圖1 D某款觸發(fā)器示意圖

我理解這個(gè)D觸發(fā)正常運(yùn)轉(zhuǎn)要滿足四個(gè)約束，第一個(gè)是建立時(shí)間，第二個(gè)是保持時(shí)間，第三個(gè)是對(duì)于最后一個(gè)傳輸門的關(guān)斷時(shí)間的控制，第四個(gè)是時(shí)鐘周期 約束。

建立時(shí)間約束和保持時(shí)間和保持時(shí)間約束是使觸發(fā)器能夠正常采集新的數(shù)據(jù)信號(hào)D，時(shí)鐘周期約束是使數(shù)據(jù)信號(hào)能夠正常的傳播給下一級(jí)觸發(fā)器。

我們把D觸發(fā)器的前一個(gè)鎖存器（或者叫雙穩(wěn)態(tài)電路，就是前一個(gè)環(huán)形電路）叫做D觸發(fā)器的采集部分，把D觸發(fā)器的后一個(gè)鎖存器（或者叫雙穩(wěn)態(tài)電路，就是后一個(gè)環(huán)形電路）叫做D觸發(fā)器的傳播部分。

建立時(shí)間約束

假設(shè)CLK的初始狀態(tài)為0，從左往右，此時(shí)第一個(gè)傳輸門導(dǎo)通，第二個(gè)傳輸門關(guān)閉，第三個(gè)傳輸門關(guān)閉，第四個(gè)傳輸門導(dǎo)通。

此時(shí)D觸發(fā)器的采集部分信號(hào)走向?yàn)椋篋 -> a -> b -> c -> d 。從以上信號(hào)走向可以看出，信號(hào)必須在CLK上升沿到來(lái)之前在d點(diǎn)保持穩(wěn)定，否則如果在這之前D pin的信號(hào)發(fā)生變化，就會(huì)導(dǎo)致DFF鎖住錯(cuò)誤的信號(hào)。

換句話說(shuō)，如果假設(shè)路徑1需要花費(fèi)的時(shí)間為t0，那么D處的信號(hào)必須要在CLK上升沿之前的t0或更早的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。此即setup的物理意義，也是timing report種library setup time所代表的含義。

為什么在建立階段，信號(hào)需要傳播到d點(diǎn)，而不是a點(diǎn)或b點(diǎn)或c點(diǎn)呢？因?yàn)?a href="http://www.www27dydycom.cn/outside?redirect=#" target="_blank">反相器的導(dǎo)通靠的是柵極襯底之間的電勢(shì)差在襯底表面形成一層反型層來(lái)導(dǎo)電。

以pmos為例，襯底是N阱，襯底表面的反型層p型層，但是其實(shí)襯底表面的空穴（帶正電）和襯底里面的電子（多子，帶負(fù)點(diǎn)）一直存在對(duì)向運(yùn)動(dòng)（這種運(yùn)動(dòng)是不是叫湮沒(méi)？一次消滅一對(duì)導(dǎo)電粒子）（運(yùn)動(dòng)能量來(lái)源一是二者之前天然電勢(shì)差形成的靜電能）；

在反向器輸入端有電流輸入時(shí)，可以不斷的提供靜電位能使得襯底上的反型層保持一定的粒子濃度進(jìn)行導(dǎo)電；當(dāng)反相器輸入電流突然消失，沒(méi)有持續(xù)的電位能維持反型層的存在，那么此時(shí)反相器的導(dǎo)電性只能維持一個(gè)很短的時(shí)間；

另外反相器此時(shí)的輸入電流在導(dǎo)線（有電阻，會(huì)做功）上不斷耗散，可能電流都傳不到下一個(gè)反相器；所以數(shù)據(jù)信號(hào)必須傳播到d點(diǎn)。

此時(shí)D觸發(fā)器的傳播部分信號(hào)走向?yàn)椋篽->e->f->g->h。后一個(gè)環(huán)形電路導(dǎo)通，使得觸發(fā)器輸出端Q一直是一個(gè)穩(wěn)定態(tài)。

保持時(shí)間約束

當(dāng)CLK從0變成1后，從左往右，此時(shí)第一個(gè)傳輸門關(guān)閉，第二個(gè)傳輸門導(dǎo)通，第三個(gè)傳輸門導(dǎo)通，第四個(gè)傳輸門關(guān)閉。

此時(shí)信號(hào)走向?yàn)閐 -> a -> -> b -> e -> f(Q) -> g -> h。需要注意的是，當(dāng)信號(hào)從0變?yōu)?的過(guò)程中，在一段很短的時(shí)間內(nèi)，所有傳輸門都可能導(dǎo)通，若此時(shí)D端信號(hào)發(fā)生變化而CLK的transition比較慢，則會(huì)發(fā)生新值覆蓋舊值而導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤的現(xiàn)象。

因此，D段信號(hào)需要在傳輸門完成開(kāi)/關(guān)過(guò)程中保持穩(wěn)定，此即為hold的物理意義，也是timing report中l(wèi)ibrary hold time代表的含義。

為什么CLK從0變?yōu)?后，d->a->b->c->d環(huán)形電路可以保持呢（傳輸過(guò)程中間肯定有能量耗散）？是不是因?yàn)槊看蝹鲗?dǎo)到傳輸門之后，電源網(wǎng)絡(luò)又重新給反相器的柵襯電容充電，所以讓能量又起來(lái)了？

對(duì)于最后一個(gè)傳輸門的關(guān)斷時(shí)間的控制

在信號(hào)從d傳輸?shù)絝（Q的）過(guò)程中， e點(diǎn)和f點(diǎn)之間的反相器的柵漏電容的逐步變小（電荷在釋放）導(dǎo)致輸入電流逐漸截止；如果第四個(gè)傳輸門（從左往右）關(guān)閉的過(guò)早，那么可能導(dǎo)致Q端的輸出為高阻態(tài)，為了防止這種情況出現(xiàn)，最后一個(gè)傳輸門不能過(guò)早關(guān)斷。

時(shí)鐘周期約束

時(shí)鐘上升沿到達(dá)后至少要保證數(shù)據(jù)信號(hào)從d點(diǎn)傳播到h點(diǎn)，中間的delay為 t1的話，那么時(shí)鐘周期應(yīng)該≥2t1.