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타이밍 분석과 CDC

2단 플립플롭 동기화기를 3단으로 늘렸을 때, 메타스테빌리티로 인한 고장의 평균 간격(MTBF)의 변화로 올바른 것은?

  1. A메타스테이블 상태가 해소되는 데 쓸 수 있는 시간이 약 1주기 늘어나 MTBF는 지수함수적으로 길어진다
  2. B단수에 비례하여 MTBF가 1.5배가 된다
  3. C메타스테빌리티의 발생 빈도는 입력 측에서 정해지므로 MTBF는 변하지 않는다
정답과 해설 보기

정답: A. 메타스테이블 상태가 해소되는 데 쓸 수 있는 시간이 약 1주기 늘어나 MTBF는 지수함수적으로 길어진다

동기화기의 MTBF는 대략 MTBF = e^(t_r/τ) ÷ (T_0 × f_clk × f_data)로 나타냅니다. t_r은 메타스테이블 상태가 해소되는 데 쓸 수 있는 시간, τ와 T_0는 플립플롭의 특성으로 정해지는 상수입니다. 단을 하나 늘리면 t_r이 약 1주기 늘어납니다. 예를 들어 τ = 20 ps에서 t_r이 1 ns 늘면 MTBF는 e^50배, 즉 10의 21제곱 배 이상으로 늘어납니다. 1단째가 메타스테이블 상태가 될 확률은 변하지 않지만, 그 앞으로 전달되기 전에 해소될 확률이 크게 높아지는 것입니다.

2단 플립플롭 동기화 회로 송신측 클록 도메인 수신측 클록 도메인 송신측 FF FF1 FF2 비동기 직결 동기화된 출력 송신측 클록 수신측 클록 불확정 가능 수신측 클록 FF1 출력 불확정 FF2 출력 약 1주기 1단이 불확정이어도 다음 에지 전에 안정되면 FF2는 올바른 값이 된다
2단 플립플롭 동기화 회로 · 도해에서 보기
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