亚稳态类似于不稳定的平衡。不稳定平衡的一个常见例子是倒立摆。如果您可以在垂直位置平衡摆，那就是稳定状态。但是，如果有任何东西将操纵杆推到任一侧（例如，气流或地面振动），则摆锤将无法恢复到垂直位置，而是会掉落。与常规的摆锤形成对比，如果将其推到一侧，则最终会回到垂直位置。
电气系统使用稳定的平衡来创建存储元素。不稳定的均衡不会构成良好的存储元素（因为它们很容易失去状态），但通常以寄生状态存在。
常见的数字存储元件是一对交叉耦合的逆变器：
存储元件具有两个稳定状态，一个处于稳定状态，其中左侧的节点处于电源电压，右侧的节点处于接地，而另一个处于相反的状态。还存在不稳定状态，其中每个节点处于某个中间电压。
为了更好地了解不稳定状态是如何产生的，请调用变频器的传递函数。传递函数图显示了给定输入电压下逆变器的输出电压。
逆变器是非线性的；获得非线性电路近似解的一种简单方法是绘制电路特性。曲线的交点是解，或者换句话说，是电路的所有组件的电气特性均得到满足的点。通常，这是通过iv图完成的，如Wikipedia上的二极管示例所示。但是，对于逆变器，我们将通过vv图进行处理。在绘图上叠加第二个逆变器传递函数（交换了轴，因为第二个逆变器向后移动：
绘图有三个交点：一个在（0，Vs），一个在（Vs，0）和一个在（Vs / 2，Vs / 2）。（Vs / 2，Vs / 2）状态是亚稳态的。在任一节点发生微小扰动后，电路几乎总是会稳定在其中一个稳定状态，而不是返回至（Vs / 2，Vs / 2）。
向双反相器存储元件写入值的方法是使用比反相器更强的驱动器将节点之一强制为所需值。一种常见的实现方法是使用传输晶体管：
如果将传输晶体管的栅极连接到时钟，则会有一个D锁存器（我省略了输出结构）。当时钟为高电平时，启用通过晶体管，锁存器将变为透明-输入直接传递至输出。当时钟为低电平时，锁存器保持先前的值。在锁存器采样的时刻出现亚稳态。如果在锁存器采样时输入是稳定的高电压或低电压，则它将正常工作。但是，如果在锁存器采样时输入处于Vs / 2点附近，则锁存器有可能最终处于亚稳态（Vs / 2，Vs / 2）状态。一旦处于亚稳态，它就可以无限期地停留在这里（假设闩锁不再被计时），但是由于它是不稳定的平衡，通常会相对较快地发生某种事情，将其从亚稳态中剔除。
何时需要担心亚稳态
如果您的存储元件即将变为亚稳态，那么您至少会损失一些下游逻辑的时序预算。在亚稳状态解析之前，该逻辑无法执行所需的评估。在最坏的情况下，亚稳状态会通过逻辑保持或传播，并且下游存储元素也会变为亚稳态，或者多个相关的存储元素捕获不一致的值。
正确设计和运行的同步逻辑不会出现亚稳性问题。时钟周期长于逻辑电路的评估时间，所有触发器输入均在下一个时钟沿稳定（满足设置要求），并且它们均加载有效值。
涉及亚稳性的一些常见情况是：
- 逻辑采样一个外部输入，例如前面板上的一个开关，或随时可能转换的监控电路的输出（欠压，过温）。
- 使用不具有同步关系的多个时钟的逻辑。这通常发生在具有特定时钟要求的I / O接口上，但是当芯片的不同部分具有不同的性能要求时也会在内部发生。例如，并非3 GHz CPU中的所有逻辑实际上都在3 GHz下运行。（但是，CPU并不是一个很好的例子，因为CPU中的许多时钟都是彼此的同步倍数。）