TP4-2 : Conditions d'écriture dans une bascule maître/esclave à échantillonnage sur front

2.1 Introduction

Le but de ce TP est d'analyser au travers des simulations sous ELDO comment l'écriture dans une bascule peut se faire et à quelles conditions. On cherche à déterminer les temps de pré-établissement (tsu), de maintien (th) et d'accès (ta) de la bascule SFF1_X4 à échantillonnage sur front montant de la bibliothèque SXLIB.

Figure 2.1 - Mesure des temps caractéristiques.

Saisir en format .spi le schéma de la bascule SFF1_X4 de la figure 2.2. On prendra comme valeurs: Lp = 0.35µm, Wp trouvé a la section 1.5.2, Ln = 0.35µm, Wn = 1.4µm et VDD = 3.3V.

Pour l'inverseur de sortie (inv3) multiplier les largeurs de transistor par 4. La description du tristate avec sortie inverseuse vous est fournie dans le fichier:

> ~trncomun/TP/2008/TP4/Fichiers/bascule/ts_x1.spi

Figure 2.2 - Bascule SFF1_X4.

Figure 2.3 - Tristate avec sortie inverseuse.

• Pour faciliter le debug de la connectique par les encadrants au cours du TP, veiller à conserver les mêmes noms de signaux et d'instance que dans le schéma.
• Le schéma électrique du tristate avec sortie inverseuse est donné figure 2.3.
• Ne pas oublier d'initialiser le noeud mémorisant X du latch maître au début de simulation avec la commande .IC.
• On supposera une période de 10 ns, un rapport cyclique de 50 % et des fronts de 0.5ns pour l'horloge CK.

2.2 Mesure du temps d'accès

Simuler sous ELDO l'écriture d'un 1, puis l'écriture d'un 0 avec tsu = 6ns et th = 4ns (c'est-à-dire des valeurs très supérieures aux valeurs minimales imposées par la bascule). On supposera un front de 0.5 ns pour le signal D. En déduire le temps d'accès (retard entre la commutation de la sortie Q et le front montant de CK).

2.3 Mesure du temps de pré-établissement min

Recommencer la simulation réalisée au point 2.2 en diminuant tsu de façon à déterminer la valeur minimale du temps de pré-établissement. Cette valeur minimale correspond à la valeur pour laquelle le temps d'accès prend une valeur anormalement grande (ie. lorsque la bascule ne fonctionne pas correctement).

2.4 Mesure du temps de maintien min

Recommencer la simulation réalisée au point 2.2 en diminunant th de façon à déterminer la valeur minimale du temps de maintien (qui peut être négative).

2.5 Métastabilité

Essayer de créer une métastabilité qui se produit quand l'entrée D ne respecte pas les contraintes de pré-établissement et de maintien et commute au moment où elle est échantillonnée.