[参考译文] SN74HC74：如何仅在某些条件(由栅极解码)变为真时为触发器计时。

您好 Serge、

数据路径可能会比时钟周期长、信号传播会有额外的延迟、等待额外的周期。

如果前面的逻辑器件的输出产生了一个无法消除的毛刺脉冲、并且可能为 D 触发器的输入计时、则可以在器件的输出端添加一个电容器来抑制这种毛刺脉冲。 由于线路上会有额外的电容来抑制这种干扰、因此建议使用施密特触发输入器件、以便能够承受任何慢速边沿。

这样、干扰就消除到施密特触发缓冲器中、并在触发器的 CLK 中生成一个干净的快速上升沿输入、而 CLK 由于这一干净的边沿、该输入只应计时一次。 SN74LVC1G14或 SN74LVC1G17等器件将起作用。
这应该有助于避免因干扰而引起的任何问题。

希望这对您有所帮助！
最棒的
Michael

您好、Michael、

感谢您的回复。

1 -让我们暂时推迟路径延迟与时钟周期。

2-我想确保我们对 TI 提出的解决方案有相同的理解。

让我们总结一下。 在现实世界的大多数应用中、通常仅当由逻辑门组成的组合电路检测到某些情况时、才需要为触发器(FF)或一组 FFs 计时。 由于电路内的各种栅极延迟、此类组合栅极在其输出端容易出现寄生响应、毛刺脉冲、尖峰等。 在组合电路中、尖峰、毛刺脉冲、杂散响应是绝对正常的。

因此、这些组合电路的输出不能直接用于为 FF 计时或复位、因为瞬时响应(干扰、尖峰等)会错误地为其计时或复位。

TI 建议的解决方案是在组合逻辑的输出端添加一个电容器、以便滤除其暂时的错误输出、并添加一个施密特触发缓冲器以获得良好的时钟(或复位)信号。请参阅随附的图像。

我是否正确理解了建议的解决方案？

感谢你的帮助。

您好 Serge、

是的、根据干扰/输出电平的严重程度、可以添加输出上的电容器以及一个串联电阻器来清除其中的一些干扰、然后在存在真正的上升沿时、 施密特触发器将能够清理慢速边沿、从而为触发器的时钟提供单个快速上升沿输入。
显然、该解决方案可以根据所需运行的速度和预期的尖峰来限制系统的最大运行频率。

您是否有与您相关的设置示波器截图？

最棒的
Michael

您好、Michael、感谢您的建议。

建议的解决方案会引入条件计时功能的计时延迟。 (具有条件计时功能的激活时间晚于当前计时的功能。)

假设 FF A 的 Q 输出连接到 FF B 的 D 输入、因为我们希望 FF B 在时钟上升时获取 FF A 的值。 (正边沿触发 FFs)，但我们还希望 FF B 能够调节时钟： 它只会不时地获取 A 值。 由于到 FF B 的条件时钟会延迟、因此该 FF 将尝试注册已经消失的值！

硬事实是、无论是否有条件计时 、都必须在系统中同时计时、否则、某些功能(如上面简单的2个 FFs)将变得不可能实现。 此外、在系统中具有多个时钟时间会很快变得无法管理。 在我看来、引入时钟延迟或具有多个时钟时间不是一个好的设计做法。

更一般 地说：设计通常(如果不总是)由一定数量的 FFs 组成，其 Q 输出直接(直接 Q 到 D 连接)或通过某些组合连接到其他 FFs 的 D 输入。 这些连接可以有两种模式 ：反馈和/或前馈模式。

由于这两种模式都是允许的、因此很明显、系统中的任何地方都必须同时计时。 引入时钟延迟可能会使许多设计无法实现 ：上面简单的2个 FFs 就是一个很好的例子，说明延迟时钟并不只是在这种情况下工作。

这是您面临的另一个挑战： 系统具有2个干净输入、X 和 Y。(这些输入无干扰、上升/下降时间快等) 当 X 进行正转换以及 Y 进行负转换时、必须为计数器计时。 请注意、这些转换是随机的。

您喜欢挑战吗？ 一个功能需要根据某些条件从两个源计时。 如您所知，多路复用时钟不是正确的方法 ：这会引入时钟延迟(时钟偏移)，而在前馈连接时，时钟延迟又会崩溃。 (如上面的2个 FFs)

解决方案适用于这些问题(条件时钟、复位、上面的双转换、时钟源多路复用等)、但解决方案涉及设计一种新的74HC74触发器、该触发器实际上是由覆盖此市场的所有制造商制造的。

如果您和/或您的同事找到了这些解决方案、请与 TI 的 IC 设计人员分享；他们将设计新器件、从而极大地简化客户的生活并延长 TI 销售的产品的使用寿命。 但是、如果您找不到解决方案、您能否与负责新集成电路设计的工程人员联系起来？ 我将与他们讨论如何设计一些新产品。

等待您的反馈、

谢谢、

(我将在城外呆10天... 假期。)  

塞尔日

我们感谢您的意见、我可以将这些意见传递给我们进行审核。

最棒的
Michael

谢谢、Michael、

等待一些反馈(无时钟延迟！)

塞尔日

您好、Michael、  

我们所讨论的问题的解决方法非常简单。

但是、我注意到、没有任何分立式逻辑制造商实施它。  

为什么？？？

它将使用分立式逻辑简化设计过程、

它将延长这些产品的使用寿命、

它将提高分立式逻辑设计的稳健性和可靠性、

等等

请、您能让我联系负责逻辑 IC 开发的团队吗？ (请提供姓名和电子邮件。)

谢谢、

感谢 Michael 的回复。

您的回答让我相信、这些信息已有效地与 TI 相应的内部团队共享。 请注意，我对初始文件作了一些更正和补充；如果您希望收到一份副本，请告诉我。

另请注意、TI 是第一家联系制造商、以便向市场提供建议的新产品。 我真诚地相信市场需要这些新产品。 它们将极大地简化客户的设计流程、并提高其产品的可靠性。

另一方面、我清楚地了解、TI 不会共享有关她是否打算在任何设计中实施我的特定反馈的机密信息。 我也明白、这个论坛不是进行业务讨论的合适场所。

但是、我已经进行了数百种逻辑设计(分立式、FPGA 和 ASIC)、我清楚地知道这些新器件将对您的客户非常有用、我真的希望看到它们能够推向市场。 因此、我将在接下来的几天内与其他离散逻辑制造商联系、建议他们制造这些新产品。

如果 TI 有兴趣增加其市场份额、在两三年内获得竞争优势、增加其收入、延长整个逻辑器件系列的使用寿命等、请随时与我联系以获得业务提议。  

在接下来的几天 里，与其他制造商一起等待回复，

此致、

Serge Mathieu

您好、Michael、

感谢您的回复。

在阅读了初始文档之后、您现在应该知道我所说的-P 信号。
这种信号的一个更好的名称是 TIC、它是对时钟噪声的回忆、
或该信号在扬声器中产生的声音。

我们还讨论了顺序逻辑的2个最敏感输入
是时钟和复位(后者包括设置/负载)。 这2个输入
时序逻辑的时序控制可能不会产生干扰、否则可能会不适当地发生错误计时/复位。

我们还看到组合会产生干扰、而另一方面、必须使用组合
控制系统中的顺序功能、包括计时和复位。
我们已经看到了 TICS 解决了这两个问题。

TIC 功能更强大。 它们可以同时使用单个信号
复位一些 FFs、激活状态机并为其他 FFs 计时。
我发送了一个示例(转速计)、其中单个 TIC 会为某些寄存器计时
同时使用独特的信号从一个独特的事件中复位两个计数器；这对所有74/4000设计人员都是一个挑战。
实际上、对于使用类似于74HC74、CD4013等的标准 FFs 的任何设计人员而言、这都是一项挑战
这些 FFs 不能很好地适应其任务。

您还记得我们谈到的两个小挑战吗？
a)当输入 X 进行正转换时为计数器计时、
此外、当输入 Y 进行负转换时、两个输入都是随机生成的？ 解决方案
称为 TICS。 在这种情况下、两个信号进行同步转换时、用户甚至可以轻松地实现稳定。
对于像 FFs 这样的74hc74、这是不可能的。 仅这些 FFs 就不能完成任务。

TI 提供的单个器件触发器无法完成这一简单任务。

b)我们都知道多路复用时钟是一个很糟糕的主意。 多路复用 TIC 很好、可提供所需的结果。

滤波器需要在4MHz 系统时钟环境中以100kHz 的频率运行？ TICS。

路径延迟是否可以长于应用于 FFs 的时钟周期？ 答案是肯定的！

有时、系统需要高频时钟来处理一些高吞吐量数据、
但系统的其余部分可以以低得多的频率进行处理、从而节省功耗。
(哎呀！ 我不尊重消防处的规定！ 我正在创建2个系统时钟！)

简单。 即使时钟域也可以轻松地双向交叉。

德州仪器(TI)采用74/4000系列器件、提供非自适应触发器。

也遇到了同样的困难
在 FPGA 和 ASIC 中使用类似的不适应 FFs 时、会出现这种情况。 我亲自设计了一些复杂的 ASIC
使用 TICS。 简化了设计、与 TIC 一起工作非常有趣。
设计人员会忘记时钟。 如果需要为某个功能计时、则会生成 TIC。

现在可以将 TICS 完全看作是时钟信号。 如果 FFs 是正边沿触发的、

然后、TICS 可被视为在 TIC 的负边沿上激活 FFs 的时钟。

FSD 和 ED 设备必须在市场上提供、所有支持均包括74/4000设备。

就像所有其他分立式逻辑器件制造商一样、

目前、德州仪器 (TI)在其74/4000产品中未提供 该工作所需的 FFs。
TI 必须提供我建议的产品、这只是因为市场需要这些产品。

消防处及教育署必须向 市场提供产品。 德州仪器 必须提供设计更好的 FFs、

因为所有分立式器件制造商生产的实际标准器件并不能很好地适应工作。

这种肯定的证明如下： 在之前提到的转速计等实际应用中、  

尝试使用一个单一和毛刺脉冲信号来优雅地复位一个 FF、同时使用德州仪器提供的实际 FFs 对另一个 FF 计时。  
这样一个简单的问题是一项艰巨的任务。  

我亦明白，在推出这些产品的同时，亦须进行一些教育。 我没有找到应用手册
有关如何充分利用74HC163功能的更多信息、该功能是中的唯一功能之一
该系列能够使用 TIC。

该器件的"启用计数"输入比将功能扩展到8位要多得多！

遗憾的是、该器件在上电时没有使用异步复位、
从而使设计变得更加困难。 74HC377等寄存器也是如此；它可以使用 TIC：
遗憾的是、它没有上电复位、因此该器件可能在上电时表现出随机值、
在许多应用中都存在这种影响。

现实生活中确实存在这种需求：  

单个事件必须能够同时激活顺序函数、同时为一个事件计时、同时复位另一个事件！

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最后、再次：

我深信市场上需要使用我建议的德州仪器制造的器件。
任何认真分析我的建议的设计师都会得出这样的结论：这些产品
必须由至少一个分立式逻辑制造商制造。

如前所述、我将与其他逻辑器件制造商联系、因为我坚信这些产品是最可靠的
我建议为您的客户带来改变。 我将等待10-15天再这样做。

感谢您的支持、  

Serge Mathieu
smathieu13@hotmail.com

塞尔日

再次感谢、感谢您的投入。
最棒的
Michael