由MOS管组成的电路分类（同步电路 vs 异步电路）
1. 同步电路（Synchronous Circuits） 约等于时序逻辑电路
核心特点
- 依赖全局时钟：所有操作由晶振（或等效时钟源）生成的方波信号（
CLK）同步（传输到栅极控制导通和截至）。 - 具有存储功能：必须包含存储功能，比如触发器。
- 输入（源极）/输出（漏极）/栅极 特性：
-
- 输入信号在时钟周期内必须保持稳定（满足建立时间和保持时间）。
- 栅极接收时钟clk同步信号，确定导通截至和其他部件的同步
-
- 输入与时钟clk协同确定输出
典型电路示例
- D触发器：
-
- 输入：数据信号（
D）、时钟信号（CLK）。 - 输出：仅在
CLK边沿更新为D的值。 - MOS管角色：
-
- 时钟信号控制传输门MOS管的导通/截止，决定数据锁存时机。
- 数据信号通过其他MOS管传递。
- 输入：数据信号（
- 同步计数器：所有状态变化严格同步到时钟边沿。
应用场景
-
CPU、FPGA、存储器（如DRAM）等需要高可靠性和时序一致性的系统。
注意：有少数电路有存储功能，但是不需要同步，比如异步时序电路 占比差不多百分之5 所以这样分类比较好理解
2. 异步电路（Asynchronous Circuits） 约定于组合逻辑电路
核心特点
- 无全局时钟：状态变化由输入信号的电平或脉冲直接触发。
- 输入（栅极）/输出（漏极）特性：
-
- 输出实时响应输入变化。
- 栅极仅接收输入数据信号（可能存在毛刺，不接收晶振同步方波信号）。
-
- 输入信号直接控制MOS管的导通/截止。
典型电路示例
- SR锁存器：
-
- 输入：
S（置位）和R（复位）信号。 - 输出：直接由
S/R电平决定（如S=1时Q=1）。 - MOS管角色：
-
S/R信号直接连接到MOS管栅极，实时控制导通状态。
- 输入：
- 组合逻辑门（如与非门、或非门）：
-
- 输入变化立即通过MOS管网络传递到输出。
应用场景
- 高速缓存控制、异步FIFO、事件驱动系统（如神经形态芯片）。
3. 分类对比表
| 特性 | 同步电路 | 异步电路 |
|---|---|---|
| 时钟依赖 | 必须全局时钟（晶振方波） | 无全局时钟 |
| 输出更新时机 | 仅在时钟边沿（上升/下降沿） | 实时响应输入变化 |
| 输入稳定性要求 | 需满足建立/保持时间（时钟周期内稳定） | 无需保持时间，输入变化直接触发 |
| MOS管栅极信号 | 部分MOS管接收时钟信号（CLK） | 所有MOS管仅接收数据或控制信号 |
| 核心元件 | 触发器（D触发器、JK触发器等） | 锁存器（SR锁存器）、组合逻辑门 |
| 抗干扰能力 | 高（时钟同步避免竞争冒险） | 低（易受信号延迟和毛刺影响） |
| 典型应用 | CPU、FPGA、同步存储器 | 高速缓存、异步通信、低功耗场景 |
4. 关键结论
- 同步电路：通过 晶振方波信号 同步所有操作，MOS管栅极部分接时钟、源极部分接数据，漏极输出更新严格受控。
- 异步电路：无时钟信号，MOS管栅极仅接数据或控制信号，输出实时响应输入变化。
- 分类对象是电路设计，而非MOS管本身：同一颗MOS管既可用于同步电路（接时钟），也可用于异步电路（接数据）。
