EDA365电子工程师网

标题: 使用时钟PLL的源同步系统时序分析 [打印本页]

作者: iometh    时间: 2008-12-2 10:50
标题: 使用时钟PLL的源同步系统时序分析
一)回顾源同步时序计算
: ], x3 z* O3 c" pSetup Margin = Min Clock Etch Delay – Max Data Etch Delay – Max Delay Skew – Setup Time8 U! f# P; d& m' ?1 ?
Hold Margin = Min Data Etch Delay – Max Clock Etch Delay + Min Delay Skew + Data Rate – Hold Time5 e, W: V( D# G
下面解释以上公式中各参数的意义:
: `4 _! T) u5 e: v4 hEtch Delay:与常说的飞行时间(Flight Time)意义相同,其值并不是从仿真直接得到,而是通过仿真结果的后处理得来。
  E# b. a& F( Q: Z0 W& d' n$ r, j请看下面图示:
9 w# Y2 t, q, _5 ?1 K, m6 u+ o图一为实际电路,激励源从输出端,经过互连到达接收端,传输延时如图示Rmin,Rmax,Fmin,Fmax。
( _8 A- f' `& n4 Y/ U  i图二为对应输出端的测试负载电路,测试负载延时如图示Rising,Falling。通过这两组值就可以计算得到Etch Delay 的最大和最小值。
6 x$ d$ J% `1 I2 N 2 B$ {! @: h) U3 j  R7 d* V
图 1 Raw Etch Delay
5 \/ Z5 A+ ^; y * ~, A" I. t) J) |5 p2 q
图 2 Test Load Measurement5 p8 \4 }" D) P5 J2 S4 h
Delay Skew*:Delay Skew描述的是信号在缓冲输出前时钟和相对应数据的相对位置,如图三所示。SKEW_MIN和SKEW_MAX分别确定了无效数据无效窗口的起点和终点。它们的值可正可负,负值表明数据边沿超前于对应的时钟边沿,反之亦然。
# k9 _/ f5 @7 I+ a# e
' _: w+ {  c0 _( z- p, ~图 3 Delay Skew1 N3 _- }- |5 B' J2 w6 Z
Setup/Hold Time:即接受器件正确锁存数据的最小建立和保持时间。
1 \0 q6 F# ?  L从以上叙述可以清晰看出,时序计算公式中的参数可以分为三类:第一类是Delay Skew,由输出端所用器件决定,从数据手册中可以得到;第二类为Etch Delay,由互连电路决定,需要通过仿真和计算得到;第三类为Setup/Hold Time,由接收端所用器件决定,同样可以从其数据手册中得到。0 P' `& d3 [% C5 ?
二)使用时钟PLL的系统时序分析/ R( Y7 }3 L( @% Q. W9 k
首先,来看一个简单的是使用时钟PLL的系统接口。如图四所示,数据信号通过传输线直接连接,时钟从输出端(Source)出来后输入时钟PLL,然后PLL输出至接收端(Target),PLL自身有反馈回路。
) V2 r* X) G; {3 s
# v4 R4 |! N9 y7 C) g# Y& l图 4 Clock PLL Interface Diagram* R* m0 L' S6 j) `
从传输网络的角度看,此接口由四条网络组成,分别是数据(data),PLL时钟输入(clkin),PLL时钟输出(clkout)和时钟反馈(clock_fb)。
8 W) X, E% p: j# j对应于第一部分的计算公式,可以很容易确定第一类和第三类参数,也就是图示的Delay_Skew,即输出端参数,和SETHLD,即输入端参数。下面来确定第二类,即互连延时。
0 F- h  A# L% K7 m2 U3 c定义:
4 j+ @7 ]2 q; a# c4 yIC(Clock Input to the PLL)为源端时钟输入到时钟PLL的Etch Delay,5 a3 f2 a4 ^/ A) J" A$ z; `  T
OC(Clock Output from the PLL)为时钟从PLL输出到接受器件的Etch Delay,
6 d; ^3 R+ ~  `- n/ yFB为PLL的反馈回路的延时,
4 o0 F9 @( c& a9 wNX为PLL的输入到输出的延时,' O7 B2 ]. p& d1 j1 A+ r2 x$ P
则:
& u& L6 O9 W+ ^% u总的时钟延时4 E. U* ]* ?/ |6 _7 G
Min Clock Etch Delay = Min IC + Min NX + Min OC – Max FB
. n. |2 {( B; Y+ o. t. N6 I! ?Max Clock Etch Delay = Max IC + Max NX + Max OC – Min FB1 c( m5 z! F  R' a6 n4 ]( r
将得到的总的时钟和数据信号延时代入到时序计算公式,就可以计算出使用时钟PLL的系统时序裕量。
/ Y$ P- H4 ~2 l; ?( ~# ~7 `+ z三)使用Quantum-SI仿真计算使用时钟PLL的系统时序2 z" r# G( b  [5 a
Quantum-SI支持时钟PLL系统时序分析,它领先的信号完整性(SI)和时序分析功能可以快速解决此类问题。3 x9 ~) g) h8 w. i/ o" t! R/ G
Quantum-SI以电路接口为中心,可以在一个接口上建立多个传输网络,而Quantum-SI可以分析这不同传输网络之间的时序关系。如图五,图六所示 2 F9 B( d4 A5 S, U4 Z$ T

4 o' C2 R; S! q& [% X4 ?图 5 Transfer Net
$ T" Z* n3 B# @  ]4 C$ @6 b
' k) d" t4 U1 ?. x# R1 [4 Y图 6 Setup/Hold Margin by variation5 B8 [  s2 o4 G& u
图六是在图五的传输网络建立后,Quantum-SI自动仿真分析得到。0 V4 C% s8 y# B6 w& V) h
可以知道,对于系统的时序分析,需要清楚器件内部的时序关系,测试负载的概念与应用,互连传输延时等。而使用时钟PLL的系统,需要清楚时钟信号的传输路径。4 I2 o% i( L$ q( K% e! Q/ u
对于复杂高速的系统时序分析,需要考虑不同参数,如电压/温度/工艺等对时序的影响。Quantum-SI在高速信号完整性和时序分析方面提供了一个完整的解决方案。
# T, ?0 i- Y3 L% o4 R

7 I1 {+ E& i9 [: S" v
2 _1 R( h5 Q! B* w2 S3 ^& A[ 本帖最后由 iometh 于 2008-12-2 15:34 编辑 ]
作者: sosowhite    时间: 2008-12-22 00:17
公式中的data rate怎么确定) `* j' p' T. e
Delay Skew就是常说的Tva和Tvb吗
作者: iometh    时间: 2008-12-22 14:35
原帖由 sosowhite 于 2008-12-22 00:17 发表
! s) j! \) Q  D公式中的data rate怎么确定
" p1 s+ m7 l; N- \+ p" MDelay Skew就是常说的Tva和Tvb吗

2 V0 W1 f3 O' [1 L( S; o& B( R
: j2 s8 a  P1 {data rate为数据率,这里定义为一比特的位宽,比如DDR2-800,则数据的位宽为1/800=1.25ns。4 b% G7 P! m$ b& ^/ y; Z
: Y/ {  g1 x+ d6 F+ I' S1 f5 m
原理上是这样的,只是具体的定义稍有不同。




欢迎光临 EDA365电子工程师网 (http://bbs.elecnest.cn/) Powered by Discuz! X3.2