【日更计划124】数字IC基础题

上期答案

[346] 什么是电源门控，为什么要使用它？

电源门控是一种低功耗，可以关闭设计中不工作的部分。当不工作时，电源门控可关闭电源，减少漏电功耗，从而降低了功耗。时钟门控有助于降低动态功耗，而时钟门控有助于降低静态功耗。

[347] 多时钟域设计会遇到哪些问题？

• 亚稳性导致的同步失败：时钟在不同的时钟域中以不同的频率运行，并且在一个时钟域中生成的信号在非常接近第二个时钟域中时钟有效沿的位置采样时，输出可能进入亚稳态状态，在设计中出现同步失败。
• 数据不一致：如果设计不合理，目标时钟域可能会接收错误的数据。例如：如果多个信号从一个时钟域传输到另一个时钟域，所有这些信号同时变化，并且源和目标时钟沿彼此接近，那么这些信号中的某些可能会在一个时钟中捕获，而有一些信号可能在另一个时钟周期中被捕获，从而导致数据不一致。注意：这只是数据不一致的一个例子， 数据不一致的产生还有很多原因。
• 数据丢失：如果设计不合理，则数据可能会在CDC边界丢失。例如：如果信号从较快的时钟域送到较慢的时钟域，并且该信号的宽度仅等于一个时钟周期（较快的时钟），则可能会丢失以下信息：信号在较慢的时钟域中的采样沿前就变化了。注意：这只是数据丢失的一个例子， 数据丢失的产生还有很多原因。

[348] 如何处理跨时钟域信号？

跨时钟域处理有很多方法，具体取决于我们需要在不同的时钟域之间传递1位还是多位。假设以下情况：多个信号从一个时钟域传输到另一时钟域，所有信号同时变化，并且源和目标活动时钟沿彼此接近。在这种情况下，这些信号中的某些信号可能在目标时钟域的一个时钟周期中被捕获，而另一些信号在目标时钟域中的另一个时钟周期中被捕获，从而导致数据不一致性。可以使用下面方法在两个时钟域之间同步信号。

对于单bit跨时钟域：

• 两级或者三级同步器
• 使用握手信号进行同步

对于多bit跨时钟域：

• 使用多周期路径的方法进行同步，将未经同步的信号和同步控制信号一起发射到目标时钟域
• 对信号进行格雷码编码，由于相邻的格雷码计数只会变化1bit，亚稳态的发生会大大减小
• 使用异步FIFO
• 将多比特信号合并成1bit，然后再通过多级同步器进行传输

[349] 举例信号从快时钟域到慢时钟域可能发生的问题

信号只持续一个时钟周期（快时钟域），可能导致慢时钟域漏采样。

[350] 异步复位的优缺点有哪些？

优点：

• 异步复位具有最高优先级。
• 保证数据路径干净。
• 在有或没有时钟信号的情况下都能生效。

缺点：

• 如果在时钟的有效沿（或附近）撤销异步复位，则触发器的输出可能进入亚稳态。
• 它对毛刺很敏感，可能导致假复位。

本期题目

[351] 同步复位的优缺点有哪些？

[352] 什么是Reset Recovery Time? 它和复位有什么关系?

[353] 什么是频率合成器？举一个频率合成器的例子？

[354] 什么是PLL？

[355] 画出PLL的框图

正确答案将在下一期公布，或者到下面的文章获取答案

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