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设计一个电路,把A clock domain的一个单周期脉冲同步到B clock domain,在B domain也为一个单周期脉冲(A、B是异步clock,且时钟周期关系不确定),画出电路图。

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判断题 中等 笔试真题

参考答案

该电路设计需要实现异步时钟域间的单周期脉冲同步,输出仍为单周期脉冲。由于A、B时钟周期关系不确定,直接使用两级触发器同步可能失效:若A域脉冲宽度小于B域时钟周期,B域可能漏采;若大于,可能在B域产生多个脉冲。正确方案采用“脉冲展宽+同步+边沿检测”结构。电路图:A域内,将输入脉冲通过一个D触发器(或T触发器)形成反馈,输出电平信号。具体实现:用两个D触发器构成脉冲转电平电路——第一级D触发器的数据端接VDD,时钟端接A域脉冲,复位端接反馈信号;第二级D触发器将第一级输出与自身反相输出反馈构成保持。当脉冲到来时,第一级输出高电平,该电平被锁存直到复位信号有效。该电平信号随后通过两级同步器(两个D触发器级联,时钟为B域时钟)同步到B域。B域内,将同步后的电平信号通过边沿检测电路(一个D触发器延迟一拍后与原始信号异或)检测上升沿,输出单周期脉冲。同时,该脉冲反馈回A域,用于复位A域电平产生电路(需再同步回A域,或采用握手)。另一种简化方案:A域脉冲先展宽至少2个B域时钟周期宽度(通过计数器或触发器链),再经两级同步器,最后在B域用边沿检测产生单周期脉冲。电路核心原理:确保被同步的信号在目标域满足建立保持时间,且输出脉冲宽度等于B域一个时钟周期。易错点:忽略脉冲展宽、未处理反馈复位、未考虑脉冲间隔约束。

涉及知识点

  • 跨时钟域同步
  • 脉冲展宽电路
  • 边沿检测电路
  • 双级触发器同步
  • 握手同步机制
  • 亚稳态消除
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