Динамические параметры регистров

Универсальные регистры с входами различного функциональ- ного назначения имеют и разнообразные динамические параметры. В паспорте регистра обычно указывают следующие параметры:

• минимальные длительности синхронизирующих и устано-

вочных импульсов;

• задержки переключения регистра по синхронизирующему и установочному входам;

• время предварительной установки сигналов на управляю- щих входах и входах данных;

• время удержания сигналов на входах данных. Минимальные длительности импульсов по входам CLR (tиCLR) и

С (tиС) определяются соответствующими параметрами триггеров, на которых построен регистр.

Задержки переключения регистра по входам CLR и С также оп- ределяются задержками переключения триггеров, составляющих регистр.

 

Время предварительной установки сигналов

Время предварительной установки для управляющих сигналов У (tуст.УС) и сигналов данных D (tуст.DC) определяет тот минималь- ный интервал времени, на который поступление управляющей ин- формации и данных должно опережать активный фронт синхроим- пульса.

Измерение времени предварительной установки сигналов дан- ных D для спроектированной схемы регистра выполняется по вре- менной диаграмме, получаемой при временном моделировании схемы регистра.

Процедура измерения следующая:

• в регистр загружают некоторый код, например, 0110;

• перед поступлением очередного синхроимпульса этот код на внешних входах данных меняют на инверсный, т.е. на 1001. Это

 

требование связано с необходимостью изменения сигналов на каж- дом входе данных;

• затем сдвигают момент изменения входов, постепенно при-

ближая его к фронту 0/1 синхроимпульса до тех пор, пока не про- изойдет ошибка при загрузке кода. Ошибочная загрузка кода про- является на выходах регистра в виде неопределенного сигнала на одном или нескольких выходах (рис. 5.11);

• если найдено минимальное время нарушения времени

предварительной установки сигналов данных, то при увеличении этого времени на 0.1 нс ошибка в загрузке исчезнет (рис. 5.12). Это время и будет временем предварительной установки сигналов дан- ных: tуст.DC. = 4.5 нс.

Рис. 5.11. Нарушение времени предварительной установки сигналов данных

 

 

Рис. 5.12. Время предварительной установки сигналов данных

 

Измерение времени предварительной установки для управляю- щих сигналов У также выполним по временной диаграмме, полу- чаемой с помощью временного моделирования. Для этого при фик- сированных данных изменяют сигналы на управляющих входах в непосредственной близости к фронту 0/1 синхроимпульса. В ос- тальном методика оценки времени предварительной установки управляющих сигналов У ничем не отличается от вышеприведен- ной оценки данного времени для сигналов данных D.

На рис. 5.13 и 5.14 приведены временные диаграммы, иллюст- рирующие измерения данного параметра.

Как следует из приведенных диаграмм время предварительной установки управляющих сигналов для рассматриваемой схемы ре- гистра будет равно tуст.УС = 10.8 нс.

 

 

Рис. 5.13. Нарушение времени предварительной установки для управляющих сигналов

Рис. 5.14. Время предварительной установки для управляющих сигналов

Время удержания сигналов

Время удержания — это интервал времени, в течение которого сигнал на входах данных последовательного или параллельного приема информации должен оставаться неизменным после актив- ного фронта синхроимпульса. Соблюдение этого условия гаранти- рует надежное распознавание регистром поступившей информа- ции.

Оценку времени удержания сигнала на входах данных (tуд.DС) выполним по временной диаграмме, приведенной на рис. 5.15. Из- менение сигнала данных вызывает переключение мультиплексора М4_1Е (см. рис. 5.6 и 5.15). Переходный процесс завершится на логическом входе триггера регистра. Для надежной работы регист- ра необходимо, чтобы этот процесс завершился спустя время tуд.тр после активного фронта синхроимпульса на шине С (см. рис. 5.15). Время tуд.тр — это время удержания сигнала для триггера.

Рис. 5.15. Оценка времени удержания данны х

Из рассмотрения рис. 5.15 можно записать выражение для оцен- ки времени удержания:

 

t уд.DC = t уд.тр - t з. М 4_1 Е.

Из этого выражения следует, что время удержания может быть положительным, равным нулю или отрицательным. В последнем случае смену входной информации можно выполнять еще до ак-

 

тивного фронта синхроимпульса без нарушения логики работы ре- гистра.

Временные диаграммы, приведенные на рис. 5.16 и 5.17, на- глядно иллюстрируют этот вывод. Для определения времени удержания данных за исходную была взята временная диаграмма (рис. 5.12). Далее данные изменялись, как показано на рис. 5.16 и 5.17. Из рассмотрения временных диаграмм следует, что время удержания данных равно tуд.DС = -1.7 нс.

Рис. 5.16. Нарушение времени удержания данных

 

 

Рис. 5.17. Время удержания данных