Методы анализа рисков сбоя в комбинационных схемах

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 14:44, 16 июня 2016.

В булевой алгебре, используемой для моделирования работы цифровых схем, не учитывается время перехода логических элементов из одного состояния в другое. В случаях, когда время распространения сигнала внутри элемента достаточно мало, задержку перехода можно не учитывать. Но с повышением частоты изменения входных сигналов начинает сказываться влияние времени распространения сигнала внутри элементов схемы. Такие задержки могут порождать неустойчивую работу устройств. Их называют рисками сбоя.

Принцип

Наличие рисков сбоя в схеме приводит к изменению выходного сигнала, и как следствие, к неправильному анализу выходных данных, поскольку в схеме с наличием рисков сбоя есть вероятность их неправильного получения. Поэтому необходимо уметь проанализировать устройство на их наличие и устранить, если таковые имеются. Различают статические и динамические риски сбоя:

  • статические - кратковременное изменение сигнала, который должен был остаться неизменным (единичным или нулевым). Пример появления такого сбоя наглядно показан ниже:
Рис.1. Пример статического риска сбоя
  • динамические - имеют место в том случае, если состояние выхода должно измениться, но вместо однократного перехода происходят многократные. Первый и последний переходы всегда совпадают с алгоритмическими, предусмотренными логикой работы схемы. Пример такого сбоя представлен ниже:
Рис.2. Пример динамического риска сбоя

Методы анализа

Их существует несколько:

Структурный метод анализа рисков

Направлен на получение необходимых свойств реализации устройства при неизменном алгоритме его работы. Суть метода заключается в том, чтобы, не изменяя логику работы устройства и схему в целом, устранить риски сбоя, что можно сделать, применив метод тактирования или стробирования.

Функциональный метод анализа

В отличие от структурных методов, функциональные, наоборот, предполагают изменение алгоритма работы схемы. Они не меняют логику работы схемы и устройство самой схемы, но в их компетенцию входит, например, смена очередности подачи входных данных, что может повлиять на наличие риска сбоя.

Конструктивно-технологический метод

Является самым сложным методом среди трех перечисленных. Не затрагивает схему, логику ее работы и алгоритм, но направлен на модификацию математической модели, на основе которой была спроектирована схема, причем таким образом, чтобы полученная модель удовлетворяла поставленным условиям. В результате приводит к разработке принципиально новой схемы.

Источники