这些小活动你都参加了吗?快来围观一下吧!>>
电子产品世界 » 论坛首页 » 嵌入式开发 » FPGA » 什么是亚稳态

共4条 1/1 1 跳转至

什么是亚稳态

高工
2010-03-31 22:02:15     打赏

亚稳态(Metastability)是跨时钟设计中最基础的一个问题(宏观的问题是 异步FIFO ),也是初学者必然遇到并且必须学会的一个问题。

    什么是亚稳态?一般的教科书上好像都没有仔细讲。数字电路中的简单双稳态电路就是两个反相器首尾相连组成(加一些控制逻辑变成了锁存器,触发器),然而并不像名字显示的,这种电路其实还有第三种半稳定态——就是当两个反相器都处于中间值得情况——称之为亚稳态。我们知道反相器在非逻辑值范围的反馈系数是相当大的,一旦因为干扰或者噪音离开了这个中心点,就会很快地进入逻辑值范围(稳态)。

    从数学角度,从亚稳态进入稳态,正如放射元素的衰变,是一个指数的规律(为什么是指数的规律?你要是想不明白,说明你还没有搞明白亚稳态)。

     那么,亚稳态的危害到底是什么呢?
    (1)亚稳态下电路的等效电阻很小,电能被消耗,这倒也不是大问题,因为出于亚稳态的触发器的数量很少,一般人可以不太关心。
    (2)亚稳态的问题在于其电平并不处于有效逻辑电平范围内,而且在变化。这就导致与其相连其他数字部件将其作出不同的判断(注意,不同),有的作为'1',有的作为'0',有的也进入了亚稳态,数字部件就会逻辑混乱。这是最关键的。

     那么究竟如何避免(或者减小)亚稳态的危险呢?
     注意到亚稳态的触发器继续停留在亚稳态的几率按照指数减少,那么办法就是“等”,等足够长的时间,直到这个几率变得小的实际上不会发生。到底需要有多长呢?有的厂商有一个数据,有的没有,按照普通的做法,至少等一个时钟周期。这也就是所谓的异步数据要用两个触发器进行同步。从第二个触发器输出的信号为亚稳态的概率非常非常小,数学上计算是50-100年才会出现一次。因此,双D触发器同步异步信号是最基本的同步方法。




关键词: 什么     稳态    

高工
2010-03-31 22:09:44     打赏
2楼

亚稳态这个词我是在三极管组成多谐振荡电路上学到的,说是三级管到达饱和状态后,由于电容的放电,并不能稳定在饱和状态,而是很快从饱和状态又变成截止状态。。

我觉得字面理解,亚稳态就是非真正稳态的意思。


高工
2010-03-31 22:48:17     打赏
3楼

对头。所谓“亚稳态”就是介于稳态和非稳态之间,是很危险的,就像“亚健康”

亚稳态在数字电路中也是比较经常出现的问题


高工
2020-06-28 11:56:00     打赏
4楼

感谢楼主分享


共4条 1/1 1 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]