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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DAC34H84 是一款由德州仪器（TI）推出的四通道、16 比特、采样1.25GSPS、功耗1.4W 高性能的数模转换器。支持625MSPS 的数据率，可用于宽带与多通道系统的基站收发信机。由于无线通信技术的高速发展与各设备商基站射频拉远单元（RRU/RRH）多种制式平台化的要求，目前收发信机单板支持的发射信号频谱越来越宽，而中频频率一般没有相应提高，所以中频发射DAC 发出中频（IF）信号的二次谐波（HD2）或中频与采样频率Fs 混叠产生的信号（Fs-2*IF）离主信号也越来越近，因此这些非线性杂散越来越难被外部模拟滤波器滤除。这些子进行pcb设计布局，能取得较好的信号完整性效果，可以在pcb打样后，更放心。这些杂散信号会降低发射机的SFDR 性能，优化DAC 输出的二次谐波性能也就变得越来越重要。
上传时间： 2013-10-23
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常用PCB基材性能分析
上传时间： 2013-11-15
上传用户：冇尾飞铊
挠性印制板很容易在大应力的作用下造成开裂或断裂，在设计时常在拐角处采用抗撕裂结构设计以更好地改善FPC的抗撕裂的性能。
上传时间： 2013-11-22
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讨论、研究高性能覆铜板对它所用的环氧树脂的性能要求，应是立足整个产业链的角度去观察、分析。特别应从HDI多层板发展对高性能CCL有哪些主要性能需求上着手研究。HDI多层板有哪些发展特点，它的发展趋势如何——这都是我们所要研究的高性能CCL发展趋势和重点的基本依据。而HDI多层板的技术发展，又是由它的应用市场——终端电子产品的发展所驱动（见图1）。 图1 在HDI多层板产业链中各类产品对下游产品的性能需求关系图 1．HDI多层板发展特点对高性能覆铜板技术进步的影响1.1 HDI多层板的问世，对传统PCB技术及其基板材料技术是一个严峻挑战20世纪90年代初，出现新一代高密度互连（High Density Interconnection，简称为 HDI）印制电路板——积层法多层板（Build—Up Multiplayer printed board，简称为 BUM）的最早开发成果。它的问世是全世界几十年的印制电路板技术发展历程中的重大事件。积层法多层板即HDI多层板，至今仍是发展HDI的PCB的最好、最普遍的产品形式。在HDI多层板之上，将最新PCB尖端技术体现得淋漓尽致。HDI多层板产品结构具有三大突出的特征：“微孔、细线、薄层化”。其中“微孔”是它的结构特点中核心与灵魂。因此，现又将这类HDI多层板称作为“微孔板”。HDI多层板已经历了十几年的发展历程，但它在技术上仍充满着朝气蓬勃的活力，在市场上仍有着前程广阔的空间。
上传时间： 2013-11-22
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为研究功率型锂离子电池性能，对某35 Ah功率型锂离子电池单体进行了充放电特性试验和分析，由此获得功率型电池在不同温度和不同倍率下的充放电特性、内阻特性和温升特性。研究结果表明，低温下电池的充放电内阻较大，充放电性能衰减显著；常温下电池的内阻较小，充放电温升较小，大电流充放电的容量稳定性好，质量比能量高，作为电传动车辆主要或辅助动力源具有良好的应用前景。
上传时间： 2013-11-13
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对低压差稳压器工作与性能的技术综论TI
上传时间： 2013-11-07
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铁镍钼磁粉芯性能曲线
上传时间： 2013-10-17
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锂离子电池促进了电动汽车和混合动力汽车的发展，但要全面实现其潜能需要新一代半导体器件。这类器件必须能够正确监控和管理锂离子电池，以达到电池应有的性能。否则，充电一次应该行驶200公里的汽车，可能开180公里就走不动了。同样重要的是，新的半导体监控器件必须能够可靠检测电池故障。这意味着，在监控每节锂离子电池的同时，对监控系统本身进行监控。
上传时间： 2013-11-15
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锂离子电池是一种应用广泛的可充电电池，相对性能比较好，特别是锂离子动力电池已成为工业化环境中的新能源。随着其使用面的扩大，对锂离子动力电池的性能选择、充放电的安全保护显得愈发重要。
上传时间： 2013-11-11
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