Propagatievertragingen

Propagatievertragingen verwijzen naar de tijd die nodig is voor een verandering aan de ingang van een systeem om zich als een overeenkomstige verandering aan de uitgang te tonen. Ze vormen een belangrijk onderdeel van de timinganalyse in zowel digitale elektronica als communicatie, en onderscheiden zich van vertragingen door wachtrijvorming, verwerkingsvertragingen of transitieduur.

In digitale schakelingen wordt de propagatievertraging vaak aangeduid als tpd: de tijd tussen een inputovergang en de bijbehorende outputovergang. Deze tijd kan verschillen voor stijgende en dalende overgangen (t pHL en t pLH). De waarden hangen af van de gebruikte technologie, de complexiteit van de poort en de lengte van de interconnectie, en variëren van picoseconden tot nanoseconden per poort. Bij lange kritieke paden kan de totale vertraging aanzienlijk oplopen.

In communicatie- en netwerksystemen verwijst propagatievertraging naar de tijd die een signaal nodig heeft om de afstand tussen zender en ontvanger te overbruggen via het fysieke medium. Deze tijd wordt berekend als tprop = afstand / voortgangssnelheid van het signaal in het medium. In glasvezel en koperen kabels is die snelheid een fractie van de lichtsnelheid, wat leidt tot vertragingen in de orde van microseconden per kilometer. De exacte waarde hangt af van het medium en de temperatuursafhankelijkheid van de signaaltransmissie.

Factoren die vertraging beïnvloeden zijn onder meer lengte, materiaal-eigenschappen (dielektrische constanten), temperatuur en belasting. Bij digitale schakelingen spelen ook rij- en routingsvertragingen plus impedantieafstemming een rol, wat tot timing-skewe kan leiden. Meet- en analysemethoden zoals tijdsdomeinreflectometrie (TDR) worden gebruikt om vertragingen te kwantificeren.

Ontwerpers mitigeren vertragingen door kortere kritieke paden, buffering of retiming, snellere processen of interconnects met lagere capaciteit, en in netwerken door repeaters en versterkers of betere synchronisatieprotocollen.