D Flip-Flop

Поведенческая модель D-триггера.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.IntegratedCircuits.Logic.DataFlipFlop

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Integrated Circuits/Logic/D Flip-Flop

Описание

Блок D Flip-Flop реализует поведенческую модель тактируемого D-триггера. Блок хранит однобитовое значение: 0 (low) или 1 (high).

У блока есть два входных порта: порт данных D и тактовый порт Clk. Блок передает данные с порта D на выходной порт Q. Выходное значение обновляется только в момент перехода тактового сигнала через активный фронт. В противном случае блок сохраняет выходное значение в предыдущем состоянии.

Можно настроить обновление выходного значения по спадающему или нарастающему фронту тактового сигнала. Чтобы обновление происходило только при переходе тактового сигнала с уровня high на low, установите для параметра Edge trigger значение Falling. Чтобы обновление происходило только при переходе тактового сигнала с уровня low на high, установите для параметра Edge trigger значение Rising. В приведенной ниже таблице истинности показаны логические уровни на входах и выходе блока. Нижний индекс n обозначает значение в текущем тактовом цикле, а n-1 — значение в предыдущем тактовом цикле. Логический уровень на инвертированном выходном порту !Q является обратным логическому уровню на порту Q.

Значение параметра Edge trigger Clk_n-1 Clk_n Q_n

Значение параметра Edge trigger	Clk_n-1	Clk_n	Q_n
`Falling`	`0`	`0`	`Q_n-1`
`Falling`	`0`	`1`	`Q_n-1`
`Falling`	`1`	`0`	`D_n`
`Falling`	`1`	`1`	`Q_n-1`
`Rising`	`0`	`0`	`Q_n-1`
`Rising`	`0`	`1`	`D_n`
`Rising`	`1`	`0`	`Q_n-1`
`Rising`	`1`	`1`	`Q_n-1`

Falling

0

Q_n-1

Falling

0

1

Q_n-1

Falling

1

0

D_n

Falling

1

Q_n-1

Rising

0

Q_n-1

Rising

0

1

D_n

Rising

1

0

Q_n-1

Rising

1

Q_n-1

Чтобы задать логический уровень на порту Q в начале моделирования, в группе параметров Initial Targets установите для параметра Output logic значение 0 или 1. Дополнительную информацию о начальных значениях см. в статье Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Входные сигналы затвора имеют бесконечное сопротивление и конечную или нулевую емкость.

Если напряжение на затворе превышает пороговое напряжение, блок интерпретирует логический уровень на входе как 1. В противном случае блок интерпретирует логический уровень на входе как 0. Блок вычисляет пороговое напряжение как среднее значение параметров Low level input voltage и High level input voltage.

Выходной сигнал затвора зависит от параметра Output current-voltage relationship. Установите для этого параметра значение Linear для ускорения моделирования или Quadratic для получения более точных результатов. Для большинства моделей рекомендуется использовать значение Linear. Значение Quadratic можно использовать для проверки результатов, полученных с помощью более простой линейной модели.

Если для параметра Output current-voltage relationship установлено значение Linear:

При логическом уровне 0 на порту Q выходное напряжение равно значению параметра Low level output voltage.
При логическом уровне 1 на порту Q выходное напряжение равно значению параметра High level output voltage.
Резистивно-емкостная постоянная времени выходного конденсатора затвора равна значению параметра Propagation delay.

Если для параметра Output current-voltage relationship установлено значение Quadratic:

Выходное напряжение является функцией выходного тока. Для тока нулевой нагрузки:
- если логический уровень на порту Q равен 0, выходное напряжение равно нулю;
- если логический уровень на порту Q равен 1, выходное напряжение равно значению параметра Supply voltage.
Запаздывание входного сигнала затвора приблизительно соответствует значению параметра Propagation delay.

Допущения и ограничения

Для повышения скорости моделирования блок не моделирует каждое внутреннее MOSFET-устройство затвора по отдельности. Поэтому блок неточно моделирует отклик затвора на входной шум и входные напряжения, близкие к пороговому напряжению.
Если вы моделируете схему с обратной связью вокруг набора логических элементов, необходимо установить для параметра Propagation delay ненулевое значение для одного или нескольких затворов.

Порты

Ненаправленные

# D — вывод данных
электричество

Details

Ненаправленный электрический порт, связанный с выводом данных.

Имя для программного использования

data_pin

# Q — выходной контакт
электричество

Details

Ненаправленный электрический порт, связанный с выходным контактом.

Имя для программного использования

output_pin

# !Q — инвертированный выходной контакт
электричество

Details

Ненаправленный электрический порт, связанный с инвертированным выходным контактом.

Имя для программного использования

inverted_output_pin

# Clk — тактовый вывод
электричество

Details

Ненаправленный электрический порт, связанный с тактовым выводом.

Имя для программного использования

clock_pin

Выход

# Invalid — достоверность выходного сигнала
скаляр

Details

Порт достоверности выходного сигнала, безразмерная величина. Во время установки и удержания значение скалярного сигнала равно 1. В этих условиях выходной сигнал реального D-триггера непредсказуем. В противном случае значение скалярного сигнала равно 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Expose output validity port.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Outputs

# Protection diode forward voltage — прямое напряжение защитного диода
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение, при превышении которого срабатывает защитный диод.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`0.6 V`
Имя для программного использования	`V_forward_diode`
Вычисляемый	Да

# Propagation delay — время изменения состояния выходного напряжения
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Время, необходимое для изменения выходного напряжения из состояния low в состояние high или из состояния high в состояние low после изменения входных логических уровней.

Если для параметра Propagation delay установлено значение 0, то значение параметра Output resistance должно быть положительным.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`25.0 ns`
Имя для программного использования	`delay`
Вычисляемый	Да

# Measurement voltage — измерительное напряжение питания
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение питания затвора, при котором задаются выходные сопротивления и токи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`5.0 V`
Имя для программного использования	`V_measurement`
Вычисляемый	Да

# Low level output voltage — выходное напряжение при логическом уровне 0
V | uV | mV | kV | MV

Details

Выходное напряжение, когда логический уровень на выходном контакте равен 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Linear.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`0.0 V`
Имя для программного использования	`V_OL`
Вычисляемый	Да

# High level output voltage — выходное напряжение при логическом уровне 1
V | uV | mV | kV | MV

Details

Выходное напряжение, когда логический уровень на выходном контакте равен 1.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Linear.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`5.0 V`
Имя для программного использования	`V_OH`
Вычисляемый	Да

# Output resistance — выходное сопротивление
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Выходное сопротивление, которое блок использует для моделирования падения выходного напряжения, вызванного выходным током. Это значение можно рассчитать по техническим характеристикам, разделив выходное напряжение высокого уровня на максимальный выходной ток низкого уровня.

Если для параметра Propagation delay установлено значение 0, значение параметра Output resistance должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Linear.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`25.0 Ohm`
Имя для программного использования	`R_output`
Вычисляемый	Да

# Logic HIGH output current I_OH when shorted to ground — выходной ток при логическом уровне 1
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA

Details

Выходной ток, когда логический уровень на выходе равен 1, но нагрузка заставляет выходное напряжение стремиться к нулю.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
Значение по умолчанию	`63.0 mA`
Имя для программного использования	`I_OH`
Вычисляемый	Да

# Setup time — время, в течение которого входные данные должны оставаться стабильными до перехода
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Минимальное время до перехода через активный фронт тактового сигнала, в течение которого входные данные должны оставаться стабильными для корректной работы защелок триггера.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`20.0 ns`
Имя для программного использования	`t_setup`
Вычисляемый	Да

# Expose output validity port — опция отображения порта достоверности выходного сигнала

Details

Возможность активировать порт Invalid.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_validity_output`
Вычисляемый	Нет

# Logic LOW output current I_OL when shorted to Vcc — выходной ток при логическом уровне 0
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA

Details

Выходной ток, когда логический уровень на выходе равен 0, но нагрузка заставляет выходное напряжение стремиться к значению параметра Supply voltage.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
Значение по умолчанию	`-45.0 mA`
Имя для программного использования	`I_OL`
Вычисляемый	Да

# Logic HIGH output resistance at zero current and at I_OH — сопротивление при логическом уровне 1
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление, когда логический уровень на выходе равен 1. Установите для этого параметра значение в виде вектора-строки из двух значений сопротивления , где — градиент зависимости выходного напряжения от тока при отсутствии выходного тока, а — градиент зависимости выходного напряжения от тока при коротком замыкании выхода на землю.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`[25.0, 250.0] Ohm`
Имя для программного использования	`R_OH_vector`
Вычисляемый	Да

# Output current-voltage relationship — модель зависимости выходного тока от напряжения
Linear | Quadratic

Details

Модель, определяющая зависимость выходного тока от выходного напряжения. Установите для этого параметра значение Linear для более быстрого моделирования и Quadratic для более точных результатов.

Значения	`Linear` \| `Quadratic`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`output_type`
Вычисляемый	Нет

# Logic LOW output resistance at zero current and at I_OL — сопротивление при логическом уровне 0
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление, когда логический уровень на выходе равен 0. Установите для этого параметра значение в виде вектора-строки из двух значений сопротивления , где — градиент зависимости выходного напряжения от тока при отсутствии выходного тока, а — градиент зависимости выходного напряжения от тока, когда нагрузка заставляет выходное напряжение стремиться к значению параметра Supply voltage.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`[30.0, 800.0] Ohm`
Имя для программного использования	`R_OL_vector`
Вычисляемый	Да

# Supply voltage — напряжение питания
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение, которое подается на затвор в схеме.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`5.0 V`
Имя для программного использования	`V_supply`
Вычисляемый	Да

# Hold time — время, в течение которого входные данные должны оставаться стабильными после перехода
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Минимальное время после перехода через активный фронт тактового сигнала, в течение которого входные данные должны оставаться стабильными для корректной работы защелок триггера.

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`5.0 ns`
Имя для программного использования	`t_hold`
Вычисляемый	Да

# Protection diode on resistance — сопротивление открытого защитного диода
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Градиент зависимости напряжения от тока для защитных диодов при прямом смещении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Output current-voltage relationship значение Quadratic.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`5.0 Ohm`
Имя для программного использования	`R_on_diode`
Вычисляемый	Да

Inputs

# Edge trigger — активный фронт тактового сигнала
Falling | Rising

Details

Активный фронт тактового сигнала. Чтобы обновлять выходное значение только при переходе логического уровня на порту Clk со значения 1 на значение 0, установите для этого параметра значение Falling. Чтобы обновлять выходное значение только при переходе логического уровня на порту Clk со значения 0 на значение 1, установите для этого параметра значение Rising.

Значения	`Falling` \| `Rising`
Значение по умолчанию	`Falling`
Имя для программного использования	`edge_trigger`
Вычисляемый	Нет

# High level input voltage — входное напряжение, выше которого логический уровень равен 1
V | uV | mV | kV | MV

Details

Входное напряжение, выше которого блок интерпретирует входной логический уровень как 1.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`3.0 V`
Имя для программного использования	`V_IH`
Вычисляемый	Да

# Low level input voltage — входное напряжение, ниже которого логический уровень равен 0
V | uV | mV | kV | MV

Details

Входное напряжение, ниже которого блок интерпретирует входной логический уровень как 0.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`2.0 V`
Имя для программного использования	`V_IL`
Вычисляемый	Да

# Average input capacitance — входная емкость затвора MOSFET
F | pF | nF | uF | mF

Details

Фиксированная емкость, приблизительно соответствующая входной емкости затвора MOSFET. Емкость MOSFET зависит от приложенного напряжения. Если этот блок управляется другим затвором, параметр Average input capacitance обеспечивает время нарастания, аналогичное времени нарастания MOSFET. Значение этой емкости можно найти в техническом описании производителя. Для быстрого моделирования установите для этого параметра значение 0.

Единицы измерения	`F` \| `pF` \| `nF` \| `uF` \| `mF`
Значение по умолчанию	`5.0 pF`
Имя для программного использования	`C_input`
Вычисляемый	Да