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
上傳用戶：xg262122
layout中電源和地的處理
上傳時間： 2013-11-13
上傳用戶：xiaozhiqban
數字地模擬地的布線規則,如何降低數字信號和模擬信號間的相互干擾呢？在設計之前必須了解電磁兼容(EMC)的兩個基本原則：第一個原則是盡可能減小電流環路的面積；第二個原則是系統只采用一個參考面。相反，如果系統存在兩個參考面，就可能形成一個偶極天線(注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比)；而如果信號不能通過盡可能小的環路返回，就可能形成一個大的環狀天線(注：小型環狀天線的輻射大小與環路面積、流過環路的電流大小以及頻率的平方成正比)。在設計中要盡可能避免這兩種情況。 有人建議將混合信號電路板上的數字地和模擬地分割開，這樣能實現數字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問題，在復雜的大型系統中問題尤其突出。最關鍵的問題是不能跨越分割間隙布線，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號串擾都會急劇增加。在PCB設計中最常見的問題就是信號線跨越分割地或電源而產生EMI問題。 如圖1所示，我們采用上述分割方法，而且信號線跨越了兩個地之間的間隙，信號電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個地在某處連接在一起(通常情況下是在某個位置單點連接)，在這種情況下，地電流將會形成一個大的環路。流經大環路的高頻電流會產生輻射和很高的地電感，如果流過大環路的是低電平模擬電流，該電流很容易受到外部信號干擾。最糟糕的是當把分割地在電源處連接在一起時，將形成一個非常大的電流環路。另外，模擬地和數字地通過一個長導線連接在一起會構成偶極天線。
上傳時間： 2013-10-23
上傳用戶：rtsm07
敘述了雙同步旋轉坐標變換原理，提出了一種基于此變換的新型鎖相環(SPLL)設計方法，闡述了新型SPLL在蓄電池充放電裝置中的具體應用方案，該方案能夠在電網電壓發生畸變及不平衡條件下利用雙同步旋轉坐標變換快速、準確地鎖定電網電壓相位。根據該應用方案建立的裝置控制策略將大大提高基于可逆PWM整流器的蓄電池充放電裝置的充放電性能和效率。仿真結果驗證了方案的可行性和有效性。
上傳時間： 2013-10-08
上傳用戶：caiqinlin
影響數字信號處理發展的最主要因素之一就是處理速度。DFT使計算機處理頻域信號成為可能，但當N很大時，直接計算N點DFT的計算量非常大。FFT可使DFT的運算量下降幾個數量級，從而使數字信號處理的速度大大提高。本文介紹了如何利用高性能數字信號處理器實現FFT算法，給出了程序流程圖及關鍵程序源碼。該算法采用基2 FFT算法，參數計算主要采用查表法，計算量小，實時性高。在電網諧波檢測應用中表明，該方法既能有效地檢測出電網諧波，又能滿足實時性要求。
上傳時間： 2013-10-21
上傳用戶：asaqq
介紹一種基于CSMC0.5 μm工藝的低溫漂高電源抑制比帶隙基準電路。本文在原有Banba帶隙基準電路的基礎上，通過采用共源共柵電流鏡結構和引入負反饋環路的方法，大大提高了整體電路的電源抑制比。 Spectre仿真分析結果表明：在-40~100 ℃的溫度范圍內，輸出電壓擺動僅為1.7 mV，在低頻時達到100 dB以上的電源抑制比（PSRR），整個電路功耗僅僅只有30 μA。可以很好地應用在低功耗高電源抑制比的LDO芯片設計中。
上傳時間： 2013-10-27
上傳用戶：thesk123
針對開關電源中的整流電路和其本身的非線性負載特性產生大量諧波污染公共電網問題，提出了一種高功率因素校正電路。采用英飛凌（Infineon）公司的CCM控制模式功率因素校正芯片ICE2PCS01控制驅動MOSFET開關管，并與升壓電感、輸出電容等組成Boost拓撲結構，輸入電流與基準電流比較后的誤差電流經過放大，再與PWM波比較，得到開關管驅動信號，快速而精確地使輸入電流平均值與輸入整流電壓同相位，接近正弦波。結果表明，該電路方案能大大減小輸入電流的諧波分量，在AC176V-264V的寬電壓輸入范圍內得到穩定的DC380V輸出，功率因素高達0.98。
上傳時間： 2014-01-25
上傳用戶：13517191407
PCB數字地和模擬地
上傳時間： 2013-10-26
上傳用戶：許小華
關于數字地與模擬地的隔離問題
上傳時間： 2013-11-16
上傳用戶：tangsiyun
AL-TBP系列組合式過電壓保護器 隨著真空開關的廣泛使用，開斷能力引發的各類操作過電壓，對電力設備的保護提出了新的課題．由于中壓電網（3～66kV）的一些特殊性,常規避雷器對各類操作過電壓不敏感,起不到保護作用.組合式過電壓保護器是解決這一難題而研制的新產品。該類產品采用四星型接法,設置公共中性點,不但可以大大降低相間過電壓,而且相對地保護水平也有質的提高,起到了對真空開關操作過電壓的有效限制。本公司產品為復合絕緣式,結構小巧緊湊、整體全封閉成型；選用優質金屬氧化物閥片，工作特性高、安全方便；特別適合與KYN、XGN、GBC、JYN、GZS等不同型號的中壓成套開關柜配合使用，或直接安裝在小型箱式變電站內。 本產品使用于交流中壓3～66kV電力系統，用于防止主要由真空開關產生的操作過電壓對電力設備的損害，同時兼有防雷功能。 我公司產品技術標準，主要參考GB11032-2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器》、JB/T9672-2005《有串聯間隙金屬氧化物避雷器》、DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配置》、JB/T10496-2005《三相組合式無間隙金屬氧化物避雷器》等上述標準生產過電壓保護器產品，并在西安國家檢測中心已通過了全部實驗。
上傳時間： 2013-11-19
上傳用戶：88mao
