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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无线电通信网络中的远程收发器使用自己的独立时钟源。因此，这些收发器容易产生频率误差。当发射机启动通信链路时，关联的接收机需要在数据包的前同步码阶段校正这些误差，以确保正确的解调
上传时间： 2013-10-20
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由於性電池容易購買而且價格相對便宜，因此它為人們帶來了方便，並且成為了便攜式儀器以及室外消遣娛樂設備的電源選擇。
上传时间： 2014-01-07
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許多電信和計算應用都需要一個能夠從非常低輸入電壓獲得工作電源的高效率降壓型 DC/DC 轉換器。高輸出功率同步控制器 LT3740 就是這些應用的理想選擇，該器件能把 2.2V 至 22V 的輸入電源轉換為低至 0.8V 的輸出，並提供 2A 至 20A 的負載電流。其應用包括分布式電源繫統、負載點調節和邏輯電源轉換。
上传时间： 2013-12-30
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LTC®3630 是一款通用的突发模式 (Burst Mode®) 同步降压型 DC/DC 转换器，其包括三种可通过引脚选择的预设输出电压。
上传时间： 2013-11-03
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变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变 频器为通用，其主回路图(见图1.1)，它是变频器的核心电路，由整流回路(交—直交换)，直流滤波电路(能耗电路)及逆变电路(直—交变换)组成，当然 还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路 如图所示，通用变频器的整流电路是由三相桥 式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻 网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最 大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。 2)滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电 动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出 的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。通用变频器直流滤波电 路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随 的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件(GTR、IGBT、GTO等)组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司 生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正 电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电 动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开 关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生 意外情况时，对换流器件进行保护 。
上传时间： 2013-10-18
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同步整流技术简单介绍大家都知道，对于开关电源，在次级必然要有一个整流输出的过程。作为整流电路的主要元件，通常用的是整流二极管（利用它的单向导电特性），它可以理解为一种被动式器件：只要有足够的正向电压它就开通，而不需要另外的控制电路。但其导通压降较高，快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达1.0～1.2V，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约0.6V的压降。这个压降完全是做的无用功，并且整流二极管是一种固定压降的器件，举个例子：如有一个管子压降为0.7V，其整流为12V时它的前端要等效12.7V电压，损耗占0.7/12.7≈5.5%.而当其为3.3V整流时，损耗为0.7/4（3.3+0.7）≈17.5%。可见此类器件在低压大电流的工作环境下其损耗是何等地惊人。这就导致电源效率降低，损耗产生的热能导致整流管进而开关电源的温度上升、机箱温度上升--------有时系统运行不稳定、电脑硬件使用寿命急剧缩短都是拜这个高温所赐。随着电脑硬件技术的飞速发展，如GeForce 8800GTX显卡，其12V峰值电流为16.2A。所以必须制造能提供更大输出电流（如多核F1，四路12V，每路16A；3.3V和5V输出电流各高达24A）的电源转换器。而当前世界的能源紧张问题的凸现，为广大用户提供更高转换效率（如多核R80，完全符合80PLUS标准）的电源转换器就是我们整个开关电源行业的不可回避的社会责任了。如何解决这些问题？寻找更好的整流方式、整流器件。同步整流技术和通态电阻（几毫欧到十几毫欧）极低的专用功率MOSFET就是在这个时刻走上开关电源技术发展的历史舞台了！作为取代整流二极管以降低整流损耗的一种新器件，功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。因为用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。它可以理解为一种主动式器件，必须要在其控制极（栅极）有一定电压才能允许电流通过，这种复杂的控制要求得到的回报就是极小的电流损耗。在实际应用中，一般在通过20-30A电流时才有0.2-0.3V的压降损耗。因为其压降等于电流与通态电阻的乘积，故小电流时，其压降和恒定压降的肖特基不同，电流越小压降越低。这个特性对于改善轻载效率（20%）尤为有效。这在80PLUS产品上已成为一种基本的解决方案了。对于以上提到的两种整流方案，我们可以通过灌溉农田来理解：肖特基整流管可以看成一条建在泥土上没有铺水泥的灌溉用的水道，从源头下来的水源在中途渗漏了很多，十方水可能只有七、八方到了农田里面。而同步整流技术就如同一条镶嵌了光滑瓷砖的引水通道，除了一点点被太阳晒掉的损失外，十方水能有9.5方以上的水真正用于浇灌那些我们日日赖以生存的粮食。我们的多核F1，多核R80，其3.3V整流电路采用了通态电阻仅为0.004欧的功率MOSFET，在通过24A峰值电流时压降仅为20*0.004=0.08V。如一般PC正常工作时的3.3V电流为10A，则其压降损耗仅为10*0.004=0.04V，损耗比例为0.04/4=1%，比之于传统肖特基加磁放大整流技术17.5%的损耗，其技术的进步已不仅仅是一个量的变化，而可以说是有了一个质的飞跃了。也可以说，我们为用户修建了一条严丝合缝的灌溉电脑配件的供电渠道。
标签： 同步整流
上传时间： 2013-10-27
上传用户：杏帘在望
摄像机在安防、交通监视领域已广泛使用，为检验摄像机画面捕捉速度的能力是否达到设计要求，本文提出基于AVR单片机的摄像机帧速测试系统设计，采用LED数码管和摄像机同步工作的方法，来检验摄像机质量，此系统具有低功耗、运行可靠、使用方便的特点。
上传时间： 2013-11-03
上传用户：klin3139
DAB基带芯片是一款集成面积小、功耗低、可用于移动和便携设备的DAB基带解码器和MPEGL2音频解码器。本设计完全自主开发，可以对DABETSI300401传输帧进行全速解码，包括数字混频、同步/跟踪和解调。基带解码器可同时对传输帧内的两路音频、数据或视频节目进行解码。解码后的音频节目可以通过上MPEGL2音频解码器播放，数据/视频节目可以通过外部CPU进一步处理和显示。
上传时间： 2013-11-16
上传用户：woshini123456
MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用TI公司的MSP430系列微控制器是一个近期推出的单片机品种。它在超低功耗和功能集成上都有一定的特色，尤其适合应用在自动信号采集系统、液晶显示智能化仪器、电池供电便携式装置、超长时间连续工作设备等领域。《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》对这一系列产品的原理、结构及内部各功能模块作了详细的说明，并以方便工程师及程序员使用的方式提供软件和硬件资料。由于MSP430系列的各个不同型号基本上是这些功能模块的不同组合，因此，掌握《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》的内容对于MSP430系列的原理理解和应用开发都有较大的帮助。《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》的内容主要根据TI公司的《MSP430 Family Architecture Guide and Module Library》一书及其他相关技术资料编写。 《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》供高等院校自动化、计算机、电子等专业的教学参考及工程技术人员的实用参考，亦可做为应用技术的培训教材。MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用 目录 第1章 MSP430系列1.1 特性与功能1.2 系统关键特性1.3 MSP430系列的各种型号??第2章 结构概述2.1 CPU2.2 代码存储器?2.3 数据存储器2.4 运行控制?2.5 外围模块2.6 振荡器、倍频器和时钟发生器??第3章 系统复位、中断和工作模式?3.1 系统复位和初始化3.2 中断系统结构3.3 中断处理3.3.1 SFR中的中断控制位3.3.2 外部中断3.4 工作模式3.5 低功耗模式3.5.1 低功耗模式0和模式13.5.2 低功耗模式2和模式33.5.3 低功耗模式43.6 低功耗应用要点??第4章 存储器组织4.1 存储器中的数据4.2 片内ROM组织4.2.1 ROM表的处理4.2.2 计算分支跳转和子程序调用4.3 RAM与外围模块组织4.3.1 RAM4.3.2 外围模块--地址定位4.3.3 外围模块--SFR??第5章 16位CPU?5.1 CPU寄存器5.1.1 程序计数器PC5.1.2 系统堆栈指针SP5.1.3 状态寄存器SR5.1.4 常数发生寄存器CG1和CG2?5.2 寻址模式5.2.1 寄存器模式5.2.2 变址模式5.2.3 符号模式5.2.4 绝对模式5.2.5 间接模式5.2.6 间接增量模式5.2.7 立即模式5.2.8 指令的时钟周期与长度5.3 指令集概述5.3.1 双操作数指令5.3.2 单操作数指令5.3.3 条件跳转5.3.4 模拟指令的简短格式5.3.5 其他指令5.4 指令分布??第6章 硬件乘法器?6.1 硬件乘法器的操作6.2 硬件乘法器的寄存器6.3 硬件乘法器的SFR位6.4 硬件乘法器的软件限制6.4.1 硬件乘法器的软件限制--寻址模式6.4.2 硬件乘法器的软件限制--中断程序??第7章 振荡器与系统时钟发生器?7.1 晶体振荡器7.2 处理机时钟发生器7.3 系统时钟工作模式7.4 系统时钟控制寄存器7.4.1 模块寄存器7.4.2 与系统时钟发生器相关的SFR位7.5 DCO典型特性??第8章 数字I/O配置?8.1 通用端口P08.1.1 P0的控制寄存器8.1.2 P0的原理图8.1.3 P0的中断控制功能8.2 通用端口P1、P28.2.1 P1、P2的控制寄存器8.2.2 P1、P2的原理图8.2.3 P1、P2的中断控制功能8.3 通用端口P3、P48.3.1 P3、P4的控制寄存器8.3.2 P3、P4的原理图8.4 LCD端口8.5 LCD端口--定时器/端口比较器??第9章 通用定时器/端口模块?9.1 定时器/端口模块操作9.1.1 定时器/端口计数器TPCNT1--8位操作9.1.2 定时器/端口计数器TPCNT2--8位操作9.1.3 定时器/端口计数器--16位操作9.2 定时器/端口寄存器9.3 定时器/端口SFR位9.4 定时器/端口在A/D中的应用9.4.1 R/D转换原理9.4.2 分辨率高于8位的转换??第10章 定时器?10.1 Basic Timer110.1.1 Basic Timer1寄存器10.1.2 SFR位10.1.3 Basic Timer1的操作10.1.4 Basic Timer1的操作--LCD时钟信号fLCD?10.2 8位间隔定时器/计数器10.2.1 8位定时器/计数器的操作10.2.2 8位定时器/计数器的寄存器10.2.3 与8位定时器/计数器有关的SFR位10.2.4 8位定时器/计数器在UART中的应用10.3 看门狗定时器11.1.3 比较模式11.1.4 输出单元11.2 TimerA的寄存器11.2.1 TimerA控制寄存器TACTL11.2.2 捕获/比较控制寄存器CCTL11.2.3 TimerA中断向量寄存器11.3 TimerA的应用11.3.1 TimerA增计数模式应用11.3.2 TimerA连续模式应用11.3.3 TimerA增/减计数模式应用11.3.4 TimerA软件捕获应用11.3.5 TimerA处理异步串行通信协议11.4 TimerA的特殊情况11.4.1 CCR0用做周期寄存器11.4.2 定时器寄存器的启/停11.4.3 输出单元Unit0??第12章 USART外围接口--UART模式?12.1 异步操作12.1.1 异步帧格式12.1.2 异步通信的波特率发生器12.1.3 异步通信格式12.1.4 线路空闲多处理机模式12.1.5 地址位格式12.2 中断与控制功能12.2.1 USART接收允许12.2.2 USART发送允许12.2.3 USART接收中断操作12.2.4 USART发送中断操作12.3 控制与状态寄存器12.3.1 USART控制寄存器UCTL12.3.2 发送控制寄存器UTCTL12.3.3 接收控制寄存器URCTL12.3.4 波特率选择和调制控制寄存器12.3.5 USART接收数据缓存URXBUF12.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF12.4 UART模式--低功耗模式应用特性12.4.1 由UART帧启动接收操作12.4.2 时钟频率的充分利用与UART模式的波特率12.4.3 节约MSP430资源的多处理机模式12.5 波特率的计算??第13章 USART外围接口--SPI模式?13.1 USART的同步操作13.1.1 SPI模式中的主模式--MM=1、SYNC=113.1.2 SPI模式中的从模式--MM=0、SYNC=113.2 中断与控制功能13.2.1 USART接收允许13.2.2 USART发送允许13.2.3 USART接收中断操作13.2.4 USART发送中断操作13.3 控制与状态寄存器13.3.1 USART控制寄存器13.3.2 发送控制寄存器UTCTL13.3.3 接收控制寄存器URCTL13.3.4 波特率选择和调制控制寄存器13.3.5 USART接收数据缓存URXBUF13.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF??第14章 液晶显示驱动?14.1 LCD驱动基本原理14.2 LCD控制器/驱动器14.2.1 LCD控制器/驱动器功能14.2.2 LCD控制与模式寄存器14.2.3 LCD显示内存14.2.4 LCD操作软件例程14.3 LCD端口功能14.4 LCD与端口模式混合应用实例??第15章 A/D转换器?15.1 概述15.2 A/D转换操作15.2.1 A/D转换15.2.2 A/D中断15.2.3 A/D量程15.2.4 A/D电流源15.2.5 A/D输入端与多路切换15.2.6 A/D接地与降噪15.2.7 A/D输入与输出引脚15.3 A/D控制寄存器??第16章 其他模块16.1 晶体振荡器16.2 上电电路16.3 晶振缓冲输出??附录A 外围模块地址分配?附录B 指令集描述?B1 指令汇总B2 指令格式B3 不增加ROM开销的指令模拟B4 指令说明B5 用几条指令模拟的宏指令??附录C EPROM编程?C1 EPROM操作C2 快速编程算法C3 通过串行数据链路应用\"JTAG\"特性的EPROM模块编程C4 通过微控制器软件实现对EPROM模块编程??附录D MSP430系列单片机参数表?附录E MSP430系列单片机产品编码?附录F MSP430系列单片机封装形式?
上传时间： 2014-05-07
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