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　　隨著系統應用需求的不斷增多和集成電路技術的快速發展，大規模數字電路中常包含多個時鐘域，設計中不可避免地要完成數字信號在不同時鐘域間的傳遞，這時，如何保持系統的穩定，順利完成控制信號和數據通路的傳輸就變得至關重要，這也是電路設計中最為棘手的問題之一。如果不采取一定的措施，控制信號和數據通路的接收方極易產生亞穩態信號，從而造成電路的同步出錯。本文討論了控制信號和數據通路的同步，提出了解決方案。

　　1 控制信號的同步技術

　　控制信號的同步分從快時鐘域到慢時鐘域、從慢時鐘域到快時鐘域的轉換和異步輸入控制信號的同步三種情況。分別采用直接鎖存法和鎖存反饋法來實現。

　　1.1 直接鎖存法

　　控制信號從慢時鐘域到快時鐘域轉換時，由于控制信號的有效寬度為慢時鐘域周期，需要做特殊處理，保證跨時鐘域后有效寬度為一個快時鐘周期，否則信號轉換到快時鐘域后可能被誤解釋為連續的多個控制信號。同步電路如圖1所示，在快時鐘域對控制信號進行兩級鎖存，由于第二和第三個觸發器的輸出延遲一個快時鐘周期，將它們做一個邏輯運算，就可以得到有效一個快時鐘周期的控制信號。

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　　1.2 鎖存反饋法

　　鎖定反饋法主要解決信號從快時鐘域向慢時鐘域過渡時，如果信號寬度不滿一個慢時鐘周期，慢時鐘可無法對信號進行正確采樣的問題，也可用于處理異步輸入信號的同步。如圖2所示，同步裝置由三級觸發器組成，第一級觸發器，數據輸入端為電源，時鐘輸入端為控制信號，隨后兩級觸發器由接收方時鐘觸發。發送方時鐘域的控制信號到達后，第一級觸發器的輸出為高電平，在接收方時鐘域對信號進行兩級鎖存后，若第三級觸發器輸出為高電平，就將第一級觸發器清零。由于二三級觸發器的輸出延遲一個慢時鐘周期，將它們做一個邏輯運算，就可以得到有效一個接收方時鐘周期的控制信號。

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　　圖1、圖2所示的電路，在接收方的時鐘域采用兩級觸發器，大大增加了同步器的平均失效時間MTF(mean time to failure)，MTF的有關計算公式在文獻中給出。計算表明，對于大多數的應用，兩級鎖存器同步失效的概率很小，足以消除可能出現的亞穩態情況。

　　2 數據通路的同步

　　數據在不同時鐘域之間的傳遞，一般不采用上述的同步器，因為多位數據的同時變化會使同步器的采樣錯誤率大大增加。本文采用異步FIFO實現數據通路的同步。