问题：

【资料图】

请简述同步电路与异步电路的概念，并分析二者的区别。

简答：

1. 同步电路与异步电路的概念

同步电路和异步电路是数字电路中两种常见的电路设计方式，同步电路所有触发器和组合逻辑电路都依赖于共同的时钟信号，输出信号保持与时钟信号同步工作；异步电路各个器件不依赖于共同的时钟信号，输出信号根据输入信号的变化而变化。

严格意义上，同步电路需要满足：

电路由触发器和组合逻辑构成

电路中至少有一个触发器；

所有触发器由共同时钟电路驱动。

图(a)电路触发器受相同时钟驱动；图(b)电路驱动时钟经过反相器处理后，严格意义上不能认为是相同时钟。因此，图(a)是同步电路，图(b)是异步电路。

在不严格定义下，所有触发器由相同时钟源经分频或相移生成的时钟驱动的电路，在某些跨时钟域分析时，也可以被认为是同步电路。因为由相同时钟源分频或相移后生成的时钟，倍数关系和相位关系保持固定，所以在时钟域繁琐复杂时，由此类时钟驱动的电路可以被认为是同步电路。

2. 同步电路与异步电路的区别

同步电路与异步电路的区别主要体现在以下几个方面：

稳定性方面，同步电路以触发器为主，信号由时钟沿驱动，有效避免毛刺的产生；异步电路以组合逻辑为主，容易产生竞争冒险，信号质量较差；

时序分析方面，同步电路按照既定顺序进行工作，有利于STA(静态时序分析)和设计时序性能验证，器件可移植性高；异步电路不依赖于时钟，不利于STA和设计时序性能验证，器件可移植性低；

功耗和响应速度方面，同步电路受限于时钟信号，功耗较高，响应速度较慢；异步电路仅在使能时被触发，功耗较低，响应速度较快。

综合而言，尽管异步电路功耗较低，响应速度较快，但是在实际应用中，尤其是在数据高速传输场景下，为保证高质量的信号传输，同步电路始终是主要的电路设计方式。

责任编辑：彭菁