Elettronica applicata e misure/Interconnessioni

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6 In un circuito reale le interconnessioni hanno dei limiti fisici: per esempio, il segnale non viene trasportato istantaneamente da un'estremità all'altra ma subisce dei ritardi che si aggiungono ai ritardi dei circuiti logici, e avviene dispersione di energia perché le estremità non sono equipotenziali.[1]

29 L'analisi dell'integrità di segnale cerca di preservare la correttezza delle informazioni minimizzando la frequenza di clock.

Jitter[modifica]

Jitter timing 2.png

21 Il jitter t_J di un segnale periodico è la massima variazione del suo periodo:

t_J = T_{\text{max}} - T_{\text{min}}
Circuito con clock jitter.png

19 Il clock jitter tiene conto del jitter del clock che arriva al secondo flip-flop, e viene usato per determinare la massima frequenza di clock operativa:

F_{\text{max}} = \frac{1}{T_{CO} + T_L + T_{SU} + T_J}
Circuito con clock jitter e ritardi di propagazione.png

20 Possono essere tenuti in conto anche i ritardi di propagazione dovuti alle interconnessioni:

F_{\text{max}} = \frac{1}{T_{CO} + T_L + T_{SU} + T_J + T_{P1} + T_{P2} + T_{P3}}[Nell'anno accademico 2016-2017 la formula appare con un segno negativo davanti a T_{P3}.]

Skew[modifica]

Ideal interconnect model.png

31 Un circuito driver e un circuito ricevitore interconnessi tra loro si possono modellare l'uno con la sua resistenza equivalente R_O in serie, e l'altro con la sua capacità equivalente C_I in parallelo.[2]

33 Questi elementi parassiti introducono un ritardo di trasmissione t_{TX}, che è composto unicamente dal tempo impiegato dal ricevitore a riconoscere la variazione di stato logico.

34

32 Tuttavia:

  • in un circuito reale i valori di resistenza e capacità parassita non sono definibili in modo preciso, perché è difficile realizzare fisicamente un circuito con gli esatti parametri elettrici teorici → questo determina tante possibili curve esponenziali per la tensione V_C, che dipende dalla costante di tempo \tau = R_O C_I;
  • lo stato logico non è definito tra V_{IL} e V_{IH} → il ricevitore può riconoscere la variazione di stato in qualsiasi istante mentre l'esponenziale attraversa questo campo di valori.
Skew timing 2.png

35 Lo skew t_k è la massima variazione del tempo di trasmissione lungo un'interconnessione:

t_K = {t_{TX}}_{\text{max}} - {t_{TX}}_{\text{min}}
Effects of skew on setup times.png

36 Il tempo di set-up t_{SU(R)} del ricevitore è inferiore al tempo di set-up t_{SU(D)} del driver a causa dello skew t_K:

\begin{cases} t_1 = t_0 + {t_{TX}}_{\text{min}} + t_K \\ t_2 = t_0 + t_{SU(D)} + {t_{TX}}_{\text{min}} \end{cases} \Rightarrow t_{SU(R)} = t_2 - t_1 = t_{SU(D)} - t_K

Note[modifica]

  1. Il corso non affronterà quest'ultimo aspetto.
  2. La resistenza R_I in parallelo nel ricevitore è trascurabile in quanto molto alta.
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