南京观海微电子----时序分析基本概念(一)——建立时间

1. 概念的理解

以上升沿锁存为例,建立时间(Tsu)是指在时钟翻转之前输入的数据D必须保持稳定的时间。如下图所示,一个数据要在上升沿被锁存,那么这个数据就要在时钟上升沿的建立时间内保持稳定。

建立时间是对触发器而言,以能够稳定准确的锁存或者触发为目的,对其输入数据信号保持稳定的时间要求。

2. 简单的实例

以两个级联寄存器为例。

时钟通过CLK PIN管脚输入,到达第一个寄存器的时钟端口经历的时延为Tclk1,到达第二个寄存器的线上时延为Tclk2。

第一个寄存器从时钟进入时钟端口驱动寄存器到寄存器输出数据的延时为Tco,Tco为寄存器内部的时延。

数据从第一个寄存器Q端口输出,经历Tdata延时到达第二个寄存器的数据输入端。Tdata可能包含路径上的延时以及引入的组合逻辑电路导致的延时。

时序图如下图所示:

图中,紫色区域为Tsu需要的时间,蓝色的区域为富余的建立时间(Tsu slack)。

如果由于Tdata时间较长,使得Tsu slack为0,但Reg2的D输入口数据仍然比下个时钟上升沿提前Tsu时间到达,则Reg2 寄存器仍然能稳定的采集到输入数据"1",如下图所示。

如果由于组合逻辑过于复杂使得Tdata时间过长,使得Tsu slack为负值,Reg2的D输入口数据比下个时钟上升沿提前到达的时间不足Tsu时长,则Reg2 寄存器不能稳定的采集到输入数据"1",而是个亚稳态,如下图所示。

3. 时序计算公式

由以下时序图,我们可以得到建立时间的计算公式:

Tsu_slack = Tcycle + Tclk2 - Tsu - (Tclk1 + Tco + Tdata);

其中Tcycle为CLK一个时钟周期的时间。

例:如果已知Tcycle为10ns(即工作时钟100MHz)、Tclk1为3ns、Tclk2为2ns、Tdata为3ns、Tsu为0.5ns、Tco为1ns,则求Tcu_slack为多少?并计算该电路最高能工作的时钟频率是多少?

答:通过套用上面的公式可得

Tsu_slack = 10 + 2 - 0.5 - (3 + 1 + 3) = 4.5 ns

如果想计算该电路最高能工作的时钟频率,则可以将Tsu_slack设为0,反求下Tcycle:

Tcycle = 0 - 2 + 0.5 + (3 + 1 + 3) = 5.5 ns (即181.8 MHz)

相关推荐
嵌入式老牛6 小时前
HC32F460_ADC驱动(三)
单片机·嵌入式硬件
秀秀更健康7 小时前
stm32: 系统时钟如何配置为72Mhz
stm32·单片机·嵌入式硬件
归零鸟12 小时前
WD Elements移动硬盘能识别出盘但不能出盘的修复记录
stm32·单片机·嵌入式硬件
追兮兮13 小时前
MCUQuickStart v1.1.0发布,一键生成Keil工程+RTOS模板
stm32·单片机·嵌入式硬件·freertos·gd32·keil5
国科安芯13 小时前
ASP7A84AS与主流架构兼容替代及系统级电源完整性解决方案的深度研究
单片机·嵌入式硬件·架构
kaikaile199513 小时前
STC8单片机实现简单花样DMX512控制器
单片机·嵌入式硬件
szxinmai主板定制专家13 小时前
RK3568 + CODESYS+实时系统运动控制器PLC,支持 AI 视觉目标检测,预测性维护,混合多系统部署,多路模拟量采集
arm开发·人工智能·嵌入式硬件·fpga开发
rit843249913 小时前
STM32移植NES模拟器指南
stm32·单片机·嵌入式硬件
都在酒里14 小时前
STM32 I2C通信协议详解——标准库函数实现(通讯协议总结一)
stm32·嵌入式硬件·i2c