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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今天，電視機與視訊轉換盒應用中的大多數調諧器采用的都是傳統單變換MOPLL概念。這種調諧器既能處理模擬電視訊號也能處理數字電視訊號，或是同時處理這兩種電視訊號(即所謂的混合調諧器)。在設計這種調諧器時需考慮的關鍵因素包括低成本、低功耗、小尺寸以及對外部組件的選擇。本文將介紹如何用英飛凌的MOPLL調諧芯片TUA6039-2或其影像版TUA6037實現超低成本調諧器參考設計。這種單芯片ULC調諧器整合了射頻和中頻電路，可工作在5V或3.3V，功耗可降低34%。設計采用一塊單層PCB，進一步降低了系統成本，同時能處理DVB-T/PAL/SECAM、ISDB-T/NTSC和ATSC/NTSC等混合訊號，可支持幾乎全球所有地區標準。圖1為采用TUA6039-2/TUA6037設計單變換調諧器架構圖。該調諧器實際上不僅是一個射頻調諧器，也是一個half NIM，因為它包括了中頻模塊。射頻輸入訊號透過一個簡單的高通濾波器加上中頻與民間頻段(CB)陷波器的組合電路進行分離。該設計沒有采用PIN二極管進行頻段切換，而是采用一個非常簡單的三工電路進行頻段切換。天線阻抗透過高感抗耦合電路變換至已調諧的輸入電路。然后透過英飛凌的高增益半偏置MOSFET BF5030W對預選訊號進行放大。BG5120K雙MOSFET可以用于兩個VHF頻段。在接下來的調諧后帶通濾波器電路中，則進行信道選擇和鄰道與影像頻率等多余訊號的抑制。前級追蹤陷波器和帶通濾波器的容性影像頻率補償電路就是專門用來抑制影像頻率。
上傳時間： 2013-11-19
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諸如電信設備、存儲模塊、光學繫統、網絡設備、服務器和基站等許多復雜繫統都采用了 FPGA 和其他需要多個電壓軌的數字 IC，這些電壓軌必須以一個特定的順序進行啟動和停機操作，否則 IC 就會遭到損壞。
上傳時間： 2014-12-24
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對於許多電子子繫統而言，比如：VFD (真空熒光顯示屏)、TFT-LCD、GPS 或 DSL 應用，僅采用一個簡單的降壓或升壓型 DC/DC 轉換器並不能滿足其要求
上傳時間： 2014-12-24
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對於輸出電壓處於輸入電壓範圍之內 (這在鋰離子電池供電型應用中是一種很常見的情形) 的 DC/DC 轉換器設計，可供采用的傳統解決方案雖有不少，但迄今為止都不能令人非常滿意
上傳時間： 2013-11-19
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RSM232P隔離全功能RS-232收發器是一款具備電源隔離、電氣隔離的全功能RS-232收發器，使用RSM232P可以提高系統穩定性、簡化電路設計。電路完全符合EIA/TIA-232E和ITU-T V.28規格，采用3.3V或5V電源供電，具有2500VDC的隔離電壓，波特率可高達115200bps。
上傳時間： 2013-10-27
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針對模擬型頻率/電流變送器在低頻段存在精度差、響應速度慢的問題，提出了一種基于AT89S52單片機的頻率/電流變送器設計方案，并完成了系統的軟硬件設計。該系統主要由M/T法測頻電路、D/A轉換器、V/I轉換電路、RS232通訊接口組成，能夠對頻率進行高精度測量，并將其轉換成4-20 mA標準信號。實驗證明，所設計的系統運行穩定，人機對話方便，在整個測量頻段，系統響應快、精度高、無紋波，達到了設計要求。
上傳時間： 2013-10-13
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摘要：本文詳細的介紹了基于施耐德Modicon Premium T PCX 57 PLC在郵政自動化分揀系統中控制系統的應用，系統的網絡拓撲結構，工藝流程和信息采集等。關鍵詞：T PCX57 PLC FIPIO總線 OPC Momentum I/O模塊 分揀系統
上傳時間： 2013-11-10
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RSM232隔離RS-232收發器具備電源隔離、電氣隔離、RS-232收發器，有提高系統穩定性，簡化設計等諸多優點。完全符合EIA/TIA-232E和ITU-T V.28規格，采用5V電源供電，具有2500VDC的隔離電壓，波特率可高達115200bps
上傳時間： 2014-02-22
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基于單片機的汽車多功能報警系統設計The Design of Automobile Multi-function AlarmingBased on Single Chip Computer劉法治趙明富寧睡達(河 南 科 技 學 院 ，新 鄉 453 00 3)摘要介紹了一種基于單片機控制的汽車多功能報警系統，它能對汽車的潤滑系統油壓、制動系統氣壓、冷卻系統溫度、輪胎欠壓及防盜進行自動檢測，并在發現異常情況時，發出聲光報警。闡述了該報警系統的硬件組成及軟件設計方法。關鍵詞單片機傳感器數模轉換報警Abstract Am ulti-fimctiona utomobilea larnungs ystemb asedo ns inglec hipc omputerco ntorlis in torducedin th isp aper.Th eo ilpr essuero flu bricatesystem, air pressure of braking system, temperature of cooling system, under pressure of tyre and guard against theft， detected automaticaly場thesystem. Audio and visual alarms wil be provided under abnormal conditions廠The hardware composition and software design of the system， described.Keywords Singlec hipc omputer Sensor Digital-t-oanaloguec onversion Alarmin 汽車多功能報苦器硬件系統設計根據 系 統 實際需要和產品性價比，選用ATMEL公司新生產的采用CMOs工藝的低功耗、高性能8位單片機AT89S52作為系統的控制器。AT89S52的片內有8k Bytes LSP Flash閃爍存儲器，可進行100(〕次寫、擦除操作;256Bytes內部數據存儲器(RAM);3 2 根可編程輸N輸出線;2個可編程全雙工串行通道;看門狗(WTD)電路等。系統由傳感器、單片機、模數轉換器、無線信號發射電路、指示燈驅動電路、聲光報警驅動電KD一9563，發出三聲二閃光。并觸發一個高電平，驅動無線信號發射電路。
上傳時間： 2013-11-09
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