FPGA设计拦路虎之亚稳态度决定一切

时间:2025-04-26  作者:Diven  阅读:0

面试必问题目,先记几个:

FPGA设计拦路虎之亚稳态度决定一切

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

电木铣/雕刻机是高效的加工工具,应用于木工、工艺品制作及模型制作等领域。利用高速旋转的刀具,能够对各种材料进行精确的切削和雕刻,呈现出细腻的工艺效果。电木铣/雕...
2015-07-29 00:00:00

CCD图像传感器是通过将光学信号转换为数字电信号来实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。光学信号转化为数字信号主要由三部分组成,即镜片,彩色滤镜和感应电路。镜...
2024-02-27 17:08:00

二极管是重要的电子元件,应用于整流、信号调制、开关电路等多种场合。理解二极管的工作原理,对于电子工程师和爱好者来说非常重要。在众多的概念中,反偏是一个重要的术语...
2025-04-01 08:01:40

在现代办公和学习环境中,装订耗材是非常重要的配件。常见的装订耗材包括装订机、装订钉、胶装胶水、塑料封面和纸夹等。装订机是将纸张整齐固定在一起的工具,适用于各种文...
2025-04-23 00:00:00

SS510贴片二极管是应用于电子设备中的重要元件。主要用于整流、保护电路和信号调节等方面。了解SS510贴片二极管的参数,对于电子工程师和设计师来说非常重要,有...
2025-03-31 17:30:34

FIFO存储器,即“先进先出”(First In, First Out)存储器,是数据结构和存储机制,遵循“先进入者先出去”的原则。FIFO存储器常用于计算机科...
2009-05-12 00:00:00

r500贴片电阻代表阻值为0.5Ω(欧姆)。 「R」代表电阻,后面的数字则代表阻值。 对于小于1Ω的电阻,通常用「R」来代替小数点。 因此,r500中的「r」相...
2024-11-26 11:29:49

固态电容是电子元件。在电子设备中非常重要。本文将介绍固态电容的特点,帮助大家更好理解。高稳定性固态电容的稳定性高。不受温度影响。这样可以确保电容在不同环境下工作...
2025-03-22 13:01:39

设备为啥经常返修未做ESD(静电放电)防护可能会对电子设备和电子元件造成潜在的害处。以下是一些不做ESD防护可能引发的问题:1)元件损坏:静电放电可能会导致...
2023-08-03 09:50:00