Elettronica applicata/Interconnessioni

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.

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

Jitter

Il jitter $t_{J}$ di un segnale periodico è la massima variazione del suo periodo:

$t_{J}=T_{\text{max}}-T_{\text{min}}$

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:

$F_{\text{max}}={\frac {1}{T_{CO}+T_{L}+T_{SU}+T_{J}}}$

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

$F_{\text{max}}={\frac {1}{T_{CO}+T_{L}+T_{SU}+T_{J}+T_{P1}+T_{P2}+T_{P3}}}$

Skew

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.

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.

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.

Lo skew $t_{k}$ è la massima variazione del tempo di trasmissione lungo un'interconnessione:

$t_{K}={t_{TX}}_{\text{max}}-{t_{TX}}_{\text{min}}$

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 $t_{K}$:

${\begin{cases}t_{1}=t_{0}+{t_{TX}}_{\text{min}}+t_{K}\\t_{2}=t_{0}+t_{SU(D)}+{t_{TX}}_{\text{min}}\end{cases}}\Rightarrow t_{SU(R)}=t_{2}-t_{1}=t_{SU(D)}-t_{K}$