RTL仿真无法仿真出CDC 问题或其影响。门级仿真是感知延迟的,但是它们只能在项目的后期执行。

跨时钟域(CDC)路径的终点是触发器,由于时钟的不同步,该触发器可能进入危险的亚稳态。

Clock Domain Crossing

当这些时序不被满足时(即D上的toggle发生在CK边沿太近)时,触发器输出的行为是不可预测的:输出可能是亚稳态,这意味着在0和1之间以一定的水平振荡。这种振荡应该在一定时间后最终稳定在0或1。

在异步设计中,没有办法保证满足setup和hold timing。因此,设计必须能够抵抗这些因素的影响,即避免亚稳态对后续逻辑的影响。

在现实世界中,电子电路所处的周围环境总是变幻莫测的。人体静电、雷击浪涌、误操作等诸多不可预料的因素时刻威胁着电子设备的正常工作。因此保护电路的作用与意义非常重要。经过多年的发展,保护电路从最简单的保险丝一步一步发展到现如今纷繁复杂的各种器件,它们分别承担着不同的作用。

1、短路保护

短路保护电路的主要作用是当电路系统中发生短路情况时及时断开闭合电路以此保证后续各个器件的安全。

当电源系统发生短路时,电路中的电流会瞬间增大到正常状况的好几倍甚至十多倍。我们可以利用这个特性,在电路中串入保险丝。当电流增大到保险丝的熔断电流时,保险丝会因为自身过热而发生熔断从而断开电路,这是最常见的保护电路之一。

但是这种保险丝有一个缺点:当保险丝熔断之后,必须由工程人员排除故障之后手动替换新的保险丝,这在一些狭小空间等场合十分不便,因此后来便诞生了“自恢复保险丝”。这种保险丝在发生熔断之后随着温度的降低又会重新接通,这样便可以在发生故障时断开供电开关,等排查故障之后再打开供电开关即可。自恢复保险丝是如何做到“自恢复”的呢?

自恢复保险丝,是由经过特殊处理的聚合树脂及分布在里面的导电粒子组成。

在正常状况下,聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构外,构成链状导电电通路,此时的自恢复保险丝为低阻状态,线路上流经自恢复保险丝的电流所产生的热能小,不会改变晶体结构。当线路发生短路或过载时,流经自恢复保险丝的大电流,产生的热量使聚合树脂融化,体积迅速增长,形成高阻状态,工作电流迅速减小,从而对电路进行限制和保护。因此由自恢复保险丝构成的保护电路还可以承担过热过流保护。

在超大规模集成(VLSI)设计中,“buffer”是基本组件,对芯片的性能和信号完整性产生重大影响。让我们揭开buffer的复杂性,了解其功能,并深入研究它们在芯片设计领域的多样化应用。

从本质上讲,芯片设计中的buffer是放大信号强度的电路。与其他放大器不同,buffer旨在保持信号波形的完整性,同时增强其驱动能力。它们是克服信号传播延迟相关问题不可或缺的工具,以确保数字电路不同部分之间的高效通信。

DDR4内存的初始化过程是确保内存模块能够高效、稳定运行的关键步骤。这个过程主要包括以下四个阶段:

  • Power-up and Initialization
  • ZQ Calibration
  • Vref DQ Calibration
  • Read/Write Training (a.k.a Memory Training or Initial Calibration)

DDR4 Init State Machine

1. Power-up and initialization

上电与初始化是由一系列精心设计的步骤组成的序列(sequence)。一般来说,在系统上电之后,ASIC/FPGA/处理器中的 DDR 控制器会被从复位状态中释放,自动执行上电与初始化序列。

时钟域交叉(CDC)是指用于在ASIC IC或FPGA中管理数字系统内不同时钟域之间的数据传输的技术。下图1显示了CDC的场景。在这里,来自时钟域A的数据被传输到时钟域B。时钟A和时钟B可以具有不同的频率以及不同的相位。因此,两个时钟域彼此异步。