什么是亚稳态？

     亚稳态（Metastability）是跨时钟设计中最基础的一个问题(宏观的问题是 异步FIFO )，也是初学者必然遇到并且必须学会的一个问题。

    什么是亚稳态？一般的教科书上好像都没有仔细讲。数字中的简单双稳态电路就是两个器首尾相连组成（加一些控制逻辑变成了锁存器，），然而并不像名字显示的，这种电路其实还有第三种半稳定态——就是当两个反相器都处于中间值得情况——称之为亚稳态。我们知道反相器在非逻辑值范围的反馈系数是相当大的，一旦因为干扰或者噪音离开了这个中心点，就会很快地进入逻辑值范围（稳态）。

    从数学角度，从亚稳态进入稳态，正如放射元素的衰变，是一个指数的规律（为什么是指数的规律？你要是想不明白，说明你还没有搞明白亚稳态）。

     那么，亚稳态的危害到底是什么呢？
    （1）亚稳态下电路的等效很小，电能被消耗，这倒也不是大问题，因为出于亚稳态的触发器的数量很少，一般人可以不太关心。
    （2）亚稳态的问题在于其并不处于有效逻辑电平范围内，而且在变化。这就导致与其相连其他数字部件将其作出不同的判断（注意，不同），有的作为'1',有的作为'0'，有的也进入了亚稳态，数字部件就会逻辑混乱。这是最关键的。

     那么究竟如何避免（或者减小)亚稳态的危险呢？
     注意到亚稳态的触发器继续停留在亚稳态的几率按照指数减少，那么办法就是“等”，等足够长的时间，直到这个几率变得小的实际上不会发生。到底需要有多长呢？有的厂商有一个数据，有的没有，按照普通的做法，至少等一个时钟。这也就是所谓的异步数据要用两个触发器进行同步。从第二个触发器输出的信号为亚稳态的概率非常非常小，数学上计算是50-100年才会出现一次。因此，双D触发器同步异步信号是最基本的同步方法。