¿Estados iniciales de lógica de puerta?

Normalmente no hablamos de que una puerta NAND tenga "estado". Simplemente responde a sus entradas.

Dado que una compuerta NAND generalmente puede responder a sus entradas dentro de unos pocos nanosegundos, mientras que los voltajes de la fuente de alimentación generalmente toman al menos unos pocos milisegundos para alcanzar niveles válidos durante el encendido, el "estado" de la salida de compuertas NAND inmediatamente después de la puesta en marcha rara vez es relevante.

En general, durante la puesta en marcha, habrá un momento en que la tensión aumenta hasta el punto en que el circuito es básicamente funcional, pero no se garantiza que sea funcional. Una compuerta NAND comenzará a responder a sus entradas durante este tiempo y debería estar completamente sincronizada con sus entradas en el momento en que la tensión de la fuente de alimentación alcance la tensión mínima para una operación garantizada.

  

digamos una puerta NAND, por ejemplo, y yo envío un 1 a través de la entrada A, y un 1 a través de la entrada B ..... digamos (por alguna razón) que la A llega más rápido

Esto puede suceder, y se denomina "fallo técnico". Un caso típico es cuando A está cambiando de 1 a 0 y B está cambiando de 0 a 1. La salida a las entradas anteriores es 0, y la salida a las entradas finales es 0, pero es posible ver un 1 afirmado para un Breve tiempo durante la transición si el cambio en A llega primero.

Esta es la razón por la que el diseño de la lógica sincrónica es en muchos aspectos más sencillo que el diseño de la lógica combinatoria. En la lógica sincrónica, podemos organizar el tiempo de modo que el siguiente flip-flop en sentido descendente nunca llegue a un límite de reloj durante el tiempo en que la lógica ascendente puede fallar, por lo que el fallo no se propaga a través de las salidas finales del sistema.

La respuesta rápida: no lo sabemos, y la mayoría de las veces no nos importa.

La respuesta larga: los fabricantes no intentan hacer que el comportamiento de encendido de las puertas simples Y / O / No / Xor / Etc sea predecible. Por lo tanto, este comportamiento no está documentado en ninguna hoja de datos. Es posible que pueda medir el comportamiento, pero no puede decir que "Este AND-Gate hace X, por lo tanto, todo AND-Gates hace X". Diferentes puertas se comportarán de manera diferente. Incluso es posible que la misma puerta se comporte de manera diferente en diferentes power-ups.

Pero consideremos la secuencia de inicio. Supongamos que el chip está clasificado para VCC = 3.3v +/- 10%. Así que por debajo de 3.0v, el comportamiento del chip no está definido. Pero el chip tiene un margen adicional en el voltaje, por lo que probablemente operará a + 2.9v. ¿Cuánto tiempo tarda VCC en pasar de 2.9 a 3.0 v en el encendido? Variará de un sistema a otro, pero es probable que sea más largo que el retardo de propagación de la propia puerta. ¿Qué significa esto? Esto significa que para cuando VCC se encuentre dentro del rango operativo adecuado, la puerta ya habrá subido y la salida ya reflejará el estado actual de las entradas.

La única vez que realmente nos importa es cuando una salida debe estar libre de fallas en el encendido. Esto es muy difícil de garantizar normalmente. Normalmente, tendría que diseñar una lógica dedicada para garantizar este comportamiento. En el audio, hacemos algo similar para evitar que aparezcan saltos en las salidas de audio cuando la alimentación está activada, y lo hacemos con relés para mantener las salidas desconectadas (y llevadas a GND) hasta que la alimentación esté estable y estable.