时钟偏差、时钟抖动都是什么呢?

本文详细解析了时钟偏差(ClockSkew)和时钟抖动(ClockJitter)的概念,阐述了它们在集成电路设计中的重要性。时钟偏差主要分为正偏移和负偏移,而时钟抖动则是时钟信号相对于理想状态的不规律波动。两者都会影响系统性能,降低时钟频率。文章还介绍了如何通过优化时钟树结构和使用专用时钟资源来减小时钟偏差。

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时钟偏差,Clock Skew,是指同一个时钟域内的时钟信号到达数字电路各个部分(一般是指寄存器)所用时间的差异。

时钟偏移主要分为两类:正偏移和负偏移。

当信号传输的目标寄存器在接收寄存器之前捕获正确的时钟信号,电路发生正偏移(也就是时钟布线方向与数据流水方向一致);

反之,当信号传输的目标寄存器在接收寄存器之后捕获正确的时钟信号,电路发生负偏移(也就是时钟布线方向与数据流水方向相反)。

 

时钟抖动,Clock Jitter,是相对于理想时钟沿实际时钟存在不随时间积累的、时而超前、时而滞后的偏移称为时钟抖动(时钟脉冲宽度发生暂时变化,也就是 Tcycle 或大或小)。

 

总结:

1、时钟偏差 skew 通常是指时钟相位上的不确定,时钟抖动 jitter 通常是指时钟频率上的不确定;

2、时钟偏差和时钟抖动都要求系统时钟宽度增加,从而降低系统时钟频率,导致系统的性能变差;

3、所有的时钟网络布线都应该使用由 FPGA 提供的专用时钟资源(如全局时钟资源、局部时钟资源和 I/O 时钟资源),否则时钟偏差会非常严重;

4、

源时钟:指发送数据的时钟;

目的时钟:指接收数据的时钟;

发送沿:指发送数据的源时钟活动边沿;

接收沿:指接收数据的目的时钟活动边沿。

 

在超大规模集成电路中,存在大量需要时钟信号进行同步的寄存器,这就需要构建一个时钟信号的分布传输网络,来提供时钟偏移尽可能小的同步时序。在集成电路的物理设计阶段,需要设计一个良好的时钟树结构。通过在时钟信号传输电路上插入不同参数的缓冲器,可以尽可能地使时钟偏移接近零,即时钟信号近乎同步到达集成电路中的各个寄存器。设计人员可以利用计算机辅助工程软件(例如Synopsys等公司的电子设计自动化工具)来辅助设计。静态时序分析可以检查集成电路是否违背保持时间、建立时间相关的约束。

转载于:https://www.cnblogs.com/PG13/p/10341285.html

在集成电路设计过程中,优化建立时间保持时间是确保系统稳定运行的关键步骤。首先,我们需要深入理解时钟偏差时钟抖动的概念及其对时钟系统的影响。时钟偏差主要关注时钟信号到达不同触发器的时间差异,而时钟抖动关注时钟周期的稳定性。为了优化建立时间保持时间,我们可以采取以下措施: 参考资源链接:[时钟偏差抖动:影响集成电路的建立与保持时间](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/3392v0nuai?spm=1055.2569.3001.10343) 1. 精确计算控制数据路径延迟,确保数据在时钟上升沿前后的稳定时间,即建立时间保持时间满足要求。通过使用先进的EDA工具进行时序分析,可以对电路的建立时间保持时间进行精确的计算优化。 2. 优化器件制造工艺,减小制造过程中的参数偏差。这包括对晶体管尺寸、阈值电压等关键参数进行精确控制,以及使用更高精度的制造工艺。 3. 改善互连结构设计,减少互连路径上的电容电阻不匹配。这可以包括使用多层互连技术、采用更短的互连路径以及优化布线策略。 4. 在时钟驱动器附近添加去耦电容,以稳定电源电压并减少电源噪声对时钟信号的影响。去耦电容可以减少电源线上的瞬时电压波动,从而降低时钟信号的抖动。 5. 采取温度控制措施,以减少温度变化对器件性能的影响。这可以通过散热设计、热管理材料的应用以及环境温度控制等方法实现。 6. 实施电源管理策略,以稳定电源电压电流,减少电源噪声电压变化对时钟信号的影响。 通过这些策略的实施,可以有效优化建立时间保持时间,从而提高集成电路的时钟精度系统的可靠性。为了更深入地理解掌握这些概念及其应用,建议阅读《时钟偏差抖动:影响集成电路的建立与保持时间》。这份资料详细讨论了时钟偏差抖动对集成电路的影响,以及建立时间保持时间在集成电路工程中的重要性,并提供了实用的解决策略。 参考资源链接:[时钟偏差抖动:影响集成电路的建立与保持时间](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/3392v0nuai?spm=1055.2569.3001.10343)
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