用于测量数字电路抖动的波形扩展方法

用于测量数字电路抖动的波形扩展方法

沈凯, 姜成涛

上海航天电子技术研究所  201109

摘要：数字电路分析，主要指对电路波形图的仿真分析。同样以放大电路为例，可以通过调试改变电路的输入值，来对电路输出信号的波形图进行观察，通过观察到的波形图直观对比，以及波形图对应的数值的估算，得到仿真电路实验值，然后直接对比实验值和理论值，评价目前的电路设计方案是否满足项目功能需求。基于此，对用于测量数字电路抖动的波形扩展方法进行研究，以供参考。

关键词：用于测量数字电路抖动的波形扩展方法

引言

电子电路根据其功能划分为数字电路、模拟电路两类，其中，模拟电路的信号作为一个关于时间函数的连续量，支持在任意时刻显示出任意数值的信号；数字电路的信号作为一个关于时间函数离散的量，属于断续信号，采用二进制1、0分别代表正电压、负电压，因此，在任意时刻展示出来的不是1就是0[1-2]。例如；音频这些声音信号均属于模拟信号，而数字信号通常出现在控制类芯片引脚输出，单片机依托控制引脚的电平高低达到控制相关回路的效果。由电子电路整体发展情况可知，数字电路发展优势比较明显，展现出慢慢取代模拟电路的发展趋势。

1数字电路特点分析

数字电路就是对数字信号实施传输操作的电路，这种电路信号代表取值、时间展现出离散的特征。数字电路对输入的一系列数字信号开展不同的运算，也支持进行逻辑运算，支持开展逻辑判断及推理能力，由此表明，数字电路不单具有强大的算术运算能力，也能产生逻辑思维，在数控装置、智能仪表等方面的广泛的应用，推进工业生产自动化发展。从数字电路方面分析，其拥有兼并逻辑处理及运算的能力，与模拟电路比较，数字电路稳定性、逻辑计算能力较强，常用在智能控制领域，能够大大满足已有工业生产对于设备自动化控制方面的要求。具体分析，数字电路配置算术运算、逻辑运算功能，数字电路采用二进制逻辑代数为依据，通过二进制数字信号开展算术，显示出强大的适应性，且应用范围比较广。与模拟电路相比，在工业领域应用过程中，数字电路由于集成性高、体积小，其代替模拟电路成为发展的必然趋势。数字电路依托二进制开展数字逻辑电路，温度、工艺等因素改变对运行状态产生的影响较小，表明其运行具有较强的可靠性。集成度高，数字电路功能更容易实现。数字电路的设计和维护灵活方便。随着集成电路技术的快速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高。随着小型集成电路(SSI)、中大型集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)和超大型集成电路(VLSI)的发展，集成电路的能力从元件、部件、组件和对于这些非标准专用电路，可编程阵列逻辑电路可以通过编程实现所有逻辑功能。此外，数字信号输出显示了更直观、更准确的优点，并且信息处理任务更容易通过电子计算机完成。数字电路信息可以存储在支持长期存储的介质中。

2数字电路中的冗余结构设计

三模冗余结构是数字电路设计的共同结构。基本想法是制作三份要加固的装置，然后以多数票输出三个投票结果，这样即使一个单位有问题，电路也能正常工作。但是这个结构有严重的问题。例如，如果3模块冗馀结构中某条路径的数据出现错误，错误数据将被锁定并存储在数据存储设备中。过了很长时间后，如果三条重复路径中第二条路径的数据出现错误，大多数选民投票后会输出错误的结果。现有冗余结构的基本结构单位(强化大象单位)包括组合逻辑单位和触发器。组合逻辑单元信号输入接收冗余结构D的输入信号，组合逻辑单元信号的输出与触发信号输入相关联，触发信号输出冗余输出信号。传统的三模式冗馀结构包括三条冗馀路径。冗余结构的输入信号D通过三条冗余路径中组合的逻辑单元发送到三个触发器，通过三条冗余路径接收的冗余输出信号存储在触发器中。大多数投票单位(决定者)从三个触发器接收重复输出信号，并输出多数票后增强的输出信号。如果三个冗余输出信号都不是错误的，或者一个冗余输出信号接收错误，另外两个冗余输出信号不是错误的，则可以使用多数票根据大多数冗余输出信号正确地增强输出信号。在三态冗余结构中，如果其中一个冗余路径出现错误，则错误的冗余输出信号将被忽略，从而导致冗余数据存储错误，并根据其他两个冗余输出数据生成正确的输出。但是，如果错误的重复输出信号没有及时纠正，而是维持了很长时间，并且在一段时间后通过其他重复路径输出的重复数据(或重复输出信号)也是错误的，则这是大多数选民投票后输出错误的增强输出信号。

3我国数字电路产业安全可持续发展路径

3.1引进高端人才是数字电路产业安全

可持续发展的重中之重。数字经济是一个高度知识密集的经济形态，数字电路产业是典型的人才密集型产业。人才是数字电路企业的生存和发展根基，市场竞争的核心是人才竞争，而高端人才是企业做大做强的核心。[9]我们应从以下几点突破。首先，凝聚世界级人才，吸引海外人才回国创业，招募具备国际视野和全局性眼光的行业领军人才。其次，建立人才培养的长效机制，以与国际相匹配的高薪留住人才，并对在基础研究领域探索创新的科研人员提供长期资金支持，保障其薪资待遇和研究经费，不以短期回报为目标。再次，大力支持我国新设立的数字电路科学与工程一级学科建设，提高我国高校和科研院所数字电路专业人才的培养数量。

3.2尊重全球集成电路产业发展规律和产业特征，积极维护产业全球化发展

集成电路产业具有全球分工明确和高度专业化的产业特征，没有哪个国家能单独实现完全的国产化，即使强如美国也只参与了产业的小部分环节。中国、中国台湾地区、美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区各自占据了产业链不可或缺的部分。未来我国集成电路产业实现供应链安全可控，可在部分关键领域实现去美国化，通过深化第三方市场合作，加大与欧洲、日本的设备和材料企业，以及与韩国、中国台湾地区的制造企业之间的合作力度。此外，中国应充分释放国内大循环的巨大需求，吸引全世界资源要素，形成“你中有我，我中有你”的战略相持格局。美国的集成电路设计、EDA软件、先进设备等科技领先领域都需依赖庞大的中国市场以支撑其巨大投资、研发和生态发展。中国本土的集成电路企业尽管受到外部环境压力，但自主发展的道路不会因为外部打压而改变。

结束语

数字电路产业已成为数字经济全球化背景下国际政治经济竞争的焦点，世界各国集成电路产业均是以加大“自主可控”为发展战略目标。2020年8月，国务院印发的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》为进一步优化数字电路产业发展环境、提升创新能力和发展质量提供了政策保障。“十四五”规划要求，要在事关国家安全和发展全局的基础核心领域瞄准集成电路等一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

参考文献

[1]梁丽勤,张宝健,王岩.基于双PBL模式的数字电子技术实验设计案例——简易洗衣机控制电路[J].物理实验,2022,42(01):35-38+49.

[2]徐洪霞.通信网络中数字电子技术的运用研究[J].科技资讯,2022,20(02):25-27+94.

[3]王高腾,李永涛.LTspice在“电工电子技术”课堂教学中的应用[J].电子制作,2022,30(02):45-47

[4]张晖,高玲,翟艳男.基于数字电路的多功能抢答器[J].电子制作,2022,30(02):74-76.

[5]温靖,张启梁.“数字电路与逻辑设计”课程思政探索[J].科教导刊,2022(02):97-99.