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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在数字设备的设计中，功耗、速度和封装是我们主要考虑的3个问题，每位设计者都希望功耗最低、速度最快并且封装最小最便宜，但是实际上，这是不可能的。我们经常是从各种型号规格的逻辑芯片中选择我们需要的，可是这些并不是适合各种场合的各种需要。当一种明显优于原来产品的新的技术产生的时候，用户还是会提出各方面设计的不同需求，因此所有的逻辑系列产品实际上都是功耗、速度与封装的一种折中产品，当然所有的厂家都在努力的使自己的产品最好。下面可以看一个叫做金属弹性继电器的比较老的数字技术的发展过程，就可以看到这些不同的要求的折中是如何实现的，金属弹性继电器是在逻辑设备中电子管产生之前的最好的（也是最后的）一代产品。
上传时间： 2013-12-26
上传用户：大灰狼123456
绪论 3线性及逻辑器件新产品优先性计算领域4PCI Express®多路复用技术USB、局域网、视频多路复用技术I2C I/O扩展及LED驱动器RS-232串行接口静电放电(ESD)保护服务器/存储10GTL/GTL+至LVTTL转换PCI Express信号开关多路复用I2C及SMBus接口RS-232接口静电放电保护消费医疗16电源管理信号调节I2C总线输入/输出扩展电平转换静电放电保护 手持设备22电平转换音频信号路由I2C基带输入/输出扩展可配置小逻辑器件静电放电保护键区控制娱乐灯光显示USB接口工业自动化31接口——RS-232、USB、RS-485/422继电器及电机控制保持及控制：I2C I/O扩展信号调节便携式工业（掌上电脑/扫描仪） 36多路复用USB外设卡接口接口—RS-232、USB、RS-485/422I2C控制静电放电保护 对于任意外部接口连接器的端口来说，静电放电的冲击一直是对器件可靠性的威胁。许多低电压核心芯片或系统级的特定用途集成电路(ASIC)提供了器件级的人体模型(HBM)静电放电保护，但无法应付系统级的静电放电。一个卓越的静电放电解决方案应该是一个节省空间且经济高效的解决方案，可保护系统的相互连接免受外部静电放电的冲击。
上传时间： 2013-10-18
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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
上传用户：1966649934
为了缩短加法电路运行时间，提高FPGA运行效率，利用选择进位算法和差额分组算法用硬件电路实现32位加法器，差额分组中的加法单元是利用一种改进的超前进位算法实现，选择进位算法可使不同的分组单元并行运算，利用低位的运算结果选择高位的进位为1或者进位为零的运算结果，节省了进位选择等待的时间，最后利用XILINX进行时序仿真，在FPGA上进行验证，可稳定运行在高达50兆的频率，理论分析与计算机仿真表明该算法切实可行、有效并且易于实现。
上传时间： 2013-12-19
上传用户：jshailingzzh
各种集成芯片的封装尺寸，学习PCB的必备材料
上传时间： 2013-11-07
上传用户：zczc
最全的芯片封装方式(图文对照)
上传时间： 2013-11-21
上传用户：sssnaxie
如今的开关稳压器和电源越来越紧凑，性能也日益强大，而越来越高的开关频率是设计人员面临的主要问题之一，正是它使得PCB的设计越来越困难。事实上，PCB版图已经成为区分好与差的开关电源设计的分水岭。本文针对如何一次性创建优秀PCB版图提出一些建议。考虑一个将24V降为3.3V的3A开关稳压器。设计这样一个10W稳压器初看起来不会太困难，设计人员可能很快就可以进入实现阶段。不过，让我们看看在采用Webench等设计软件后，实际会遇到哪些问题。如果我们输入上述要求，Webench会从若干IC中选出“Simpler Switcher”系列中的LM25576(一款包括3A FET的42V输入器件)。该芯片采用带散热垫的TSSOP-20封装。Webench菜单中包括了对体积或效率的设计优化。设计需要大容量的电感和电容，从而需要占用较大的PCB空间。Webench提供如表1的选择。
上传时间： 2013-11-15
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今天，电视机与视讯转换盒应用中的大多数调谐器采用的都是传统单变换MOPLL概念。这种调谐器既能处理模拟电视讯号也能处理数字电视讯号，或是同时处理这两种电视讯号(即所谓的混合调谐器)。在设计这种调谐器时需考虑的关键因素包括低成本、低功耗、小尺寸以及对外部组件的选择。本文将介绍如何用英飞凌的MOPLL调谐芯片TUA6039-2或其影像版TUA6037实现超低成本调谐器参考设计。这种单芯片ULC调谐器整合了射频和中频电路，可工作在5V或3.3V，功耗可降低34%。设计采用一块单层PCB，进一步降低了系统成本，同时能处理DVB-T/PAL/SECAM、ISDB-T/NTSC和ATSC/NTSC等混合讯号，可支持几乎全球所有地区标准。图1为采用TUA6039-2/TUA6037设计单变换调谐器架构图。该调谐器实际上不仅是一个射频调谐器，也是一个half NIM，因为它包括了中频模块。射频输入讯号透过一个简单的高通滤波器加上中频与民间频段(CB)陷波器的组合电路进行分离。该设计没有采用PIN二极管进行频段切换，而是采用一个非常简单的三工电路进行频段切换。天线阻抗透过高感抗耦合电路变换至已调谐的输入电路。然后透过英飞凌的高增益半偏置MOSFET BF5030W对预选讯号进行放大。BG5120K双MOSFET可以用于两个VHF频段。在接下来的调谐后带通滤波器电路中，则进行信道选择和邻道与影像频率等多余讯号的抑制。前级追踪陷波器和带通滤波器的容性影像频率补偿电路就是专门用来抑制影像频率。
上传时间： 2013-11-19
上传用户：ryb
现代的电子设计和芯片制造技术正在飞速发展，电子产品的复杂度、时钟和总线频率等等都呈快速上升趋势，但系统的电压却不断在减小，所有的这一切加上产品投放市场的时间要求给设计师带来了前所未有的巨大压力。要想保证产品的一次性成功就必须能预见设计中可能出现的各种问题，并及时给出合理的解决方案，对于高速的数字电路来说，最令人头大的莫过于如何确保瞬时跳变的数字信号通过较长的一段传输线，还能完整地被接收，并保证良好的电磁兼容性，这就是目前颇受关注的信号完整性（SI）问题。本章就是围绕信号完整性的问题，让大家对高速电路有个基本的认识，并介绍一些相关的基本概念。 第一章 高速数字电路概述.....................................................................................51.1 何为高速电路...............................................................................................51.2 高速带来的问题及设计流程剖析...............................................................61.3 相关的一些基本概念...................................................................................8第二章 传输线理论...............................................................................................122.1 分布式系统和集总电路.............................................................................122.2 传输线的RLCG 模型和电报方程...............................................................132.3 传输线的特征阻抗.....................................................................................142.3.1 特性阻抗的本质.................................................................................142.3.2 特征阻抗相关计算.............................................................................152.3.3 特性阻抗对信号完整性的影响.........................................................172.4 传输线电报方程及推导.............................................................................182.5 趋肤效应和集束效应.................................................................................232.6 信号的反射.................................................................................................252.6.1 反射机理和电报方程.........................................................................252.6.2 反射导致信号的失真问题.................................................................302.6.2.1 过冲和下冲.....................................................................................302.6.2.2 振荡：.............................................................................................312.6.3 反射的抑制和匹配.............................................................................342.6.3.1 串行匹配.........................................................................................352.6.3.1 并行匹配.........................................................................................362.6.3.3 差分线的匹配.................................................................................392.6.3.4 多负载的匹配.................................................................................41第三章 串扰的分析...............................................................................................423.1 串扰的基本概念.........................................................................................423.2 前向串扰和后向串扰.................................................................................433.3 后向串扰的反射.........................................................................................463.4 后向串扰的饱和.........................................................................................463.5 共模和差模电流对串扰的影响.................................................................483.6 连接器的串扰问题.....................................................................................513.7 串扰的具体计算.........................................................................................543.8 避免串扰的措施.........................................................................................57第四章 EMI 抑制....................................................................................................604.1 EMI/EMC 的基本概念..................................................................................604.2 EMI 的产生..................................................................................................614.2.1 电压瞬变.............................................................................................614.2.2 信号的回流.........................................................................................624.2.3 共模和差摸EMI ..................................................................................634.3 EMI 的控制..................................................................................................654.3.1 屏蔽.....................................................................................................654.3.1.1 电场屏蔽.........................................................................................654.3.1.2 磁场屏蔽.........................................................................................674.3.1.3 电磁场屏蔽.....................................................................................674.3.1.4 电磁屏蔽体和屏蔽效率.................................................................684.3.2 滤波.....................................................................................................714.3.2.1 去耦电容.........................................................................................714.3.2.3 磁性元件.........................................................................................734.3.3 接地.....................................................................................................744.4 PCB 设计中的EMI.......................................................................................754.4.1 传输线RLC 参数和EMI ........................................................................764.4.2 叠层设计抑制EMI ..............................................................................774.4.3 电容和接地过孔对回流的作用.........................................................784.4.4 布局和走线规则.................................................................................79第五章 电源完整性理论基础...............................................................................825.1 电源噪声的起因及危害.............................................................................825.2 电源阻抗设计.............................................................................................855.3 同步开关噪声分析.....................................................................................875.3.1 芯片内部开关噪声.............................................................................885.3.2 芯片外部开关噪声.............................................................................895.3.3 等效电感衡量SSN ..............................................................................905.4 旁路电容的特性和应用.............................................................................925.4.1 电容的频率特性.................................................................................935.4.3 电容的介质和封装影响.....................................................................955.4.3 电容并联特性及反谐振.....................................................................955.4.4 如何选择电容.....................................................................................975.4.5 电容的摆放及Layout ........................................................................99第六章 系统时序.................................................................................................1006.1 普通时序系统...........................................................................................1006.1.1 时序参数的确定...............................................................................1016.1.2 时序约束条件...................................................................................1066.2 源同步时序系统.......................................................................................1086.2.1 源同步系统的基本结构...................................................................1096.2.2 源同步时序要求...............................................................................110第七章 IBIS 模型................................................................................................1137.1 IBIS 模型的由来...................................................................................... 1137.2 IBIS 与SPICE 的比较.............................................................................. 1137.3 IBIS 模型的构成...................................................................................... 1157.4 建立IBIS 模型......................................................................................... 1187.4 使用IBIS 模型......................................................................................... 1197.5 IBIS 相关工具及链接..............................................................................120第八章 高速设计理论在实际中的运用.............................................................1228.1 叠层设计方案...........................................................................................1228.2 过孔对信号传输的影响...........................................................................1278.3 一般布局规则...........................................................................................1298.4 接地技术...................................................................................................1308.5 PCB 走线策略............................................................................................134
标签： 信号完整性
上传时间： 2014-05-15
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