亚稳态（recovery time） 2009-06-23 22:12 亚稳态：是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。当一个触发器进入亚稳态[1]时，既无法预测该单元的输出电平，也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上。在这个稳定期间，触发器输出一些中间级电平，或者可能处于振荡状态，并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器级联式传播下去。 亚稳态（metastability） 时序电路采用触发器和锁存器作为存储单元，这两种器件都易进入亚稳态[1]。所谓亚稳态是指触发器无法在某个规定的时间段内达到一个可确认的状态。如图1 所示，对任何一种触发器，在时钟触发沿前后存在一个小的时间窗口（称为判决窗口，decision window），输入信号在判决窗口内必须保持稳定，否则，触发器就会进入亚稳态，既无法预测该单元的的输出电平，也无法预测何时输出才能稳定在某个电平上。 这个判决窗口由建立时间（setup time）和保持时间（hold time）两部分组成。并且时间窗口也是多种因素的函数，包括触发器设计 、实现技术、运行环境以及无缓冲输出的负载等。输入信号陡峭的边沿可以将此窗口减至最小，随着时钟频率的升高，会出现更多有问题的时间窗口，而随着数据频率的提升，这种窗口的命中概率会增加，即进入亚稳态的概率会增加。 亚稳态不能从根本上消除，但可以通过采取一定的措施使其对电路造成的影响降低。[2]通常我们用故障间隔平均时间（MTBF，mean time betw een failures）来衡量亚稳态的影响。 MTBF 越大则说明亚稳态对电路产生地影响越小，反之亦然。如当 MTBF 等于几十年或者上百年时，我们就认为它对电路的影响基本上可以忽略。实验结果表明：对于输入为异步信号的电路，其 MTBF 与从亚稳态状态下恢复的时间长度（如图 1 所示的 ）有着指数的关系[3]。 2 同步器（synchronizer） 在实际中，我们常用的是采用两级触发器串联的同步器（如图 1）[4]。这种用两级触发器串联的同步器亦称为电平同步器（the level synchronizer），它是其他同步器的基础。对于电平同步器，它能将输入第一级触发器的异步电平信号（保险起见，电平信号应保持大于两个同步时钟周期），转换成第二级触发器输出的同步电平信号。第一级触发器对输入的判决时间 有整个同步时钟周期的长度。因此，它的MTBF比单触发器的同步器更大，即亚稳态所产生的影响更小，通常是在我们的可以容忍的范围之内。 因此，对于高速率数字电路的同...
