2.2.1 Основные ячейки
Так как прямоугольные блоки проще всего стыковать между собой, из-за отсутствия пустот и выпуклостей, ячейки пытаются построить именно такой формы.
В связи с специфичностью программы сборки макроблока, было принято решение объединить сумматор, мультиплексор и триггеры, находящиеся под мультиплексором. То есть каждые две строки одного столбца структурно-топологической схемы делителя (рисунок 2.3) должны представлять одну сложную базовую ячейку.
Тогда, триггеры, находящиеся в правой части структуры КМД, будут располагаться в соответствии с вертикальным габаритом объединённых ячеек. Из-за этого по вертикальному размеру этой ячейки будет образовываться пустоты, которые планируется использовать под разводки между триггерами соседних ячеек или дополнительным триггером, задерживающий сигнал с буфера, который управляет следующей строкой.
Такое объединение увеличивает библиотеку фрагментов, а также забирает некоторую универсальность одной ячейки, но позволяет получить выигрыш в плотности полученной топологии благодаря ручному проектированию
Рисунок 2.5 – Итоговый структурно-топологический план конвейерного матричного делителя
каждой отдельной части, что является несомненным преимуществом такого подхода.
Структура КМД, как и многих других структур, имеет в себе места, в которых одна линия с одной ячейки идёт на вход нескольких других ячеек. Из-за чего выходная ёмкость которая прямо пропорциональна времени задержки переключения. Один из способов уменьшения времени задержки в такой ситуации является усилительный буферный каскад, который может работать на большую нагрузку. Таким образом, раскачивая каждую строку делителя, мы можем получить быструю передачу сигналов. Буферный каскад — это некоторое количество инверторов, включенных последовательно друг в друга, выполняющих функцию усиления.
Рисунок 2.6 – Структурная схема ячейки basc_together
В одной ячейке может быть объединено несколько разрядов делителя. Такое изменение не влечёт за собой никаких отрицательных эффектов, а даже помогает в ряде проблем. Далее для более простого понимания рассмотрим только случай с одноразрядной ячейкой. Для других случаев схема будет очень похожа. Структура основной базовой ячейки примет следующий вид (рисунок 2.6).
В основной базовой ячейке находятся четыре триггера (так как четыре сигнала необходимо задерживать), каждый из которых выполняет запоминающую функцию.
Триггеры в данной ячейке принимают следующие сигналы:
Триггер1 - выход сумматора.
Триггер2 - прямой разряд делителя.
Триггер3 - инверсный разряд делителя.
Триггер4 - выход мультиплексора.
2.2.2 Ячейки области триггеров
Ячейка триггеров состоит из нескольких триггеров, расположенных один над другим, ввиду описанных в разделе 2.1 преобразований (рисунок 2.7).
Так же, необходимо отдельно упомянуть модификацию ячейки из нескольких триггеров (рисунок 2.6), так как к ней добавляется ещё один триггер, на который поступает прямой сигнал старшего разряда остатка, подаваемый на мультиплексоры через буфер (рисунок 2.8). Выходной сигнал с этого триггера (триггерN) используется для операции сложения с прямым или инверсным делителем в зависимости от пришедшего сигнала в основной базовой ячейке. Элемент помещается в верхних частях фрагмента, содержащего триггеры, так как в этом месте располагаются только шины разводки.
Такую проблему можно решить добавлением инвертора к инверсному сигналу мультиплексора, который проходит через ячейку для формирования выходных значений и который будет иметь на своём пути необходимый инвертор. Но при решении, описанном выше триггерN находиться в самой крайней позиции, которая может быть очень далеко от ячейки, в которую нужно вернуть сигнал. Такое решение может вызвать нежелательные задержки, из-за ослабления сигнала паразитными ёмкостями.
Паразитная ёмкость – это нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем [4]. Обычно, паразитная ёмкость наблюдается при моделировании схемы и может вызвать серьёзные проблемы при настройке устройства, больше всего это проявляется на высоких частотах. Паразитную ёмкость полностью устранить невозможно, но необходимо свести эффект к нулю.
Рисунок 2.7 – Структурная схема ячейки trigg_right_together2
Поэтому для решения этой задачи был использован дополнительный триггер, расположенный в непосредственной близости от нужной ячейки и невлияющий на габариты текущей и смежных ячеек.
Рисунок 2.8 – Структурная схема ячейки trigg_right_together1