MetaStability

• 在双稳态电路中，当两个输入信号到达时刻间隔很近时，可能使电路达到亚稳定状态：电路的输出既不是‘0’，也不是‘1’，而是一种不稳定的平衡状态（非法逻辑值或振荡）。
  
  

 

Asynchronous inputs

• 在很多情况下，异步的输入信号是不可避免的。用系统时钟去同步一个异步输入时，由于异步输入不满足触发器的建立/保持时间要求，可能会使相应的触发器进入亚稳态，产生synchronization failure。
• 在亚稳定状态，触发器的输出是“undefined”。 理论上，亚稳态可以持续无限长时间，但实际系统中由于噪声的存在和影响，触发器最终会离开亚稳态，稳定到‘0’或‘1’状态。（系统设计时，应使下一个时钟沿在亚稳态结束后到达，否则出错）

Multiple clock domains

MetaStability

限制了I/O端口的时钟速率；
导致Synchronization Failure；

MetaStability analysis

• 出现亚稳态的平均时间间隔常用“平均无故障时间” （MTBF，Mean Time Between Failure） 来表示。单个触发器的MTBF为：
  
  
  
  •    t_r :不引起synchronizer failure的前提下，亚稳态可持续的最长时间
  
  （ MetaStability Resolution Time ）；
  •   和T₀ :与触发器电气特性有关的常数；
  •   f_in ：异步输入信号的频率；
  
  •   f_clock ：起同步作用的触发器时钟频率。
  
  
• 温度、电压、辐射等因素都对MTBF有影响。

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