單bit信號的跨時鐘域傳輸可以使用兩級同步但后果呢？

科研著實苦悶，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)有些并未領會到位。單bit信號的跨時鐘域傳輸，可以使用兩級同步，但后果呢？

重復一下亞穩(wěn)態(tài)，違反觸發(fā)器的時序特性，可能導致觸發(fā)器的輸出進入亞穩(wěn)態(tài)，亞穩(wěn)態(tài)不在0和1的電壓范圍內。數(shù)字電路的功能體現(xiàn)在0和1上，亞穩(wěn)態(tài)可能導致功能錯誤

亞穩(wěn)態(tài)可能繼續(xù)傳播，即保持亞穩(wěn)態(tài)，也可能經過一定時間穩(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（相比上一個周期）

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)能在一個周期內恢復，C的輸出不會傳播亞穩(wěn)態(tài)。

但由于亞穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定結果是不確定的，兩級同步會讓觸發(fā)器的結果在一個周期內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，導致x3和y3產生亞穩(wěn)態(tài)，下一個周期，由于亞穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定后的結果不確定，X4能夠采樣到1，而Y4采樣到0，導致信號在傳輸過程中錯拍。在下一個周期，由于信號不在時鐘沿翻轉，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。當快時鐘域到慢時鐘域，會存在漏采的問題。原本想要采樣1，卻只能收到0

一個簡單的脈沖擴展電路如下，當然也可以使用握手協(xié)議。原時鐘域打拍，取或，再寄存一拍（組合電路計算可能有毛刺）

審核編輯：劉清