关于亚稳态恢复到稳态的问题

chanjoe525 · 发表于 2016-6-21 17:38:45

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我们都知道采用多级触发器可以降低最后输出发生亚稳态的概率，但是一直有一个问题有疑惑：比如有一个3级同步器，一个亚稳态在FF2的输出变成了稳态，那我怎么知道这个稳定的状态就是前面FF1/D端输入本来要的数据呢？就是说FF1我想采的是1，但是发生了亚稳态，FF2/Q稳定下来后是0还是1呢？
求大神解惑！

yaya126 · 发表于 2016-6-21 18:38:04

回复 1# chanjoe525
3 级是DFF0/DFF1/DFF2 还是DFF1/DFF2/DFF3?

chanjoe525 · 发表于 2016-6-21 20:15:48

回复 2# yaya126

123哈，不好意思没说清楚

cutfor · 发表于 2016-6-21 22:11:10

亚稳态是因为有效沿时数据正在变化而发生的（如果是同步设计中出现那就是时序问题，异步设计中那就是电路设计要解决），有可能是正常的翻转也有可能是毛刺。那这时候怎么办呢！没怎么办，设计上不去管它！就是在数据变化时管它是0还是1，只要知道多个周期后肯定是稳态就行，或者是一组序列！所以慢到快用多级DFF，快到慢用FIFO。

yaya126 · 发表于 2016-6-22 10:27:32

从器件物理来说，“0”和“1”都有自己对应的电平范围，那从0/1变化过程中的中间态，对后级采样来说就是“非0非1”
MTBF = e (tr/τ)/ T0fa，用来描述亚稳态的概率，
tr ：分辨时间(从时钟沿开始)
τ ,T0 ：触发器参数
f ：采样时钟频率
a ：异步事件触发的频率
对于一个典型的0.25μm工艺的ASIC库中的一个触发器，我们取如下的参数：tr = 2.3ns, τ = 0.31ns, T0 = 9.6as, f=100MHZ, a = 10MHZ, MTBF = 2.01 days 即触发器每两天便可能出现一次亚稳态。这也就是我们需要采用两级或者三级同步原因。
但我个人的理解，“0/1”即使采在变化过程，对于数字逻辑来说，也是“非0即1”，那么亚稳态的意思就是，在变化的时候采用，不确定到底采到0还是1。回到你的问题，DFF1发生亚稳态，也只是说在整个采样序列立，到底是0多一个还是1多一个不确定。