范，减少干扰和信号损耗。
合理的电源和地线设计可以防止电路噪声产生和传播，提高电路的稳定性。
五、温度管理与散热设计电路的温度对其稳定性和可靠性具有很大影响。
在电路设计过程中，应合理安排元件布局，确保良好的热风道和散热设计。
选用合适的散热器材料和散热方式，迅速将热量传递和散发，保持电路在正常工作温度范围内。
良好的温度管理和散热设计有助于提高电路的性能和可靠性。
六、可靠性测试与验证在电路设计完成后，应进行可靠性测试与验证。
通过负载测试、温度测试、寿命测试等手段，评估电路的稳定性和可靠性。
电路基础原理电路可靠性与稳定性分析
电路基础原理电路可靠性与稳定性分析电路是现代科技的基石，几乎所有的电子设备都离不开电路的支持和驱动。
在电子产品中，电路可靠性和稳定性是至关重要的，这直接关系到产品的性能和寿命。
因此，深入了解电路的基础原理以及如何分析电路的可靠性和稳定性是非常重要的。
首先，我们来了解一下电路的基础原理。
电路是指由导线、电源和元件等构成的电子系统。
根据电荷在电路中的运动方式，电路可以分为直流电路和交流电路。
在直流电路中，电流的方向是固定的，而在交流电路中，电流的方向则会周期性地改变。
此外，电路的元件也分为被动元件和主动元件。
被动元件如电阻、电容和电感等不能放大信号，只具有固定的电学特性；而主动元件如晶体管和集成电路等则能放大或传输信号。
在分析电路的可靠性和稳定性时，我们首先要关注的是元件的质量和参数的稳定性。
元件的质量直接决定着电路的可靠性。
如果元件选择不当或质量不合格，容易出现故障或损坏。
因此，在选购元件时，我们要选择可靠性高的厂商，同时要对元件的性能和规格进行严格的检测和筛选。
另外，元件的参数稳定性也是一个重要的考虑因素。
由于元件的参数受到温度、湿度和电压等因素的影响，如果参数不稳定，将导致电路性能的变化甚至故障。
因此，在设计电路时，我们要考虑元件参数的稳定性，并采取相应的措施来提高电路的稳定性。
其次，电路的布局和设计也影响着电路的可靠性和稳定性。
电路布局要避免相互干扰和干涉，减少信号的损耗和失真。
特别是对于高频电路而言，布局的合理性将直接影响电路的性能和稳定性。
此外，电路的设计也要注意合理分配电流和电压，避免电压过高或电流过大导致元件的烧毁或失效。
在设计电路时，我们要充分考虑电路的工作环境和条件，并进行合理的安全保护措施，以提高电路的可靠性和稳定性。
最后，电路的测试和维护也是保证电路可靠性和稳定性的重要环节。
测试是为了检测电路的性能是否符合设计要求，是否存在故障和问题。
通过采用合适的测试设备和方法，我们可以及时发现和修复电路中的问题，提高电路的可靠性。
数字集成电路设计
数字集成电路设计数字集成电路设计是现代电子工程领域中至关重要的部分。
随着科技的不断发展，数字集成电路在各种应用中发挥着越来越重要的作用。
本文将介绍数字集成电路设计的基础知识、设计流程和常见应用。
一、基础知识1.1 数字集成电路的概念数字集成电路是由数字逻辑门和存储元件等基本器件组成的集成电路。
它能够进行数字信号的处理和控制，是数字系统的核心组成部分。
1.2 数字集成电路的分类数字集成电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
组合逻辑电路的输出只由当前输入决定，而时序逻辑电路的输出还受到时钟信号的控制。
1.3 数字集成电路的优势数字集成电路具有体积小、功耗低、性能稳定等优势，广泛应用于数字信号处理、计算机系统、通信设备等领域。
二、设计流程2.1 确定需求首先需要明确设计的功能和性能需求，包括输入输出规格、时钟频率、功耗要求等。
2.2 逻辑设计根据需求进行逻辑设计，包括功能拆分、逻辑电路设计、逻辑门选型等。
2.3 电路设计在逻辑设计的基础上进行电路设计，包括电路拓扑结构设计、布线规划、电源分配等。
2.4 物理设计最后进行物理设计，确保布局布线符合设计规范，满足信号完整性和功耗要求。
三、常见应用3.1 通信设备数字集成电路在通信设备中广泛应用，如调制解调器、WiFi芯片、基带处理器等。
3.2 汽车电子数字集成电路在汽车电子领域也有重要应用，如车载娱乐系统、车载控制单元等。
3.3 工业控制数字集成电路在工业控制系统中发挥着重要作用，如PLC、传感器接口等。
结语数字集成电路设计是一门复杂而重要的学科，需要工程师具备扎实的电子知识和设计能力。
随着科技不断进步，数字集成电路设计将在未来发挥越来越重要的作用，为各种领域的发展提供技术支持。
以上为数字集成电路设计的基础知识、设计流程和常见应用，希望能为读者对该领域有更深入的了解。
清华大学《数字集成电路设计》周润德 第8章 时序电路
LOGIC对扰动不敏感（2）Register寄存器为存放二进制数据的器件，通常由Latch 构成。
一般地，寄存器为边沿触发。
（3）flip-flops（触发器）任何由交叉耦合的门形成的双稳电路Register 时序参数D Q Clk T Clk D tsu Q tc-q thold注意：数据的上升和下降时间不同时，延时将不同。
2004－12－1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 11 页Latch 时序参数Latch 的时序（ Timing ）参数还要考虑tD 2 D Q DQtD-qQClkClktC 2QtC 2Q寄存器（Register）2004－12－1锁存器（Latch）第 8 章 (1) 第 12 页清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德Latch 时序参数D Q Clk正电平 Latch 时钟负边沿T Clk D tc-q PWm thold td-q tsuQ注意：数据的上升和下降时间不同时，延时将不同。
2004－12－1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 13 页最高时钟频率φ FF’s LOGIC tp,comb最高时钟频率需要满足：tclk-Q + tplogic+ tsetup < T =但同时需要满足:其中tplogic = tp,comb (max) tcd:污染延时（contamination delay） = 最小延时（minimum delay）第 8 章 (1) 第 14 页tcdreg + tcdlogic > thold =2004－12－1其中清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德研究不同时刻 （t1, t2）FF1φ (t1) LOGIC t p,combφ (t2)CLKt1tsu D tholdFF1 输入数据 应保持稳定t tsuF F2t2holdtFF2 输入数据 应保持稳定tclk-q QFF1 输出数据 经组合逻辑到达 t 已达稳定 寄存器输入端tclk-Qtp,comb (max）tsetup因此要求：tclk-Q + tp,comb (max) + tsetup < T =2004－12－1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 15 页研究同一时刻 （t1）t1 时FF1φ (t1) LOGIC FF1 t p,combt1 时FF2输入数据（2）φ (t1)输入数据（1）tclk-q QFF1 输出数据 已达稳定经组合逻辑已 到达FF2 输入端破坏了本应保 持的数据（2）tt1tcdregtcdlogicholdsuD输入数据（2）应保持稳定至 t1F F2t因此要求 := tcd: 污染延时（contamination delay） = 最小延时（minimum delay）2004－12－1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 16 页tcdreg + tcdlogic > thold写入（触发）静态 Latch 的方法：以时钟作为隔离信号, 它区分了“透明” （transparent ）和“不透明” （opaque）状态CLKCLKQ CLKD CLKDD弱反相器CLKMUX 实现弱反相器实现（强制写入）（控制门可仅用NMOS实现）2004－12－1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德第 8 章 (1) 第 17 页Latch 的具体实现基于Mux 的 Latch负（电平） latch (CLK= 0 时透明) 正（电平） latch (CLK= 1 时透明)1 D 0Q D0 1QCLKCLKQ = Clk ⋅ Q + Clk ⋅ In2004－12－1Q = Clk ⋅ Q + Clk ⋅ In第 8 章 (1) 第 18 页清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德基于（传输门实现的） Mux 的 LatchCLKQ CLK DCLK（1）尺寸设计容易 （2）晶体管数目多（时钟负载因而功耗大）2004－12－1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 19 页基于（传输管实现）Mux 的 Latch（仅NMOS 实现）CLK QM QM CLK CLKCLK仅NMOS 实现不重叠时钟 （Non-overlapping clocks）（1）仅NMOS 实现，电路简单，减少了时钟负载 （2）有电压阈值损失（影响噪声容限和性能，可能引起静态功耗）2004－12－1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 20 页Q单元形式的Latch采用串联电压开关逻辑（CVSL）QNon-overlap时间过长，存储在动态节点上的电荷会泄漏掉（故称伪静态）低电压静态Latch双边沿触发寄存器RS Latch?动态Latch 和Register（1）比静态Latch和Register 简单（2）基于在寄生电容上存储电荷，由于漏电需要周期刷新（或经常更新数据）（3）不破坏的读信息：因此需要输入高阻抗的器件传输门构成的动态边沿触发寄存器（只需8 个晶体管，节省功耗和提高性能，甚至可只用NMOS 实现）动态节点。
如何进行电路的稳定性分析
如何进行电路的稳定性分析电路的稳定性分析是电子工程领域中的重要部分。
稳定性分析可以帮助工程师们预测和解决电路中的问题，确保电路的正常运行和可靠性。
本文将介绍电路稳定性分析的基本概念、方法和步骤，帮助读者理解如何进行电路的稳定性分析。
一、概述电路的稳定性是指在不同工作条件下电路参数是否保持稳定。
稳定性分析主要包括两个方面：直流稳定性和交流稳定性。
直流稳定性分析主要关注直流电路中元件参数的稳定性，而交流稳定性分析则关注交流电路中的稳定性。
二、直流稳定性分析1. 确定工作点：工作点是指在给定的电源电压下，各个元件的电流和电压取值。
通过电路图和基本电路分析方法确定工作点。
2. 元件参数的稳定性分析：对于直流电路中的各个元件，需要分析其参数的稳定性。
参数的稳定性通常通过元件的温度系数、漂移和晶体管的β值等指标来评估。
3. 稳定性保证：通过选用合适的材料和元器件、合理的温度控制和电压稳定技术等手段来保证直流电路的稳定性。
在电路设计过程中，需要充分考虑这些因素，并进行相应的优化。
三、交流稳定性分析1. 频率响应分析：电路的频率响应是指在不同频率下电路的传输特性和响应情况。
通过绘制电路的频率响应曲线，可以了解电路在不同频率下的增益、相位差等参数。
2. 波特图分析：波特图是指通过绘制电路的传输特性图，可以直观地观察到电路响应的频率特性和稳定性情况。
波特图可以帮助工程师们更好地理解电路的性能和分析电路的稳定性。
3. 稳定性判断和改进：根据波特图和频率响应曲线的分析结果，可以判断电路是否稳定。
如果发现电路在某些频率下出现振荡或失真等问题，需要进行相应的改进措施，如增加补偿电路、调整反馈电路等。
四、示例分析以放大电路为例进行稳定性分析。
首先，确定工作点和元件参数。
然后，通过频率响应分析和波特图分析来判断电路的稳定性。
最后，根据分析结果进行调整和优化，保证电路的稳定性。
五、总结电路的稳定性分析是电子工程中的重要环节。
通过直流稳定性和交流稳定性分析，可以发现电路中的问题并进行相应的改进。
第八章 数字集成电路基本单元及版图
§7.数字电路标准单元库设计简介
基本设计思想 用人工设计好的各种成熟的、优化的、 版图等高的单元电路，存储在一个单元数据 库中。根据用户的要求，把电路分成各个单 元的连接组合。通过调用单元库的这些单元， 以适当方式把它们排成几行，使芯片成长方 形，行间留出足够的空隙作为单元行间的连 线通道。利用EDA工具，根据已有的布局、 布线算法，可以自动布出用户所要求的IC。
TTL基本电路及版图实现
IC的版图设计已把电路与工艺融为一体，所以一般 较复杂的电路都是先设计实验电路（或单元电路）， 根据实验电路的测试结果获得有关电路功能和电路 参数的第一手资料。 掌握了这些资料，就可以根据元件的不同要求，在 设计中采取相应措施，保证电路达到设计目标。必 要时还要调整个别工艺或工艺参数。 当然设计出的版图要经过实践不断加以改进，一个 成熟的产品一般都要经过几次改版才行。
υ1
T3 Re2
负 载
v0 －
－
GND
TTL基本电路
（1）电路组成 该电路由三部分组成： 1）由双极型晶体管T1和电阻Rb1组成电路输入级。 2）由T2、Re2和Rc2组成中间驱动电路，将单端信号 υB2转换为双端信号υB3和υB4。 3）由T3、T4、Rc4和二级管D组成输出级。 （2）工作原理 输入为高电平时，输出为低电平。 输入为低电平时，输出为高电平。
CMOS反相器
瞬态特性
我们希望反相器的上升时间和下降时间近似相等，则 需要使PMOS管的沟道宽度必须加宽到NMOS管沟道 宽度的 n / p倍左右。 V (t)
i
+VDD 0 t Vo(t) +VDD 0.9VDD 0.1VDD 0
td tf tr
数字集成电路设计与分析
数字集成电路设计与分析数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）是一种用于处理和传输数字信号的电路。
它由许多晶体管、二极管和其他电子元件组成，通过将信号转换为离散的数字形式来进行处理。
在现代科技和信息技术的推动下，数字集成电路已经广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统等领域。
一、数字集成电路的设计原理数字集成电路的设计原理源于二进制逻辑电路的概念。
二进制逻辑电路利用布尔代数的运算规律，通过逻辑门的组合和连接来实现各种逻辑功能。
数字集成电路是在此基础上进一步发展而来。
数字集成电路的设计需要考虑以下几个方面：1. 逻辑功能：根据需求确定数字电路所需实现的逻辑功能，如加法器、乘法器、状态机等。
2. 硬件资源：根据逻辑功能确定所需的晶体管、电阻、电容等硬件资源，并进行布局和布线设计。
3. 时序与时钟：考虑电路中各元件的时序关系，确定时钟频率和时序控制策略。
4. 电源和接口：设计电源供应和与外部系统的接口电路，确保数字集成电路的正常工作和与外界的通信。
二、数字集成电路的分析方法数字集成电路的分析是为了验证其设计是否符合预期功能、时序要求和性能指标。
以下是常用的数字集成电路分析方法：1. 逻辑仿真：通过电路仿真软件，将输入信号应用到数字集成电路模型中，观察输出信号是否满足预期逻辑功能。
逻辑仿真可以帮助发现设计中的逻辑错误和时序问题。
2. 时序分析：通过时序分析工具，分析数字集成电路中各个时序路径的延迟和时钟频率。
时序分析可以帮助确定电路是否满足时序要求，避免出现时序冲突或时序违规的问题。
3. 功耗分析：通过电路仿真和电路特性提取工具，分析数字集成电路的功耗消耗和功耗分布。
功耗分析可以帮助优化电路的功耗性能，减少能源消耗。
4. 供电噪声分析：通过电磁仿真和噪声分析工具，分析数字集成电路中的供电噪声问题。
供电噪声分析可以帮助解决电路中的电源干扰和信号完整性问题。
5. 仿真验证：通过数字集成电路芯片级仿真和电路板级仿真，验证数字集成电路的功能和性能。
电路设计流程如何实现设计的可靠性与稳定性
电路设计流程如何实现设计的可靠性与稳定性在电子工程领域，电路设计的可靠性与稳定性是非常重要的考量因素。
一旦电路出现问题，将会导致设备故障、损坏甚至安全风险。
因此，设计一个可靠且稳定的电路非常关键。
本文将介绍如何通过设计流程来实现电路的可靠性与稳定性。
第一步：需求分析与规划在进行电路设计之前，需要明确需求和目标。
这包括电路所需完成的功能以及其他性能要求。
例如，电路应能处理的输入范围、输出精度、带宽等。
同时，还需要根据产品使用环境的特点，分析可能遇到的电磁干扰、温度变化等因素，并规划设计方案。
第二步：电路拓扑设计在拓扑设计过程中，需要选择合适的电路结构和元器件。
合理的拓扑结构能够最大限度地满足设计要求。
对于需要稳定性的电路，可能需要采取一些特殊的配置，如反馈控制、稳压电路等，以消除因元器件参数变化或环境影响而引起的不稳定性。
同时，还要避免电路中的潜在故障点，如电源噪声、交叉干扰等。
第三步：元器件选择与仿真在选择元器件时，需要考虑其可靠性和稳定性。
选择质量良好的品牌和可靠的供应商，避免采购到次品或假冒伪劣产品。
此外，进行仿真分析可以帮助评估电路的性能和稳定性。
通过电路仿真软件，可以模拟各种工作条件下电路的性能，评估电路的可靠性并进行必要的改进。
第四步：布局与走线设计在进行电路板的布局和走线设计时，需要考虑信号完整性和电磁兼容性。
合理的布局可以最小化信号互相干扰的可能性，减少串扰和电磁辐射。
同时，还要避免过于集中的热量和电磁辐射导致的元器件过热或不稳定。
因此，在布局和走线时，需要合理分配空间，留出足够的散热和屏蔽空间。
第五步：原型制作与测试在完成电路设计后，制作电路原型进行测试是必不可少的步骤。
通过测试，可以验证设计的可靠性和稳定性，并及时发现问题。
在测试过程中，需要严格按照设计的要求和标准进行，检查电路的各项性能指标是否符合需求。
第六步：优化与改进通过测试和验证，可能发现一些性能不足或存在的问题。
在此基础上，需要进行优化和改进。
集成电路版图设计习题答案第八章MOS场效应晶体管
集成电路版图设计习题答案第8章 MOS场效应晶体管【习题答案】1．请画出MOS晶体管的结构示意图。
答：2．请简述MOS晶体管各个版图层的作用。
●答：阱层（Well）：阱层定义在衬底上制备阱的区域。
NMOS管制备在P型衬底上，PMOS管制备在N型衬底上。
一块原始的半导体材料，掺入的杂质类型只能有一种，即该衬底不是N型就是P型。
如果不对衬底进行加工处理的话，该衬底只能制备一种MOS晶体管。
CMOS集成电路是把NMOS晶体管和PMOS晶体管制备在同一个硅片衬底上，为了能够制造CMOS集成电路，需要对衬底进行处理，利用掺杂工艺在衬底上形成一个区域，该区域的掺杂类型和衬底的掺杂类型相反，这个区域就称为阱。
●有源区层（Active）：有源区层的作用是在衬底上定义制作有源区的区域，该区域包括源区、漏区和沟道。
在衬底上淀积厚氧化层，利用光刻和刻蚀工艺在衬底上开窗口并把厚氧化层除去就可形成有源区，有源区之外的区域是场区。
显然，MOS管必须而且只能制备在有源区内。
●多晶硅层（Poly）：多晶硅层的作用是定义制作多晶硅材料的区域。
最早的MOS集成电路制造工艺只能制备一层多晶硅，而现在已经有能够制备两层多晶硅的工艺了。
对于双层多晶硅工艺，第一层多晶硅主要用来制作栅极、导线和多晶硅—多晶硅电容的下极板，第二层多晶硅主要用来制作多晶硅电阻和多晶硅－多晶硅电容的上极板。
双层多晶硅工艺具有多晶硅1和多晶硅2这两个版图层。
●P+注入层和N+注入层（P+implant和N+ implant）：P+注入层定义注入P+杂质离子的区域，而N+注入层定义注入N+杂质离子的区域。
由于NMOS晶体管和PMOS晶体管的结构相同，只是源漏区的掺杂类型相反。
同时，有源区层只是定义了源区、漏区和沟道的区域，却没有说明源区和漏区的掺杂类型。
P+注入层和N+注入层说明了注入杂质的类型，也就是说明了有源区的导电类型，实现了NMOS晶体管和PMOS晶体管的区分。
电路设计中的可靠性与稳定性考虑
电路设计中的可靠性与稳定性考虑电路设计是现代科技发展中不可或缺的环节，我们的日常生活中几乎所有的电子设备都离不开电路。
然而，电路设计中的可靠性与稳定性考虑往往被忽视。
本文将深入探讨电路设计中的可靠性与稳定性问题。
首先，我们要明确可靠性和稳定性的概念。
可靠性是指电路在长时间运行过程中能够正常工作的能力。
稳定性则是指电路在受到外界扰动或变化时，仍能保持其正常工作状态的能力。
可靠性和稳定性是电路设计中必须考虑的两个重要因素，它们关乎整个电路系统的正常运行以及设备寿命的延长。
在电路设计中，可靠性与稳定性的考虑可以从多个方面展开。
首先是元器件的选择。
不同的元器件有不同的工作特性和可靠性，因此在选取元器件时，既要考虑其性能是否符合要求，也要关注其工作寿命和抗干扰能力。
避免选择低质量或不适用的元器件，能有效提高电路的可靠性与稳定性。
其次是布局和线路走向的设计。
布局合理、线路走向清晰有序对于电路稳定性至关重要。
合理的布局可以避免信号干扰和电磁辐射，减少电路故障的发生。
线路走向的清晰有序可以减少信号传输路径的交叉和干扰，保证信号的传输质量。
除此之外，电源的稳定性也是电路设计中必须关注的因素。
电源对电路的供电是电路正常工作的基础。
所以，电源的质量和稳定性直接影响电路的可靠性和稳定性。
合理选择电源，确保电压、电流的稳定输出，可以消除电路中的闪烁、抖动等现象，提高电路的可靠性。
在电路设计中，还应注意环境因素对电路的影响。
不同的工作环境会对电路的性能造成一定的影响，如温度、湿度等。
因此，在设计电路时必须考虑工作环境的特殊要求，选择适用的元器件，以保证电路在不同环境下的良好工作。
另外，测试和维修也是提高电路可靠性与稳定性的重要手段。
在电路设计完成后，进行全面的测试和检测，发现问题及时修复，能有效提高电路的可靠性。
同时，及时维护和保养设备，定期检查电路是否存在老化、短路等问题，也是确保电路长期稳定工作的重要环节。
综上所述，电路设计中的可靠性与稳定性是至关重要的考虑因素。
运放稳定性分析环路稳定性基础
运放稳定性分析环路稳定性基础引言本系列所采用的所有技术都将“以实例来定义”,而不管它在其他应用中能否用普通公式来表达。
为便于进行稳定性分析,我们在工具箱中使用了多种工具,包括数据资料信息、技巧、经验、SPICE仿真以及真实世界测试等,都将用来加快我们的稳定运放电路设计。
尽管很多技术都适用于电压反馈运放,但上述这些工具尤其适用于统一增益带宽小于20MHz的电压反馈运放。
选择增益带宽小于20MHz的原因是,随着运放带宽的增加,电路中的其他一些主要因素会形成回路,如印制板(PCB) 上的寄生电容、电容中的寄生电感以及电阻中的寄生电容与电感等。
我们下面介绍的大多数经验与技术并非仅仅是理论上的,而且是从利用增益带宽小于20MHz的运放、实际设计并构建真实世界电路中得来的。
本系列的第1部分回顾了进行稳定性分析所需的一些基本知识,并定义了将在整个系列中使用的一些术语。
波特图（曲线）基础幅度曲线的频率响应是电压增益改变与频率改变的关系。
这种关系可用波特图上一条以分贝(dB) 来表示的电压增益比频率(Hz) 曲线来描述。
波特幅度图被绘成一种半对数曲线：x轴为采用对数刻度的频率(Hz)、y轴则为采用线性刻度的电压增益(dB) ,y轴最好是采用方便的每主格45°刻度。
波特图的另一半则是相位曲线（相移比频率）,并被描绘成以“度”来表示的相移比频率关系。
波特相位曲线亦被绘成一种半对数曲线：x轴为采用对数刻度的频率(Hz)、y轴为采用线性刻度的相移（度）,y轴最好是采用方便的每主格45°刻度。
幅度波特图要求将电压增益转换成分贝(dB) 。
进行增益分析时,我们将采用以dB（定义为20Log10A）表示的电压增益,其中A为以伏/伏表示的电压增益。
在电压增益波特图上,增益随频率变化的斜线可定义成按+20dB/decade或-20dB/decade增加或减小。
另一种描述同样斜线的方法是按+6dB/octave 或-6dB/octave增加或减小（参见图1.4）以下推导证明了20dB/decade与6dB/octave的等效性：?A(dB) = A(dB) at fb – A(dB) at fa?A(dB) = [Aol(dB) - 20log10(fb/f1)] – [Aol(dB) - 20log10(fa/f1)]?A(dB) = Aol(dB) - 20log10(fb/f1) – Aol(dB) + 20log10(fa/f1)]?A(dB) = 20log10(fa/f1) – 20Log10(fb/f1)]?A(dB) = 20log10(fa/fb)?A(dB) = 20log10(1k/10k) = -20dB/decade?A(dB) = 20log10(fb/fc)?A(dB) = 20log10(10k/20k) = -6db/octave-20dB/decade = -6dB/octave因此：+20dB/decade = +6dB/octave -20dB/decade = -6dB/octave+40dB/decade = +12dB/octave -40dB/decade = -12dB/octave+60dB/decade = +18dB/Octave -60dB/decade = -18dB/Octave极点à单个极点响应在波特图（幅度或增益曲线）上具有按-20dB/decade 或-6db/octave斜率下降的特点。
集成电路可靠性讲义.
第八章 集成电路可靠性数学基础§8.1可靠性的数学基础8.1.1事件和概率对现象的一次观察，一个试验结果的出现等等，都称为一个“事件”。
必然事件，不可能事件，随机事件，相互独立事件，相容事件，不相容事件。
8.1.2概率的乘法和加法若事件A 和事件B 相互独立，则事件A 和事件B 同时发生的概率等于事件A 发生的概率和事件B 发生的概率相乘。
这一定理称为独立事件的概率乘法定理。
上述定理可以记为：P(AB)＝P(A)·P(B)如果事件A 和事件B 不相容，则事件A 或事件B 发生的概率[记为P(A+B)]等于事件A 的概率加事件B 的概率。
这一定理称为不相容事件的概率加法定理。
可以记为：P(A+B)＝P(A)+P(B)如果事件A 和事件B 是相容的(即可以同时发生的)，则加法定理变为：事件A 和事件B 至少发生一个的概率等于事件A 的概率加事件B 的概率减去事件A 和事件B 同时发生的概率。
可以记为：P(A+B)＝P(A)+P(B)-P(AB)8.1.3随机变量及其分布在实际工作中遇到的随机现象；当一组条件满足时出现的结果可能有很多个，甚至无穷多个，这些结果的特征常常可以用数字来表示，称之为随机变量。
随机变量又分为离散型随机变量和连续型随机变量。
对于离散型随机变量我们可以列出可能取的值xi 和对应于这一值的概率pi ，称为分布列。
分布列也可以写成函数形式。
对于连续型随机变量不存在分布列，它的概率分布情况只能用函数或曲线来描述。
如果我们能够找到某一函数ƒ(x)，它具有下面的特性：随机变量在x 到x+dx 范围内取值的概率为ƒ(x) dx ，则ƒ(x)便可以描述随机变量在各个范围内取值的概率。
ƒ(x)称为这一随机变量的概率密度函数。
因为ƒ(x)的值乘以小范围的长度dx 等于概率，所以ƒ(x)有概率密度的含义，它的量纲为随机变量量纲的倒数。
函数ƒ(x)的积分dy y f x F x⎰∞-=)()(也可以描述连续型随机变量取值的分布情况，称为随机变量的分布函数。
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时序网络分析方法
状态流程图分析方法
状态流程图分析实例
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数字集成电路设计基础
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第八章 稳定性分析——稳定性问题与理解
稳定性问题提出
VLSIC系统是由上千万门和模拟单元构成的庞大电 路系统，时序逻辑复杂；
两维结构（输入和控制）的电路形式，存在时延和干 扰；
画出 时序图
第四步：构建状态转移表
Q1n+1=(Q2Q3)’Q1’ Q2n+1=Q1Q2’+(Q1’Q3’)Q2 Q3n+1=Q1Q2Q3’+Q2’Q3
Y=Q2Q3
Q3Q2Q1
000 001 010 011 100 101 110 111
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数字集成电路设计基础
Q3n+1Q2n+1Q1n+1
写出 输出方程
得到状态 转移表
利用转移表画 出状态转移图
画出状态 转移图
画出 时序图
将触发器的激励 方程代入触发器 的特性方程，得 到次态方程
利用得到的次 态方程得到状 态转移表
利用次态方程 和输出方程画 出时序图
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数字集成电路设计基础
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第八章 稳定性分析——稳定性分析方法
(6)
(7) (8)
(9)
(11) (10) (12)
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数字集成电路设计基础
R和S不能同时撤销， 否则会导致状态不确定。
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第八章 稳定性分析——稳定性问题与理解
稳定性理解
在VLSIC系统中，模拟电路的抗噪性能和数字电路的 时延以及逻辑竞争等都会直接影响到系统的稳定性， 本章节只围绕VLSIC数字电路稳定性展开分析。
时序网络的解析分析方法
主从式触发的J-K触发器 与非门
内置的与门
反相器
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第八章 稳定性分析——稳定性分析方法
：写出 激励方程
写出 次态方程
写出 输出方程
得到状态 转移表
画出状态 转移图
画出 时序图
第一步：写出激励方程
J1=(Q2Q3)’ K1=1
J2=Q1
K2=(Q1’Q3’)’
J3=Q1Q2 K3=Q2
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第八章 稳定性分析——稳定性分析方法
：写出 激励方程
写出 次态方程
写出 输出方程
得到状态 转移表
画出状态 转移图
画出 时序图
第二步：把激励方程带入触发器的特性方程， 得到次态方程
激励方程
J1=(Q2Q3)’ K1=1
VLSIC遵循摩尔定律，器件尺寸不断缩小，其性能受 寄生参数的影响较大，抗干扰性差；
VLSIC系统电压较低，逻辑摆幅较小，系统的噪声容 限变小了，极易受到脉冲干扰；
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第八章 稳定性分析——稳定性问题与理解
RS触发器的典型操作
(1)
(3)
(2)
(5) (4)
对于VLSIC系统来说，其输出信号不仅是该时刻输入 信号的函数，也是过去输入信号的函数，即具有时序 电路的特性。
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第八章 稳定性分析——稳定性问题与理解
时序网络稳定性的一般理解
逻辑单元的稳定性
输入值与输出值的核对结果符合真值表时，称该 逻辑门是稳定的。但逻辑门不都是理想的，它们都有 延迟正在传递的信号的作用。虽然这种延迟可能是很 小的，但总是存在。即可能有一个很短的时间间隔， 逻辑门的状态与真值表不相一致。这个违反真值表的 时间间隔，称为不稳定期间。
稳定性分析方法
对于数字系统时序网络稳定性的分析方法有很多 种，这里只重点讲解两种常用的分析方法。
解析法
状态流程图
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第八章 稳定性分析——稳定性分析方法
时序网络的解析分析方法
按照电路写出各 个触发器的激励 方程
写出 激励方程
写出 次态方程
按照电路连接 写出输出方程
Mealy型时序电路
下一状态逻辑 F
状态寄存器 输出逻辑 G
激励
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当前状态
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第八章 稳定性分析——时序网络的分类
Moore型时序电路
下一状态逻辑 F
状态寄存器
输出逻辑 G
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第八章 稳定性分析——稳定性分析方法
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第八章 稳定性分析——时序网络的分类
时序网络分类
Mealy型时序电路
– 输出依赖于当前的
激励
网络状态和当前的
输入
Moore型时序电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
激励
–输出只依赖于电路 当前的状态，和当前 输入无关
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第八章 稳定性分析——时序网络的分类
J2=Q1
K2=(Q1’Q3’)’
J3=Q1Q2 K3=Q2
JK触发器的特征方程 Qn1 JQn KQn
Q1n+1=(Q2Q3)’Q1’
次态方程 Q2n+1=Q1Q2’+(Q1’Q3’)Q2
Q3n+1=Q1Q2Q3’+Q2’Q3
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第八章 稳定性分析——稳定性分析方法
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第八章 稳定性分析——稳定性问题与理解
时序网络稳定性的一般理解
时序网络的稳定性
当时序网络中所有的门都是稳定的时候，并且其 组成的时序系统也是稳定的时候，称该时序网络是稳 定的。因为逻辑门只要有足够的时间，总是可以趋向 稳定。与逻辑门不同，而时序网络可能从一个不稳定 状态移动到另一个不稳定状态上去。
：写出 激励方程
写出 次态方程
写出 输出方程
得到状态 转移表
画出状态 转移图
画出 时序图
第三步：按照电路图得到输出方程
输出方程 Y=Q2Q3
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第八章 稳定性分析——稳定性分析方法
：写出 激励方程
写出 次态方程
写出 输出方程
得到状态 转移表
画出状态 转移图
数字集成电路设计基础-第八章 稳定 性分析
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第八章 数字系统稳定性分析与设计
对于数字系统来说，稳定无故障工作是基 本的要求，然而在实际设计和应用中，数字系 统的稳定性是非常复杂的，因此稳定性是数字 系统设计与实现的核心问题之一。
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第八章 数字系统稳定性分析与设计
Y
001
0
010
0
011
0
100
0
101
0
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0
000
1
000