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• 一、建立時(shí)間與保持時(shí)間
• 二、亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象
• 總結(jié)

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一、建立時(shí)間與保持時(shí)間

建立時(shí)間（set up time）是指在觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)上升沿到來以前，數(shù)據(jù)從不穩(wěn)定到穩(wěn)定所需要的時(shí)間，一般用$T_{su}$表示。

保持時(shí)間是指在觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)上升沿到來之后，數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定后的持續(xù)時(shí)間，一般用$T_h$表示。

如果建立時(shí)間或者保持時(shí)間不能滿足實(shí)際需求，數(shù)據(jù)就無法準(zhǔn)確地輸入到觸發(fā)器中，造成亞穩(wěn)態(tài)的問題。

輸出響應(yīng)時(shí)間是指觸發(fā)器的輸出在c時(shí)鐘上升沿到來之后，在多長的時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，也即觸發(fā)器的輸出延時(shí)，一般用$T_{co}$表示。

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二、亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象

數(shù)字器件的信號(hào)傳輸都會(huì)有一定的時(shí)序要求，從而保證每個(gè)寄存器將捕獲的輸入信號(hào)正確輸出。為了確保可靠的操作，輸入寄存器的信號(hào)必須在寄存器的建立時(shí)間之前保持穩(wěn)定，并且持續(xù)到時(shí)鐘沿之后，也就是寄存器的保持時(shí)間之后才能改變，而該寄存器的輸入反映到輸出則需要經(jīng)過一定的延時(shí)，也就是輸出響應(yīng)時(shí)間。如果數(shù)據(jù)信號(hào)的變化違反了建立時(shí)間或者保持時(shí)間的要求，那么寄存器的輸出就會(huì)處于亞穩(wěn)態(tài)。此時(shí)，寄存器的輸出會(huì)在高電平1和低電平0之間盤旋一段時(shí)間，這也意味著寄存器的輸出達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的高或者低電平的狀態(tài)所需要的時(shí)間會(huì)大于正常情況下的輸出響應(yīng)時(shí)間。

在同步系統(tǒng)中，輸入信號(hào)總是能夠達(dá)到寄存器的時(shí)序要求，所以亞穩(wěn)態(tài)不會(huì)發(fā)生。亞穩(wěn)態(tài)問題通常發(fā)生在一些跨時(shí)鐘域信號(hào)的傳輸上。由于數(shù)據(jù)信號(hào)可能在任何時(shí)間到達(dá)異步時(shí)鐘域的目的寄存器，所以設(shè)計(jì)者無法保證滿足建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求。然而，并非所有違反寄存器的建立時(shí)間和保持時(shí)間要求的信號(hào)都會(huì)導(dǎo)致輸出亞穩(wěn)態(tài)。某個(gè)寄存器進(jìn)入了亞穩(wěn)態(tài)后重新回到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間取決于器件的制造工藝與工作環(huán)境。在大多數(shù)情況下，寄存器將會(huì)快速地返回穩(wěn)定狀態(tài)。

寄存器在時(shí)鐘沿采樣數(shù)據(jù)信號(hào)好比一個(gè)球從小山的一側(cè)拋到另一側(cè)。

如下圖所示：

小山的兩側(cè)代表著數(shù)據(jù)的穩(wěn)定狀態(tài)，包括，舊的數(shù)據(jù)值或者新的數(shù)據(jù)值。山頂代表亞穩(wěn)態(tài)。如果球被拋到山頂上，它可能會(huì)停在山頂上，但實(shí)際上它只要稍微有些動(dòng)靜就會(huì)滾落到山底。在一定時(shí)間內(nèi)，球滾得越遠(yuǎn)，它達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間也就越短。

總結(jié)

當(dāng)違反了寄存器的建立時(shí)間或者保持時(shí)間時(shí)，通常情況下就會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，這時(shí)，寄存器數(shù)據(jù)既有可能是高電平，也有可能是低電平。

總結(jié)

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