ΧΡΟΝΟΙ ΕΓΚΑΘΙΔΡΥΣΗΣ (SETUP) ΚΑΙ ΚΡΑΤΙΣΗΣ (HOLD) Για τη σωστή λειτουργία των flip/flops πρέπει να ικανοποιούνται οι set-up και hold time απαιτήσεις Set-up time (t su ) είναι η χρονική διάρκεια πριν το χρονικό σημείο μετάβασης του ακμοπυροδότητου f/f κατά την οποία όλα τα δεδομένα εισόδου πρέπει να παραμείνουν σταθερά στις λογικές τιμές τους για να πραγματοποιηθεί σωστά η μετάβαση του f/f. Hold time (t h ) είναι η χρονική διάρκεια αμέσως μετά το σημείο μετάβασης κατά την οποία τα δεδομένα εισόδου πρέπει να παραμείνουν σταθερά στις λογικές τιμές τους για να εξασφαλιστεί ότι η επιθυμητή μετάβαση του f/f πραγματοποιήθηκε σωστά Επομένως, τα δεδομένα εισόδου πρέπει να παραμείνουν σταθερά κατά τη διάρκεια το χρόνο δειγματοληψίας t s όπου: ts=t su +t h ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΧΡΟΝΟΙ ΕΓΚΑΘΙΔΡΥΣΗΣ (SETUP) ΚΑΙ ΚΡΑΤΙΣΗΣ (HOLD) Περιοχή αβεβαιότητας Σημείο μετάβασης Χρόνος δειγματοληψίας t su thth V IH (MIN) V IL (MAX) ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΞΑΛΕΙΨΗΣ ΣΠΙΝΘΗΡΩΝ ΣΕ FSM ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Λόγο των ασύμμετρων μονοπατιών καθυστέρησης στο συνδυαστικό μέρος μιας FSM δημιουργούνται glitches στις γραμμές εξόδου κατά την αλλαγή καταστάσεων Κυκλώματα εξάλειψης των glitches Glitches free & delayed είσοδοι CLK Z ZO Glitches

ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΕΙΣΟΔΟΙ ΣΕ ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ασύγχρονη θεωρείται κάθε είσοδος που μπορεί να αλλάξει λογική τιμή οποτεδήποτε στο χρόνο και ειδικά ανεξάρτητα από τις set-up και hold time απαιτήσεις Η ύπαρξη ασύγχρονων εισόδων μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη λειτουργία Κυκλώματα συγχρονισμού ασύγχρονης εισόδου CLK Χ Υ Τ CLK Tp>Τ CLK Η διάρκεια του παλμού ασύγχρονης εισόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερη της περιόδου ρολογιού

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΙΣΟΔΩΝ CLK Q1Q1 Q2Q2 master slave X Asynch reset Y event 1 event 2 event 3 event 4 event 1event 2 Για να αναγνωριστούν δυο γειτονικοί ασύγχρονοι παλμοί πρέπει να απέχουν τουλάχιστον δυο περιόδους ρολογιού Μείωση πιθανότητας metastability με χρήση f/fs σε σειρά

METASTABILITY Όταν συμβεί μια είσοδος δεδομένων ενός f/f να αλλάξει κατάσταση τη στιγμή της μετάβασης του ρολογιού (set-up, hold time violation) τότε μπορεί να δημιουργηθούν προβλήματα metastability Το f/f εισέρχεται σε μια metastable κατάσταση σημαίνει ότι είτε ταλαντώνει για κάποιο διάστημα είτε παραμένει σε μια απροσδιόριστη κατάσταση Για τη μείωση της πιθανότητας δημιουργίας προβλημάτων λόγω metastability επιπλέον f/fs συνδέονται σε σειρά με αυτό που είναι επιρρεπές σε τέτοια φαινόμενα Σε μια σειριακή δομή από f/fs αν το πρώτο f/f βρεθεί σε metastable κατάσταση είναι πολύ πιθανό να βγει από αυτή μέχρι την επόμενη παρυφή του ρολογιού όπου το δεύτερο f/f θα αποθηκεύσει την έξοδο του πρώτου Συνεπώς, αυξάνοντας τον αριθμό των σειριακών f/fs μειώνεται δραστικά η μεταφορά προβλημάτων metastability στο σύστημα ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ ΡΟΛΟΓΙΟΥ Λόγο ασύμμετρων μονοπατιών καθυστέρησης το σήμα ρολογιού μπορεί να φτάσει στις εισόδους των στοιχείων μνήμης με σημαντική χρονική απόκλιση προκαλώντας εσφαλμένη λειτουργία ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Δt1Δt1 Δt2Δt2 Δt 1= Δt 2 Δt 1> Δt 2 CLK CK1 CK2 X Q1 Q2 CLK CK1 CK2 X Q1 Q2 Αντιμετώπιση προβλήματος 1. Δημιουργία συμμετρικών μονοπατιών καθυστέρησης 2. Τροφοδότηση των στοιχείων μνήμης με δεδομένα σε αντίθετη του ρολογιού φορά σωστόλάθος

ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ ΡΟΛΟΓΙΟΥ Είναι απαραίτητο ένα ψηφιακό σύστημα να ξεκινά τη λειτουργία του από μια γνωστή αρχική κατάσταση και να είναι δυνατή η θέση του σε αυτή την κατάσταση οποτεδήποτε κατά τη διάρκεια της λειτουργίας Αυτό επιτυγχάνεται με τα κυκλώματα αρχικοποίησης ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Βελτιωμένο κύκλωμα αρχικοποίησης - μεγαλύτερο fan-out - ταχύτερη εκφόρτιση πυκνωτή - παροχή παλμών με μικρότερους χρόνους μετάβασης

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΧΡΗΣΤΗ ΜΕ ΨΗΦΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Κατά τη χρήση μιας μηχανικής επαφής δημιουργούνται επιπλέον παρασιτικοί παλμοί που πρέπει να εξαλειφθούν ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Κύκλωμα εξάλειψης παρασιτικών παλμών (debouncing circuit) open closed bounce periods switch opened switch closed switch opened switch closed