集成电路静态时序分析与建模
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2.3 时序单元相关约束

相比组合逻辑单元,时序单元除了具有组合逻辑单元的时序参数属性,还存在更多的时序约束参数属性,这些都是时序单元特有的相关时序约束。时序单元的时序约束是为了保证时序单元能够实现正确的逻辑功能所规定的输入或者输出信号数据需要保持稳定的最小时间间隔值。时序单元相关约束信息包括:建立时间、保持时间、恢复时间、移除时间及最小脉冲宽度。

1.建立时间

对于时序单元,建立时间是指时序单元正常工作时,在功能上为了保证正确性,输入信号数据应该在时钟信号有效前到达并保持的最小时间。根据前面介绍的单元时序计算参数设置,计算建立时间的有效值需要根据单元时序计算参数的设置进行。根据设计的不同需求,设计者可以设置不同的单元时序计算百分比参数,一般设置为50%。

如图2-7所示,建立时间的测量值定义为:从数据信号的电压达到标准供电电压50%时间点到时钟信号电压达到标准供电电压50%时间点的时间间隔。

图2-7 建立时间的定义

2.保持时间

对于时序单元,保持时间是指时序单元要实现正确的逻辑功能,数据信号在时钟沿有效后必须保持的最小时间长度。同样,计算保持时间的测量值也需要根据单元时序计算参数的设置进行。根据设计的不同需求,设计者可以设置不同的单元时序计算百分比参数,一般设置为50%。

如图2-8所示,保持时间的测量值定义为:从时钟信号电压达到标准供电电压50%时间点到数据信号的电压达到标准供电电压50%时间点的时间间隔。

图2-8 保持时间的定义

3.恢复时间

恢复时间是指为了保证单元正确的逻辑功能,要求低电平复位信号或者高电平清零信号在时钟有效沿之前保持有效的最小时间长度。同样,计算恢复时间的测量值也需要根据单元时序计算参数的设置进行。根据设计的不同需求,设计者可以设置不同的时序计算百分比参数,一般设置为50%。

如图2-9所示,恢复时间的测量值定义为:从复位或清零信号的电压达到标准供电电压50%时间点到时钟信号电压达到标准供电电压50%时间点的时间间隔。

图2-9 恢复时间的定义

4.移除时间

移除时间是指为了保证单元正确的逻辑功能,要求低电平复位信号或者高电平清零信号在时钟有效沿之后继续保持有效的最小时间长度。同样,计算移除时间的测量值也需要根据单元时序参数设置进行。根据设计的不同需求,设计者可以设置不同的时序计算百分比参数,一般设置为50%。

如图2-10所示,移除时间的测量值定义为:从时钟信号电压达到标准供电电压50%时间点到复位或清零信号的电压达到标准供电电压50%时间点的时间间隔。

图2-10 移除时间的定义

5.最小脉冲宽度

最小脉冲宽度是指脉冲波形的开始到结束之间的最小时间间隔。同样,计算最小脉冲宽度的测量值也需要根据单元时序计算参数的设置进行。根据设计的不同需求,设计者可以设置不同的单元时序计算百分比参数,一般设置为50%。

如图2-11所示,最小高电平脉冲宽度测量值为:信号的上升沿电压达到标准供电电压50%的时间点到相邻的信号电压下降沿达到标准供电电压50%的时间点的时间间隔。最小低电平脉冲宽度测量值为:信号的下降沿电压达到标准供电电压50%的时间点到相邻的信号电压上升沿达到标准供电电压50%的时间点的时间间隔。

图2-11 最小脉冲宽度的定义

时序单元的时序分析必须满足输入信号脉宽大于最小脉冲宽度的要求,否则时序分析结果就可能与实际情况不一致,主要原因之一就是无法保证时序单元实现正常的逻辑功能。