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The glitch before a 2D synchronizer could cause wrong data signal on destination domain. How to reduce the glitch before

A. Lower the source clock frequency B. Lower the destination clock frequency C. Change the 2D synchronizer to 3D synchronizer D. Avoid combinational logic before 2D synchronizer
单选题 中等 2024秋招笔试真题Online AssessmentNVIDIA ASIC Design I

参考答案

正确答案是 D。 毛刺(glitch)通常由组合逻辑路径上的竞争冒险产生,表现为窄脉冲。在跨时钟域同步中,若组合逻辑的输出直接送入2D同步器(两级触发器),毛刺的宽度可能小于源时钟周期,但仍可能被目标时钟采样到。尽管两级触发器能降低亚稳态概率,但若毛刺发生在第一级触发器的建立/保持时间窗口内,会导致输出逻辑值不确定(可能为0或1),最终使目标域数据错误。 选项A(降低源时钟频率)不能消除组合逻辑的毛刺,源时钟变慢只会改变毛刺被采样的时机,但毛刺本身仍然存在。选项B(降低目标时钟频率)同样不能减少毛刺,目标时钟变慢反而增加了毛刺被采样的概率(更宽的采样窗口)。选项C(改为3D同步器)增加一级触发器只进一步降低亚稳态概率,但对毛刺无影响——三级同步器后的输出仍可能因第一级采样到毛刺而错误。选项D(避免2D同步器前的组合逻辑)直接根除毛刺来源:同步器输入应来自寄存器(DFF)输出,因为寄存器输出无毛刺,且数据在时钟边沿稳定。若必须用组合逻辑,应先在源时钟域用触发器寄存一次,再送入同步器。 易错点:误以为增大延迟(3D同步器)或调整频率能滤除毛刺,实际上毛刺是窄脉冲,同步器无法区分毛刺与有效电平变化。核心原则是“同步器前只接寄存器输出”。

涉及知识点

  • 跨时钟域同步(2D同步器)原理
  • 组合逻辑毛刺的产生与危害
  • 毛刺导致同步器采样错误的原因
  • 同步器输入必须来自寄存器
  • 竞争冒险与建立/保持时间的关系
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