kellonjakoverkon

Kellonjakoverkko on digitaalisten laitteiden kellosignaalin jakeluun tarkoitettu verkko, jonka tehtävä on toimittaa yhdenmukainen kellosignaali useille lohkoille ja komponentteille. Sen tavoitteena on minimoida saapumisviiveen poikkeamat sekä signaalin jitteri, jotta jokainen osa voi toimia synkronisesti.

Rakenteeltaan kellonjakoverkko on yleensä hierarkinen. Kellosignaali jaetaan ensin suurille aliverkoille ja edelleen pienemmille lohkoille. Yleisimmät arkkitehtuurit ovat tasapainoinen clock tree eli H-puu sekä erilaiset verkkorakenteet suurissa piireissä. Suunnittelussa kiinnitetään huomiota viiveiden tasapainoon, kuormitusjakeluun sekä tehonkulutukseen ja kykyyn skaalata verkko suuriin järjestelmiin.

Keskeiset haasteet ovat viiveen epätasaisuus (skew), jitter sekä signaalin heikkeneminen kuormituksen ja johtimien kapasitanssin kasvaessa. Lämpötilavaihtelut ja prosessivarianssit voivat muuttaa ajoitusta. Käytössä ovat toistimet ja bufferit, jakajat sekä PLL- tai DLL-pohjaiset viiveenhallintatekniikat. Deskew-tekniikoilla voidaan tasata eroja eri osien välillä.

Kellonjakoverkko on keskeinen osa sekä ASIC- että FPGA-pohjaisissa järjestelmissä sekä suurissa SoC-ratkaisuissa, joissa sama kello on jaettava monille logiikan osille.

Hyvin suunniteltu kellonjakoverkko parantaa järjestelmän suorituskykyä, luotettavuutta ja energiatehokkuutta samalla minimoiden ajoitusvirheet.