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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随着便携式终端产品处理能力的不断提升以及功能的不断丰富，终端产品的功耗也越来越大，因此待机时间就成为产品的关键性能指标之一。由于便携式终端设备受到体积的限制，不能简单地通过不断增加单节锂电池容量来延长待机时间，因此主电池+备电池的双电池供电方案不啻成为延长待机时间的优选方案。本文介绍了基于充电管理芯片bq24161 以及ORing 控制芯片TPS2419 的双电池供电方案的设计，文中分析了双电池供电方案的设计要求，给出了设计框图以及原理图，在此基础上分析了充电管理电路、ORing 电路的具体设计方法，并且详细分析了各部分电路的工作原理。基于所设计的电路，对其供电可靠性等性能指标进行了测试。测试内容包括在静态负载电流以及动态负载电流条件下，备电插入、拔出过程中对系统供电可靠性的测试。测试结果表明：该方案能够在备电插入、拔出过程中保证系统供电的可靠性，并且能够对充电管理电路进行灵活管理，是一个适合于多种终端设备的双电池供电解决方案。
上传时间： 2014-12-23
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对于每一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个很典型的问题就是相比其他系列单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。电源部分电路可能包含过压、过流保护部分，电源稳压部分，电压监控部分以及其他外围辅助部分等。本章将围绕单片机系统开发中常见的各种电源电路进行分类介绍。
标签： 电源模块
上传时间： 2013-10-18
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本文介绍如何使用DS18B20在ME300B单片机开发系统上实现温度控制. 为了大家更好地使用与了解伟纳电子ME300B单片机开发系统,现将DS18B20在ME300B的应用中所涉及的部分电路做简单介绍.
上传时间： 2013-10-31
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娱乐 机 器 人作为机器人的一个重要分支，已经发展为一种产业。舞蹈机器人是娱乐机器人的一种，它集软件和硬件于一身，而控制系统是机器人的核心，在机器人中发挥着重要的作用。本 文针 对 舞蹈机器人控制系统的设计过程，主要研究其硬件电路设计、软件程序设计和关键算法。在分 析 了 机器人性能要求和相关控制方法的基础上，提出了基于上下位机的控制结构，通过无线通信方式传输数据和指令，从而实现机器人的遥控。硬 件 设 计过程中，以提高集成度、减小体积、提高性价比为设计原则，将各部分电路按照功能划分。利用无线通讯模块，实现上下位机之间的远程通信;通过端口扩展，解决I/0资源紧张问题:采用CPLD对机器人驱动轮的脉冲进行反馈检测，并加上四倍频环节，提高了检测精度;通过工2C总线扩展存储器，满足存放大量舞蹈动作数据的要求。软 件 设 计过程中，采用模块化的设计方法。在上位机设计友好的人机界面，以方便用户设置控制参数和指令，实现舞蹈动作的可视化编辑。机器人行走过程中，采取数字PID算法，通过闭环反馈控制，实现机器人行走路径的准确定位，并结合同步补偿算法，可较好的解决机器人的直线行走问题。为 了 使 机器人的舞蹈动作更好地表现音乐的内涵，提出一种基干音乐特征识别的策略，在音乐特征识别的基础上结合专家系统、模糊控制等智能手段，通过舞蹈动作与音乐的自动匹配、同步演示等方法，从而最终实现舞蹈动作与音乐协调一致。
上传时间： 2013-10-13
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MCS-51系列单片机芯片结构:2.1 MCS—51系列单片机的结构原理2.1.1 MCS-51单片机逻辑结构 MCS-51单片机的系统结构框图如图2.1所示。 图2.1 MCS-51单片机的系统结构框图由图2.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件：u 一个8位CPU；u 一个时钟电路；u 4Kbyte程序存储器；u 128byte数据存储器；u 两个16位定时/计数器；u 64Kbyte扩展总线控制电路；u 四个8-bit并行I/O端口；u 一个可编程串行接口；五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断 1. CPU CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。（1）运算器电路 运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。 （2）控制器电路 控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
上传时间： 2013-10-27
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这里介绍的一款多功能编程器，功能强大，支持大多数常用的EPROM, EEPROM, FLASH, I2C,PIC, MCS-51,AVR, 93Cxx等系列芯片（超过400种）。硬件成本较低，性价比很高。既适合于电子和电脑爱好者使用，也适合家电维修人员维修家电和单片机开发人员使用。图1为多功能编程器的主机，中间是32脚ZIF(零插力)锁紧插座, 用于27系列、28系列、29系列、39/49系列等BIOS芯片。左边是25芯并口插座，通过并口电缆连接计算机并口。左下方是电源插座。32脚ZIF插座下方是12位的DIP开关，对EPROM芯片进行读写等操作前，需将此开关拨至相应位置。具体开关位置可以参照软件提示。锁紧插座右侧依次排列3个DIP8插座和一个DIP18插座，分别用于25系列、24系列、93系列存储器和PIC系列单片机等；绿色电源指示灯（Power）用于指示编程器电源状态；红色指示灯（Vpp）用于指示芯片Vpp电源状态；黄色指示灯（Vcc）用于指示芯片编程状态。 一、 主要功能： ★ 可用此编程器升级、维修电脑主板，显卡等BIOS芯片。可支持3.3V低电压BIOS芯片。 ★ 用来写网卡启动芯片:用于组建无盘站写网卡启动芯片或制作硬盘还原卡等。 ★ 可用于复印机、传真机、打印机主板维护和维修。★ 可用于读写用来写汽车仪表、安全气囊、里程表数据。★ 可用于维修显示器、彩电、VCD、DVD 上面的存储芯片。可修改开机画面。 ★ 用来开发单片机: 通过添加不同适配器，可以支持 MCS-51 系列, AVR 系列和 PIC 系列的MCU。 ★ 用来写大容量存储芯片:大容量的存储芯片,一般在卫星接收机上使用较多,可以用编程器直接来升级或改写。 二、电路简介图2是这台编程器的完整电路图，可以看到编程器电路由完全分离的两部分组成：串行部分和并行EPROM部分电路。限于篇幅，原理部分不再详述。对原理感兴趣的读者可以参考本文配套文件包中的“电路原理参考.PDF”文件。图2三、电路板设计与制作 图3是编程器参考元件布局图，双面PCB尺寸为160X100毫米,厚度1.6毫米。具体的PCB设计可以参考配套文件中的“PCB参考设计.PDF”。这个文件中包括电路板的顶层和低层布线和顶层丝印层。如果业余自制电路板，建议使用双面感光电路板制作，以确保精度。
标签： 多功能编程器
上传时间： 2013-10-13
上传用户：问题问题
LPC1100系列Cortex-M0的最小系统框图如图2.1所示。其中时钟系统是可选部分，这是因为LPC1100系列Cortex-M0内部自带12MHz的RC振荡器，并且CPU在上电或者复位的时候默认选择使用内部RC振荡器为主时钟源，所以LPC1100系列Cortex-M0可在无外部晶振的情况下运行，但由于内部RC振荡器的精度不高（精度为1%），达不到某些片内外设的要求；因此在使用这些片内外设时将不得不使用精度更高的外部晶振。调试接口也不是必需的，但是它在工程开发阶段发挥的作用极大，因此至少在样机调试阶段需设计这部分电路。
上传时间： 2013-11-08
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正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理，AT89C51的特点，ICL7135的功能和应用
上传时间： 2013-10-28
上传用户：许小华
本简易网络导纳分析仪以C8051F020为控制和数据处理核心，由正弦信号发生器模块、滤波和功率放大模块、I/V变换模块、导纳角测量模块、导纳模测量模块、键盘模块以及液晶显示模块组成。采用数字控制DDS芯片AD9851产生100Hz－10KHz正弦信号，经滤波和功率放大后驱动网络负载。从网络负载中提取被测量信号，输入到以真有效值转换集成芯片AD637为核心的电压和电流测量电路构成的导纳模测量模块中进行导纳模测量。导纳角测量模块是从导纳模测量模块中取电压和电流信号分别经过零比较后使用鉴相器对信号相位差测量。把上述的测量结果经单片机处理后用液晶显示。为了提高测量精度，将各部分电路的误差合理分配，使电路达到最佳测量效果。
上传时间： 2014-09-05
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