タイミング解析とCDC

2段フリップフロップの同期化回路で、1段目と2段目の間についての注意として正しいものはどれか。

  1. A1段目の出力は、2段目だけでなくほかの回路に分岐して使ってもよい
  2. B組み合わせ回路を入れず、2つのフリップフロップを近くに置いて直結する
  3. Cタイミングに余裕を持たせるため、1段目と2段目の間に遅延用のバッファを何段か入れる
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正解:B. 組み合わせ回路を入れず、2つのフリップフロップを近くに置いて直結する

1段目のフリップフロップはメタステーブルになることがあり、その出力が収まるまでの時間を、2段目のセットアップまでの時間で確保するのが同期化回路の考え方です。間に組み合わせ回路やバッファがあると、その遅延の分だけ収まるのに使える時間が減り、MTBFが指数関数的に悪くなります。1段目の出力をほかの回路に分岐すると、不安定な値が直接使われ、分岐先ごとに違う値と判断されるおそれがあります。配置で近くに置くことを指定する場合も多いです。

2段フリップフロップの同期化回路 送り側クロックのドメイン 受け側クロックのドメイン 送り側FF FF1 FF2 非同期 直結 同期化された出力 送り側クロック 受け側クロック 不定になりうる 受け側クロック FF1の出力 不定 FF2の出力 約1周期 1段目が不定になっても、次のエッジまでに収まればFF2は正しい値になる
2段フリップフロップの同期化回路 · 図解集で見る
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