Schaltung, die ein asynchrones Signal auf den Empfangstakt ausrichtet. Die Grundform besteht aus zwei in Reihe geschalteten Flipflops, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass eine Metastabilität der ersten Stufe vor der nächsten Flanke abklingt.
Japanische Bezeichnung: 同期化回路
„Synchronisierer“ kommt in 11 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Timing-Analyse und CDC.
Fachgebiet: Timing-Analyse und CDC
Antwort: C. Zwischen Takten aus getrennten Oszillatoren, deren Frequenz- und Phasenbeziehung nicht festgelegt ist
Takte aus derselben Quelle mit festgelegtem Frequenzverhältnis und fester Phasenbeziehung sind synchrone Takte; durch Prüfung von Setup und Hold in der STA lassen sie sich wie normale Pfade behandeln. Takte aus getrennten Oszillatoren weichen in der Frequenz tatsächlich geringfügig voneinander ab, selbst wenn beide mit 100 MHz angegeben sind; die Lage der Flanken zueinander ändert sich mit der Zeit, sodass zwangsläufig irgendwann ein Moment kommt, in dem Setup oder Hold nicht erfüllt werden kann. Zwischen solchen asynchronen Takten kann die STA nichts garantieren, daher ist ein Synchronisierer erforderlich.
Antwort: A. Die zum Abklingen der Metastabilität verfügbare Zeit wächst um etwa 1 Periode, und die MTBF verlängert sich exponentiell
Die MTBF eines Synchronisierers lässt sich näherungsweise als MTBF = e^(t_r/τ) ÷ (T_0 × f_clk × f_data) ausdrücken. t_r ist die zum Abklingen der Metastabilität verfügbare Zeit, τ und T_0 sind durch die Eigenschaften des Flipflops bestimmte Konstanten. Mit jeder zusätzlichen Stufe verlängert sich t_r um etwa 1 Periode. Wächst t_r beispielsweise bei τ = 20 ps um 1 ns, verlängert sich die MTBF um den Faktor e^50, also um mehr als das 10^21-Fache. Die Wahrscheinlichkeit, dass die erste Stufe metastabil wird, ändert sich nicht, doch die Wahrscheinlichkeit, dass der Zustand abklingt, bevor er sich weiter ausbreitet, steigt stark an.
Zwischen solchen asynchronen Takten kann die STA nichts garantieren, daher ist ein Synchronisierer erforderlich.
Bei welchem Pfad zwischen zwei Taktdomänen ist ein Synchron…Metastabilität tritt nicht jedes Mal auf, und auch CDC-Verifikationstools warnen vor kombinatorischer Logik vor dem Synchronisierer.
Was ist der richtige Grund dafür, dass der Ausgang kombinat…Bei einem 2-stufigen Synchronisierer ist für jedes Bit einzeln unbestimmt, ob eine Änderung an der aktuellen oder an der nächsten Flanke übernommen wird.
Jedes Bit eines 4-Bit-Datenworts wurde mit einem eigenen 2-…Ein Synchronisierer senkt nur die Wahrscheinlichkeit von Fehlfunktionen durch Metastabilität; er fängt keine kurzen Impulse ein und streckt sie auch nicht entsprechend dem Frequenzverhältnis.
Ein Impuls, der in einer 500-MHz-Taktdomäne nur 1 Zyklus (2…Auch wenn die beiden Signale auf der Sendeseite gleichzeitig wechseln, ist in jedem Synchronisierer unabhängig, ob sich der alte oder der neue Wert durchsetzt; auf der Empfangsseite kann es daher einen Zyklus geben, in dem sich nur eines geändert hat.
Zwei Steuersignale aus derselben Sendedomäne werden jeweils…Metastabilität MTBF (mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen) Taktdomäne Gray-Code STA (statische Timing-Analyse) Flipflop Handshake RTL (Register-Transfer-Ebene) Asynchrones FIFO CRPR (Clock Reconvergence Pessimism Removal)