[发明专利]亚稳态检测电路

说明书

本发明提供了一种亚稳态检测电路，包括：时钟振荡器产生第一时钟信号；窗口产生电路延迟第一时钟信号，以及产生第二时钟信号；第一同步器接收输入信号并对输入信号进行同步，以及检测输入信号是否在第二时钟信号的检测窗口内翻转并输出第一输出信号；第二同步器接收输入信号并对输入信号进行同步，以及检测输入信号是否在第一时钟信号的检测窗口内翻转，并输出第二输出信号；异或门装置的输入端接收第一输出信号和第二输出信号并输出第三输出信号，通过第三输出信号判断输入信号是否将导致所述第一同步器或者所述第二同步器发生亚稳态。该方法能够在亚稳态发生前检测出输入信号可能导致同步器发生亚稳态的情形。

技术领域

本发明涉及信号传输技术领域，尤其是涉及亚稳态检测电路。

背景技术

系统级芯片通常集成了多种不同的部件，例如微处理器、存储器以及多种数字或者模拟IP核。这些不同的部件通常具有不同的供电电压和时钟频率。同时，为了实现更高的能效，一些部件可能采用动态调频调压的技术，在运行过程中动态地调节电压和时钟频率。在不同部件之间进行跨时钟域的信号传输时，由于时钟信号频率不同，两个时钟可能周期性地靠近，从而导致亚稳态问题。由于亚稳态问题随着电压降低将变得更加严重，在跨电压域信号同步，特别是向低电压域进行信号传输时，亚稳态问题不可忽视。

传统的亚稳态检测电路通常将可能发生亚稳态的信号经过两个不同偏斜的反相器，之后再比较两个反相器的输出信号是否一致来判断信号是否为亚稳态。如果是非亚稳态信号，即一个“0”信号或者“1”信号，两个不同偏斜的反相器能够保持一致；如果是亚稳态信号，即信号处于一个中间电平，由于两个反相器的偏斜不一致，翻转电压有差异，该亚稳态信号经过不同偏斜的反相器后，能够产生两个不同的输出。因此，通过将可能发生亚稳态的信号接到不同偏斜的反相器上并将反相器的输出结果进行比较可以用于检测是否发生了亚稳态。然而，为了满足在不同工艺、电压和温度下，均能够对亚稳态信号进行检测，该亚稳态电路设计复杂，需要通过增加晶体管的尺寸来实现更好的鲁棒性。特别是在低电压下，由于工艺、电压和温度的偏差更大，同时供电电压已经接近阈值电压，很难设计出具有明显翻转电压差异的偏斜反相器。此外，该亚稳态电路检测已经发生的亚稳态问题。已经发生的亚稳态问题有可能导致后续电路出错。

还有的方法是通过对输出信号进行二次采样，两次采样之间的窗口通常是半个时钟周期。但是，如果输入信号在这个窗口之内到来，则说明输入信号有可能导致亚稳态。然而，这种方法只适用于发送端和接收端具有相近的时钟频率。当两个时钟频率差别很大时，发送端时钟和接收端时钟之间的相位差不断发生变化，采用半个时钟周期作为检测窗口将导致“误检”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亚稳态检测电路，能够在亚稳态发生前检测出输入信号可能导致所述第一同步器或者所述第二同步器发生亚稳态的情形。

为了达到上述目的，本发明提供了一种亚稳态检测电路，包括：第一同步器、第二同步器、窗口产生电路、时钟振荡器和异或门装置；

所述时钟振荡器产生第一时钟信号；

所述窗口产生电路用于延迟所述第一时钟信号，以及用于产生第二时钟信号；

所述第一同步器用于接收输入信号并对输入信号进行同步，以及用于检测所述输入信号是否在所述第二时钟信号的检测窗口内翻转并向后级输出第一输出信号；

所述第二同步器用于接收输入信号并对输入信号进行同步，以及用于检测所述输入信号是否在所述第一时钟信号的检测窗口内翻转，并向后级输出第二输出信号；

所述异或门装置的输入端接收所述第一输出信号和所述第二输出信号并输出第三输出信号，通过所述第三输出信号判断所述输入信号是否导致所述第一同步器或者所述第二同步器发生亚稳态。

可选的，在所述的亚稳态检测电路中，所述第一同步器由两个或多个触发器串联形成，首触发器的输入端连接输入信号，末触发器的输出端输出第一输出信号，并且所述第一输出信号连接异或门装置的第一输入端。