Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Сбой в работе синхронизирующего устройства




 

В случае, когда требования в отношении вре­мени установления и времени удержания триггера не удовлетворены, триггер мо­жет войти в третье, метастабшьпое состояние посередине между 0 и 1. Хуже всего то, что время пребывания в этом состоянии, то есть время до того момен­та, когда триггер «свалится» в одно из его законных состояний - в состояние 0 или в состояние 1, - теоретически неограниченно. Вентили и другие триггеры с метастабильным сигналом на входе, сами могут вырабатывать метастабильные сигналы на своих выходах. Вероятность того, что сигнал на выходе триггера и дальше останется метастабильным, уменьшается со време­нем экспоненциально, хотя никогда и не становится равной нулю.

Говорят, что в работе синхронизирующего устройства произошел сбой, когда в системе используется выходной сигнал этого уст­ройства, несмотря на то, что он остается метастабильным. Система может обе­зопасить себя от сбоев в синхронизирующем устройстве, если будет «достаточ­но долго» ждать, прежде чем воспользуется выходным сигналом этого устройства. Для этого необходимо, по край­ней мере, чтобы среднее время между сбоями в синхронизирующем устройстве было на несколько порядков больше, чем планируемое разработчиком время ис­пользования системой выходного сигнала этого устройства.

Существует два способа избавиться от пребывания триггера в метастабильном состоянии:

1. Принудительно переводить его в одно из его законных состояний с помо­щью сигналов, удовлетворяющих объявленным требованиям в отношении минимальной длительности импульса, времени установления и т.д.

2. Подождать «достаточно долго», пока триггер сам собой не выйдет из со­стояния метастабильности.


 
 

Вентили с триггерами Шмитта на входах и с конденсаторами могут быть ис­пользованы для очистки сигналов от шума. Однако вместо исключения метастабильности, они только усилят этот эффект: постро­енная из вполне «достойных» элементов, эта схема навсегда войдет в режим ко­лебаний, как только одновременно будут переведены на неактивный уровень сиг­налы S_L и R_L. Единствен­ный способ сделать синхронизирующее устройство надежным состоит в том, чтобы ждать достаточно долго, пока выходной сигнал не перестанет быть мета­стабильным.

21.Время выхода из метастабильности

 

Если требования D-триггера по времени установления и времени удержания удовлет­ворены, то триггер устанавливается в новое состояние в пределах интервала времени после того как прошел фронт тактового сигнала. Если эти требования нарушены, то выход триггера может быть метастабильным сколь угодно долго. Проектируя некоторую систему, мы пользуемся параметром носящим название времени вы­хода из метастабильности, для обозначения максимального времени, в течение которого выходной сигнал может оставаться метаста­бильным без ущерба для работы синхронизирующего устройства (и системы).

Рассмотрим, например, конечный автомат, изображенный на рисунке.

В этом случае мы располагаем следующим временем выхода из метастабильности:

= - -

где - период тактового сигнала, задержка распространения сигнала по комбинационной логике и - время установления триггеров, используемых в памяти состояния.

 

 


 

22.Разработка надежного синхронизирующего устройства

 

Самое надежное синхронизирующее устройство - это такое устройство, кото­рое успевает за отведенное время выйти из метастабильности. Но при проекти­ровании цифровой системы мы редко можем позволить себе роскошь понизить тактовую частоту ради надежности. Обычно, напротив, от нас требуют повысить тактовую частоту, чтобы система обладала лучшими характеристиками. Поэто­му чаще всего нам нужно, чтобы синхронизирующее устройство работало на­дежно при очень малых значениях периода тактового сигнала. Мы представим несколько таких схем и покажем, как можно оценить их надежность.

Как сказано выше, у конечного автомата с асинхронным входом время выхода из метастабильности равно = - - Чтобы сделать возможно большим при заданном периоде тактово­го сигнала, нам следует минимизировать и Значение определяет­ся типом триггеров, используемых в памяти состояния; в общем случае, у более быстрого триггера время установления меньше. Минимальное значение равно 0 и достигается в синхронизирующем устройстве, приведенном на рисунке; сей­час мы объясним, как работает эта схема.

 

Сигналы на входе триггера FF1 асинхронны по отношению к тактовому сигналу и могут поступать с нарушением требований, предъявляемых временем установ­ления и временем удержания. Если это происходит, то выходной сигнал МЕТА ста­новится метастабильным и остается в этом состоянии произвольно долго. Пред­положим, однако, что максимальное время метастабильности, после того как прошел фронт тактового сигнала, равно Коль скоро период тактового сигнала больше, чем плюс время установления триггера FF2, сигнал SYNCIN становится синхронной копией асинхронного входного сигнала на следую­щем такте тактового сигнала, никогда не оказываясь метастабильным. Далее сиг­нал SVNCIN можно использовать повсеместно в системе по мере необходимости.


 

23.Анализ времени пребывания в состоянии метастабильности

На рис. 8.97 приведены временные параметры, учитываемые при анализе времени пребывания в метастабильном состоянии. Обозначим указываемые производителем время установления и время удержания по обе стороны фронта в тактовом сигнале через и ; эти два интервала времени образуют окно принятия решения: на этом отрезке триггер берет выборку сигнала на входе дан­ных и решает, нужно ему изменять выходной сигнал или нет. Если сигнал на входе D изменяется за пределами этого окна, как показано на рис. (а), то производитель гарантирует переключение триггера и его переход в одно из его законных логичес­ких состояний не позднее времени . Если входной сигнал D изменяется в преде­лах окна принятия решения, как показано на рисунке (б), то метастабильность может возникнуть и просуществовать до конца интервала времени .

При изменении асинхронного входного сигнала в пределах окна принятия решения длительность пребывания выхода в метастабильном состоянии описы­вается экспоненциальной зависимостью:

MTBF( )=

Здесь MTBF - среднее время между отказами синхронизирующего устройства, если считать, что отказ происходит в том слу­чае, когда метастабильность выходит за пределы отрезка времени длительнос­тью после фронта тактового сигнала >= . Значение MTBF зависит от часто­ты сигнала f на тактовом входе триггера; а - число изменений асинхронного входного сигнала, поступающего на вход данных триггера, в секунду; Т и - константы, зависящие от электрических характеристик триггера. Если MTBF порядка нескольких сотен столетий, то надёжность аппарата приемлема. Если MTBF порядка нескольких секунд, проблемы будут выявлены на стадии испытаний. Хуже всего, когда MTBF порядка года. В этом случае проблемы при испытаниях могут не возникнуть, но они обязательно проявятся при серийном производстве.


 
 
 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных