1.概念
某些模块不需要工作的时候,为了降低功耗需要关闭该模块的时钟,节省触发器的翻转功耗。采用门控时钟电路来控制时钟的关断。
2.分类
2.1.简单与门控制
缺点:产生的门控时钟极易带有未经同步的异步EN信号的毛刺。
2.2.锁存器同步EN信号
如上图所示,锁存器为低电平有效传输。当clk为低点电平时,D端口上en信号的变化会传输到Q端口,此时即使有毛刺传输进来,clk低电平控制了与门的传输,毛刺无法通过与门到达GCLK信号,当时钟clk为高电平时,Q端口的值会锁存住,一直保持clk上升沿前一时刻输入D端口的值。波形如下图所示:
当考虑到实际电路时,上述电路同样可能产生毛刺:
①右上角图情形:clk到达A点的时刻早于B点,即有一个skew的时差,此外EN信号的变化在D→Q间传输时存在一个锁存器的固定delay时间(即,且>),故当|skew|>delay时可能产生毛刺;
②右下角情形:clk到达B点的时刻早于A点,另外需要考虑锁存器时钟边沿的SETUP时间,当|skew|>SETUP-delay时门控时钟可能产生毛刺。
综上所述,采用该门控时钟电路时,需要控制时钟skew的范围。
2.3.寄存器同步EN信号
波形图如下:
实际电路中需要考虑寄存器的传输delay时间,即也可能产生如下图的毛刺:
解决上述毛刺的方法:B点晚于A点的clk的skew时间>delay。
3.选择
实际的IC设计中多采用锁存EN的门控时钟,这是因为要使用大量的门控时钟单元,故通常会把门控时钟做成一个标准单元,锁存器结构中延时问题由工艺变为可控。
此外不采用寄存器结构的原因是1个寄存器由2个锁存器组成,这样大量使用会浪费更多资源和面积。
最后
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