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主从边沿触发寄存器
这是个主从边沿触发寄存器]
你们可以看到
这是一个负电平锁存器
这是另一个
正电平锁存器
如果我们把这两个锁存器连起来
你可以看到我们可以构成一个寄存器
边沿触发寄存器
你们可以看到这个的功能
当时钟等于0
D被复制到Qm
当时钟等于1
Qm被复制到Q
D被复制到Q
因此这是边沿触发
而且是上升沿触发寄存器
这叫级联结构的
正边沿触发寄存器
主级锁存器是负电平锁存器
从级锁存器是正电平锁存器
这是用晶体管
实现的主从边沿触发寄存器
你可以看到这是第一级
主级，这是第二级，从级
我们这有一个问题
在这个正电平触发寄存器
或者负电平
触发寄存器中
我们假设从时钟获得C1或者C2的延时是0
如果这成立
我们可以发现
如果时钟从0变化到1
因为C2是时钟信号，C1是时钟信号取反
如果C2从0变化到1
同时C1从1变化到0
那么传输门T3导通
Qm被复制到Q
这是时钟的上升沿
实际上是由正沿触发的
在这张胶片中我们来计算这个边沿
触发寄存器的建立时间 传输延时和保持时间
所以这个寄存器的建立时间
我们可以看到在第一级
输入必须被复制到这个节点
然后是这个和这个节点
在那之后输入才能被正确地建立到Qm
所以建立时间等于3倍
反相器的延时
加上1倍传输门的延时
你可能会问为什么我们
不只考虑把输入传输到
这个节点的时间
这是这个加这个的延时 这足够吗
这并不足够
因为你们可以看到这有个传输门
我们要保证
传输门导通后
传输门的两端电压相等
我们要保证D
通过I1 T1 I3和I2被复制到这个节点
然后D会被成功复制到这里
这是建立时间
在那之后
如果我们让T2传输门导通
那么传输门的
这两个端口的电压相等
如果这是建立时间
那么传输延时呢
如果D被复制到这个节点
如果假设通过
那么与此同时
D会被复制到
传输门T3的输入
当T3导通
D通过T3和I6被复制到Q
所以这是寄存器的延时
保持时间。在时钟上升沿之后
因为这个不导通
所以保持时间实际上等于0
换句话说 输入不需要保持稳定
因为这个关断 这个导通
输入不会影响输出的值
保持时间等于0
这是计算建立时间的一个例子
我们可以看到这是时钟上升沿 这是输入
如果我们改变输入信号相对时钟上升沿的距离
当这个沿和这个沿之间为0.21ns
我们可以发现
Q和Qm可以正确建立
然而如果我们进一步
把输入向时钟的上升沿移动
例如从0.21ns到0.20ns
Q和Qm不能正确建立
所以寄存器的建立时间
等于0.21ns
这是传输延时
这是从时钟
上升沿到输出值变化的时间
大约160ps
这是从时钟
上升沿到输出Q的时间
180ps
这实际上是污染延时
这是最大延时
第二个问题
是否可以移除反相器
I1和I4而不影响功能
在寄存器中
保留这两个反相器是否有好处
你可以看到如果去掉这里的I1
同时去掉这里的I4
我们可以在不影响功能的情况下
获得更小的面积
我的问题是在电路中保留
这两级反相器有什么优点呢
请在课后思考这个问题
要减小静态主从寄存器的时钟负载
我们有几个方法
第一种办法 我们可以用这个取代这个
用DG门来取代传输门
优点是时钟负载
从8降低到了4.
缺点是我们要保
证T1必须必I2驱动能力强
否则输入不能在这里正确建立
结果是要使用相对更复杂的有比逻辑
我们要小心反向导通
因为你知道 当这个导通
Q会反向传播到这里
这使得T2和I4的组合
可以影响I1-I2锁存器的值
这是问题
在这种情况下我们可以使用非理想时钟信号
Clk与clk bar
存在重叠
你可以看到这里和这里
这样在1-1重叠过程中
A由B和D驱动
A的状态是未定义
同样在1-1重叠时
这个晶体管导通
这个晶体管也导通
两个锁存器都是透明的
存在一条从D到Q的通路
这样会出现竞争情况
这个的解决方式是我们可以使用不重叠时钟
例如可以由时钟生成PH1和PH2
我们可以保证
PH1和PH2没有重叠
这是两相不重叠时钟
这个解决方案的
缺点是
当这个关断和这个关断时
触发器处在高阻状态
负载是动态负载
在0-0重叠期间存储是动态的
这是这个的问题
如何产生不重叠时钟
请参阅教材
-1
--文档
-1.Introduction to Digital IC
--Video
-2.Architecture of Digital Processor
--Video
-3.Full Custom Design Methodology
--Video
-4.Semicustom Design Methodology
--Video
-5.Quality Metric of Digital IC
--Video
-6.Summary and Textbook Reference
--Video
-7.HW--作业
-7.PPT
--补充材料1
--补充材料2
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.The Diode
--Video
-3.The MOSFET Transistor
--Video
-4.Secondary Effects
--Video
-5.Summary and Textbook Reference
--Video
-6.HW--作业
-6.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.Static Behavior
--Video
-3.HW--作业
-3.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Dynamic Behavior I
--Video
-2.Dynamic Behavior II
--Video
-3.Power Dissipation
--Video
-4. Summary and Textbook Reference
--Video
-5.HW--作业
-5.PPT
--补充材料
-1.Introduction
--Video
-2.Static CMOS Design I
--Video
-3.Static CMOS Design II
--Video
-4.HW--作业
-4.PPT
--补充材料
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Static CMOS Design III
--Video
-2.Static CMOS Design IV
--Video
-3.Dynamic CMOS Design
--Video
-4.Summary
--Video
-5.HW--作业
-5.PPT
--补充材料
-1.Introduction I
--Video
-2.Introduction II
--Video
-3. Static Latches and Registers I
--Video
-4.Static Latches and Registers II
--Video
-5.Static Latches and Registers III
--Video
-6.HW--作业
-6.PPT
--补充材料
-1.Key Points Review
--Video
-2.Dynamic Latches and Registers I
--Video
-3.Dynamic Latches and Registers II
--Video
-4.Dynamic Latches and Registers III
--Video
-5.Pulse Register
--Video
-6.Pipelining
--Video
-7.Schmitt Trigger
--Video
-8.Summary and Textbook Reference
--Video
-9.HW--作业
-9.PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Adder: Full Adder (Definition)
--Video
-3. Adder: Circuit Design
--Video
-4. Adder: Logic Design I
--Video
-5. Adder: Logic Design II
--Video
-6. Adder: Summary
--Video
-7.HW--作业
-7.PPT
--补充材料
-1. Key Points Review
--Video
-2. Multiplier
--Video
-3. Shifter
--Video
-4. Summary and Textbook Reference
--Video
-5. HW--作业
-5. PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Capacitance
--Video
-3. Resistance
--Video
-4. Electrical Wire Models
--Video
-5. Summary and Textbook Reference
--Video
-6. HW--作业
-6. PPT
--补充材料
-1. Introduction
--Video
-2. Capacitive Parasitics
--Video
-3. Capacitive Parasitics II
--Video
-4. Resistive Parasitics
--Video
-5. Summary and Textbook Reference
--Video
-6. HW--作业
-6. PPT
--补充材料
-1. Assignment Solving
--Video
-2. The teaching assistants want to say
--Video
-1. Problem 1
--Video
-2. Problem 2
--Video
-3. Problem 3
--Video
-4. Problem 4
--Video
-5. Problem 5
--Video
-6. Problem 6
--Video
-7. Problem 7
--Video
-1. Problem 8
--Video
-2. Problem 9
--Video
-3. Problem 10
--Video
-4. Problem 11
--Video
-5. Problem 12
--Video
-6. Problem 13
--Video
-7. Problem 14
--Video
