亚稳态

• 亚稳态是由于违背了触发器的建立时间和保持时间而产生的；

• 同步系统中输入信号总是满足触发器的时序要求，所以不会发生亚稳态；

• 异步设计中，由于数据和时钟的关系不是固定的，因此会出现违反建立时间和保持时间的现象，会出现亚稳态；

• 亚稳态危害：触发器的输出会产生毛刺，或者暂时保持在不稳定状态而且需要很长时间才能回到稳定状态；

• 违背时序要求的可能因素：

• 输入信号是异步信号

• 时钟偏移、摆动高于容限值

• 信号在两个不同频率或者相同频率不同相位或者偏移不同的时钟域下跨时钟域工作

• 组合延迟使得触发器的数据输入在亚稳态窗口内发生变化；

 

• 避免亚稳态措施：

1. 确保时钟周期足够长；

2. 使用同步器（多级同步器、时钟倍频电路的多级同步器）

3. 采用响应更快的触发器（缩短亚稳态窗口Tw，与工艺有关，受硬件制约）

4. 使用亚稳态硬化触发器（专为高带宽设计并减少为时钟域输入电路而优化的采样时间）

5. 使用级联触发器

6. 减少采样速率

7. 避免使用dV/dt低的输入信号

8. 对异步信号进行同步提取边沿

9.改善时钟质量，用边沿变化快速的时钟信号

10.降低系统时钟（不常见，因为高速率正确处理才是目的）

11. FIFO进行跨时钟处理

12. 异步复位，同步释放

13. 采用握手进行交互

 

 

 

【某鑫笔试题】

 

对解决亚稳态问题有效果的方法是

A 用反应更快速的DFF

B 改善时钟质量， 用边沿变化快速的时钟信号

C 降低时钟频率

D 引入同步机制， 如加两级触发器

解析： 根据以上可知，这四个选项都对解决亚稳态问题有效果， 所以全部正确的。