時序分析與CDC

將2級正反器的同步器增加為3級時,因亞穩態造成之故障的平均間隔(MTBF)如何變化,下列何者正確?

  1. A亞穩態穩定下來可用的時間約增加1個週期,MTBF呈指數性延長
  2. B與級數成正比,MTBF變為1.5倍
  3. C亞穩態發生的難易度由輸入端決定,因此MTBF不變
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正確答案:A. 亞穩態穩定下來可用的時間約增加1個週期,MTBF呈指數性延長

同步器的MTBF大致可表示為 MTBF = e^(t_r/τ) ÷ (T_0 × f_clk × f_data)。t_r 是亞穩態穩定下來可用的時間,τ 與 T_0 是由正反器特性決定的常數。每增加1級,t_r 約延長1個週期。例如 τ = 20 ps 時,若 t_r 增加 1 ns,MTBF會延長為 e^50 倍,也就是10的21次方倍以上。第1級成為亞穩態的機率不變,但在傳到下一級之前穩定下來的機率會大幅提高。

二級正反器同步電路 發送端時脈域 接收端時脈域 發送端FF FF1 FF2 非同步 直接相連 同步後的輸出 發送端時脈 接收端時脈 可能變為不定 接收端時脈 FF1的輸出 不定 FF2的輸出 約1個週期 即使第1級不定,只要在下一個邊緣前穩定,FF2就會得到正確值
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