مدار سنکرونایزر (Synchronizer Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)

انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :

مدار سنکرونایزر (Synchronizer Circuit) :

مدار سنکرونایزر (Synchronizer Circuit) یک مدار دیجیتال حیاتی است که در طراحی سیستم های دیجیتال ناهمزمان (Asynchronous) برای جلوگیری از ناپایداری به دلیل متاستابیلیتی (Metastability) استفاده می شود. هنگامی که یک سیگنال دیجیتال از یک حوزه کلاک (Clock Domain) به حوزه کلاک دیگر وارد می شود، اگر زمان تغییر سیگنال با لبه فعال کلاک مقصد بسیار نزدیک باشد، ممکن است فلیپ فلاپ ورودی وارد یک حالت ناپایدار (متاستابل) شود که در آن خروجی برای مدت نامحدودی بین ۰ و ۱ معلق می ماند. سنکرونایزر این احتمال را به شدت کاهش می دهد.

ساختار پایه (دو فلیپ فلاپ): رایج ترین سنکرونایزر از دو فلیپ فلاپ D که پشت سر هم و با یک کلاک مشترک (کلاک حوزه مقصد) متصل شده اند، تشکیل می شود. سیگنال ورودی ناهمزمان به ورودی D اولین فلیپ فلاپ اعمال می شود. خروجی اولین فلیپ فلاپ به ورودی D دومین فلیپ فلاپ متصل است و خروجی دومین فلیپ فلاپ به عنوان سیگنال سنکرون شده در حوزه مقصد استفاده می شود.

عملکرد: اگر اولین فلیپ فلاپ به دلیل متاستابیلیتی دچار حالت ناپایدار شود، یک دوره کامل کلاک فرصت دارد تا خروجی آن به یک مقدار پایدار (۰ یا ۱) برسد. سپس دومین فلیپ فلاپ این مقدار (که اکنون پایدار است) را نمونه برداری می کند. احتمال متاستابیلیتی در خروجی دومین فلیپ فلاپ بسیار کمتر است (تقریبا صفر). دو فلیپ فلاپ، یک تاخیر دو سیکلی به سیگنال تحمیل می کند، اما از بروز خطاهای جدی در سیستم جلوگیری می کند.

کاربردها:

⭐ ورودی های خارجی به FPGA یا میکروکنترلر (مانند کلیدها، سیگنال های سنسور).

⭐ ارتباط بین دو ماژول با کلاک های مختلف در یک تراشه.

⭐ در طراحی گذرگاه های ناهمزمان.