Timing-Analyse und CDC
Wird die Taktfrequenz auf der Empfangsseite eines Synchronisierers erhöht, verkürzt sich die MTBF. Was ist der richtige Grund dafür?
- AWeil bei höherer Taktfrequenz die Setup-Zeit des Flipflops länger wird
- BWeil bei höherer Taktfrequenz die Daten der Sendeseite seltener wechseln
- CWeil die Zahl der Übernahmen steigt und zudem die Periode kürzer wird, sodass weniger Zeit zum Abklingen der Metastabilität bleibt
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Antwort: C. Weil die Zahl der Übernahmen steigt und zudem die Periode kürzer wird, sodass weniger Zeit zum Abklingen der Metastabilität bleibt
In der MTBF-Gleichung steht die Empfangstaktfrequenz f_clk im Nenner; proportional zur Zahl der Übernahmen steigen die Gelegenheiten, einen kritischen Moment zu treffen. Außerdem wird die zum Abklingen verfügbare Zeit t_r im Wesentlichen durch die Periode bestimmt; bei höherer Frequenz sinkt t_r, und der Exponentialterm e^(t_r/τ) nimmt stark ab. Geht man beispielsweise von 500 MHz auf 1 GHz, sinkt die Periode von 2 ns auf 1 ns, und die MTBF schrumpft weit stärker als nur auf die Hälfte. Aus diesem Grund werden bei schnellen Takten 3-stufige Synchronisierer eingesetzt.