fpga设计思想(三):毛刺、fmax、tsu、tH、 tco

本文深入探讨了FPGA设计中的毛刺问题,以及组合逻辑中fmax、tsu、tH、tco等关键时序参数的计算与影响。同步设计能有效避免毛刺,确保系统稳定性。同时,文章阐述了时钟建立时间tsu、保持时间tH的计算公式,强调了这些参数在保证正确采样和数据稳定传输中的重要性。最后,介绍了时钟输出延迟tco对设计频率的制约作用。

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一、组合逻辑由期间延迟引起的毛刺解决方法:

如下为一个简单的组合逻辑毛刺解决案例,同步设计:



由于同步设计中依据统一时钟采样输入信号,因此输入信号之间的延迟,只要不大于时钟周期,系统就能保持正确的输出。由此可见采用同步设计避免了毛刺,保证了系统的稳定性。

二、周期 period和最高频率 fmax


上图展示了两个相邻节点,它们能够工作的最高频率为 fmax = 1/tclk, tclk 即为该路径下的最小时钟周期,其计算公式为:tclk = tco_A + tnet + tlogic + tsu_B – tskew

式中:

tco_A :节点 A 的时钟输出延迟,既从时钟有效到输出有效的延迟。

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