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技术分享 时钟偏斜的问题及方法小结

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shaler|  楼主 | 2023-12-13 08:39 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 shaler 于 2023-12-13 08:56 编辑

时钟信号是数字系统中数据传输的参考基准,因为时钟信号重要性,所以信号的波形应能尽量清晰、陡峭,对时钟信号延迟控制的失调,将会影响整个系统的性能。
引起时钟偏斜的原因包括:
从时钟源到寄存器连线长度的影响;
时钟分配网络内的动态延迟;
线电阻,介电常数,过孔/通孔电阻、线尺寸等差异;域值电压,沟道迁移率的差异延迟。
时钟偏斜的补偿可采用:
通过集中式的控制器或偏斜补偿电路,与反馈环路与参考时钟相位锁定,使送区域脉冲对齐。
分布式的偏斜补偿通过时钟鉴相器连到区域的时钟节点,比较相邻区域的相位差以控制节点的延时。
电路设计上可采用偏移最小化、时钟反转、交替相位等。

设计上应遵循如下原则:
监控驱动器上的输人-输出延迟时限。
在时钟各级层次上使用同样的驱动器降低延迟。
在电路设计规划上考虑各级标称的线路延迟。
在不同条线路上使用同样的负载策略。

在设计过程中可通过EDA 软件仿真用长时钟树的方法,在施加约束的时候也都考虑了时钟抖动等问题。



设计前了解设计的时钟结构和平衡要求,理清clock 、 mode ,确定clock 是否需要同步异步,编写时钟树约束文件。标准设计约束文件(SDC)时钟树约束文件主要由三部分组成:时钟定义、输入延迟和输出延迟。在顶层设计中,还需要约束输入端口的驱动以及输出端口的负载等信息。
对于多时钟的负载SOC设计,还需要根据设计的具体情况设定多周期检查路径、冗余的伪路径以及最大和最小延迟时间等约束。

设计时希望时钟树的级数少,这样时钟的性能好,但可能导致过多的fanout,导致负载延迟大。评价时钟树质量可以查验主干分岔点、寄存器的级数等是否合理。


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