ΧΡΟΝΟΙ ΕΓΚΑΘΙΔΡΥΣΗΣ ( SETUP) ΚΑΙ ΚΡΑΤΙΣΗΣ ( HOLD)

1. 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 (tsu) 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 (th) 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 tsόπου: ts=tsu+th ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

2. ΧΡΟΝΟΙ ΕΓΚΑΘΙΔΡΥΣΗΣ (SETUP) ΚΑΙ ΚΡΑΤΙΣΗΣ (HOLD) Σημείο μετάβασης VIH(MIN) Περιοχή αβεβαιότητας VIL(MAX) tsu th Χρόνος δειγματοληψίας ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

3. ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΞΑΛΕΙΨΗΣ ΣΠΙΝΘΗΡΩΝ ΣΕ FSM • 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 είσοδοι CLK Z ZO Glitches ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

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

5. ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΙΣΟΔΩΝ Μείωση πιθανότητας metastability με χρήση f/fs σε σειρά master slave event 3 event 4 event 1 event 2 X CLK Asynch reset event 1 event 2 Y Q1 Q2 • Για να αναγνωριστούν δυο γειτονικοί ασύγχρονοι παλμοί πρέπει να απέχουν τουλάχιστον • δυο περιόδους ρολογιού

6. 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/fεισέρχεται 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

7. 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 • Αντιμετώπιση προβλήματος • 1. Δημιουργία συμμετρικών μονοπατιών • καθυστέρησης • 2. Τροφοδότηση των στοιχείων μνήμης με • δεδομένα σε αντίθετη του ρολογιού φορά Δt1 Δt2 Δt1=Δt2 Δt1>Δt2 CLK CLK CK1 CK1 CK2 CK2 X X Q1 Q1 Q2 Q2 σωστό λάθος ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

8. 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 • Βελτιωμένο κύκλωμα αρχικοποίησης • - μεγαλύτερο fan-out • - ταχύτερη εκφόρτιση πυκνωτή • - παροχή παλμών με μικρότερους • χρόνους μετάβασης ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

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