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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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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德州仪器(TI)通过多种不同的处理工艺提供了宽范围的运算放大器产品，其类型包括了高精度、微功耗、低电压、高电压、高速以及轨至轨。TI还开发了业界最大的低功耗及低电压运算放大器产品选集，其设计特性可满足宽范围的多种应用。为使您的选择流程更为轻松，我们提供了一个交互式的在线运算放大器参数搜索引擎——amplifier.ti.com/search，可供您链接至各种不同规格的运算放大器。设计考虑因素为某项应用选择最佳的运算放大器所要考虑的因素涉及到多个相关联的需求。为此，设计人员必须经常权衡彼此矛盾的尺寸、成本、性能等指标因素。即使是资历最老的工程师也可能会为此而苦恼，但您大可不必如此。紧记以下的几点，您将会发现选择范围将很快的缩小至可掌控的少数几个。电源电压(VS)——选择表中包括了低电压（最小值低于2.7V）及宽电压范围（最小值高于5V）的部分。其余运放的选择类型（例如精密），可通过快速查验供电范围栏来适当选择。当采用单电源供电时，应用可能需要具有轨至轨(rail-to-rail)性能，并考虑精度相关的参数。精度——主要与输入偏移电压(VOS)相关，并分别考虑随温度漂移、电源抑制比(PSRR)以及共模抑制比(CMRR)的变化。精密(precision)一般用于描述具有低输入偏置电压及低输入偏置电压温度漂移的运算放大器。微小信号需要高精度的运算放大器，例如热电偶及其它低电平的传感器。高增益或多级电路则有可能需求低偏置电压。
上传时间： 2013-11-25
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介绍了一种基于ARM7TDMI内核的高精度模拟微控制器ADUC7061的智能变送器，并给出了智能变送器的硬件电路设计和软件设计流程。该智能变送器能输出电流变送信号并通过RS485传输数字信号，具有对传感器的温度误差补偿、系统参数设定保存、自校准、配置电流变送信号输出类型等功能。实际工程应用表明，该智能变送器具有宽电压电源输入范围、测量精度高、工作稳定可靠、适用范围广等优点。
上传时间： 2013-11-02
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为了提高太阳能光伏组件的充电效率以及适应外界气候变化，设计了一套具有自适应四种充电模式且具备最大功率点跟踪的太阳能充电控制系统。该系统采用意法半导体公司的STM32FL03VC作为控制系统的核心，监控整个系统的正常工作，具有浮充、防过充功能。硬件设计采用高精度的集成芯片，使得系统设计简易精确、集成度更高。测试结果表明，该控制器能实时跟踪最大功率点，正确监控蓄电池各充电模式，充电效率高，性能可靠。
上传时间： 2013-10-10
上传用户：稀世之宝039
将单片机数字控制技术有机地融入直流稳压电源的设计中，设计出一款高性价比的多功能数字化通用直流稳压电源。详细介绍PWM输出、A/D采样、单片机等。该设计除了实现对电压的数字控制外，还具有高精度、多功能、液晶显示的特点。
上传时间： 2013-10-16
上传用户：hongmo
计一种基于Howland电流源电路的精密压控电流源，论述了该精密压控电流源的原理。该电路以V/I转换电路作为核心，Howland电流源做为误差补偿电路，进一步提高了电流源的精度，使绝对误差仿真值达到nA级，实际电路测量值绝对误差达到?滋A级，得到高精度的压控电流源。仿真和实验测试均证明该方案是可行的。
上传时间： 2014-12-24
上传用户：sklzzy
目前开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于各类电子设备中，但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波，而虽然线性电源有体积庞大，发热和能效较低等缺点，但是线性电源技术成熟，可以达到很高的稳定度，没有高频波纹等干扰，因此对于电磁干扰和电源纯净性有较高要求的地方选用线性电源更好，比如一些高档音响，高精度测试仪器仪表等，因此广泛应用于一些科研院所、实验室、学校、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。
上传时间： 2013-10-21
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为满足型号HDLG808CW5W（工作电流低于5A）半导体激光器对低漂移，高精度的驱动器的需求，基于负反馈原理，将激光器的注入电流作为反馈量，实现电流的稳定控制，并给出相应的传递函数表达式。采用DC/DC变换电路对输入电压进行降压处理，解决了恒流源变换的效率偏低的问题。实际测试验证，驱动电流在0~5A内连续可调，电流纹波系数可达0.5%以下，电源变换效率可达80%以上。结果表明，该驱动器能够满足HDLG808CW5W型号半导体激光器的驱动需求。
上传时间： 2013-10-17
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SCR三相调压触发电路已有不少设计与应用，文中提出了一种简化的基于STM32的调压触发电路设计方案，并完成了系统的软硬件设计。该设计主要采用了光电隔离并利用三相电源自身的相间换流特性，只用三组触发信号就可以达到控制六只晶闸管导通角的作用。软件部分采用了STM32芯片多个高性能定时器及周边AD接口，完成了高精度触发信号发生、PID控制调压等功能。通过实验表明该系统简便可靠，达到了设计要求。
上传时间： 2013-10-21
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