單bit信號的跨時(shí)鐘域傳輸可以使用兩級同步但后果呢？

科研著實(shí)苦悶，像是拳頭打在棉花上，也許是我不入流吧

看的東西多了，發(fā)現(xiàn)有些并未領(lǐng)會到位。單bit信號的跨時(shí)鐘域傳輸，可以使用兩級同步，但后果呢？

重復(fù)一下亞穩(wěn)態(tài)，違反觸發(fā)器的時(shí)序特性，可能導(dǎo)致觸發(fā)器的輸出進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)，亞穩(wěn)態(tài)不在0和1的電壓范圍內(nèi)。數(shù)字電路的功能體現(xiàn)在0和1上，亞穩(wěn)態(tài)可能導(dǎo)致功能錯(cuò)誤

亞穩(wěn)態(tài)可能繼續(xù)傳播，即保持亞穩(wěn)態(tài)，也可能經(jīng)過一定時(shí)間穩(wěn)定到0和1。換句話說，亞穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定后，信號可能保持不變，也可以翻轉(zhuǎn)（相比上一個(gè)周期）

采用兩級同步后，亞穩(wěn)態(tài)不能被消除，增加的一級觸發(fā)器隔離了亞穩(wěn)態(tài)。下圖中，盡管F2發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)，倘若其亞穩(wěn)態(tài)能在一個(gè)周期內(nèi)恢復(fù)，C的輸出不會傳播亞穩(wěn)態(tài)。

但由于亞穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定結(jié)果是不確定的，兩級同步會讓觸發(fā)器的結(jié)果在一個(gè)周期內(nèi)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(zhuǎn)，導(dǎo)致x3和y3產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)，下一個(gè)周期，由于亞穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定后的結(jié)果不確定，X4能夠采樣到1，而Y4采樣到0，導(dǎo)致信號在傳輸過程中錯(cuò)拍。在下一個(gè)周期，由于信號不在時(shí)鐘沿翻轉(zhuǎn)，Y4能夠采樣到1.

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(dāng)快時(shí)鐘域到慢時(shí)鐘域，會存在漏采的問題。原本想要采樣1，卻只能收到0

一個(gè)簡單的脈沖擴(kuò)展電路如下，當(dāng)然也可以使用握手協(xié)議。原時(shí)鐘域打拍，取或，再寄存一拍（組合電路計(jì)算可能有毛刺）

審核編輯：劉清