Лекция: Статические риски сбоя

На рис. 6 показана работа элементов Ии ИЛИ при подаче на их входы двух последовательных во времени наборов Х1 = x1x0= 01 и Х2 = x1x0= 10. Значение сигнала у1для элемента И на этих наборах должно оставаться постоянным и равным 0, а у2 – равным 1. Это выполняется для случаев разброса во времени моментов переключения переменныхx1и x0, показанных на рис. 6, а и г.

Рис. 6. Разброс во времени моментов переключения

Если же этот разброс соответствует рис. 6, б и в, то видно, что на выходе схемы И появится логический сигнал 1 длительностью Δτ, а на выходе схемы ИЛИ — сигнал 0 длительностью Δτ1. Эти ложные сигналы и являются рисками сбоя, причем видно, что они могут проявляться, а могут и отсутствовать. Все дальнейшие примеры будут иллюстрироваться временными диаграммами для наихудшего случая, когда риск сбоя обязательно имеет место.

Риск сбоя называется статическим, если у(X1) = y(Х2), где y — булева функция. Риск сбоя называется статическим в нуле S0, если у(X1) = y(Х2) = 0. Риск сбоя называется статическим в единице S1, если у(X1) = y(Х2) = 1. Итак, на рис. 6, б имеет место статический риск сбоя в нуле S0, а на рис. 6, в — статический риск сбоя в единице S1.

Существенно, что полученные помехи S0 и S1 (иногда их называют «иголками», «мерцаниями», «глитчами» (англ. glitch)) — это не пренебрежимо короткий всплеск напряжения малой амплитуды. При достаточно большой разности Δτ помеха будет иметь длительность, во много раз превышающую время переключения элемента, и амплитуду, равную номинальному сигналу. Это уже полноценный сигнал, на который могут реагировать последующие элементы (входы синхронизации, установки в 0 или 1, загрузки данных и т. п.). Такие помехи очень опасны для цифровых схем, тем более, что их практически невозможно увидеть на осциллографе, и разработчик просто не будет догадываться об их существовании. Они могут сужаться до полного исчезновения, но могут и расширяться, проходя через логические цепи.