建立時間和保持時間


1 模型分析

   理解建立時間保持時間需要一個模型,如下圖所示。

圖:觸發器時鍾和數據模型

  時鍾沿到來時采樣數據D,將采到的數據寄存下來,並輸出到Q端,所以如果沒有新的時鍾沿到來,則Q端輸出的一直是上次采樣的數據,每來一個時鍾沿,采樣一次數據D。那么分析這個建立時間和保持時間,我們分兩種情況,一種是clka沒有傳輸延時(clock skew),一種是由傳輸延時,前者相對容易一些。

圖:建立時間和保持時間

  建立時間太短或者保持時間不夠,均不能在clk的上升沿采集到正確的數據。

后面分析需要用到的參數:
  Tco: 數據正確采樣后從D端到達Q端的延時,觸發器固有屬性,不可改變
  TDelay: D1輸出端到D2輸入端的組合邏輯延時和布線延時
  Tsu: 觸發器的建立時間,觸發器固有屬性,不可改變
  Th: 觸發器的保持時間,觸發器固有屬性,不可改變
  Tclk: 時鍾周期
  t1: 假設源時鍾為clka,clka到達D1的延時
  t2: 同t1,是clka到達D2的延時

2 無傳輸延遲下的建立時間和保持時間

2.1 時鍾和數據模型

 

2.2 建立時間

2.3 保持時間

  我們假設組合邏輯的Delay延遲非常大,如下圖所示。

 

3 有傳輸延遲下的建立時間和保持時間

  事實上Clock的傳輸也是有延時的,如圖所示,兩個觸發器的源時鍾為clka,到達D1需要t1的時間,到達D2需要t2的時間,t2−t1t2−t1其實就是我們常說的clock skew(時鍾偏斜),就是同一個時鍾沿達到D1和D2的時延差別,如果D1和D2離的很遠,那么相應的clock skew就會更大。

3.1 時鍾和數據模型

3.2 建立時間

  紅色部分是時鍾偏移t2-t1,建立時間的關系式:

3.3 保持時間

        圖中假設組合邏輯延遲很長,棕色部分是時鍾的延遲,就是t2-t1的時間差,保持時間如下式:

 


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