[實用新型]異步時鐘選擇電路

有效

• 申請號: 201320565159.9
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN203482174U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 胡鋼;邱昆
• 申請（專利權）人: 成都成電光信科技有限責任公司
• 主分類號: H03K5/01
• 分類號: H03K5/01
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 謝敏

技術領域

本實用新型涉及選擇電路技術領域，具體是指一種脈沖信號選擇電路。

背景技術

數字電路，特別是時序數字電路被廣泛應用于電子設備中，尤其是消費電子、網絡電視、計算機、通信、工業控制、雷達、航空航天等科學技術領域。時序數字電路，它需要穩定的時鐘信號來提供穩定、可靠的時序邏輯，時鐘信號時通過時鐘電路來產生的。

在數字電路系統中，芯片內部各功能模塊需要頻率和相位都不相同的異步時鐘信號，這些異步時鐘信號之間可以相互轉換。在功能模塊或者處理器處于空閑或者停止狀態時，將它們的時鐘信號從較高的工作時鐘信號轉換為較低頻率的待機時鐘信號，工作信號和待機信號是異步時鐘信號。異步時鐘電路具有無時鐘歪斜問題、低電源消耗、平均效能低、可組合和可復用性等特點，主要用于產生地址譯碼器、FIFO或RAM的讀寫控制信號脈沖，近年來在研究和產業上得到極大的重視。

異步時鐘電路是通過組合邏輯電路來實現兩個不相關的時鐘頻率之間的異步切換，由于時鐘信號在信號通路中發生了不同的延遲，導致到達門的輸入信號時間不一致，或者產生毛刺，到使系統不可靠。

在行業應用中，安全時鐘復用器是處理毛刺的現有技術，它以有順序的方式從當前選中的輸入端切換到下一個被選中的輸入端，直到選中的輸入時鐘信號過渡到一個已知狀態，并且后繼被選中的時鐘信號過渡到與前一個被選中的時鐘信號相同的狀態時，安全復用器才開始切換。這種安全時鐘復用器存在以下不足當前選中的時鐘信號不能過渡到一個已知的時鐘狀態時，安全時鐘復用器經常會不能夠切換到另一個時鐘信號。

在行業應用中，還采用在不降低每級寄存器的采樣頻率的情況下采用更多的同步寄存器，盡量去使用后級的寄存器，這個辦法類似冗余需要付出多個時鐘周期為代價。

實用新型內容

為了克服現有技術在處理異步時鐘電路工作中產生毛刺時，經常出現切換不到另一個時鐘信號，或者這種切換要以付出多個時鐘周期為代價的技術缺陷，本實用新型提供一種異步時鐘選擇電路。

為解決上述的技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

異步時鐘選擇電路，包括觸發器F1、觸發器F2、與門A1、與門A2、與門A3、與門A4、與門A5、時鐘A、時鐘B，與門A5的輸出端連接觸發器F2的觸發端D2，觸發器F2的正輸出端Q2連接與門A4和與門A3的輸入端，時鐘A信號輸出端連接觸發器F1的時鐘信號端和與門A2的輸入端；與門A4的輸出端連接觸發器F1的觸發端D1，觸發器F1的正輸出端Q1連接與門A5和與門A2的輸入端，時鐘B的信號輸出端連接觸發器F2的時鐘信號端和與門A3的輸入端；與門A2和與門A2的輸出端均連接與門A2的輸入端；信號選擇器的控制端連接與門A4和與門A5的輸入端。

本實用新型投入使用時，第一步，檢查、調試電路：檢查觸發器F1、觸發器F2、與門A1、與門A2、與門A3、與門A4、與門A5、時鐘A、時鐘B、信號選擇器是否按照方案規定的方式連接，它們之間的硬件連接是否正常，如果出現異常，予以糾正；第二步，加電測試設備：啟動電源，確認異步時鐘選擇電路工作狀態是否正常，正常后才投入使用；第三步，執行異步時鐘選擇任務，時鐘B作為異步時鐘選擇電路的驅動時鐘，當信號選擇器輸出有效信號，輸出時鐘就為時鐘B的時鐘信號，當信號選擇器輸出信號發生變化時，在時鐘B進入下降沿，觸發器F2進行復位，輸出時鐘保持低電平，觸發器F1啟動，當時鐘A的信號進入上升沿，通過與門A2、與門A3和與門A1輸出高電平，從而實現時鐘A的輸出。與門A4和與門A5作為信號反饋式的信號鎖存，保證了時鐘信號選擇的穩定性。

本實用新型的工作原理是，信號選擇器通過輸出信號選擇時鐘，當上個選擇時鐘輸出變低的時候，輸出時鐘保持低電平，下個選擇時鐘進入上升沿，才會輸出高電平，實現兩個時鐘之間的切換。

和現有技術在異步時鐘切換出現毛刺和時間不一致的問題時，采用安全時鐘復用器或者采用多個同步寄存器級聯的技術方案相比，本實用新型，由于時鐘切換是從上個選擇時鐘進入低電平開始，下個選擇時鐘進入高電平開始調整，從而實現脈沖信號的連續性，不會出現毛刺和時間不一致的問題，這種方式，從上個選擇時鐘切換到下個選擇時鐘，很容易，也很流暢，時鐘切換所需等待的時鐘周期短。

為了進一步優化，提高觸發器F1和觸發器F2和信號鎖定能力，作為優選，觸發器F1和觸發器F2均為D觸發器。

以上是對異步時鐘選擇電路的時鐘選擇能力的進一步改進。D型觸發器，允許在時鐘脈沖觸發沿來到前一瞬間加入輸入信號，從而減少輸入端受干擾時間，降低受干擾的可能性。