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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電壓源電流源名字上僅差一個字…HE HE.有一些朋友對此不太明白.所以特此說明下…并以軟件仿真…詳細介紹工作原理…以及注意事項….下面就是電壓源和電流的符號…左邊是電流源,右邊是電壓源. 電壓源…電壓源其實就是我們普通經常用的一種電源.比如說電池呀電瓶或自己做的穩壓電路.一般屬于電壓源… 電壓源的特性是: 輸出端,可以開路,但不能短路…總而言之電壓源的輸出電壓是恒定的…比如5V 電壓源輸出的電壓就是5V.隨不同的負載會改變電流…比如在5V 的電壓源上加一個1 歐的負載… 流過的電流就是5/1=5A 電流… 如果接的電阻為2 歐.流過電流就等于5/2=2.5A….這個簡單的計算相信誰都會…電流源電流源和電壓源區別比較大…電流源輸出端不能開路,但可以短路…為什么不能開路呢…HE HE…是因為開路了…電流源輸出的電壓就為無限高了…(實際上電壓也是有一定值的)總而言之電流源的輸出電流是恒定的.不管你負載的大小…就是你短路了.他的電流還是保持不變.改變的是電壓…比如一個1A的恒流源…你接上一個1歐的負載…他輸出的電壓是.1x1=1V 電壓…當你接上一個10 歐電阻的時候…他就是1x10=10V電壓輸出…
上傳時間： 2013-10-08
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合理利用有效的控制策略提高有源濾波器的本身的補償性能越來越成為各國學者研究重點。本文從有源濾波器的數學模型出發，詳述有源濾波器的數學建模過程。并且針對諧波電流的檢測需要較高的準確度和較好的實時性以及有源濾波器工作時的非線性與不確定性的特點，基于瞬時無功功率補償法的諧波電流檢測方法。有效的計算出電網中諧波電流、無功以及負序電流。并根據該算法的特點，將實時檢測出的畸變電流通過控制算法，研制的有源濾波器可對不對稱三相負載起到平衡作用。在MATLAB/simulink平臺下搭建仿真模型，與傳統的有源濾波器進行對比，仿真結果表明這種有源濾波器能夠更加迅速、精確的補償諧波電流。
上傳時間： 2013-10-10
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雙T網絡
標簽： 雙T網絡
上傳時間： 2013-10-20
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根據汽車發動機控制芯片的工作環境，針對常見的溫度失效問題，提出了一種應用在發動機控制芯片中的帶隙基準電壓源電路。該電路采用0.18 μm CMOS工藝，采用電流型帶隙基準電壓源結構，具有適應低電源電壓、電源抑制比高的特點。同時還提出一種使用不同溫度系數的電阻進行高階補償的方法，實現了較寬溫度范圍內的低溫度系數。仿真結果表明，該帶隙基準電路在-50℃~+125℃的溫度范圍內，實現平均輸出電壓誤差僅5.2 ppm/℃，可用于要求極端嚴格的發動機溫度環境。該電路電源共模抑制比最大為99 dB，可以有效緩解由發動機在不同工況下產生的電源紋波對輸出參考電壓的影響。
上傳時間： 2014-01-09
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針對模塊電源的發展趨勢和有源鉗位電路的工作原理，研究了一種采用磁放大技術和固定伏特秒控制技術的有源鉗位正激軟開關電路，并對該電路的工作過程進行了詳細的理論分析。在此基礎上，設計了一款25 W的電源樣機。經過測試，驗證了該理論分析的正確性，在整個負載范圍內完全實現了主開關管和鉗位開關管的軟開關變換，軟開關實現的條件不依賴于變壓器的參數。在采用肖特基二極管整流的情況下，滿載輸出的轉換效率在89%以上。
上傳時間： 2013-11-04
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計一種基于Howland電流源電路的精密壓控電流源，論述了該精密壓控電流源的原理。該電路以V/I轉換電路作為核心，Howland電流源做為誤差補償電路，進一步提高了電流源的精度，使絕對誤差仿真值達到nA級，實際電路測量值絕對誤差達到?滋A級，得到高精度的壓控電流源。仿真和實驗測試均證明該方案是可行的。
上傳時間： 2014-12-24
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RC有源帶阻濾波器的PSpice輔助設計
上傳時間： 2013-11-15
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一款0-20V，2A輸出的數控電壓源，運用了并聯均流輸出的畢業設計。
上傳時間： 2013-11-12
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無源雙端全隔離方案，是在兩端通信設備接口與通信線路之間各串入一只新型無源串口隔離器，從而使兩端設備接口得到"均等而有效"的保護。通過電路形式、振蕩頻率、元器件參數及變壓器繞組匝數變比的優化創新，解決了新型隔離器串口竊電的微功耗高效率隔離傳輸、由單電源形成雙極性邏輯電平、以及兩端隔離器的通用性和自環狀態下的電能平均分配等關鍵問題。2010年以來，大慶油田處于該隔離器保護之下的90臺通信設備的接口從未因雷擊損壞，并能方便地進行自環測試。
上傳時間： 2014-12-24
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