如何采用门控时钟来设计低功耗时序电路

如何采用门控时钟来设计低功耗时序电路

　　电路运算

　　以分频因子为10(即2N=10)的电路为例。由于传统约翰逊计数器在分频因子为2N时需要N个触发器，要使分频因子为10，电路中需要2N/2 = 10/2 = 5个触发器。分频器电路的输出是2N/2 = 5，这时减法器的输出则为(5-4) = 1，再馈入多路复用器的选择线路，其二进制表示为0001。这个4位sel[3:0]=0001信号极为重要，因为它不仅控制着门控时钟逻辑，还在分流和延迟路径中做出选择。

图4：分频因子为10的电路运算

　　在这种情况下，只有Sel[0]会变为1并启用s触发器的时钟，并且同样地，sel[3]、sel[2]、sel[1]将相应禁用 (b、c、d、e、f、g、h、i)、(k, l, m, n)、(p、q)触发器的时钟，见图4中突显部分。另外需要注意的是，“a, j, o 和r”触发器将始终启用。这样一来，不仅启用了所需的触发器，并且该电路可在第4个多路复用器的输出上获得所需的输出时钟。因此，在这个示例中，共有5个触发器接收到时钟，其他触发器的时钟将自动被禁用。

　　我们对上述计数器进行了模拟，其结果以RTL波形的形式呈现在图5中。根据图5可以推出：修改后的计数器采用sel[3:0]作为4’h0001，将一个100 MHz的时钟进行分频，提供10 MHz的输出。

图5：分频因子为10的波形