ГО С Т Р М Э К 821-2000
сигналов к поскольку каждая часть схемы работает настолько быстро, насколько она способна, что быстрее
чем при скорости, определяемой самой медленной функцией.
По мерс увеличения сложности посгаатснной задачи, особенно, котла она включает длинные последо
вательности воздействия, синхронная конструкция предпочтительна, поскольку она позволяет разработчику
сосредоточиться на требуемой функции более, чем на элементах ИС, используемых для выполнения этой
функции. Синхронная конструкция быстрее адаптируется к изменениям функциональных требований и отра
ботке ситуаций, нс предусмотренных на начальных этапах проектирования.
Но, в свою очередь, пригодность методологии синхронных конструкций для более сложных схем имеет
свой верхний предел. В частности, с увеличением физического размера конструкции увеличивается и время,
необходимое для достижения основным тактовым сигналом всех составляющих схем, и решение проблемы
сдвига тактового сигнала относительно других сигналов ужесточается. За пределами определенной точки слож
ности конструкции лучше перейти к разбиению се на функциональные блоки, каждый из которых реализуется
синхронно или асинхронно в зависимости от того, что диктуют сто характеристики.
Необходимо отметить, что обе методологии асинхронных и синхронных конструкций предусматривают
знание поведения триггеров, когда нельзя удовлетворить требования времени установления и удержания. Для
синхронных конструкций эта информация является составной частью определения частоты тактового сигна ла
и конфигурации устройств синхронизации входных сигналов, в то время как для асинхронных конструкций она
обычно используется для определения характеристик линий задержки.
D.5 Определение времени разрешения триггеров
Дтя измерения характеристик мстасгабильноепт триггеров могут быть использованы четыре метода:
а) сигнал тта входе данных переключается одновременно с тактирующим перепадом тактового сигнала:
б) оба сигнала: на входах установки и сброса — переключаются одновременно;
в) сигнал на входе данных устанавливается таким, чтобы триггер должен был изменить свое состояние,
а затем в качестве тактового сигнала подастся короткий импульс:
г) короткий импульс подается либо тта вход установки либо тта вход сброса.
Полученные результаты позволяют вычислить для ИС триггеров три константы: т,
Т
и А. Эти значения
затем могут быть использованы для расчета среднего времени между отказами (Mean Time Between Failure —
MTBF) для ИС. когда она используется в качестве устройства синхронизации и ей для разрешения дастся
время
г’.
Из формулы (D.2) получаем:
MTBF
-
(для /’ > А),(D.4)
- г -
=
~
— — —
е
71
Л»
Л1
гл ’о
где MTBF и
Т
— указаны в наносекундах;
частота тактового сигнала
F
и частота переключения данных F — в герцах;
и т — выражены в одних и тех же единицах времени.
Чтобы использовать эту формулу для ситуации тонки между сигналами на входах установки и сброса,
необходимо вместо частоты тактового сигнала и частоты переключения данных просто подставить среднюю
частоту сигнала разблокирования каждого из входов. Для использования формулы для ситуации тонки между
перепадом тактового сигнала и сигналом разблокировки входа установки или сброса следует вместо частоты
переключения данных подставить среднюю частоту разблокировки.
Формула справедлива для переходов данных, равномерно распределенных но периоду тактового сигна
ла. и для значений /*, превышающих минимальное значение А. В таблице D.1 приведены результаты лаборатор
ных исследований для г, Г и А для общедоступных ИС. В последующих колонках таблицы D.1 приведены
значения MTBF для каждой ИС’ при
t‘=
20, 30 и 40 нс, частоте тактового сигнала 25 МГц и частоте переключе
ния данных 100 кГц (эквивалентно частоте сигнала 50 кГц). В правой крайней колонке приведены значения
которые необходимы для получения MTBF, равною 10"с (окало 32 лет) при тех же частотах переключения.
Т а б л и ц а D. 1 — Данные метастабильности
Категория
значения
Экспериментальные
данные
Вычисленные параметры
Тип НС
Дата
II
1IX I7 0B
’
леиИЛ
Количе
стве/
изгою-
китель
Т0
h.
ИС
MTBF. Сдли
г’
ис
<МТВГ
20
псJ0 ис40 нс)0*с>
7400,
I/Г
1973
RS-тр.
3,20,2 мкс
29
—
0.0240,54
ПО
74SOO.
1
д
1972
RS-тр.
1,8
1 мкс17
——
180064
190