首页 > 技术 > 内容

FPGA设计拦路虎之亚稳态度决定一切

时间:2025-12-01  作者:Diven  阅读:0

面试必问题目,先记几个:

1.亚稳态会导致数字系统出现莫名其妙的故障

2.亚稳态这种现象不能绝对避免

3.满足寄存器Tsu和Th的采样,通常不会出现亚稳态现象

4.违反寄存器tsu或tH的采样不一定会导致亚稳态输出

5.亚稳态现象发生的概率不能消除,只能降低。

        亚稳态这种现象是不可避免的,哪怕是在同步电路中也有概率出现,所以作为设计人员,我们能做的是减少亚稳态发生的概率。由于亚稳态而计算出的平均无故障工作时间 (MTBF)。设计人员是否应采取措施减少此类故障发生的机会。

        以下拿爬山的小球作为例子解释。

        左上的图,表示信号跳变时,已经超过了时钟沿后的保持时间了。这时触发器的输出还是旧值,可参考左下的时序图。

        中上的图,表示信号跳变时,正好满足时钟沿的建立和保持时间。这时触发器的输出为新值,可参考中下的时序图。

        右上的图,表示信号跳变时,不满足时钟沿的建立和保持时间。这时触发器的输出是亚稳态,可参考右下的时序图。

Figure 1. Metastability Illustrated as a Ball Dropped on a Hill

        下图表示,亚稳态经过一段时间会稳定到新值或者旧值。也就是小球在山顶或者山腰会回落到山脚,要么是左边,要么是右边。

Figure 2. Examples of Metastable Output Signals

        跨时钟域的经典处理方法就是多打两拍,也可以使用三拍或者更多拍的同步寄存器同步。

Figure 3. Sample Synchronization Register Chain

        如上都是阐述的单bit跨时钟域的处理,而对于总线跨时钟的如何处理呢?我们下期再讲。


审核编辑:刘清

猜您喜欢


外六角法兰面螺栓是常见的紧固件,应用于机械、建筑等领域。与普通螺栓相比,外六角法兰面螺栓的主要区别在于其独特的法兰设计。法兰部分起到增大接触面积的作用,能够有效...
2015-03-09 00:00:00
SC-74A是一款在电子产品和工业设备中广泛应用的高性能组件。它以其卓越的性能、可靠性和多功能性,成为现代技术发展的重要组成部分。本文将深入探讨SC-74A的特...
2025-02-24 11:23:39
贴片电阻因其体积小巧,在电子电路中广泛应用。读懂其阻值对于电路设计和维修至关重要。贴片电阻通常采用数字编码来表示阻值,常见的有三位数和四位数编码。三位数编码中,...
2024-11-26 11:29:13
在当今信息化时代,2G、3G、4G和5G模块在通信领域是非常重要的配件。2G模块主要用于基本的语音通话和短信服务,适合简单的物联网应用,如远程监控和数据采集。随...
2009-01-01 00:00:00
贴片电阻上的「1202」标识并非直接代表阻值,而是采用数字编码表示法。其中,「12」代表有效数字,而「02」代表10的幂次方。具体来说,将「12」作为有效数字,...
2025-04-14 15:03:47
插件电阻作为电子元件中的重要组成部分,其规格和品牌选择变得尤为关键。丰晶(Gausstek)作为业界知名的插件电阻生产商,高品质的产品和多样的规格赢得了认可。本...
2015-12-24 00:37:13
保险丝作为重要的安全保护元件,有着着不可替代的作用。SEFUSE作为市场上知名的一次性保险丝品牌,高品质和可靠性赢得了广大用户的信赖。本文将详细介绍SEFUSE...
2022-08-14 16:37:30
薄膜电容器在电子行业中应用。广东地区的薄膜电容器价格受多种因素影响。本文将为你最新的价格信息,帮助你更好了解市场。薄膜电容器的定义薄膜电容器是由绝缘薄膜材料制成...
2025-04-12 22:01:11
µSIP9(MicroSysteminPackage9)是一种新兴的微型封装技术,旨在满足现代电子产品对小型化、高性能和高集成度的需求。随着物联网、智能家居和可...
2025-02-24 13:24:14
贴片电阻体积小,直接印阻值不太方便,所以通常采用字母数字组合来表示阻值。这种标记方式遵循一定的规则,理解了这些规则,就能轻松读懂电阻值。一般来说,三位数的标记中...
2024-11-26 11:29:33