Nederlands
Menu

Wat is Klokdomein?

Groep flipflops die door dezelfde klok worden aangestuurd, of door klokken met een vaste frequentie- en faserelatie. Een signaal doorgeven tussen klokdomeinen die onderling asynchroon zijn, vereist een synchronisator.

Japanse benaming: クロックドメイン

“Klokdomein” komt voor in 5 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Timinganalyse en CDC.

Vakgebied: Timinganalyse en CDC

Nu oefenen: vragen over Klokdomein

Wat is de juiste reden waarom de uitgang van combinatorische logica in het verzendende klokdomein niet direct op de synchronisator aan de ontvangende kant mag worden aangesloten?

  1. AOmdat de ontvanger een kortstondige glitch op de uitgang van de combinatorische logica als geldige waarde kan overnemen
  2. BOmdat de uitgang van combinatorische logica een lage spanning heeft en de ontvangende flip-flop er niet op reageert
  3. COmdat het overnemen van de uitgang van combinatorische logica altijd tot metastabiliteit leidt
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Omdat de ontvanger een kortstondige glitch op de uitgang van de combinatorische logica als geldige waarde kan overnemen

Binnen hetzelfde klokdomein is een glitch geen probleem, omdat die vóór de volgende klokflank is uitgedoofd. Bij overnemen met een asynchrone klok is echter niet te voorspellen wanneer de flank komt, dus kan een puls die kortstondig als 1 verschijnt op een signaal dat 0 hoort te zijn, worden overgenomen. Daarom geldt als principe dat signalen die een domein oversteken direct uit de uitgang van een flip-flop aan de verzendende kant komen. Metastabiliteit treedt niet elke keer op, en ook CDC-verificatietools waarschuwen voor combinatorische logica vóór de synchronisator.

Elke bit van 4-bit data krijgt een eigen synchronisator met 2 trappen en wordt zo naar een ander klokdomein doorgegeven. Welk probleem kan juist optreden als de data van 0111 naar 1000 verandert?

  1. ADe cyclus waarin wordt overgenomen verschilt per bit, waardoor tussenwaarden zoals 1111 of 0000 kunnen worden ontvangen
  2. BNa de synchronisator lopen alle bits in dezelfde cyclus gelijk, dus er ontstaat geen probleem
  3. CAlle 4 bits worden metastabiel en keren niet meer terug naar 0 of 1
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. De cyclus waarin wordt overgenomen verschilt per bit, waardoor tussenwaarden zoals 1111 of 0000 kunnen worden ontvangen

Bij een synchronisator met 2 trappen ligt per bit niet vast of de verandering op deze flank of op de volgende wordt overgenomen. Bij de verandering van 0111 naar 1000 veranderen alle 4 bits, dus kan gedurende 1 cyclus een waarde zoals 1111, 0000 of 0100 worden ontvangen waarin slechts een deel van de bits de nieuwe waarde heeft. Gebruikt de ontvanger die waarde, dan werkt hij fout. Metastabiliteit dooft na verloop van tijd uit tot 0 of 1. Bij tellerwaarden wordt omgezet naar Gray-code zodat maar één bit verandert; bij willekeurige data worden een handshake of een asynchrone FIFO gebruikt.

“Klokdomein” in de toelichting

Vragen met “Klokdomein” (5)

  1. Wat is de juiste reden waarom de uitgang van combinatorische logica in het verzendende klokdomein niet direct op de synchronisator aan de ontvangende kant mag worden aangesloten?
  2. Elke bit van 4-bit data krijgt een eigen synchronisator met 2 trappen en wordt zo naar een ander klokdomein doorgegeven. Welk probleem kan juist optreden als de data van 0111 naar 1000 verandert?
  3. Welke methode om multibitdata veilig naar een ander klokdomein door te geven is juist?
  4. Een puls die in een klokdomein van 500 MHz één cyclus (2 ns) lang 1 is, wordt met een synchronisator met 2 trappen doorgegeven aan een domein van 100 MHz. Welk probleem kan juist optreden?
  5. Welke beperking geldt juist bij het doorgeven van pulsen met toggle-synchronisatie van een snel naar een traag klokdomein?

Verwante termen

Synchronisator Metastabiliteit Handshake Asynchrone FIFO Glitch Numerieke apertuur (NA) Gray-code CRPR (clock reconvergence pessimism removal) False path Klokonzekerheid (clock uncertainty)

Naar de woordenlijst