亚稳态小结

文章目录

• 1. 什么是亚稳态，产生的原因，如何处理？
• 2. 亚稳态窗口
• 3. 平均无故障时间(MTBF)
• 4. 同步器
• 5. 亚稳态检测电路

1. 什么是亚稳态，产生的原因，如何处理？

答：亚稳态是指触发器无法在规定的时间到达一个确定的状态。是由于触发器的Tsetup Thold违约造成的，当触发器进入亚稳态，会导致不能预测它的输出，并且这种不确定性会沿着电路传递下去。理论上亚稳态不能消除，只能降低，亚稳态可以通过两级或多级寄存器同步来处理。

1. 降低时钟频率
2. 提高时钟质量(指提高时钟的上升速度，可以减小亚稳态窗口，从而提高MTBF)
3. 引入同步机制
4. 用更快的触发器

2. 亚稳态窗口

亚稳态窗口具有特定的时间长度，这段时间内输入信号应该保持不变，建立时间和保持时间共同决定亚稳态窗口的宽度。

亚稳态窗口越大，器件进入亚稳态的概率越大。

3. 平均无故障时间(MTBF)

4. 同步器

第一个寄存器的作用是采样，第二个寄存器的作用是降低亚稳态发生的概率
注意：

1. 级联的寄存器必须使用同一个采样时钟。
2. 发送端时钟域寄存器输出和接收端异步时钟域级联寄存器输入之间不能有任何其他组合逻辑。
3. 同步器中级联的寄存器中除了最后一个寄存器外所有的寄存器只能有一个扇出，即其只能驱动下一级寄存器的输入。

5. 亚稳态检测电路

就是信号输入，然后通过寄存器的输出信号取反送入两个下降沿触发的寄存器，然后通过一个同或门之后寄存输出，正常情况同或输出为0，如果同或输出为1表示有亚稳态产生。