两级同步的副作用

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来源：网络素材

科研着实苦闷，像是拳头打在棉花上，也许是我不入流吧

看的东西多了，发现有些并未领会到位。单bit信号的跨时钟域传输，可以使用两级同步，但后果呢？

重复一下亚稳态，违反触发器的时序特性，可能导致触发器的输出进入亚稳态，亚稳态不在0和1的电压范围内。数字电路的功能体现在0和1上，亚稳态可能导致功能错误

亚稳态可能继续传播，即保持亚稳态，也可能经过一定时间稳定到0和1。换句话说，亚稳态稳定后，信号可能保持不变，也可以翻转（相比上一个周期）

采用两级同步后，亚稳态不能被消除，增加的一级触发器隔离了亚稳态。下图中，尽管F2发生亚稳态，倘若其亚稳态能在一个周期内恢复，C的输出不会传播亚稳态。

但由于亚稳态稳定结果是不确定的，两级同步会让触发器的结果在一个周期内uncertainty

对于多bit信号，如果逐一使用两级同步，会带来一致性问题。如下图所示，x2，y2在clkb的上升沿附近翻转，导致x3和y3产生亚稳态，下一个周期，由于亚稳态稳定后的结果不确定，X4能够采样到1，而Y4采样到0，导致信号在传输过程中错拍。在下一个周期，由于信号不在时钟沿翻转，Y4能够采样到1.

很明显，xy从00变化到11，接收端能够采样到00-10-11

最后，信号的脉冲宽度也有要求。当快时钟域到慢时钟域，会存在漏采的问题。原本想要采样1，却只能收到0

一个简单的脉冲扩展电路如下，当然也可以使用握手协议。原时钟域打拍，取或，再寄存一拍（组合电路计算可能有毛刺）