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時(shí)鐘分相技術(shù)應(yīng)用

摘要: 介紹了時(shí)鐘分相技術(shù)并討論了時(shí)鐘分相技術(shù)在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的作用。 關(guān)鍵詞: 時(shí)鐘分相技術(shù); 應(yīng)用 中圖分類號(hào): TN 79　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 　　文章編號(hào): 025820934 (2000) 0620437203 時(shí)鐘是高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一, 系統(tǒng)時(shí)鐘的性能好壞, 直接影響了整個(gè)電路的 性能。尤其現(xiàn)代電子系統(tǒng)對(duì)性能的越來(lái)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(shí)鐘設(shè)計(jì)上面。但隨著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的升高。我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)將面臨一系列的問(wèn) 題。 1) 時(shí)鐘的快速電平切換將給電路帶來(lái)的串?dāng)_(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時(shí)鐘對(duì)電路板的設(shè)計(jì)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(hào)的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統(tǒng)時(shí)鐘高于100MHz 的情況下, 應(yīng)使用高速芯片來(lái)達(dá)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(gè)系統(tǒng)所需要的電流增大, 發(fā) 熱量增多, 對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時(shí)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(jì)中對(duì)高頻時(shí)鐘信號(hào)的處理應(yīng)格外慎重, 盡量減少電路中高頻信 號(hào)的成分, 這里介紹一種很好的解決方法, 即利用時(shí)鐘分相技術(shù), 以低頻的時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)高頻的處 理。 1　時(shí)鐘分相技術(shù) 我們知道, 時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期按相位來(lái)分, 可以分為360°。所謂時(shí)鐘分相技術(shù), 就是把 時(shí)鐘周期的多個(gè)相位都加以利用, 以達(dá)到更高的時(shí)間分辨。在通常的設(shè)計(jì)中, 我們只用到時(shí)鐘 的上升沿(0 相位) , 如果把時(shí)鐘的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系統(tǒng)的時(shí)間分辨能力就可以 提高一倍(如圖1a 所示)。同理, 將時(shí)鐘分為4 個(gè)相位(0°、90°、180°和270°) , 系統(tǒng)的時(shí)間分辨就 可以提高為原來(lái)的4 倍(如圖1b 所示)。 以前也有人嘗試過(guò)用專門(mén)的延遲線或邏輯門(mén)延時(shí)來(lái)達(dá)到時(shí)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(shí)間偏移(Skew ) 和抖動(dòng) (J itters) 比較大, 無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間分辨。 近年來(lái)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(shí)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(shí)鐘 芯片。這些芯片的出現(xiàn), 大大促進(jìn)了時(shí)鐘分相技術(shù)在實(shí)際電 路中的應(yīng)用。我們?cè)谶@方面作了一些嘗試性的工作: 要獲得 良好的時(shí)間性能, 必須確保分相時(shí)鐘的Skew 和J itters 都 比較小。因此在我們的設(shè)計(jì)中, 通常用一個(gè)低頻、高精度的 晶體作為時(shí)鐘源, 將這個(gè)低頻時(shí)鐘通過(guò)一個(gè)鎖相環(huán)(PLL ) , 獲得一個(gè)較高頻率的、比較純凈的時(shí)鐘, 對(duì)這個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行分相, 就可獲得高穩(wěn)定、低抖動(dòng)的分 相時(shí)鐘。 這部分電路在實(shí)際運(yùn)用中獲得了很好的效果。下面以應(yīng)用的實(shí)例加以說(shuō)明。2　應(yīng)用實(shí)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(kāi)銷, 一般以串行模式傳輸 圖3　時(shí)鐘分為4 個(gè)相位 數(shù)據(jù), 與其同步的時(shí)鐘信號(hào)并不傳輸。 但本地接收到數(shù)據(jù)時(shí), 為了準(zhǔn)確地獲取 數(shù)據(jù), 必須得到數(shù)據(jù)時(shí)鐘, 即要獲取與數(shù) 據(jù)同步的時(shí)鐘信號(hào)。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(gè)bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個(gè)數(shù)據(jù) 幀的開(kāi)頭有一個(gè)用于同步檢測(cè)的頭部信息。我們要找到與它同步性好的時(shí)鐘信號(hào), 一般時(shí)間 分辨應(yīng)該達(dá)到1ö4 的時(shí)鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說(shuō), 系統(tǒng)時(shí)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(mén)延遲為340p s) , 如前所述, 這樣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)很多的困擾。 我們?cè)谶@里使用鎖相環(huán)和時(shí)鐘分相技術(shù), 將一個(gè)16MHz 晶振作為時(shí)鐘源, 經(jīng)過(guò)鎖相環(huán) 89429 升頻得到68MHz 的時(shí)鐘, 再經(jīng)過(guò)分相芯片AMCCS4405 分成4 個(gè)相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個(gè)相位的68MHz 時(shí)鐘中選擇出與數(shù)據(jù)同步性最好的一個(gè)。選擇的依據(jù)是: 在每個(gè)數(shù)據(jù)幀的頭部(HEAD) 都有一個(gè)8bit 的KWD (KeyWord) (如圖1 所示) , 我們分別用 這4 個(gè)相位的時(shí)鐘去鎖存數(shù)據(jù), 如果經(jīng)某個(gè)時(shí)鐘鎖存后的數(shù)據(jù)在這個(gè)指定位置最先檢測(cè)出這 個(gè)KWD, 就認(rèn)為下一相位的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)的同步性最好(相關(guān))。 根據(jù)這個(gè)判別原理, 我們?cè)O(shè)計(jì)了圖4 所示的時(shí)鐘分相選擇電路。 在板上通過(guò)鎖相環(huán)89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時(shí)鐘: 用這4 個(gè) 時(shí)鐘分別將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)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(guò)優(yōu)先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時(shí)鐘。這里, 我們運(yùn)用AMCC 公司生產(chǎn)的 S4405 芯片, 對(duì)68MHz 的時(shí)鐘進(jìn)行了4 分 相, 成功地實(shí)現(xiàn)了同步時(shí)鐘的獲取, 這部分 電路目前已實(shí)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(jià)格昂貴, 而且系統(tǒng)設(shè)計(jì) 難度很高。以前就有人考慮使用多個(gè)低速 圖5　分相技術(shù)應(yīng)用于采集系統(tǒng) ADC 和時(shí)鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時(shí)鐘分相電路產(chǎn)生的相位不準(zhǔn)確, 時(shí)鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產(chǎn)生較 大的孔徑晃動(dòng)(Aperture J itters) , 無(wú)法達(dá)到很 好的時(shí)間分辨。 現(xiàn)在使用時(shí)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(shí)鐘分別作為ADC 的 轉(zhuǎn)換時(shí)鐘, 對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號(hào)經(jīng)過(guò) 緩沖、調(diào)理, 送入ADC 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換, 采集到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器(M EM )。各個(gè) 采集通道采集的是同一信號(hào), 不過(guò)采樣 點(diǎn)依次相差90°相位。通過(guò)存儲(chǔ)器中的數(shù) 據(jù)重組, 可以使系統(tǒng)時(shí)鐘為80MHz 的采 集系統(tǒng)達(dá)到320MHz 數(shù)據(jù)采集率(如圖6 所示)。 3　總結(jié) 靈活地運(yùn)用時(shí)鐘分相技術(shù), 可以有效地用低頻時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于高頻時(shí)鐘的時(shí)間性能, 并 避免了高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中一些問(wèn)題, 降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。

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上傳時(shí)間： 2013-12-17

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ICL8038 單片函數(shù)發(fā)生器

ICL8038 單片函數(shù)發(fā)生器

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上傳時(shí)間： 2014-12-23

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PADS制作鍋?zhàn)衅馕?/a>

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上傳時(shí)間： 2013-11-18

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pcb layout design(臺(tái)灣硬件工程師15年經(jīng)驗(yàn)

PCB LAYOUT 術(shù)語(yǔ)解釋(TERMS)1. COMPONENT SIDE(零件面、正面)︰大多數(shù)零件放置之面。2. SOLDER SIDE(焊錫面、反面)。3. SOLDER MASK(止焊膜面)︰通常指Solder Mask Open 之意。4. TOP PAD︰在零件面上所設(shè)計(jì)之零件腳PAD，不管是否鑽孔、電鍍。5. BOTTOM PAD：在銲錫面上所設(shè)計(jì)之零件腳PAD，不管是否鑽孔、電鍍。6. POSITIVE LAYER：?jiǎn)巍㈦p層板之各層線路；多層板之上、下兩層線路及內(nèi)層走線皆屬之。7. NEGATIVE LAYER：通常指多層板之電源層。8. INNER PAD：多層板之POSITIVE LAYER 內(nèi)層PAD。9. ANTI-PAD：多層板之NEGATIVE LAYER 上所使用之絕緣範(fàn)圍，不與零件腳相接。10. THERMAL PAD：多層板內(nèi)NEGATIVE LAYER 上必須零件腳時(shí)所使用之PAD，一般稱為散熱孔或?qū)住?1. PAD (銲墊)：除了SMD PAD 外，其他PAD 之TOP PAD、BOTTOM PAD 及INNER PAD 之形狀大小皆應(yīng)相同。12. Moat : 不同信號(hào)的 Power& GND plane 之間的分隔線13. Grid : 佈線時(shí)的走線格點(diǎn)2. Test Point : ATE 測(cè)試點(diǎn)供工廠ICT 測(cè)試治具使用ICT 測(cè)試點(diǎn) LAYOUT 注意事項(xiàng):PCB 的每條TRACE 都要有一個(gè)作為測(cè)試用之TEST PAD(測(cè)試點(diǎn))，其原則如下：1. 一般測(cè)試點(diǎn)大小均為30-35mil，元件分布較密時(shí)，測(cè)試點(diǎn)最小可至30mil.測(cè)試點(diǎn)與元件PAD 的距離最小為40mil。2. 測(cè)試點(diǎn)與測(cè)試點(diǎn)間的間距最小為50-75mil，一般使用75mil。密度高時(shí)可使用50mil,3. 測(cè)試點(diǎn)必須均勻分佈於PCB 上，避免測(cè)試時(shí)造成板面受力不均。4. 多層板必須透過(guò)貫穿孔(VIA)將測(cè)試點(diǎn)留於錫爐著錫面上(Solder Side)。5. 測(cè)試點(diǎn)必需放至於Bottom Layer6. 輸出test point report(.asc 檔案powerpcb v3.5)供廠商分析可測(cè)率7. 測(cè)試點(diǎn)設(shè)置處:Setup􀃆pads􀃆stacks

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上傳時(shí)間： 2013-10-22

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IC封裝製程簡(jiǎn)介(IC封裝制程簡(jiǎn)介)

半導(dǎo)體的產(chǎn)品很多，應(yīng)用的場(chǎng)合非常廣泛，圖一是常見(jiàn)的幾種半導(dǎo)體元件外型。半導(dǎo)體元件一般是以接腳形式或外型來(lái)劃分類別，圖一中不同類別的英文縮寫(xiě)名稱原文為   PDID：Plastic Dual Inline Package SOP：Small Outline Package SOJ：Small Outline J-Lead Package PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier QFP：Quad Flat Package PGA：Pin Grid Array BGA：Ball Grid Array         雖然半導(dǎo)體元件的外型種類很多，在電路板上常用的組裝方式有二種，一種是插入電路板的銲孔或腳座，如PDIP、PGA，另一種是貼附在電路板表面的銲墊上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA。    從半導(dǎo)體元件的外觀，只看到從包覆的膠體或陶瓷中伸出的接腳，而半導(dǎo)體元件真正的的核心，是包覆在膠體或陶瓷內(nèi)一片非常小的晶片，透過(guò)伸出的接腳與外部做資訊傳輸。圖二是一片EPROM元件，從上方的玻璃窗可看到內(nèi)部的晶片，圖三是以顯微鏡將內(nèi)部的晶片放大，可以看到晶片以多條銲線連接四周的接腳，這些接腳向外延伸並穿出膠體，成為晶片與外界通訊的道路。請(qǐng)注意圖三中有一條銲線從中斷裂，那是使用不當(dāng)引發(fā)過(guò)電流而燒毀，致使晶片失去功能，這也是一般晶片遭到損毀而失效的原因之一。   圖四是常見(jiàn)的LED，也就是發(fā)光二極體，其內(nèi)部也是一顆晶片，圖五是以顯微鏡正視LED的頂端，可從透明的膠體中隱約的看到一片方型的晶片及一條金色的銲線，若以LED二支接腳的極性來(lái)做分別，晶片是貼附在負(fù)極的腳上，經(jīng)由銲線連接正極的腳。當(dāng)LED通過(guò)正向電流時(shí)，晶片會(huì)發(fā)光而使LED發(fā)亮，如圖六所示。     半導(dǎo)體元件的製作分成兩段的製造程序，前一段是先製造元件的核心─晶片，稱為晶圓製造；後一段是將晶中片加以封裝成最後產(chǎn)品，稱為IC封裝製程，又可細(xì)分成晶圓切割、黏晶、銲線、封膠、印字、剪切成型等加工步驟，在本章節(jié)中將簡(jiǎn)介這兩段的製造程序。

標(biāo)簽： 封裝 IC封裝 制程

上傳時(shí)間： 2014-01-20

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一種無(wú)片外電容LDO的穩(wěn)定性分析

電路如果存在不穩(wěn)定性因素，就有可能出現(xiàn)振蕩。本文對(duì)比分析了傳統(tǒng)LDO和無(wú)片電容LDO的零極點(diǎn)，運(yùn)用電流緩沖器頻率補(bǔ)償設(shè)計(jì)了一款無(wú)片外電容LDO，電流緩沖器頻率補(bǔ)償不僅可減小片上補(bǔ)償電容而且可以增加帶寬。對(duì)理論分析結(jié)果在Cadence平臺(tái)基上于CSMC0.5um工藝對(duì)電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。本文無(wú)片外電容LDO的片上補(bǔ)償電容僅為3 pF，減小了制造成本。它的電源電壓為3.5~6 V，輸出電壓為3.5 V。當(dāng)在輸入電源電壓6 V時(shí)輸出電流從100 μA到100 mA變化時(shí)，最小相位裕度為830，最小帶寬為4.58 MHz

標(biāo)簽： LDO 無(wú)片外電容 穩(wěn)定性分析

上傳時(shí)間： 2014-12-24

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熱插拔解決方案符合AMC和MicroTCA標(biāo)準(zhǔn)

LTC®4223 是一款符合微通信計(jì)算架構(gòu) (MicroTCA) 規(guī)範(fàn)電源要求的雙通道熱插拔 (Hot Swap™) 控制器，該規(guī)範(fàn)於近期得到了 PCI 工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商組織 (PICMG) 的批準(zhǔn)。

標(biāo)簽： MicroTCA AMC 熱插拔 方案

上傳時(shí)間： 2014-12-24

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XL4016高效率，大電流，單片集成降壓型開(kāi)關(guān)電源芯片

XL4016高效率，大電流，單片集成降壓型開(kāi)關(guān)電源芯片，測(cè)試板加芯片資料

標(biāo)簽： 4016 XL 高效率 大電流

上傳時(shí)間： 2014-12-24

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單片開(kāi)關(guān)電源最新應(yīng)用技術(shù)

單片開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

標(biāo)簽： 單片開(kāi)關(guān) 電源 應(yīng)用技術(shù)

上傳時(shí)間： 2013-10-27

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新型單片開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用

單片開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用

標(biāo)簽： 單片開(kāi)關(guān) 電源設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-11-14

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