离散逻辑设计

电器工程 逻辑门 可编程逻辑
2022-01-24 12:37:33

我的任务是构建一个简单的警报设备。它只需要测量一些输入,输出就会做出相应的响应(简单地说!)。对我来说,使用几个离散逻辑门似乎可以完成工作,但一位同事(与我一起研究)决定我们应该使用可编程逻辑。他的案子赢了,因为首先,他比我年长,其次,他的主要论点是可编程设备是未来,我们要制造面向未来的产品。

我的问题是,如果您有一个可以通过几个离散逻辑门轻松实现的设计,是否值得再用离散逻辑进行设计?使用它们比可编程有什么好处吗?还是它会慢慢被可编程逻辑完全淘汰?需要明确的是,我不想要“我相信是这种情况”或“我个人认为是这样,但是......”的答案,我想知道用离散设计而不是可编程设计是否有任何实际优势,并且是这些天在消费电子产品中值得与他们一起设计吗?

4个回答

离散逻辑设计不会被完全淘汰。总会有一些应用更喜欢使用分立逻辑 IC。正如已经指出的那样,速度是一个很大的优势,尽管在很多应用中,速度差异并不那么重要。

在设计阶段,如果您设计的电路只需要在电路的不同点执行 2 或 3 个简单的逻辑功能,最好使用离散门,只是为了节省设计时间,还必须编写该程序也是。

对于需要执行更复杂逻辑功能的系统,如果您只需要编写一个小程序,就将所有时间都花在计算真值表上,然后弄清楚哪些逻辑门在哪里等是愚蠢的。通常,输入越多意味着需要的门越多,离散设计所需的时间就越长。

离散逻辑真正具有优势的地方在于学习。当您第一次学习逻辑设计以及门如何工作等时,那就是亲身体验实际逻辑门并使用离散部件设计不同功能的地方。了解基础知识总是一个好主意。因此,正因为如此,离散逻辑总是会在这个世界上占有一席之地。至于消费电子产品?未来绝对是可编程的。

我根本不是专业的电子工程师(实际上只是初学者),但我的几分钱是,只有在时序很重要或要求不使用可编程逻辑时才应使用专用的分立逻辑 IC。

使用微控制器,您可以实现更复杂的逻辑,并且更加灵活。此外,它可以重新编程而无需更改硬件。

此外,当需要软件无法跟上的非常快的时序时,可以使用专用逻辑 IC。但是对于警报系统来说,这似乎是不必要的(它不需要纳秒的响应时间)。

以下是我对优点/缺点的解释:

                          Discrete logic (ICs)      Programmable logic/
                                                    (Microcontrollers)
 Nanosecond speed                  x                         -
 Just a few 'operators' needed     x                         -
 No tool chain needed              x                         -
 Cost Efficiency *                 -                         x
 PCB / proto size                  -                         x
 Flexibility for changing          -                         x
 Production cost                   -                         x
 Possibility to extend features    -                         x

* Assuming more than a few (different) logic functions needed

如果你要创建一个商业产品,你真的不应该因为“它是可编程的”或者因为一个更资深的同事提出它而选择一个设计。相反,您应该估计与每个设计相关的风险成本,并选择具有最低成本和可接受风险水平的设计。作为一个开始:

  • 单个组件的价格增加了成本
  • 所需的 PCB 尺寸和复杂性增加了成本
  • 所需的设计工作和工具增加了成本
  • 所需的测试和认证增加了成本

  • 缺乏灵活性(例如,改变需要新 PCB 的离散逻辑)是一种风险
  • 团队中缺乏特定技术的经验是一种风险
  • 无法满足项目要求(例如目标功耗)是一种风险

如果为您的特定项目采购分立逻辑 IC 更便宜,您的团队有此类设计的经验,并且您认为缺乏灵活性并不重要,没有理由不使用分立逻辑。

其他答案忘记的一个方面是安全性。分立逻辑电路比更复杂的微控制器设计更可靠。我帮助建造了一辆氢原型车,所有的安全电路都是使用离散逻辑设计的。安全性和可靠性是您可能要考虑设计警报系统的一个方面。