Vi phạm thời gian giữ là gì?

Tôi hiện đang đọc về Pulsed Latch Circuit. Và có một đề cập thường xuyên về "vi phạm thời gian giữ". Giống:

Đối với chốt, "... dữ liệu phải được giữ trong một khoảng thời gian dài hơn, làm tăng khả năng vi phạm thời gian giữ".

Vui lòng giải thích vi phạm thời gian giữ là gì trong bối cảnh của Latches.

Một chốt kích hoạt cạnh (flipflop) lấy mẫu lý tưởng dòng dữ liệu ngay lập tức trên một trong các cạnh của đồng hồ. Tuy nhiên, không có gì là thực sự tức thời, vì vậy dữ liệu phải có giá trị trong một khoảng thời gian hữu hạn xung quanh mép đồng hồ. Thời gian phải được cố định trước khi cạnh đồng hồ được gọi là thời gian thiết lập và thời gian phải được cố định sau khi cạnh đồng hồ được gọi là thời gian giữ .

Thêm:

Vi phạm thời gian giữ là vi phạm yêu cầu về thời gian giữ. Nếu biểu dữ liệu cho biết thời gian giữ yêu cầu tối thiểu là 10 ns và bạn thay đổi dữ liệu 5 ns sau cạnh đồng hồ, thì bạn đã vi phạm thời gian giữ và không có gì đảm bảo giá trị dữ liệu nào sẽ kết thúc ở đầu ra flipflop.

Olin đã rõ ràng, nhưng tôi sẽ thêm một số chi tiết về Đăng ký chốt xung và tại sao kiến ​​trúc này có thể có các yêu cầu Thời gian giữ khác nhau đối với các flip-flop khác.

Thứ nhất: sự khác biệt giữa chốt và flip-flop

Như bạn có thể biết, chốt là một mạch mà ở dạng cơ bản có đầu vào, đầu ra và đồng hồ; khi đồng hồ ở một giá trị nhất định - nói cao, đối với chốt dương - chốt trong suốt , có nghĩa là đầu ra sao chép đầu vào. Khi đồng hồ ở mức khác - thấp trong trường hợp này - đầu ra được giữ ở giá trị trước khi đồng hồ bắt đầu.

Flip-flop có cùng cấu hình pin, nhưng có một điểm khác biệt: nó giữ giá trị với đồng hồ cả cao và thấp và lấy mẫu giá trị mới trên cạnh (dương hoặc âm) của đồng hồ.

Pulsed chốt lật

Một chốt lật xung không gì khác hơn là một chốt thông thường, trong đó đồng hồ được điều khiển bởi một xung rất ngắn; theo cách này, thời gian mà chốt trong suốt là rất ngắn và trong thực tế nó hoạt động giống như một cái lật.

Hơn nữa, nếu một mạch được sử dụng để tạo xung từ đồng hồ sóng vuông bình thường, toàn bộ mạch hoạt động thực sự như một flip-flop.

Giữ thời gian vi phạm

Vấn đề là nếu bạn có một quy trình công nghệ nhất định, bạn sẽ có ít nhiều tốc độ tối đa để bạn có thể đi lại tín hiệu, do độ dẫn của cổng lái xe và công suất đầu vào của sau. Nếu bạn xem xét một chốt xung, tín hiệu xung sẽ chuyển sang giá trị trong suốt , giữ ở mức đó để đáp ứng thời gian thiết lập của chốt, sau đó đi lại trong thời gian cấu thành thời gian giữ .

Vì vậy, thời gian mà đầu vào phải được giữ để lấy mẫu đúng bằng với thời lượng của xung tương ứng với lấy mẫu, tức là gấp đôi thời gian cần thiết của cạnh kích hoạt lật. Do đó sự gia tăng vi phạm thời gian giữ

Trong một mạch chốt thông thường (flip flop, chốt hoặc kết hợp các cổng thể hiện hành vi chốt), khi đồng hồ hoặc chốt kích hoạt thay đổi trạng thái, tồn tại một cửa sổ nhất định trong đó thiết bị sẽ nắm bắt trạng thái của đầu vào. Mọi thay đổi đối với đầu vào trước khi bắt đầu cửa sổ đó sẽ ảnh hưởng đến đầu ra; thay đổi sau khi kết thúc cửa sổ sẽ không. Thời điểm bắt đầu của cửa sổ được đánh dấu bằng "thời gian thiết lập"; phần cuối của cửa sổ được đánh dấu bằng "thời gian giữ". Nếu đầu vào thay đổi trong cửa sổ và đầu ra dự kiến ​​sẽ phản ánh trạng thái mới, thì một điều kiện như vậy thường được gọi là "vi phạm thời gian thiết lập". Nếu đầu vào thay đổi trong cửa sổ và đầu ra dự kiến ​​sẽ phản ánh trạng thái cũ, thì điều kiện thường được gọi là "vi phạm thời gian giữ". Từ góc độ thiết kế, sự khác biệt rất hữu ích: vi phạm thời gian thiết lập được giải quyết bằng cách tạo tín hiệu đến sớm hơn so với đồng hồ (hoặc làm cho đồng hồ đến muộn hơn); vi phạm thời gian giữ được giải quyết bằng cách làm cho tín hiệu đến sau.

Tuy nhiên, một điểm quan trọng không được đề cập trong các câu trả lời khác là trong khi các thay đổi đầu vào xảy ra trong cửa sổ bị cấm có thể khiến đầu ra chốt thay đổi thành giá trị mới hoặc có thể bị bỏ qua, chúng cũng có thể khiến chốt bị khóa "khó di chuyển" "Nhà nước, dẫn đến hành vi không xác định . Ví dụ, một chốt có thể chỉ định rằng đầu ra của nó sẽ có giá trị 10ns sau một xung đồng hồ đầu vào, nhưng bảo đảm như vậy sẽ chỉ giữ trong trường hợp không có vi phạm thời gian. Nếu đầu vào của chốt thay đổi trong cửa sổ bị cấm, đầu ra có thể mất nhiều thời gian tùy ýthời gian để chuyển đổi, hoặc nó có thể chuyển đổi nhanh chóng nhưng sau đó - một thời gian tùy ý sau đó, tự động chuyển trở lại. Để sử dụng một sự tương tự, hãy tưởng tượng một quả bóng bowling nổi bật một pin. Nếu nó chạm vào pin một cách sạch sẽ, pin sẽ lật đổ ngay lập tức. Nếu quả bóng chỉ lướt qua chốt, pin có thể nhanh chóng lấy lại trạng thái cân bằng thẳng đứng. Một trong những điều kiện trên có thể dễ dàng được quan sát, với sự chắc chắn, trong chưa đầy một giây. Mặt khác, quả bóng có thể đập vào chốt theo cách nó sẽ lắc lư một lúc rồi ngã, hoặc lắc lư một lúc rồi ngã xuống; người ta có thể quyết định chỉ thông báo pin 'xuống' khi pin rõ ràng bị hỏng hoặc pin 'bị bỏ lỡ' khi nó rõ ràng sẽ không rơi, nhưng có thể có một khoảng thời gian tùy ý trong đó không thể loại trừ khả năng.