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: M6 X: x. Y& u; u% W) G/ N7 a9 x
Setup Margin = Min Clock Etch Delay – Max Data Etch Delay – Max Delay Skew – Setup Time) q$ r$ A9 i5 [' y6 f
Hold Margin = Min Data Etch Delay – Max Clock Etch Delay + Min Delay Skew + Data Rate – Hold Time
1 i% F! V# n6 |# h. ^9 z下面解释以上公式中各参数的意义:
5 H$ o1 f! V) oEtch 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。
$ }( W; k; o8 o* h7 t) Z9 U请看下面图示:; N4 Q! s/ F  V# r4 i- ~0 n/ [
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。4 V2 R% A  `1 z& w; o, o8 [
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。$ U$ P/ q! }. ^

+ [) H' y1 ^9 w) m图 1 Raw Etch Delay
2 e/ l" O/ Q/ g3 P8 N1 ^$ H
% F) A3 `% n. z2 ~6 d0 X图 2 Test Load Measurement! @& K$ E) e4 T# M0 l
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。
' L- e) ]" t5 H 8 h+ ~, e7 Q4 A; R% H' O
图 3 Delay Skew4 |4 d' R5 `: X" K
Setup/Hold Time:即接受器件正确锁存数据的最小建立和保持时间。
8 H8 h+ `* P! ?5 i/ N) |0 H6 O: |' G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。
3 g: x2 z! D# e二)使用时钟PLL的系统时序分析4 A" Z! B2 x  m6 b, {
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。
6 P2 ?7 E# l: H& n$ N: H* O! T
9 p4 l$ ~9 ^) z6 d4 Z$ o" f图 4 Clock PLL Interface Diagram
( z$ ?, ^% }7 J) ?8 n- s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)。" R# I% A4 p+ B9 D- L
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。
+ n* B3 J/ D) x9 p! C0 g定义:% g8 x  F6 x. \) o+ ?
IC(Clock Input to the PLL)为源端时钟输入到时钟PLL的Etch Delay,- v: c- J7 h9 Y6 K* \% ~: `5 ~0 q
OC(Clock Output from the PLL)为时钟从PLL输出到接受器件的Etch Delay,% Q) d& G8 o( W" _1 [+ N
FB为PLL的反馈回路的延时,; b! S9 N, `2 \5 t' ?) o' B
NX为PLL的输入到输出的延时,
; c) [; n$ L/ Y: \8 c则:' x' h$ H# ?- a# ~* g" i0 R5 W
总的时钟延时, l* y; W6 L. m1 r, K( _& F( l
Min Clock Etch Delay = Min IC + Min NX + Min OC – Max FB4 V$ b3 S" H! ~" S4 H
Max Clock Etch Delay = Max IC + Max NX + Max OC – Min FB; s( ]: c% s8 c
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。
$ x. J- ]- [( X* K三)使用Quantum-SI仿真计算使用时钟PLL的系统时序. U3 J: [! n& K$ P0 }; d5 O( d+ f
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。  _# B7 K0 X3 D4 d9 G" Y
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
( N( y8 ]. _: ]: x3 ?( R
9 ^! z. m0 |$ c8 w9 a8 t6 M2 H  b' f图 5 Transfer Net
- G9 G6 f4 R5 R 9 ]' i' Z+ ]+ ]1 P
图 6 Setup/Hold Margin by variation
# B7 u9 i# R& H, x图六是在图五的传输网络建立后,Quantum-SI自动仿真分析得到。- C! N/ [+ J8 I
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。9 [/ y) e/ j3 u# i; [
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。
8 C& m$ B( _) x8 M2 n( }
0 l: G/ P0 O9 A9 j* X$ r$ I

7 x3 u7 V# Q# L0 z$ R  c[ 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
, f6 H+ J3 T% m+ ~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
3 Z. F- j/ V) b7 O公式中的data rate怎么确定  x# i% U6 M1 j9 \- y
Delay Skew就是常说的Tva和Tvb吗
% ]9 x8 m' L1 @( U. @% r
( U0 R6 j8 M* L$ o! M
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。6 Q% j7 A) r: p

5 }- Y% k  y  {* D8 @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