從D觸發(fā)器的角度說明建立和保持時(shí)間。
上圖是用與非門實(shí)現(xiàn)的D觸發(fā)器的邏輯結(jié)構(gòu)圖,CP是時(shí)鐘信號輸入端,S和R分別是置位和清零信號,低有效; D是信號輸入端,Q信號輸出端;
這里先說一下D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的原理:(假設(shè)S和R信號均為高,不進(jìn)行置位和清零操作)
CP=0時(shí): G3和G4關(guān)閉,Q3和Q4輸出為’1’。那么G5和G6打開,Q5=D,Q6=/D。Q5,Q6
的信號隨輸入信號D的改變而變化; G1和G2構(gòu)成一個SR鎖存器,我們知道,當(dāng)SR鎖存器的S、R的輸入均為高的時(shí)候,鎖存器的輸出保持不變,所以Q和/Q保持不變。
CP從0跳變?yōu)?時(shí): G3和G4打開,Q3=Q6=/D,Q4=Q5=D。由SR鎖存器的特性,Q=Q3=D,/Q=/D;CP=1時(shí): 不管D怎么變化,Q3和Q4的信號都不會發(fā)生變化,所以輸出也不會改變,具體原因由興趣的可以推一下;下面就又重復(fù)CP=0的時(shí)刻了。
從上面的分析可以知道,輸入信號D是在CP=0的時(shí)刻,經(jīng)過與G5和G6兩個與非門的延遲Tsu之后才傳輸?shù)絈5和Q6端的,然后再CP跳變?yōu)?的時(shí)候被鎖存到輸出端的。
我們假設(shè)Tsu=5ns,如果D輸入信號在CP跳變?yōu)?之前4ns(《5ns)的時(shí)候,才發(fā)生變化,那么在CP跳變?yōu)?時(shí),輸入信號D還沒有傳輸?shù)絈5和Q6,SR鎖存器鎖存的將是D變化之前的數(shù)據(jù)。也就是說D輸入信號只有在CP跳變之前》Tsu的時(shí)間里準(zhǔn)備好,觸發(fā)器才能將數(shù)據(jù)鎖存到Q輸出端口,也就是所說的要保證信號的建立時(shí)間。
在CP跳變?yōu)?之后,Q5和Q6的信號要經(jīng)過G3和G4兩個與非門的延遲(Thd)才能傳遞到Q3和Q4,構(gòu)成SR鎖存器之前的D輸入的阻塞,保證在CP=1是輸入數(shù)據(jù)變化不會影響鎖存結(jié)果。
我們假設(shè)Thd=5ns,如果D輸入信號在CP跳變?yōu)?之后5ns內(nèi)發(fā)生跳變,因?yàn)榇藭r(shí)Q3和Q4還沒發(fā)生變化,均為’1’,Q5和Q6的狀態(tài)將會發(fā)生跳變。在CP=1的時(shí)刻,Q3和Q4跟隨Q5、Q6的改變也發(fā)生跳變,末端SR鎖存器的輸出Q也發(fā)生跳變,造成輸出結(jié)果不對。 也就是說在CP跳變?yōu)?之后的Thd時(shí)間內(nèi),D信號不能發(fā)生變化,也就是所說的要保證信號的保持時(shí)間(Thd)。
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原文標(biāo)題:FPGA學(xué)習(xí)-從D觸發(fā)器的角度說明建立和保持時(shí)間
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