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簡述兩級同步的副作用

jf_78858299 ? 來源:Hack電子 ? 作者:Hack電子 ? 2023-05-11 16:24 ? 次閱讀

看的東西多了,發現有些并未領會到位。單bit信號的跨時鐘域傳輸,可以使用兩級同步,但后果呢?

重復一下亞穩態,違反觸發器的時序特性,可能導致觸發器的輸出進入亞穩態,亞穩態不在0和1的電壓范圍內。數字電路的功能體現在0和1上,亞穩態可能導致功能錯誤

圖片

亞穩態可能繼續傳播,即保持亞穩態,也可能經過一定時間穩定到0和1。換句話說,亞穩態穩定后,信號可能保持不變,也可以翻轉(相比上一個周期)

采用兩級同步后,亞穩態不能被消除,增加的一級觸發器隔離了亞穩態。下圖中,盡管F2發生亞穩態,倘若其亞穩態能在一個周期內恢復,C的輸出不會傳播亞穩態。

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但由于亞穩態穩定結果是不確定的,兩級同步會讓觸發器的結果在一個周期內uncertainty

對于多bit信號,如果逐一使用兩級同步,會帶來一致性問題。如下圖所示,x2,y2在clkb的上升沿附近翻轉,導致x3和y3產生亞穩態,下一個周期,由于亞穩態穩定后的結果不確定,X4能夠采樣到1,而Y4采樣到0,導致信號在傳輸過程中錯拍。在下一個周期,由于信號不在時鐘沿翻轉,Y4能夠采樣到1.

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很明顯,xy從00變化到11,接收端能夠采樣到00-10-11

最后,信號的脈沖寬度也有要求。當快時鐘域到慢時鐘域,會存在漏采的問題。原本想要采樣1,卻只能收到0

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一個簡單的脈沖擴展電路如下,當然也可以使用握手協議。原時鐘域打拍,取或,再寄存一拍(組合電路計算可能有毛刺)

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