摘要: 介紹了時鐘分相技術并討論了時鐘分相技術在高速數字電路設計中的作用。 關鍵詞: 時鐘分相技術; 應用 中圖分類號: TN 79 文獻標識碼:A 文章編號: 025820934 (2000) 0620437203 時鐘是高速數字電路設計的關鍵技術之一, 系統時鐘的性能好壞, 直接影響了整個電路的 性能。尤其現代電子系統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、 更高精度的時鐘設計上面。但隨著系統時鐘頻率的升高。我們的系統設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擾(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時鐘對電路板的設計提出了更高的要求: 我們應引入傳輸線(T ransm ission L ine) 模型, 并在信號的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統時鐘高于100MHz 的情況下, 應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, 使整個系統所需要的電流增大, 發 熱量增多, 對系統的穩定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時鐘相應的電磁輻射(EM I) 比較嚴重。 所以在高速數字系統設計中對高頻時鐘信號的處理應格外慎重, 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, 以低頻的時鐘實現高頻的處 理。 1 時鐘分相技術 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, 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。用這種方法產生的相位差不夠準確, 而且引起的時間偏移(Skew ) 和抖動 (J itters) 比較大, 無法實現高精度的時間分辨。 近年來半導體技術的發展, 使高質量的分相功能在一 片芯片內實現成為可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能優異的時鐘 芯片。這些芯片的出現, 大大促進了時鐘分相技術在實際電 路中的應用。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(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。下面以應用的實例加以說明。2 應用實例 2. 1 應用在接入網中 在通訊系統中, 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 數據, 與其同步的時鐘信號并不傳輸。 但本地接收到數據時, 為了準確地獲取 數據, 必須得到數據時鐘, 即要獲取與數 據同步的時鐘信號。在接入網中, 數據傳 輸的結構如圖2 所示。 數據以68MBös 的速率傳輸, 即每 個bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個數據 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 分辨應該達到1ö4 的時鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說, 系統時鐘頻率應在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, 這樣對整個系統設計帶來很多的困擾。 我們在這里使用鎖相環和時鐘分相技術, 將一個16MHz 晶振作為時鐘源, 經過鎖相環 89429 升頻得到68MHz 的時鐘, 再經過分相芯片AMCCS4405 分成4 個相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個相位的68MHz 時鐘中選擇出與數據同步性最好的一個。選擇的依據是: 在每個數據幀的頭部(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據, 如果經某個時鐘鎖存后的數據在這個指定位置最先檢測出這 個KWD, 就認為下一相位的時鐘與數據的同步性最好(相關)。 根據這個判別原理, 我們設計了圖4 所示的時鐘分相選擇電路。 在板上通過鎖相環89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時鐘: 用這4 個 時鐘分別將輸入數據進行移位, 將移位的數據與KWD 作比較, 若至少有7bit 符合, 則認為檢 出了KWD。將4 路相關器的結果經過優先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時鐘。這里, 我們運用AMCC 公司生產的 S4405 芯片, 對68MHz 的時鐘進行了4 分 相, 成功地實現了同步時鐘的獲取, 這部分 電路目前已實際地應用在某通訊系統的接 入網中。 2. 2 高速數據采集系統中的應用 高速、高精度的模擬- 數字變換 (ADC) 一直是高速數據采集系統的關鍵部 分。高速的ADC 價格昂貴, 而且系統設計 難度很高。以前就有人考慮使用多個低速 圖5 分相技術應用于采集系統 ADC 和時鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時鐘分相電路產生的相位不準確, 時鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產生較 大的孔徑晃動(Aperture J itters) , 無法達到很 好的時間分辨。 現在使用時鐘分相芯片, 我們可以把分相 技術應用在高速數據采集系統中: 以4 分相后 圖6 分相技術提高系統的數據采集率 的80MHz 采樣時鐘分別作為ADC 的 轉換時鐘, 對模擬信號進行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號經過 緩沖、調理, 送入ADC 進行模數轉換, 采集到的數據寫入存儲器(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 據重組, 可以使系統時鐘為80MHz 的采 集系統達到320MHz 數據采集率(如圖6 所示)。 3 總結 靈活地運用時鐘分相技術, 可以有效地用低頻時鐘實現相當于高頻時鐘的時間性能, 并 避免了高速數字電路設計中一些問題, 降低了系統設計的難度。
上傳時間： 2013-12-17
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磁珠由氧磁體組成，電感由磁心和線圈組成，磁珠把交流信號轉化為熱能，電感把交流存儲起來，緩慢的釋放出去。 磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用，一般規格有100歐/100mMHZ ,它在低頻時電阻比電感小得多。電感的等效電阻可有Z=2X3.14xf 來求得。 鐵氧體磁珠 (Ferrite Bead) 是目前應用發展很快的一種抗干擾元件，廉價、易用，濾除高頻噪聲效果顯著。 在電路中只要導線穿過它即可（我用的都是象普通電阻模樣的，導線已穿過并膠合，也有表面貼裝的形式，但很少見到賣的）。當導線中電流穿過時，鐵氧體對低頻電流幾乎沒有什么阻抗，而對較高頻率的電流會產生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發，其等效電路為一個電感和一個電阻串聯，兩個元件的值都與磁珠的長度成比例。 磁珠種類很多，制造商應提供技術指標說明，特別是磁珠的阻抗與頻率關系的曲線。 有的磁珠上有多個孔洞，用導線穿過可增加元件阻抗（穿過磁珠次數的平方），不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力不可能如預期的多，而用多串聯幾個磁珠的辦法會好些。 鐵氧體是磁性材料，會因通過電流過大而產生磁飽和，導磁率急劇下降。大電流濾波應采用結構上專門設計的磁珠，還要注意其散熱措施。 鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲（可用于直流和交流輸出），還可廣泛應用于其他電路，其體積可以做得很小。特別是在數字電路中，由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波，也是電路高頻輻射的主要根源，所以可在這種場合發揮磁珠的作用。 鐵氧體磁珠還廣泛應用于信號電纜的噪聲濾除。 以常用于電源濾波的HH-1H3216-500為例，其型號各字段含義依次為：HH 是其一個系列，主要用于電源濾波，用于信號線是HB系列；1 表示一個元件封裝了一個磁珠，若為4則是并排封裝四個的；H 表示組成物質，H、C、M為中頻應用（50－200MHz），T低頻應用（<50MHz），S高頻應用（>200MHz）；3216 封裝尺寸，長3.2mm，寬1.6mm，即1206封裝；500 阻抗（一般為100MHz時），50 ohm。 其產品參數主要有三項：阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;直流電阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;額定電流Rated Current (mA): 2500. 磁珠有很高的電阻率和磁導率， 他等效于電阻和電感串聯， 但電阻值和電感值都隨頻率變化。 他比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時呈現阻性，所以能在相當寬的頻率范圍內保持較高的阻抗，從而提高調頻濾波效果。 磁珠主要用于高頻隔離，抑制差模噪聲等。
標簽： 電感
上傳時間： 2013-11-05
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德州儀器(TI)通過多種不同的處理工藝提供了寬范圍的運算放大器產品，其類型包括了高精度、微功耗、低電壓、高電壓、高速以及軌至軌。TI還開發了業界最大的低功耗及低電壓運算放大器產品選集，其設計特性可滿足寬范圍的多種應用。為使您的選擇流程更為輕松，我們提供了一個交互式的在線運算放大器參數搜索引擎——amplifier.ti.com/search，可供您鏈接至各種不同規格的運算放大器。設計考慮因素為某項應用選擇最佳的運算放大器所要考慮的因素涉及到多個相關聯的需求。為此，設計人員必須經常權衡彼此矛盾的尺寸、成本、性能等指標因素。即使是資歷最老的工程師也可能會為此而苦惱，但您大可不必如此。緊記以下的幾點，您將會發現選擇范圍將很快的縮小至可掌控的少數幾個。電源電壓(VS)——選擇表中包括了低電壓（最小值低于2.7V）及寬電壓范圍（最小值高于5V）的部分。其余運放的選擇類型（例如精密），可通過快速查驗供電范圍欄來適當選擇。當采用單電源供電時，應用可能需要具有軌至軌(rail-to-rail)性能，并考慮精度相關的參數。精度——主要與輸入偏移電壓(VOS)相關，并分別考慮隨溫度漂移、電源抑制比(PSRR)以及共模抑制比(CMRR)的變化。精密(precision)一般用于描述具有低輸入偏置電壓及低輸入偏置電壓溫度漂移的運算放大器。微小信號需要高精度的運算放大器，例如熱電偶及其它低電平的傳感器。高增益或多級電路則有可能需求低偏置電壓。
上傳時間： 2013-11-25
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模電
上傳時間： 2013-11-05
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本文以介質諧振器為起始，研究了介質諧振腔體濾波器的設計。文章首先介紹了介質諧振器基本的工作原理，圍繞模式分離與Q值提高研究了實際介質腔體濾波器中常用的工作在TE01模的介質諧振器的基本特性，并在此基礎上提出了一種新的介質諧振器結構，進一步提高介質諧振器模式分離度的同時，也提高了主模的品質因數。
上傳時間： 2013-11-07
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十六位模數轉換器AD7705+及其應用
上傳時間： 2013-10-12
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高速數據轉換器評估平臺(HSDCEP)是基于PC的平臺，提供評估Maxim RF數/模轉換器(RF-DAC，支持更新速率≥ 1.5Gsps)和Maxim數字上變頻器(DUC)的齊全工具。HSDCEP可以在每對數據引腳產生速率高達1.25Gbps的測試碼型，支持多達4條并行16位LVDS總線。通過USB 2.0端口將最長64兆字(Mw)、每字16位寬的數據碼型裝載至HSDCEP存儲器
上傳時間： 2013-10-25
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Altium Designer 的Protel 中多通道功能在原理圖及PCB
標簽： Designer Altium Protel PCB
上傳時間： 2013-10-08
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DAC34H84 是一款由德州儀器（TI）推出的四通道、16 比特、采樣1.25GSPS、功耗1.4W 高性能的數模轉換器。支持625MSPS 的數據率，可用于寬帶與多通道系統的基站收發信機。由于無線通信技術的高速發展與各設備商基站射頻拉遠單元（RRU/RRH）多種制式平臺化的要求，目前收發信機單板支持的發射信號頻譜越來越寬，而中頻頻率一般沒有相應提高，所以中頻發射DAC 發出中頻（IF）信號的二次諧波（HD2）或中頻與采樣頻率Fs 混疊產生的信號（Fs-2*IF）離主信號也越來越近，因此這些非線性雜散越來越難被外部模擬濾波器濾除。這些子進行pcb設計布局，能取得較好的信號完整性效果，可以在pcb打樣后，更放心。這些雜散信號會降低發射機的SFDR 性能，優化DAC 輸出的二次諧波性能也就變得越來越重要。
上傳時間： 2013-10-23
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Altium+Designer+原理圖和PCB多通道設計方法介紹
上傳時間： 2013-11-14
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