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IC设计中同步复位与异步复位的区别?removal 和 recovery time 是什么意思?为什么复位信号一般采用异步复位同步释放功能,如何在芯片里面实现这样的电路(提供两种常规方法)?

IC设计中同步复位与异步复位的区别?
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参考答案

同步复位仅在时钟有效沿时采样复位信号有效,复位操作需时钟参与,因此抗毛刺能力强,但复位路径可能成为关键路径,且需要时钟存在才能复位;异步复位不依赖时钟,复位信号有效立即复位,复位速度快且无需时钟,但容易受毛刺干扰,且释放时若距时钟沿太近可能产生亚稳态,需满足recovery和removal时间约束。 Recovery time指复位信号从有效变为无效(撤销)后,到下一个时钟有效沿之前必须稳定保持的最小时间,以确保电路可靠退出复位状态;Removal time指在时钟有效沿之后,复位信号保持有效的最小时间,以确保可靠进入复位状态。二者类似于setup和hold时间,但针对复位信号。 实际设计中常采用“异步复位同步释放”策略:使用异步复位确保快速响应,再用两级同步器将复位释放信号同步到时钟域,避免亚稳态。两种常规实现方法: 1. 两级D触发器链:异步复位信号(低有效)直接接两个触发器的异步复位端,时钟沿将高电平打拍输出。第一个触发器可能亚稳态,第二拍稳定后输出作为同步后的复位信号,供内部寄存器使用。 2. 专用复位同步器单元:某些工艺库提供专门的同步器单元(如RST_SYNC),内部已实现两级同步且输出毛刺过滤,直接例化即可。

涉及知识点

  • 同步复位与异步复位的定义
  • recovery time与removal time概念
  • 异步复位同步释放原理
  • 两级触发器同步器电路
  • 复位信号的亚稳态处理
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