¿Cómo funciona una puerta lógica se comportan con una entrada cambiando más rápido que su retardo de propagación?

Question

Estoy tratando de crear una lógica simple simulador de circuito. Estoy teniendo un tiempo difícil averiguar cómo se hace una puerta lógica se comportan con una entrada cambiando más rápido que su retardo de propagación.

Al intentar conectar una alta frecuencia de reloj a un invertor la puerta de la lógica con 1 segundo de retraso en un simulador, el resultado se mantuvo igual durante 1 segundo y, a continuación, comenzó siguiendo el patrón del reloj.

Parece como si la salida fue un siguiente función: la salida(t) = NO(de entrada(t - delay)). ¿Es esto cierto? Si es así, ¿por qué? También, ¿cómo sería este trabajo con diferentes ascenso y la caída de los retrasos?

Answer 1

Realmente depende de cómo la puerta se construye. Para la simulación precisa, usted tiene que hacer un transistor analógica de nivel de simulación. Sin embargo, es posible extraer parámetros de temporización de un transistor a nivel de simulación y abstracto que fuera un poco. La salida de subida y bajada y retrasos de propagación dependerá de la entrada de subida y bajada, la salida de la capacitancia de la carga, tensión de alimentación, la temperatura y el estado de las entradas. Sí, es posible, en la misma entrada de la transición a tener un retardo de propagación que depende del estado de los otros insumos. Estas técnicas se utilizan en la sincronización de los modelos utilizados en ASIC y FPGA diseño, tanto en estático el análisis del tiempo así como el tiempo impulsado por el lugar y la ruta.

Fundamentalmente, el retardo de propagación es determinado por cuánto tiempo se necesita para que la salida de la transición en respuesta a un cambio en la entrada. Esto depende de exactamente cómo la puerta está construida en un nivel de transistor. Para un sencillo de dos transistores CMOS inversor, el retardo de propagación es determinado por el analógico características eléctricas de los transistores y su capacidad parásita. La entrada se mató a un cierto ritmo, a continuación, una vez que se alcanza el umbral, la salida de inicio de la matanza. Si la entrada de los cambios antes de la salida de los acabados de la matanza, la salida comenzará a mató hacia el otro lado y usted va a terminar con un muy distorsionada de salida. Así, por un único inversor, la salida para un cambio más rápido que el retardo de propagación sería un inválido nivel de lógica (es decir, x). Sin embargo, "puertas" puede ser mucho más complicado que un solo inversor. Por ejemplo, si usted tiene una "puerta" que se construye a partir de una cadena de 100.000 inversores, entonces el retardo de propagación de la unidad en su conjunto será de 100.000 veces el retardo de propagación de un único inversor, y sin duda es posible tener múltiples transiciones "en vuelo" al mismo tiempo, siempre y cuando estas transiciones no son más rápidos que cada inversor individual puede manejar.

Answer 2

Lo que está describiendo se llama "transporte demora" en VHDL, como contraposición a la "inercia de retraso" en la que los eventos de menos de 1 segundo sería en silencio desaparecer.

"A retrasos en el transporte" es útil para el modelado de líneas de retardo, cables muy largos, y así sucesivamente, pero "inercial delay" es una más exacta de la simulación de la lógica.

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Answer 3

El retardo de propagación es simplemente "la cantidad de tiempo que toma para que el jefe de la señal en viajar desde el emisor al receptor" (de aquí), no es el ancho de banda, que es la velocidad a la que el sistema puede responder a la entrada.
La salida se comporta como se esperaba, pero se retrasó por el retardo de propagación del tiempo.

Con diferentes ascenso y la caída retrasos de propagación será más complicado, porque en otra parte de la señal se retrasará de forma diferente, y el comportamiento no será tan evidente.

Por supuesto, todo esto es válido para los sistemas simples (es decir, el inversor), el aumento de la complejidad llevará a incresed oportunidad de comportamiento imprevisible. (es decir, la condición de carrera)

Incluso hay circuitos basados en el retardo de propagación, es decir, el oscilador de anillo

Answer 4

A grandes rasgos hay dos tipos de retraso, "inercia" y "transporte" (y combinaciones de ambos).

"inercial" retrasos " representan capacitancias (generalmente parásitos) que se tome el tiempo de carga y descarga. La mayoría de las puertas básicas de la lógica, entraría en esta categoría, como la carga y descarga de capacitancias es la principal causa de la demora. Los retrasos no puede ser simétrica y puede depender de los estados de otros insumos. Si usted mira la salida de un ámbito que vería rampa arriba/abajo al final del nivel. Si la entrada cambia demasiado a menudo rápido, entonces nunca va a llegar a los niveles que se supone que debe llegar, y obtendrá una salida que se pasea arriba y abajo sin realmente llegar a su objetivos.

"transporte" retrasos " representan cosas que demora una señal sin destorying su forma. Un ejemplo es un bien terminada la línea de transmisión. Una larga cadena de puertas también pueden parecerse mucho a retrasos en el transporte por algunos tasas de cambio, ya que el individuo puertas tienen el tiempo suficiente para llegar a su objetivo voltajes pero se necesita algún tiempo para que la información para trabajar su camino hacia abajo en la cadena.