Обеспечение синхронизации и связности сигналов на этапах аттестации проекта, производства изделий и их применения.

Все предпосылки для надежной бессбойной работы электронной системы закладываются на этапе ее разработки. Однако невозможно создать систему работоспособную в любых условиях применения и при этом абсолютно устойчивую к любому разбросу технологических параметров элементов. Система будет работоспособна и надежна только при соблюдении достаточно жестких требований к производству и условиям применения. Эти условия определяются на этапе аттестации проекта. Условия производства и эксплуатации составляют единый комплекс ограничений. Например, невозможно изменить условия эксплуатации изделий, не контролируя их работоспособность в этих условиях в процессе производства.

Сложнофункциональные микросхемы, имеют повышенную чувствительность к шумам, помехам и неоднородностям физической структуры. Эти особенности усложняют технические процедуры аттестации изделий и установление достоверных критериев отказов. Однако, организационные методы обеспечения качества на этапах аттестации, производства и эксплуатации остаются одинаковыми для микросхем любой сложности.

Элементы подсистем синхронизации для сф-блоков

Так как маршрут проектирования СНК не предусматривает переделку СФ-блоков, то каждый СФ-блок должен иметь собственную подсистему синхронизации. Функции подсистемы синхронизации в СФ-блоке те же, что и в любых синхронных микросхемах. Это инициализация устройства при включении питания, генерация и распределение синхросигналов, выравнивание задержек на выходных шинах данных и восстановление данных на входах. Совместная работа СФ-блоков в составе СНК достигается реализацией асинхронного протокола передачи данных или передачей синхросигнала вместе с данными по одной шине от одного блока к другому. Для работы с внутренними шинами СНК в состав СФ-блоков вводятся внутренние интерфейсы и синхрогенераторы. Также как в системах на печатных платах в СНК на все СФ-блоки распределяются параллельно только сравнительно низкочастотные опорные синхросигналы. Высокочастотные синхросигналы вырабатываются внутри СФ-блоков собственными синхрогенераторами или восстанавливаются внутренними интерфейсами из входного потока данных. Независимая локальная синхронизация снижает уровень помех в общих цепях питания, так как переключения элементов в разных СФ-блоках происходят в разное время.

Синхрогенераторы для сф-блоков

Требования к электрическим параметрам синхрогенераторов для цифровых и аналого-цифровых СФ-блоков обычно не очень жесткие. Основная проблема состоит в том, что традиционный маршрут проектирования синхрогенераторов основан на использовании принципа фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и аналоговых методов управления с применением R-C фильтров нижних частот. При этом R-C фильтры занимают большую площадь на кристалле или подключаются извне через выводы микросхемы. Для СНК с десятью локальными синхросигналами потребуется не менее 30 внешних компонентов на плате, 20 дополнительных выводов корпуса или увеличение площади кристалла в 2-3 раза. Технико-экономические показатели продукции при этом значительно ухудшаются. Для СФ-блоков требуются новые схемы синхрогенераторов, в которых используются цифровые малогабаритные фильтры нижних частот без внешних компонентов.

Основным критерием выбора структуры синхрогенератора с цифровой ФАПЧ является требуемая величина кратковременной нестабильности частоты – так называемого джиттера (jitter – уход, «дрожание» частоты). Так как цифровая система работает дискретно, то джиттер не может быть меньше одного дискрета перестройки генератора (единицы младшего разряда контролирующей системы управления). Для СФ-блоков в составе СНК достаточно иметь синхросигналы с джитттером порядка 3-5% . Это обычная величина для цифровых систем. Вторым критерием выбора структуры является заданная номинальная частота синхросигнала.