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如下环形振荡器,假设每个反相器的传输延迟都为TPLH=0.05ns,TPHL=0.15ns,则振荡器的周期T为多少?

A 1ns B 0.25ns C 0.75ns D 0.5ns
判断题 中等 笔试真题

参考答案

我们分析题目:环形振荡器,每个反相器的传输延迟TPLH=0.05ns(上升沿传输延迟),TPHL=0.15ns(下降沿传输延迟)。求振荡周期。环形振荡器由奇数个反相器组成,这里没有说明多少个反相器?但题目说"如下环形振荡器",可能图中给出了具体级数?但用户只提供了文字描述。常见的环形振荡器通常由奇数级反相器组成。如果没给级数,可能隐含是3级?或者需要从选项反推?选项有1ns, 0.25ns, 0.75ns, 0.5ns。周期T = 2 * n * (TPLH+TPHL)/2? 实际上,对于环形振荡器,周期等于环路中所有门延迟之和的两倍(因为每个门延迟导致一个半周期?更准确:周期 = 2 * (每个门的平均延迟之和)?对于非对称延迟,需要仔细分析。 通常,环形振荡器的周期等于环路中所有反相器延迟的总和乘以2(因为每个信号需要两次通过每个门?实际上是:从某点开始,信号经过一级反相器后反转,经过n级后回到起点,需要两次反转才能恢复原始电平,因此周期是总延迟的两倍。但这里上升和下降延迟不同,所以每个门的延迟不是单一的,而是取决于信号沿的方向。对于环形振荡器,信号在环路中传播时,上升沿和下降沿交替通过每个门。每个门处理一次上升沿和一次下降沿。对于奇数级,假设第一级输入上升,则第一级输出下降(延迟TPHL),第二级输入下降,输出上升(延迟TPLH),以此类推。经过n级后,输出与输入同相?实际上,奇数级反相器构成环路,经过n级后相位反转(因为奇数),所以需要经过2n级才能回到原相位。因此周期等于2 * (所有奇数门延迟之和 + 所有偶数门延迟之和?但每个门的延迟依赖于输入沿。 具体:假设有n个反相器(n为奇数)。考虑一个上升沿从第一级输入开始,经过第一级反相器,由于输入上升,输出下降,延迟TPHL。然后这个下降沿到达第二级,第二级输出上升,延迟TPLH。第三级输入上升,输出下降,延迟TPHL。... 以此类推。经过n级后,输出是相对于输入的相反相位(因为奇数)。所以该信号还需要再次通过n级才能回到原始相位。所以整个周期是两次通过所有n级的总延迟。但注意两次通过时,每个门经历的沿方向不同。第一次通过时,门1经历上升沿输入,门2下降沿输入,门3上升沿,...;第二次通过时,门1输入是来自第n级输出?需要仔细计算。 更好的方法:振荡周期等于环路中所有门延迟之和的两倍(但每个门延迟使用平均?不准确)。实际上,对于非对称延迟,需要计算一个完整周期内每个门经历的延迟总和。标准公式:对于n级环形振荡器,周期T = n * (tPLH + tPHL)(如果每级相同)。但这里n未知。常见题目中,如果没有给出级数,通常默认3级。选项0.75ns可能是3级的结果:3*(0.05+0.15)=0.6ns,不是选项。或者2级?但需要奇数。或者可能是5级?5*(0.2)=1ns。选项有1ns。也可能是1级?但环形振荡器至少3级。也有可能是用TPLH+TPHL作为一级的延迟,然后乘以级数乘以2?另一种常见公式:周期 = 2 * n * tpd,其中tpd是每级平均延迟。这里平均延迟=(0.05+0.15)/2=0.1ns,如果n=3,周期=2*3*0.1=0.6ns;n=5则1ns;n=2.5?不。 还有一种思路:环形振荡器周期等于所有门的总延迟(包括两次通过)乘以2?实际上,最常见的题目是:三个反相器组成环形振荡器,每个反相器延迟为T,则周期为6T(因为每个门延迟两次?)。更准确:周期=2*n*tp,其中tp是每级平均传播延迟。对于非对称,周期=n*(tPLH+tPHL)。因为每个门在一个周期内经历一次上升和一次下降。所以周期=n*(tPLH+tPHL)。假设n=3,则周期=3*(0.2)=0.6ns,不在选项中。n=5得1ns,选项有1ns。n=1得0.2ns,不在。n=2不行。n=4偶数不行。所以可能是5级。但题目说"如下环形振荡器",可能附图是3级?通常教科书上环形振荡器常用3级。0.6ns不在选项中,所以可能不是3级。或者可能是另一种计算方式:周期=2*(每个门的延迟之和)?即2*n*(平均延迟)=2*3*0.1=0.6ns。0.6也不在。但选项0.75ns是3*(0.05+0.15)=0.6的1.25倍?也可能是用最大延迟?或者是用TPLH+TPHL作为一级的延迟,但每个门只在一个方向延迟?不对。 再考虑一个常见误解:有些人会误以为周期等于所有门的延迟之和(即n*平均延迟),得出0.3或0.6。或者以为周期等于所有门延迟的两倍(即2*n*平均延迟)得到0.6。但选项0.5ns可能是2*(0.05+0.15+...)?另一种可能是:每个反相器的延迟分别为上升和下降不同,但环形振荡器周期计算时,由于每个门输出状态变化时间不同,实际周期由各延迟累积决定。通常,奇数级环形振荡器的周期为T=2 * (t1+t2+...+tn),其中ti是每级延迟?不,应该是每个门在一个周期内贡献两次延迟(一次上升一次下降),所以周期等于所有门的上升和下降延迟之和。即周期 = 所有门的 tPLH + 所有门的 tPHL。如果所有门相同,且n级,则周期 = n*(tPLH+tPHL)。这是常见公式。所以如果n=3,周期=0.6ns;如果n

涉及知识点

  • IC 基础
  • 数字电路
  • 设计与验证
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