摘要: 介紹了時鐘分相技術(shù)并討論了時鐘分相技術(shù)在高速數(shù)字電路設(shè)計中的作用。 關(guān)鍵詞: 時鐘分相技術(shù); 應(yīng)用 中圖分類號: TN 79 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號: 025820934 (2000) 0620437203 時鐘是高速數(shù)字電路設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一, 系統(tǒng)時鐘的性能好壞, 直接影響了整個電路的 性能。尤其現(xiàn)代電子系統(tǒng)對性能的越來越高的要求, 迫使我們集中更多的注意力在更高頻率、 更高精度的時鐘設(shè)計上面。但隨著系統(tǒng)時鐘頻率的升高。我們的系統(tǒng)設(shè)計將面臨一系列的問 題。 1) 時鐘的快速電平切換將給電路帶來的串?dāng)_(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時鐘對電路板的設(shè)計提出了更高的要求: 我們應(yīng)引入傳輸線(T ransm ission L ine) 模型, 并在信號的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統(tǒng)時鐘高于100MHz 的情況下, 應(yīng)使用高速芯片來達到所需的速度, 如ECL 芯 片, 但這種芯片一般功耗很大, 再加上匹配電阻增加的功耗, 使整個系統(tǒng)所需要的電流增大, 發(fā) 熱量增多, 對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時鐘相應(yīng)的電磁輻射(EM I) 比較嚴(yán)重。 所以在高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中對高頻時鐘信號的處理應(yīng)格外慎重, 盡量減少電路中高頻信 號的成分, 這里介紹一種很好的解決方法, 即利用時鐘分相技術(shù), 以低頻的時鐘實現(xiàn)高頻的處 理。 1 時鐘分相技術(shù) 我們知道, 時鐘信號的一個周期按相位來分, 可以分為360°。所謂時鐘分相技術(shù), 就是把 時鐘周期的多個相位都加以利用, 以達到更高的時間分辨。在通常的設(shè)計中, 我們只用到時鐘 的上升沿(0 相位) , 如果把時鐘的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系統(tǒng)的時間分辨能力就可以 提高一倍(如圖1a 所示)。同理, 將時鐘分為4 個相位(0°、90°、180°和270°) , 系統(tǒng)的時間分辨就 可以提高為原來的4 倍(如圖1b 所示)。 以前也有人嘗試過用專門的延遲線或邏輯門延時來達到時鐘分相的目的。用這種方法產(chǎn)生的相位差不夠準(zhǔn)確, 而且引起的時間偏移(Skew ) 和抖動 (J itters) 比較大, 無法實現(xiàn)高精度的時間分辨。 近年來半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展, 使高質(zhì)量的分相功能在一 片芯片內(nèi)實現(xiàn)成為可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能優(yōu)異的時鐘 芯片。這些芯片的出現(xiàn), 大大促進了時鐘分相技術(shù)在實際電 路中的應(yīng)用。我們在這方面作了一些嘗試性的工作: 要獲得 良好的時間性能, 必須確保分相時鐘的Skew 和J itters 都 比較小。因此在我們的設(shè)計中, 通常用一個低頻、高精度的 晶體作為時鐘源, 將這個低頻時鐘通過一個鎖相環(huán)(PLL ) , 獲得一個較高頻率的、比較純凈的時鐘, 對這個時鐘進行分相, 就可獲得高穩(wěn)定、低抖動的分 相時鐘。 這部分電路在實際運用中獲得了很好的效果。下面以應(yīng)用的實例加以說明。2 應(yīng)用實例 2. 1 應(yīng)用在接入網(wǎng)中 在通訊系統(tǒng)中, 由于要減少傳輸 上的硬件開銷, 一般以串行模式傳輸 圖3 時鐘分為4 個相位 數(shù)據(jù), 與其同步的時鐘信號并不傳輸。 但本地接收到數(shù)據(jù)時, 為了準(zhǔn)確地獲取 數(shù)據(jù), 必須得到數(shù)據(jù)時鐘, 即要獲取與數(shù) 據(jù)同步的時鐘信號。在接入網(wǎng)中, 數(shù)據(jù)傳 輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖2 所示。 數(shù)據(jù)以68MBös 的速率傳輸, 即每 個bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個數(shù)據(jù) 幀的開頭有一個用于同步檢測的頭部信息。我們要找到與它同步性好的時鐘信號, 一般時間 分辨應(yīng)該達到1ö4 的時鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說, 系統(tǒng)時鐘頻率應(yīng)在300MHz 以 上, 在這種頻率下, 我們必須使用ECL inp s 芯片(ECL inp s 是ECL 芯片系列中速度最快的, 其 典型門延遲為340p s) , 如前所述, 這樣對整個系統(tǒng)設(shè)計帶來很多的困擾。 我們在這里使用鎖相環(huán)和時鐘分相技術(shù), 將一個16MHz 晶振作為時鐘源, 經(jīng)過鎖相環(huán) 89429 升頻得到68MHz 的時鐘, 再經(jīng)過分相芯片AMCCS4405 分成4 個相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個相位的68MHz 時鐘中選擇出與數(shù)據(jù)同步性最好的一個。選擇的依據(jù)是: 在每個數(shù)據(jù)幀的頭部(HEAD) 都有一個8bit 的KWD (KeyWord) (如圖1 所示) , 我們分別用 這4 個相位的時鐘去鎖存數(shù)據(jù), 如果經(jīng)某個時鐘鎖存后的數(shù)據(jù)在這個指定位置最先檢測出這 個KWD, 就認(rèn)為下一相位的時鐘與數(shù)據(jù)的同步性最好(相關(guān))。 根據(jù)這個判別原理, 我們設(shè)計了圖4 所示的時鐘分相選擇電路。 在板上通過鎖相環(huán)89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時鐘: 用這4 個 時鐘分別將輸入數(shù)據(jù)進行移位, 將移位的數(shù)據(jù)與KWD 作比較, 若至少有7bit 符合, 則認(rèn)為檢 出了KWD。將4 路相關(guān)器的結(jié)果經(jīng)過優(yōu)先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時鐘。這里, 我們運用AMCC 公司生產(chǎn)的 S4405 芯片, 對68MHz 的時鐘進行了4 分 相, 成功地實現(xiàn)了同步時鐘的獲取, 這部分 電路目前已實際地應(yīng)用在某通訊系統(tǒng)的接 入網(wǎng)中。 2. 2 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 高速、高精度的模擬- 數(shù)字變換 (ADC) 一直是高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵部 分。高速的ADC 價格昂貴, 而且系統(tǒng)設(shè)計 難度很高。以前就有人考慮使用多個低速 圖5 分相技術(shù)應(yīng)用于采集系統(tǒng) ADC 和時鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時鐘分相電路產(chǎn)生的相位不準(zhǔn)確, 時鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產(chǎn)生較 大的孔徑晃動(Aperture J itters) , 無法達到很 好的時間分辨。 現(xiàn)在使用時鐘分相芯片, 我們可以把分相 技術(shù)應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中: 以4 分相后 圖6 分相技術(shù)提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集率 的80MHz 采樣時鐘分別作為ADC 的 轉(zhuǎn)換時鐘, 對模擬信號進行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號經(jīng)過 緩沖、調(diào)理, 送入ADC 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換, 采集到的數(shù)據(jù)寫入存儲器(M EM )。各個 采集通道采集的是同一信號, 不過采樣 點依次相差90°相位。通過存儲器中的數(shù) 據(jù)重組, 可以使系統(tǒng)時鐘為80MHz 的采 集系統(tǒng)達到320MHz 數(shù)據(jù)采集率(如圖6 所示)。 3 總結(jié) 靈活地運用時鐘分相技術(shù), 可以有效地用低頻時鐘實現(xiàn)相當(dāng)于高頻時鐘的時間性能, 并 避免了高速數(shù)字電路設(shè)計中一些問題, 降低了系統(tǒng)設(shè)計的難度。
標(biāo)簽： 時鐘 分相 技術(shù)應(yīng)用
上傳時間： 2013-12-17
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PCB布線設(shè)計－模擬和數(shù)字布線的異同工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計人員和數(shù)字電路板設(shè)計專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢。盡管對數(shù)字設(shè)計的重視帶來了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與 模擬 或現(xiàn)實環(huán)境接口的電路設(shè)計。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計人員和數(shù)字電路板設(shè)計專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢。盡管對數(shù)字設(shè)計的重視帶來了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與模擬或現(xiàn)實環(huán)境接口的電路設(shè)計。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的結(jié)果時，由于其布線策略不同，簡單電路布線設(shè)計就不再是最優(yōu)方案了。本文就旁路電容、電源、地線設(shè)計、電壓誤差和由PCB布線引起的電磁干擾(EMI)等幾個方面，討論模擬和數(shù)字布線的基本相似之處及差別。模擬和數(shù)字布線策略的相似之處旁路或去耦電容在布線時，模擬器件和數(shù)字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一個電容，此電容值通常為0.1mF。系統(tǒng)供電電源側(cè)需要另一類電容，通常此電容值大約為10mF。這些電容的位置如圖1所示。電容取值范圍為推薦值的1/10至10倍之間。但引腳須較短，且要盡量靠近器件(對于0.1mF電容)或供電電源(對于10mF電容)。在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的位置，對于數(shù)字和模擬設(shè)計來說都屬于常識。但有趣的是，其原因卻有所不同。在模擬布線設(shè)計中，旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這些高頻信號可能通過電源引腳進入敏感的模擬芯片。一般來說，這些高頻信號的頻率超出模擬器件抑制高頻信號的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑上引入噪聲，更嚴(yán)重的情況甚至?xí)鹫駝印?/p>
標(biāo)簽： PCB 布線設(shè)計 模擬 數(shù)字布線
上傳時間： 2013-11-03
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在航天等空間產(chǎn)品中使用的分布式供電系統(tǒng)中，總體電路一般只提供27~30 V的直流一次電源，各單機產(chǎn)品大多采用DC/DC模塊將該一次電源轉(zhuǎn)換為所需的二次電源，并實現(xiàn)一次地與二次地的隔離。分析了INTERPOINT公司的DC/DC模塊的輸入端反接后，輸入電壓對DC/DC模塊、電源保護濾波電路及負(fù)載的影響，通過仿真與驗證試驗，得出電源模塊輸入端反接后單機產(chǎn)品中電源保護電路發(fā)生作用，對產(chǎn)品中負(fù)載無影響，可以繼續(xù)使用。電源模塊失效分析對航天產(chǎn)品中電源模塊中出現(xiàn)類似的故障后的處理提供了參考。
上傳時間： 2013-11-05
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單片機適用于電子玩具、工業(yè)控制、民用電器、機電一體化產(chǎn)品、航天航海等眾多領(lǐng)域，而單片機的應(yīng)用開發(fā)不單是軟件的開發(fā)，其開發(fā)語言和硬件密切相關(guān)。所以只有開發(fā)者對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常了解，才能編好軟件。而單片機的開發(fā)應(yīng)用還涉及到硬件擴展接口和各類傳感器，更重要的是必須盡可能地了解各學(xué)科中適應(yīng)單片機完成的控制項目以及控制過程。 掌握單片機的應(yīng)用開發(fā)需要一個過程。首先必須掌握數(shù)字電路和模擬電路方面的知識，還必須學(xué)習(xí)單片機原理、硬件結(jié)構(gòu)、擴展接口和編程語言。初次開發(fā)時由于沒經(jīng)驗，可能要經(jīng)過多次反復(fù)才能完成項目。這時，你會得到較大的收獲和積累，表現(xiàn)在以下幾個方面： 1) 硬件設(shè)計方面的積累； 2)軟件設(shè)計方面的積累； 3)設(shè)計經(jīng)驗方面的積累。 硬件開發(fā)是單片機應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)，軟件的開發(fā)是建立在硬件之上，軟硬件設(shè)計的巧妙結(jié)合是項目開發(fā)質(zhì)量保證的關(guān)鍵。在單片機硬件開發(fā)設(shè)計中應(yīng)注意以下幾個方面：
上傳時間： 2014-12-26
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S51下載線的制作-單片機實用技術(shù)探討:在微電腦技術(shù)發(fā)展的今天，人們整天都在和單片機打交道，但作為一個電子愛好者，盡管我對微電腦非常感興趣，但我卻怎末也入不了門。在此，我將自己的學(xué)習(xí)體會寫出來，與大家共賞，希望大家能更好的了解單片機，了解單片機或微電腦的工作方式，了解單片機周圍元件的作用和接口電路，為以后的維修之路打好基礎(chǔ)，如果有興趣，還可以編寫一些符合自己要求的程序，要它根據(jù)要求做一些事情。因為它無處不在，手機，電視，VC D ，D VD ，M P3，空調(diào)，冰箱，全自動洗衣機，電扇等，我們都可以在其電路板上看到C PU ，當(dāng)然，我不會在此講述所有的C PU ，只介紹S52的簡單電路，希望大家對C PU 有一個初步的解。為了便于初學(xué)者學(xué)習(xí)，我盡量講的詳細(xì)些。便于理解，依實用為目的，讓大家更好的理解單片機，應(yīng)用單片機。
標(biāo)簽： S51 下載線 單片機實用 技術(shù)探討
上傳時間： 2013-12-26
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多播通信這種兼顧了廣播通信與單播通信兩者優(yōu)點的通信模式，已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于平面網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)之中。首先討論了面向源節(jié)點的多播路由策略。在分析傳統(tǒng)多播路由算法中最佳鏈路選擇函數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一個新的最佳路由模型和QMRI算法，該算法成功地解決了網(wǎng)絡(luò)中多播節(jié)點動態(tài)變化時的QOS路由選擇問題。
標(biāo)簽： QOS 平面網(wǎng)絡(luò) 路由 算法研究
上傳時間： 2013-12-06
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我們采取了下述的應(yīng)急和根本解決問題兩大步驟，以降低MSC5之CP負(fù)荷。 應(yīng)急步驟 應(yīng)急步驟有以下兩種： (1)延長手機DETACH(不可及)時間 手機有兩種含義的DETACH，一種叫明確的DETACH，比如：手機斷電、關(guān)機等;另一種叫隱晦的DETACH，就是當(dāng)手機用戶在一段時間內(nèi)沒有任何動作時，VLR就自動將它由ATTACH狀態(tài)變?yōu)镈ETACH狀態(tài)。
上傳時間： 2013-11-01
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PCB布線設(shè)計－模擬和數(shù)字布線的異同工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計人員和數(shù)字電路板設(shè)計專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢。盡管對數(shù)字設(shè)計的重視帶來了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與 模擬 或現(xiàn)實環(huán)境接口的電路設(shè)計。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的工程領(lǐng)域中的數(shù)字設(shè)計人員和數(shù)字電路板設(shè)計專家在不斷增加，這反映了行業(yè)的發(fā)展趨勢。盡管對數(shù)字設(shè)計的重視帶來了電子產(chǎn)品的重大發(fā)展，但仍然存在，而且還會一直存在一部分與模擬或現(xiàn)實環(huán)境接口的電路設(shè)計。模擬和數(shù)字領(lǐng)域的布線策略有一些類似之處，但要獲得更好的結(jié)果時，由于其布線策略不同，簡單電路布線設(shè)計就不再是最優(yōu)方案了。本文就旁路電容、電源、地線設(shè)計、電壓誤差和由PCB布線引起的電磁干擾(EMI)等幾個方面，討論模擬和數(shù)字布線的基本相似之處及差別。模擬和數(shù)字布線策略的相似之處旁路或去耦電容在布線時，模擬器件和數(shù)字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一個電容，此電容值通常為0.1mF。系統(tǒng)供電電源側(cè)需要另一類電容，通常此電容值大約為10mF。這些電容的位置如圖1所示。電容取值范圍為推薦值的1/10至10倍之間。但引腳須較短，且要盡量靠近器件(對于0.1mF電容)或供電電源(對于10mF電容)。在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的位置，對于數(shù)字和模擬設(shè)計來說都屬于常識。但有趣的是，其原因卻有所不同。在模擬布線設(shè)計中，旁路電容通常用于旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這些高頻信號可能通過電源引腳進入敏感的模擬芯片。一般來說，這些高頻信號的頻率超出模擬器件抑制高頻信號的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑上引入噪聲，更嚴(yán)重的情況甚至?xí)鹫駝印?/p>
標(biāo)簽： PCB 布線設(shè)計 模擬 數(shù)字布線
上傳時間： 2013-11-05
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形態(tài)學(xué)在遙感圖像分類中的應(yīng)用，對形態(tài)學(xué)感興趣的朋友可以
標(biāo)簽： 形態(tài)學(xué) 分類 中的應(yīng)用 遙感圖像
上傳時間： 2014-09-01
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周立功D12開發(fā)板中帶的WINDOWS XP驅(qū)動程序，在編譯后會出現(xiàn)USB設(shè)備不能正常工作. 以下是修改的代碼,修改后可以正常工作. 在d12.c和Ioctl.c中, 將+256去掉,這個會引去枚舉設(shè)備時,設(shè)備描述符的長度不對,修改后: siz = sizeof(USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR) 在d12.c中的D12_SelectInterface函數(shù)中, 設(shè)備查詢完接口后有一段代碼,也會引起驅(qū)動返回不對,需要屏蔽下面的代碼 // Retrieve the selected Configuration and Interface 修改上面兩處后,USB可以正常使用了.
標(biāo)簽： WINDOWS D12 開發(fā)板 驅(qū)動程序
上傳時間： 2014-01-06
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