不論數(shù)字信號(hào)的上升沿是抖還是慢，在信號(hào)跳變時(shí)，總會(huì)有一段過(guò)渡時(shí)間處于邏輯判斷閾值的上限和下限之間，從而造成邏輯的不確定狀態(tài)，更糟糕的是，通常的數(shù)字信號(hào)都不止一路，可能是多路信號(hào)一起傳輸來(lái)代表一些邏輯和功能狀態(tài)，這些多路信號(hào)由于電氣特性的不完全一致，以及PCB走線路徑的長(zhǎng)短不同，在到達(dá)其接收端時(shí)還會(huì)存在不同的延時(shí)，延時(shí)的不同會(huì)進(jìn)一步增加邏輯狀態(tài)的不確定性。

1、同步電路

同步電路示意圖

由于我們感興趣的邏輯狀態(tài)通常是信號(hào)電平平穩(wěn)以后的狀態(tài)，而不是跳變時(shí)刻的狀態(tài)，所以現(xiàn)在大部分數(shù)字電路都采用同步電路，即系統(tǒng)中有一個(gè)統(tǒng)一的工作時(shí)鐘對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，雖然信號(hào)在跳變過(guò)程中可能有不確定的邏輯狀態(tài)，但是如果只在時(shí)鐘的上升沿對(duì)進(jìn)行進(jìn)行判決采樣，則得到的就是穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)。

采用同步時(shí)鐘的電路減少了出現(xiàn)邏輯狀態(tài)不確定的可能性，而且可以減小電路和信號(hào)布線延時(shí)的累積效應(yīng)，所以在現(xiàn)代的數(shù)字系統(tǒng)和設(shè)備中廣泛采用，在采用同步電路以后，數(shù)字電路以一定的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)工作，我們把數(shù)字信號(hào)以每秒鐘跳變的最大速率叫做信號(hào)的數(shù)據(jù)速率（單位通常是bps或者bit/s），大部分并行總線的數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)中時(shí)鐘的工作頻率一致，也有一些特殊場(chǎng)合采用DDR方式（Double Data rate ），即數(shù)據(jù)速率是時(shí)鐘工作頻率的2倍。

2、建立/保持時(shí)間

建立時(shí)間/保持時(shí)間示意圖

在同步電路中，如果要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)，對(duì)于采樣時(shí)鐘和信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系是有要求的，如果時(shí)鐘信號(hào)的有效邊沿正好對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的跳變區(qū)域附近，可能會(huì)采樣到不可靠的邏輯狀態(tài)，數(shù)字電路要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)，通常都要求在采樣時(shí)鐘有效邊沿到來(lái)時(shí)被采信號(hào)已經(jīng)提前建立一個(gè)新的邏輯狀態(tài)，這個(gè)提前的時(shí)間通常被稱(chēng)為 建立時(shí)間（setup time） ,同樣的，在采樣的時(shí)鐘的有效邊沿到來(lái)后，被采的信號(hào)還需要保持在這個(gè)邏輯狀態(tài)一定時(shí)間以保證采樣數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)間通常被稱(chēng)為保持時(shí)間（hold time）。

3、建立/保持時(shí)間對(duì)數(shù)字電路的影響

建立時(shí)間和保持時(shí)間相加起來(lái)的時(shí)間叫做建立/保持時(shí)間窗口，是接收端對(duì)于信號(hào)要保持在同一個(gè)邏輯狀態(tài)的最小時(shí)間要求，數(shù)字信號(hào)的比特寬度如果窄于建立/保持時(shí)間窗口就無(wú)法同時(shí)滿足建立時(shí)間/保持時(shí)間的要求，所以接收端對(duì)于建立保持時(shí)間窗口的要求實(shí)際上決定了這個(gè)電路能夠工作的最高數(shù)據(jù)速率，通常工作速率高一些的芯片，很短的建立時(shí)間、保持時(shí)間就可以保證電路可靠工作，而工作速率低一些的芯片則會(huì)要求比較長(zhǎng)的建立時(shí)間/保持時(shí)間。

建立時(shí)間和保持時(shí)間是數(shù)字電路非常重要的概念，是接收端對(duì)于可靠信號(hào)接收的最基本要求，也是數(shù)字電路可靠工作的基礎(chǔ)，可以說(shuō)，大部分?jǐn)?shù)字信號(hào)的測(cè)量項(xiàng)目（數(shù)據(jù)速率、眼圖、抖動(dòng)）的測(cè)量都是為了間接保證信號(hào)滿足接收端對(duì)建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求。