19. Сбой в работе синхронизирующего устройства и метастабильность

В случае, когда требования в отношении вре­мени установления и времени удержания триггера не удовлетворены, триггер мо­жет войти в третье, метастабильное состояние посередине между 0 и 1. Хуже всего то, что время пребывания в этом состоянии, то есть время до того момен­та, когда триггер «свалится» в одно из его законных состояний в состояние 0 или в состояние 1, - теоретически неограниченно. Некоторые из вентилей и триггеров, на входы которых поступает метастабильный сигнал, могут интерпретировать его как 0, тогда как другие вентили и триггеры будут воспринимать его как 1, в результате чего возникнет того или иного рода несовместимость типа. Впрочем, вентили и другие триггеры с метастабильным сигналом на входе, сами могут вырабатывать метастабильные сигналы на своих выходах (ведь, в конце концов, эти схемы оказываются в линейной час­ти их передаточной характеристики). Вероятность того, что сигнал на выходе триггера и дальше останется метастабильным, уменьшается со време­нем экспоненциально, хотя никогда и не становится равной нулю.

20. Сбой в работе синхронизирующего устройства

В случае, когда требования в отношении вре­мени установления и времени удержания триггера не удовлетворены, триггер мо­жет войти в третье, метастабшьпое состояние посередине между 0 и 1. Хуже всего то, что время пребывания в этом состоянии, то есть время до того момен­та, когда триггер «свалится» в одно из его законных состояний - в состояние 0 или в состояние 1, - теоретически неограниченно. Вентили и другие триггеры с метастабильным сигналом на входе, сами могут вырабатывать метастабильные сигналы на своих выходах. Вероятность того, что сигнал на выходе триггера и дальше останется метастабильным, уменьшается со време­нем экспоненциально, хотя никогда и не становится равной нулю.

Говорят, что в работе синхронизирующего устройства произошел сбой, когда в системе используется выходной сигнал этого уст­ройства, несмотря на то, что он остается метастабильным. Система может обе­зопасить себя от сбоев в синхронизирующем устройстве, если будет «достаточ­но долго» ждать, прежде чем воспользуется выходным сигналом этого устройства. Для этого необходимо, по край­ней мере, чтобы среднее время между сбоями в синхронизирующем устройстве было на несколько порядков больше, чем планируемое разработчиком время ис­пользования системой выходного сигнала этого устройства.

Существует два способа избавиться от пребывания триггера в метастабильном состоянии:

1.Принудительно переводить его в одно из его законных состояний с помо­щью сигналов, удовлетворяющих объявленным требованиям в отношении минимальной длительности импульса, времени установления и т.д.

2.Подождать «достаточно долго», пока триггер сам собой не выйдет из со­стояния метастабильности.

В

Неудачная попытка построить SR-триггер, защищенный от метастабильности

ентили с триггерами Шмитта на входах и с конденсаторами могут быть ис­пользованы для очистки сигналов от шума. Однако вместо исключения метастабильности, они только усилят этот эффект: постро­енная из вполне «достойных» элементов, эта схема навсегда войдет в режим ко­лебаний, как только одновременно будут переведены на неактивный уровень сиг­налы S_L и R_L. Единствен­ный способ сделать синхронизирующее устройство надежным состоит в том, чтобы ждать достаточно долго, пока выходной сигнал не перестанет быть мета­стабильным.