Настройка и удержание вывода времени при нарушении

Рассмотрим D-триггер, запускаемый положительным фронтом, с входным сигналом X, временем установки 20 нс и временем удержания 0 нс. Что будет на выходе?

C – тактовый сигнал с периодом 40 нс.

Введите описание изображения здесь

Во время 6-го положительного фронта мы видим, что данные (или X) нестабильны в течение 20 нс (время установки) до того, как они переходят от 1 к 0. Таким образом, результат непредсказуем, верно?

Когда я спросил об этом своего профессора, он сказал, что выход триггера будет значением входа (X) до 20 нс, что здесь равно 1.

Он правильный?

Ответы (5)

Если время установки триггера составляет 20 нс, это означает, что данные должны быть стабильными как минимум за 20 нс до захвата фронта тактового сигнала. Точно так же время удержания — это количество времени, в течение которого данные должны оставаться стабильными после появления фронта тактового сигнала. Таким образом, вместе они определяют «окно установки-удержания», в котором данные должны оставаться стабильными.

введите описание изображения здесьЕсли данные изменяются/переключаются в пределах этого окна, вывод является непредсказуемым или метастабильным.

В вашем вопросе данные переключаются в окне настройки до 6-го такта, что означает, что вывод непредсказуем.

Может быть, вы можете поправить своего профессора Томо.
И стоит отметить, что в зависимости от внутренних задержек время удержания может быть отрицательным. То есть для некоторых ИС вы можете выпустить данные до того, как наступит фронт тактового сигнала. Но остается окно, в котором данные должны быть стабильными.
Небольшая поправка: в современных процессах истинная метастабильность возникает только в окне порядка фемтосекунд. В подавляющем, подавляющем большинстве случаев, когда настройка/удержание нарушается, вы не увидите метастабильности. Результат в этих случаях на самом деле будет детерминированным, но сильно зависит от температуры в дополнение к входным данным. Я по-прежнему не согласен с профессором и согласен с вами в том, что результат непредсказуем во всех смыслах и целях, но проблема не в метастабильности (и на самом деле редко когда проблема).

Вашему профессору нужно сократить количество трав.

Поскольку данные изменяются в течение времени установки, а время установки — это минимальное количество времени перед часами, в течение которого данные должны быть стабильными, невозможно сказать, будет ли на выходе ноль или единица. На самом деле он мог даже войти в метастабильное состояние и колебаться.

Если данные стабильны между временем установки и удержания, то производитель D-защелки гарантирует, что выход D-защелки будет предсказуемым, как указано в спецификации.

Если данные изменяются во время настройки окна удержания, то, вероятно, на выходе будет твердый 0 или 1, но производитель не утверждает, какой именно.

Скорее всего, это будет твердый 0 или 1, это не гарантируется. Выход может стать метастабильным. Это означает, что может быть конечное и непредсказуемое дополнительное время, превышающее нормальную задержку распространения, указанную в таблице данных, в течение которого два вентиля, управляемые этим выходом, могут принять разные решения о том, был ли он 0 или 1. Это Плохая вещь.

Выход будет неизвестен, и симулятор отразит это, установив выходное значение «X».

Если входные данные соответствуют требованиям к настройке и времени удержания, то выходные данные по существу «гарантировано» отражают входные данные; если это нарушает время установки, поведение больше не гарантируется или полностью предсказуемо, как вы говорите.

Ваш профессор может быть «отчасти вероятно» прав в том смысле, что он может выражать то, каким, вполне вероятно, будет выходной сигнал, особенно если он интерпретирует время установки как детерминированное описание поведения триггера. а не минимальное требование с возможным изменением от одного набора условий к другому. Но ваша интерпретация и инстинкты действительно попали в цель. Время установки и удержания обычно используются для выражения минимальных/максимальных значений, для которых можно надежно предсказать поведение при изменении процесса/напряжения/температуры, а всякий раз, когда входные данные нарушают их, выходные данные нельзя надежно предсказать.

Если триггер обычно имеет задержку до 20 нс от входа до момента, когда вступает в силу фронт тактового сигнала, то выход, скорее всего, в конечном итоге будет таким, каким был вход «примерно» (до) 20 нс до фронта тактового сигнала, как предлагает ваш профессор. Но единственное, что указано для устройства, это то, что если время установки и удержания соблюдаются, то выход будет следовать за входом.

Таким образом, я предполагаю, другими словами, вы оба можете быть правы в определенной степени, но ваша интерпретация верна на 100%, в то время как ответ вашего профессора только «вероятно» верен, и степень, в которой его ответ будет правильным, - как вы говорите - непредсказуемый.

(И, конечно, в практическом, а не в академическом смысле, вы бы использовали этот ответ только в проекте, в котором допустимо, чтобы выход в этом тактовом цикле был «вероятно 1» без каких-либо указаний о том, насколько это вероятно или где не было никаких реальных последствий потенциального перехода триггера в метастабильное состояние «на некоторое время». Такие приложения, как правило, более редки.)