異步復位D觸發(fā)器原理詳解 Reset信號怎么產生的

復位的目的

復位信號在數(shù)字電路里面的重要性僅次于時鐘信號。對一個芯片來說，復位的主要目的是使芯片電路進入一個已知的，確定的狀態(tài)。主要是觸發(fā)器進入確定的狀態(tài)。在一般情況下，芯片中的每個觸發(fā)器都應該是可復位的。

異步復位D觸發(fā)器

如圖1，將邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器的結構稍作改變，可以得到異步復位和異步置位的D觸發(fā)器；所謂置位就是不需要通過時鐘電平變化直接將D觸發(fā)器的鎖存值改變；所謂復位就是不需要通過時鐘電平變化，直接將觸發(fā)器鎖存值置0。為了實現(xiàn)異步復位和置位功能，需要引入SD和RD信號。因為SD和RD是以高電平作為置1和置0輸入信號的，所以必須把D觸發(fā)器的4個反相器變成或非門。其中，SD和RD端的內部連線以虛線示出。

圖1異步復位的D觸發(fā)器

對于該異步復位D觸發(fā)器的功能探討如下：在非置位或非復位時，SD=RD=0，此時該異步復位D觸發(fā)器具有和普通的D觸發(fā)器一樣的功能，鎖存狀態(tài)只和輸出信號D以及時鐘電平相關。在SD或RD=1時，該異步復位D觸發(fā)器可以迅速置位和復位，SD=1，RD=0時，可以迅速置位為1；SD=0，RD=1時，可以迅速復位為0。

recovery time和removal time

recovery time即恢復時間，撤銷復位時，恢復到非復位狀態(tài)的電平必須在時鐘有效沿來臨之前的一段時間到來，才能保證時鐘能有效恢復到非復位狀態(tài)，此段時間為recovery time。類似于同步時鐘的setup time。這個針對是本周期的RD的“恢復到非復位狀態(tài)的電平”。

removal time 即去除時間，撤銷復位時，在時鐘有效沿來臨之后復位信號還需要保持的時間為去除時間removal time(去除時間)。類似同步時鐘hold time。這個針對是下個周期的RD的“新的復位狀態(tài)的電平”。

如上文所討論，復位時SD=0，RD=1時，觸發(fā)器輸出態(tài)為0；那么撤銷復位時SD=0保持不變，RD會經歷一個從1變?yōu)?的下降沿，并保持為0。

圖2恢復時間和去除時間示意圖

圖2中是RD=0時是復位狀態(tài)，不過用來說明恢復時間和去除時間的含義，效果是一樣的。

Reset信號怎么產生的

這個真沒研究過。Reset不就是0和1嗎？design中怎么可以提供的穩(wěn)定的0和1？那就是TIE High cell （Tie 1）和TIE Low cell（Tie 0）。

圖3某reset信號產生電路示意圖

如圖3所示，是我畫的一個reset信號產生電路，沒有官方來源，僅供參考。

為什么reset信號要通過reg接出去？因為reset信號和下一級的異步reset信號之間存在timing check，reg2reg就是同步電路的timing check。

為什么用兩個reg打拍，一個不行嗎？因為reg去采集TIE high或TIE low的信號時，是有一個時間將窗的（時鐘上升沿附近的Tsetup+Thold區(qū)間），那么相對來說reg本身采集到的glitch態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）幾率很小；如果用兩個reg去采，采集到glitch態(tài)的幾率更小。

為什么TIE high和TIE low采集的信號會有glitch？影響因素太多了：環(huán)境溫度的突變、附近pg網絡的瞬時變化（例如附近的cell突然翻轉，crosstalk的影響等）、供電電源的電壓突變等等。

審核編輯：湯梓紅