復(fù)位電路是一種用來使電路恢復(fù)到起始狀態(tài)的電路設(shè)備，它的操作原理與計(jì)算器有著異曲同工之妙，只是啟動(dòng)原理和手段有所不同。復(fù)位電路，就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計(jì)算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進(jìn)行計(jì)算。和計(jì)算器清零按鈕有所不同的是，復(fù)位電路啟動(dòng)的手段有所不同。一是在給電路通電時(shí)馬上進(jìn)行復(fù)位操作;二是在必要時(shí)可以由手動(dòng)操作;三是根據(jù)程序或者電路運(yùn)行的需要自動(dòng)地進(jìn)行。復(fù)位電路都是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了，再復(fù)雜點(diǎn)就有三極管等配合程序來進(jìn)行了。為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才會(huì)撤除，微機(jī)電路開始正常工作。

1、復(fù)位電路概述

復(fù)位信號(hào)在數(shù)字電路里面的重要性僅次于時(shí)鐘信號(hào)。 對(duì)電路的復(fù)位往往是指對(duì)觸發(fā)器的復(fù)位，也就是說電路的復(fù)位中的這個(gè)“電路”，往往是指觸發(fā)器，這是需要注意的。

有的電路需要復(fù)位信號(hào)，就像是有的電路需要時(shí)鐘信號(hào)那樣，而有的電路是不需要復(fù)位信號(hào)的。

復(fù)位又分為同步復(fù)位和異步復(fù)位，這兩種各有優(yōu)缺點(diǎn)。

下面我們主要來說說復(fù)位信號(hào)的用途和不需要復(fù)位信號(hào)的情況。

(1)復(fù)位的目的

復(fù)位最基本的目的就是使電路(主要是觸發(fā)器)進(jìn)入一個(gè)能穩(wěn)定操作的確定狀態(tài)(主要是觸發(fā)器在在某個(gè)確定的狀態(tài))，主要表現(xiàn)為下面兩點(diǎn):

①使電路在復(fù)位后從確定的初始狀態(tài)運(yùn)行:

● 上電的時(shí)候，為了避免上電后進(jìn)入隨機(jī)狀態(tài)而使電路紊亂，這個(gè)時(shí)候你就需要上電復(fù)位了。

● 有時(shí)候，電路在某個(gè)狀態(tài)下，你想或者別人要求你從電路的初始狀態(tài)開始進(jìn)行延時(shí)你的電路功能，這個(gè)時(shí)候你就要對(duì)你的電路進(jìn)行復(fù)位，讓它從最初的狀態(tài)開始運(yùn)行。

②使電路從錯(cuò)誤狀態(tài)回到可以控制的確定狀態(tài)：

有的時(shí)候，你的電路發(fā)生了異常，比如說狀態(tài)機(jī)跑飛了、系統(tǒng)供電炸了之類的，總之就是電路運(yùn)行得不正常了，這個(gè)時(shí)候你就要對(duì)電路進(jìn)行復(fù)位，讓它從錯(cuò)誤的狀態(tài)回到一個(gè)正常的狀態(tài)。

上面說的都是和實(shí)際電路有關(guān)的，下面我們就從電路仿真的角度看一下復(fù)位信號(hào)的重要性。

● 仿真的要求

復(fù)位信號(hào)在仿真里面主要是使電路仿真時(shí)具有可知的初始值:

在仿真的時(shí)候，信號(hào)在初始狀態(tài)是未知狀態(tài)(也就是所謂的x，不過對(duì)信號(hào)初始化之后的這種情況除外，因?yàn)榉抡娴臅r(shí)候?qū)π盘?hào)初始化就使信號(hào)有了初始值，這就不是x了)。

對(duì)于數(shù)據(jù)通路 (數(shù)字系統(tǒng)一般分為數(shù)據(jù)通路和控制通路，數(shù)據(jù)通路一般是對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制通路則是對(duì)運(yùn)行的情況進(jìn)行操作)，在實(shí)際電路中，只要輸入是有效數(shù)據(jù)(開始的時(shí)候可能不是有效的)，輸出后的狀態(tài)也是確定的; 在仿真的時(shí)候，也是輸入數(shù)據(jù)有效了，輸出也就確定了。 也就是說，初始不定態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)通路的影響不明顯。

對(duì)于控制通路 ，在實(shí)際電路中，只要控制通路完備(比如說控制通路的狀態(tài)機(jī)是完備的)，即使初始狀態(tài)即使是不定態(tài)，在經(jīng)過一定的循環(huán)后，還是能回到正確的狀態(tài)上; 然而在仿真的時(shí)候就不行了，仿真的時(shí)候由于初始狀態(tài)為未知態(tài)，控制電路一開始就陷入了未知態(tài); 仿真跟實(shí)際電路不同，仿真是“串行”的，仿真時(shí)控制信號(hào)的初始不定態(tài)會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的控制信號(hào)結(jié)果都是不定態(tài)，也就是說，初始的不定態(tài)對(duì)控制通道是致命的。

(2)不需要復(fù)位信號(hào)的一些情況

復(fù)位信號(hào)很重要，但是并不是每一部分的電路都需要復(fù)位電路，一方面是復(fù)位電路也消耗邏輯資源、占用芯片面積，另一方面是復(fù)位信號(hào)會(huì)增加電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性(比如要考慮復(fù)位的策略、復(fù)位的布局布線等等)。

當(dāng)某個(gè)電路的輸出在任何時(shí)刻都可以不受到復(fù)位信號(hào)的控制就有正確的值時(shí)，比如說數(shù)據(jù)通路中的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的部分。

在某些情況下，當(dāng)流水線的寄存器(移位寄存觸發(fā)器)在高速應(yīng)用中時(shí)，應(yīng)該去掉某些寄存器的復(fù)位信號(hào)以使設(shè)計(jì)達(dá)到更高的性能，因?yàn)閹?fù)位的觸發(fā)器比不帶復(fù)位的觸發(fā)器更復(fù)雜，反應(yīng)也更慢。

對(duì)復(fù)位信號(hào)/電路有一定的概念后， 下面我們就來說說復(fù)位的方式，也就是同步電路和異步電路以及它們的優(yōu)缺點(diǎn) 。