静态冒险与毛刺

什么是 Static Hazard（静态冒险）

静态冒险是指：在组合逻辑电路中，当某个输入从一种取值变到另一种取值时，理论上输出应保持不变，但在过渡过程中，输出会短暂地跳到错误电平，然后再回到正确值。在示波器或 LED 上看到的这个短暂错误就是 glitch（毛刺）

Glitch

为什么会出现静态冒险？主要原因是路径延迟不同：

同一个输入（例如实验里的 B）经过两条路径到达同一个门：
一条路径：B 直接到门；
另一条路径：B 先经过反相器再到门。 - 两条路径的传播延迟不同，所以同一时刻门会短暂地“看到”B 和 B’ 处于不一致的状态（一个已变、一个还没变），从而在输出上产生一个短脉冲，即 glitch。

Note

举例

两路信号到达 XOR 的时间不同：
- 直连的 A 几乎立刻到 XOR；
- B = Ā 要经过反相器，有传播延迟（如 7404 典型 10ns，最大 22ns）。
A 从 0→1 或 1→0 跳变时：
- 既第一拍A=0，第二拍A=1，第二拍会有一瞬间看到B=1（B延迟>A）
- 某一小段时间里，XOR 一端已经是“新 A”，另一端还是“旧 Ā”，
- 即 A 和 B 暂时相同 → XOR 输出 C = 0。
等 B 也更新后，又变成 A ≠ B → C 回到 1。
所以在输出 C 上会出现一个短暂的 0，这就是 glitch。

glitch做时序分析时用最大延迟，不用典型值；且数据手册通常不保证最小延迟，分析时可按 0 处理。

Note

T = 0：A 从 0 变为 1。
B 的未知区 0～22 ns：
- B 是 A 经反相器得到的，反相器最大延迟 22 ns。
- 在 0～22 ns 内，B 可能已经变、也可能还没变，不能保证，所以标成未知。
- 22 ns 之后可以保证 B = 0（已跟上 A=1）。
C 的未知区 0～52 ns：
- C 依赖 B；B 要到 22 ns 才稳定。
- XOR 最大延迟 30 ns，所以 C 要等到 22 + 30 = 52 ns 才能保证稳定。
- 0～52 ns 内 C 可能为 0 也可能为 1，标成未知。在这 52 ns 内，C 有可能在某一刻变成 0；只要出现过 0，就算产生了 glitch

Glitch不会造成错误，但会增加电路功耗（多一次充放电，功耗增加），Y 上的 glitch 会作为下一级的输入，可能被放大、变宽或再产生新的 glitch

勘误：Glitch不会造成错误

两个可以抑制传播从而减少功耗的做法： 1.加寄存器，把glitch截断在这里 2.Gray 码强制不让变

有那么一瞬间，上面的AND和下面的AND同时输出0，因为下面的路径存在延迟，而上面的路径是瞬间完成的，也就是上面是当前状态输出0 + 下面是之前的状态输出0，所以输出会有一瞬间的0