摘要: 介绍了时钟分相技术并讨论了时钟分相技术在高速数字电路设计中的作用。 关键词: 时钟分相技术; 应用 中图分类号: TN 79 文献标识码:A 文章编号: 025820934 (2000) 0620437203 时钟是高速数字电路设计的关键技术之一, 系统时钟的性能好坏, 直接影响了整个电路的 性能。尤其现代电子系统对性能的越来越高的要求, 迫使我们集中更多的注意力在更高频率、 更高精度的时钟设计上面。但随着系统时钟频率的升高。我们的系统设计将面临一系列的问 题。 1) 时钟的快速电平切换将给电路带来的串扰(Crosstalk) 和其他的噪声。 2) 高速的时钟对电路板的设计提出了更高的要求: 我们应引入传输线(T ransm ission L ine) 模型, 并在信号的匹配上有更多的考虑。 3) 在系统时钟高于100MHz 的情况下, 应使用高速芯片来达到所需的速度, 如ECL 芯 片, 但这种芯片一般功耗很大, 再加上匹配电阻增加的功耗, 使整个系统所需要的电流增大, 发 热量增多, 对系统的稳定性和集成度有不利的影响。 4) 高频时钟相应的电磁辐射(EM I) 比较严重。 所以在高速数字系统设计中对高频时钟信号的处理应格外慎重, 尽量减少电路中高频信 号的成分, 这里介绍一种很好的解决方法, 即利用时钟分相技术, 以低频的时钟实现高频的处 理。 1 时钟分相技术 我们知道, 时钟信号的一个周期按相位来分, 可以分为360°。所谓时钟分相技术, 就是把 时钟周期的多个相位都加以利用, 以达到更高的时间分辨。在通常的设计中, 我们只用到时钟 的上升沿(0 相位) , 如果把时钟的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系统的时间分辨能力就可以 提高一倍(如图1a 所示)。同理, 将时钟分为4 个相位(0°、90°、180°和270°) , 系统的时间分辨就 可以提高为原来的4 倍(如图1b 所示)。 以前也有人尝试过用专门的延迟线或逻辑门延时来达到时钟分相的目的。用这种方法产生的相位差不够准确, 而且引起的时间偏移(Skew ) 和抖动 (J itters) 比较大, 无法实现高精度的时间分辨。 近年来半导体技术的发展, 使高质量的分相功能在一 片芯片内实现成为可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能优异的时钟 芯片。这些芯片的出现, 大大促进了时钟分相技术在实际电 路中的应用。我们在这方面作了一些尝试性的工作: 要获得 良好的时间性能, 必须确保分相时钟的Skew 和J itters 都 比较小。因此在我们的设计中, 通常用一个低频、高精度的 晶体作为时钟源, 将这个低频时钟通过一个锁相环(PLL ) , 获得一个较高频率的、比较纯净的时钟, 对这个时钟进行分相, 就可获得高稳定、低抖动的分 相时钟。 这部分电路在实际运用中获得了很好的效果。下面以应用的实例加以说明。2 应用实例 2. 1 应用在接入网中 在通讯系统中, 由于要减少传输 上的硬件开销, 一般以串行模式传输 图3 时钟分为4 个相位 数据, 与其同步的时钟信号并不传输。 但本地接收到数据时, 为了准确地获取 数据, 必须得到数据时钟, 即要获取与数 据同步的时钟信号。在接入网中, 数据传 输的结构如图2 所示。 数据以68MBös 的速率传输, 即每 个bit 占有14. 7ns 的宽度, 在每个数据 帧的开头有一个用于同步检测的头部信息。我们要找到与它同步性好的时钟信号, 一般时间 分辨应该达到1ö4 的时钟周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 这就是说, 系统时钟频率应在300MHz 以 上, 在这种频率下, 我们必须使用ECL inp s 芯片(ECL inp s 是ECL 芯片系列中速度最快的, 其 典型门延迟为340p s) , 如前所述, 这样对整个系统设计带来很多的困扰。 我们在这里使用锁相环和时钟分相技术, 将一个16MHz 晶振作为时钟源, 经过锁相环 89429 升频得到68MHz 的时钟, 再经过分相芯片AMCCS4405 分成4 个相位, 如图3 所示。 我们只要从4 个相位的68MHz 时钟中选择出与数据同步性最好的一个。选择的依据是: 在每个数据帧的头部(HEAD) 都有一个8bit 的KWD (KeyWord) (如图1 所示) , 我们分别用 这4 个相位的时钟去锁存数据, 如果经某个时钟锁存后的数据在这个指定位置最先检测出这 个KWD, 就认为下一相位的时钟与数据的同步性最好(相关)。 根据这个判别原理, 我们设计了图4 所示的时钟分相选择电路。 在板上通过锁相环89429 和分相芯片S4405 获得我们所要的68MHz 4 相时钟: 用这4 个 时钟分别将输入数据进行移位, 将移位的数据与KWD 作比较, 若至少有7bit 符合, 则认为检 出了KWD。将4 路相关器的结果经过优先判选控制逻辑, 即可输出同步性最好的时钟。这里, 我们运用AMCC 公司生产的 S4405 芯片, 对68MHz 的时钟进行了4 分 相, 成功地实现了同步时钟的获取, 这部分 电路目前已实际地应用在某通讯系统的接 入网中。 2. 2 高速数据采集系统中的应用 高速、高精度的模拟- 数字变换 (ADC) 一直是高速数据采集系统的关键部 分。高速的ADC 价格昂贵, 而且系统设计 难度很高。以前就有人考虑使用多个低速 图5 分相技术应用于采集系统 ADC 和时钟分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于时钟分相电路产生的相位不准确, 时钟的 J itters 和Skew 比较大(如前述) , 容易产生较 大的孔径晃动(Aperture J itters) , 无法达到很 好的时间分辨。 现在使用时钟分相芯片, 我们可以把分相 技术应用在高速数据采集系统中: 以4 分相后 图6 分相技术提高系统的数据采集率 的80MHz 采样时钟分别作为ADC 的 转换时钟, 对模拟信号进行采样, 如图5 所示。 在每一采集通道中, 输入信号经过 缓冲、调理, 送入ADC 进行模数转换, 采集到的数据写入存储器(M EM )。各个 采集通道采集的是同一信号, 不过采样 点依次相差90°相位。通过存储器中的数 据重组, 可以使系统时钟为80MHz 的采 集系统达到320MHz 数据采集率(如图6 所示)。 3 总结 灵活地运用时钟分相技术, 可以有效地用低频时钟实现相当于高频时钟的时间性能, 并 避免了高速数字电路设计中一些问题, 降低了系统设计的难度。
上传时间： 2013-12-17
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第四章 信号分离电路 第四章 信号分离电路 第一节 滤波器的基本知识一、滤波器的功能和类型1、功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。2、类型：按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器按功能分：低通、高通、带通、带阻按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶第一节 滤波器的基本知识 第一节 滤波器的基本知识二、模拟滤波器的传递函数与频率特性（一）模拟滤波器的传递函数模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。传递函数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。经分析，任意个互相隔离的线性网络级联后，总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。这样，任何复杂的滤波网络，可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。 第一节 滤波器的基本知识（二）模拟滤波器的频率特性模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间的传递关系。若滤波器的输入信号Ui是角频率为w的单位信号，滤波器的输出Uo(jw)=H(jw)表达了在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系，称为滤波器的频率特性函数，简称频率特性。频率特性H(jw)是一个复函数，其幅值A(w)称为幅频特性，其幅角∮(w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化，称为相频特性。
上传时间： 2014-12-23
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2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低。 2-2 图2-2a所示斩波稳零放大电路中，为什么采用高、低频两个通道，即R3、C3组成的高频通道和调制、解调、交流放大器组成的低频通道？ 采用高频通道是为了使斩波稳零放大电路能在较宽的频率范围内工作，而采用低频通道则能对微弱的直流或缓慢变化的信号进行低漂移和高精度的放大。 2-3 请参照图2-3，根据手册中LF347和CD4066的连接图（即引脚图），将集成运算放大器LF347和集成模拟开关CD4066接成自动调零放大电路。 LF347和CD4066接成的自动调零放大电路如图X2-1。
标签： 信号放大电路
上传时间： 2013-10-09
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磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。 磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100mMHZ ,它在低频时电阻比电感小得多。电感的等效电阻可有Z=2X3.14xf 来求得。 铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰元件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显著。 在电路中只要导线穿过它即可（我用的都是象普通电阻模样的，导线已穿过并胶合，也有表面贴装的形式，但很少见到卖的）。当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个元件的值都与磁珠的长度成比例。 磁珠种类很多，制造商应提供技术指标说明，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。 有的磁珠上有多个孔洞，用导线穿过可增加元件阻抗（穿过磁珠次数的平方），不过在高频时所增加的抑制噪声能力不可能如预期的多，而用多串联几个磁珠的办法会好些。 铁氧体是磁性材料，会因通过电流过大而产生磁饱和，导磁率急剧下降。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠，还要注意其散热措施。 铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其他电路，其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。 铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。 以常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例，其型号各字段含义依次为：HH 是其一个系列，主要用于电源滤波，用于信号线是HB系列；1 表示一个元件封装了一个磁珠，若为4则是并排封装四个的；H 表示组成物质，H、C、M为中频应用（50－200MHz），T低频应用（<50MHz），S高频应用（>200MHz）；3216 封装尺寸，长3.2mm，宽1.6mm，即1206封装；500 阻抗（一般为100MHz时），50 ohm。 其产品参数主要有三项：阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;直流电阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;额定电流Rated Current (mA): 2500. 磁珠有很高的电阻率和磁导率， 他等效于电阻和电感串联， 但电阻值和电感值都随频率变化。 他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。 磁珠主要用于高频隔离，抑制差模噪声等。
标签： 电感
上传时间： 2013-11-05
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模拟集成电路的设计与其说是一门技术，还不如说是一门艺术。它比数字集成电路设计需要更严格的分析和更丰富的直觉。严谨坚实的理论无疑是严格分析能力的基石，而设计者的实践经验无疑是诞生丰富直觉的源泉。这也正足初学者对学习模拟集成电路设计感到困惑并难以驾驭的根本原因。.美国加州大学洛杉机分校(UCLA)Razavi教授凭借着他在美国多所著名大学执教多年的丰富教学经验和在世界知名顶级公司(AT&T，Bell Lab，HP)卓著的研究经历为我们提供了这本优秀的教材。本书自2000午出版以来得到了国内外读者的好评和青睐，被许多国际知名大学选为教科书。同时，由于原著者在世界知名顶级公司的丰富研究经历，使本书也非常适合作为CMOS模拟集成电路设计或相关领域的研究人员和工程技术人员的参考书。... 本书介绍模拟CMOS集成电路的分析与设计。从直观和严密的角度阐述了各种模拟电路的基本原理和概念，同时还阐述了在SOC中模拟电路设计遇到的新问题及电路技术的新发展。本书由浅入深，理论与实际结合，提供了大量现代工业中的设计实例。全书共18章。前10章介绍各种基本模块和运放及其频率响应和噪声。第11章至第13章介绍带隙基准、开关电容电路以及电路的非线性和失配的影响，第14、15章介绍振荡器和锁相环。第16章至18章介绍MOS器件的高阶效应及其模型、CMOS制造工艺和混合信号电路的版图与封装。 1 Introduction to Analog Design 2 Basic MOS Device Physics 3 Single-Stage Amplifiers 4 Differential Amplifiers 5 Passive and Active Current Mirrors 6 Frequency Response of Amplifiers 7 Noise 8 Feedback 9 Operational Amplifiers 10 Stability and Frequency Compensation 11 Bandgap References 12 Introduction to Switched-Capacitor Circuits 13 Nonlinearity and Mismatch 14 Oscillators 15 Phase-Locked Loops 16 Short-Channel Effects and Device Models 17 CMOS Processing Technology 18 Layout and Packaging
上传时间： 2014-12-23
上传用户：杜莹12345
为提高弱信号检测中的信噪比, 常采用选频放大电路放大微弱信号, 然后利用自相关检测技术只提取所需信号, 抑制噪声干扰信号。
上传时间： 2014-12-24
上传用户：hopy
采用高输入频率、高速模数转换器(ADC)的系统设计是一项具挑战性的任务。ADC输入接口设计有6个主要条件：输入阻抗、输入驱动、带宽、通带平坦度、噪声和失真。
上传时间： 2013-10-21
上传用户：chukeey
在VFB运算放大器的反馈环路中使用一个电容是非常常见的做法，其目的是影响频率响应，就如在简单的单极点低通滤波器中一样，如下面的图1所示。结果将噪声增益绘制成了一幅波特图，用于分析稳定性和相位裕量
上传时间： 2013-10-29
上传用户：38553903210
低电压差分信号(LVDS)是一种高速点到点应用通信标准。多点LVDS (M-LVDS)则是一种面向多点应用的类似标准。LVDS和M-LVDS均使用差分信号，通过这种双线式通信方法，接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测数据。这样能够极大地改善噪声抗扰度，并将噪声辐射降至最低。
上传时间： 2013-11-22
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中兴通讯硬件一部巨作－信号完整性 近年来，通讯技术、计算机技术的发展越来越快，高速数字电路在设计中的运用越来 越多，数字接入设备的交换能力已从百兆、千兆发展到几十千兆。高速数字电路设计对信 号完整性技术的需求越来越迫切。 在中、 大规模电子系统的设计中， 系统地综合运用信号完整性技术可以带来很多好处， 如缩短研发周期、降低产品成本、降低研发成本、提高产品性能、提高产品可靠性。 数字电路在具有逻辑电路功能的同时，也具有丰富的模拟特性，电路设计工程师需要 通过精确测定、或估算各种噪声的幅度及其时域变化，将电路抗干扰能力精确分配给各种 噪声，经过精心设计和权衡，控制总噪声不超过电路的抗干扰能力，保证产品性能的可靠 实现。 为了满足中兴上研一所的科研需要， 我们在去年和今年关于信号完整性技术合作的基 础上，克服时间紧、任务重的困难，编写了这份硬件设计培训系列教材的“信号完整性” 部分。由于我们的经验和知识所限，这部分教材肯定有不完善之处，欢迎广大读者和专家 批评指正。 本教材的对象是所内硬件设计工程师， 针对我所的实际情况， 选编了第一章——导论、 第二章——数字电路工作原理、第三章——传输线理论、第四章——直流供电系统设计， 相信会给大家带来益处。同时，也希望通过我们的不懈努力能消除大家在信号完整性方面 的烦脑。 在编写本教材的过程中，得到了沙国海、张亚东、沈煜、何广敏、钟建兔、刘辉、曹 俊等的指导和帮助，尤其在审稿时提出了很多建设性的意见，在此一并致谢！
上传时间： 2013-11-15
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