デジタルIC設計研究ノート
準安定
1. 亚稳态概念
2. 产生原因
3. 解决方法
4. MTBF平均失效时间
1.準安定性の概念
準安定状態：準安定。トリガーは一定時間内に確認可能な状態に到達できません。フリップフロップが準安定状態にある場合、ユニットの出力レベルを予測することは不可能であり、出力が特定の正しいレベルでいつ安定するかを予測することもできません。この安定期間中、フリップフロップはいくつかの中間レベルを出力するか、発振状態にある可能性があり、この役に立たない出力レベルは、信号パス上のさまざまなフリップフロップに沿ってカスケードおよび伝搬することができます。
2.原因と危険
理由：
- 同期システム：コンビナトリアルロジックパスの遅延により、トリガーのホールド時間（Th：ホールド時間）とセットアップ時間（Tsu：セットアップ時間）が満たされません。
- 非同期リセットシステム：リセット信号はいつでもクロックエッジの近くで有効になり、回復時間は満たされません。
- クロスクロックドメイン：2つのクロックドメイン間の非同期信号伝送。
害：
- 論理的な誤判断につながる;
- 準安定伝搬につながり、他のカスケードされたデジタルデバイスとは異なる判断を下し、ロジックを混乱させます。
- 非同期リセット回路の準安定状態は、リセットの失敗やシステムエラーを引き起こす可能性があります。
3.解決策
- システムクロック周波数を下げます。
- クイックレスポンストリガーを使用します。
- 非同期リセットシステム：非同期リセット、同期リリース。
- 準安定伝搬を防ぐための同期メカニズムを導入します;（2ビート、非同期FIFO）
4. MTBFの平均故障時間：
MTBF：平均故障間隔、平均故障間隔。準安定状態が発生するまでの平均時間間隔を指します。
- tr：シンクロナイザーを故障させずに準安定発振を行う最長の期間。
- To、z：トリガーの電気的特性に関連します。
- fin：非同期入力信号周波数。
- fclk：同期のトリガーのクロック周波数。
：以下の式から知ることができる
。MTBFは、デバイス、設計仕様と同期論理のタイミングマージンのプロセスに関連している
MTBFが密接フリップフロップのクロック周波数に関連しているが、準安定の発生確率が有しますクロック周波数とは何の関係もありません。
MTBFを改善する方法：
- より高度な技術を備えたトランジスタ：より速い供給電圧、準安定信号のより速い安定性
- 同期チェーンを使用してTr / zを改善する
【注意】：個人学習メモ、間違いがありましたら、お気軽に教えてください、丁寧です~~~