信號經(jīng)過傳輸線到達接收端之后,就牽涉到建立時間和保持時間這兩個時序參數(shù),它們表征了時鐘邊沿觸發(fā)前后數(shù)據(jù)需要在鎖存器的輸入持續(xù)時間,是接收器本身的特性。簡而言之,時鐘邊沿觸發(fā)前,要求數(shù)據(jù)必須存在一段時間,這就是器件需要的建立時間;而時鐘邊沿觸發(fā)后,數(shù)據(jù)也必須保持一段時間,以便能夠穩(wěn)定讀取,這就是器件需要的保持時間。如果數(shù)據(jù)信號在時鐘邊沿觸發(fā)前后持續(xù)的時間分別超過建立時間和保持時間,那么這部分超過的分量分別稱為建立時間裕量和保持時間裕量。
以常見的觸發(fā)器為例來分析其基本時序參數(shù):建立時間、保持時間和Tco,如圖1所示。
圖1 觸發(fā)器時序圖
在器件手冊中可以查到每個器件的建立和保持時間參數(shù),工程設計的最大目標是盡量提高建立時間裕量和保持時間裕量,以保證系統(tǒng)在外界環(huán)境發(fā)生有限改變的情況下正常工作。
傳播延遲和飛行時間
信號在傳輸線上的傳輸延時稱為傳播延遲,它只和信號的傳播速度和線長有關。飛行時間包括最大飛行時間和最小飛行時間,在Cadence SpecctraQuest軟件中,將最大飛行時間稱為最終穩(wěn)定延時,而將最小飛行時間稱為最早開關延時。
時鐘抖動和時鐘偏移
雖然系統(tǒng)時序設計中對時鐘信號的要求非常嚴格,但實際中時鐘信號往往不可能那么理想,常會出現(xiàn)抖動和偏移。時鐘抖動是指兩個時鐘周期之間存在的差值,由時鐘內(nèi)部產(chǎn)生,與走線無關,如圖2示。時鐘偏移是指兩個相同的系統(tǒng)時鐘之間的偏移,包含時鐘緩沖器的多個輸出之間的偏移;也包含由于PCB走線的誤差而造成的接收端和驅(qū)動端時鐘信號之間的偏移。在時序設計中都需要考慮這些因素。
圖2 時鐘抖動