Метод обнаружения метастабильности в синхронизаторах

Электроника

Abstract

В настоящее время в системах на кристалле (СнК) возникает необходимость использования более одной синхросигнальной системы, что дает возможность совместить работу разных узлов СнК. В многосинхросигнальных сверхбольших интегральных схемах (СБИС), когда сигнал передается из области, работающей на одном синхросигнале, в область, работающую на другом синхросигнале, возникает проблема синхронизации разных синхросигналов. Во избежание проблем, возникающих вследствие этих переходов, используют синхронизаторы, которые широко применяются в современных СБИС․

 В случае неиспользования синхронизаторов в читающем данные триггере, работающем в другой области, вследствие одновременного возникновения входных сигналов может возникнуть метастабильное состояние. Данное состояние может стать причиной некорректной работы иных узлов схемы, распространиться по всей интегральной схеме (ИС) и привести к неправильной работе всей системы. И так как выход из метастабильного состояния схемы с некоторой точностью является случайным процессом, необходимо использовать методы защиты от попадания схем в это состояние.

В статье изучены синхронизаторы, а также случаи возникновения метастабильных состояний в них. Выбрана защелка синхронизатора, и в ней смоделировано метастабильное состояние. Разработана и предложена новая схема, которая может обнаружить метастабильное состояние, возникаемое в синхронизаторах. В дальнейшем при проектировании выходной сигнал предложенной схемы может быть использован во избежание передачи неправильных сигналов, возникаемых в схеме в результате метастабильности.

Рассчитан ряд параметров, которые представлены в виде таблиц и диаграмм.