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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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
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本文将接续介绍电源与功率电路基板，以及数字电路基板导线设计。宽带与高频电路基板导线设计a.输入阻抗1MHz，平滑性(flatness)50MHz 的OP增幅器电路基板图26 是由FET 输入的高速OP 增幅器OPA656 构成的高输入阻抗OP 增幅电路，它的gain取决于R1、R2，本电路图的电路定数为2 倍。此外为改善平滑性特别追加设置可以加大噪讯gain，抑制gain-频率特性高频领域时峰值的R3。图26 高输入阻抗的宽带OP增幅电路图27 是高输入阻抗OP 增幅器的电路基板图案。降低高速OP 增幅器反相输入端子与接地之间的浮游容量非常重要，所以本电路的浮游容量设计目标低于0.5pF。如果上述部位附着大浮游容量的话，会成为高频领域的频率特性产生峰值的原因，严重时频率甚至会因为feedback 阻抗与浮游容量，造成feedback 信号的位相延迟，最后导致频率特性产生波动现象。此外高输入阻抗OP 增幅器输入部位的浮游容量也逐渐成为问题，图27 的电路基板图案的非反相输入端子部位无full ground设计，如果有外部噪讯干扰之虞时，接地可设计成网格状(mesh)。图28 是根据图26 制成的OP 增幅器Gain－频率特性测试结果，由图可知即使接近50MHz频率特性非常平滑，-3dB cutoff频率大约是133MHz。
标签： PCB
上传时间： 2013-11-13
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磁芯电感器的谐波失真分析 摘 要：简述了改进铁氧体软磁材料比损耗系数和磁滞常数ηB，从而降低总谐波失真THD的历史过程，分析了诸多因数对谐波测量的影响，提出了磁心性能的调控方向。 关键词：比损耗系数， 磁滞常数ηB ，直流偏置特性DC-Bias，总谐波失真THD Analysis on THD of the fer rite co res u se d i n i nductancShi Yan Nanjing Finemag Technology Co. Ltd., Nanjing 210033 Abstract: Histrory of decreasing THD by improving the ratio loss coefficient and hysteresis constant of soft magnetic ferrite is briefly narrated. The effect of many factors which affect the harmonic wave testing is analysed. The way of improving the performance of ferrite cores is put forward. Key words: ratio loss coefficient，hysteresis constant，DC-Bias，THD 近年来，变压器生产厂家和软磁铁氧体生产厂家，在电感器和变压器产品的总谐波失真指标控制上，进行了深入的探讨和广泛的合作，逐步弄清了一些似是而非的问题。从工艺技术上采取了不少有效措施，促进了质量问题的迅速解决。本文将就此热门话题作一些粗浅探讨。 一、 历史回顾 总谐波失真（Total harmonic distortion） ，简称THD，并不是什么新的概念，早在几十年前的载波通信技术中就已有严格要求<1>。1978年邮电部公布的标准YD/Z17－78“载波用铁氧体罐形磁心”中，规定了高μQ材料制作的无中心柱配对罐形磁心详细的测试电路和方法。如图一电路所示，利用LC组成的150KHz低通滤波器在高电平输入的情况下测量磁心产生的非线性失真。这种相对比较的实用方法，专用于无中心柱配对罐形磁心的谐波衰耗测试。 这种磁心主要用于载波电报、电话设备的遥测振荡器和线路放大器系统，其非线性失真有很严格的要求。 图中 ZD —— QF867 型阻容式载频振荡器，输出阻抗 150Ω， Ld47 —— 47KHz 低通滤波器，阻抗 150Ω，阻带衰耗大于61dB， Lg88 ——并联高低通滤波器，阻抗 150Ω，三次谐波衰耗大于61dB Ld88 ——并联高低通滤波器，阻抗 150Ω，三次谐波衰耗大于61dB FD —— 30～50KHz 放大器， 阻抗 150Ω， 增益不小于 43 dB，三次谐波衰耗b3(0)≥91 dB, DP —— Qp373 选频电平表，输入高阻抗， L ——被测无心罐形磁心及线圈， C ——聚苯乙烯薄膜电容器CMO-100V-707APF±0.5%,二只。 测量时，所配用线圈应用丝包铜电磁线SQJ9×0.12(JB661-75)在直径为16.1mm的线架上绕制 120 匝， （线架为一格） ， 其空心电感值为 318μH（误差1％） 被测磁心配对安装好后，先调节振荡器频率为 36.6～40KHz， 使输出电平值为+17.4 dB， 即选频表在 22′端子测得的主波电平 （P2）为+17.4 dB，然后在33′端子处测得输出的三次谐波电平（P3）， 则三次谐波衰耗值为：b3(+2)= P2+S+ P3 式中：S 为放大器增益dB 从以往的资料引证， 就可以发现谐波失真的测量是一项很精细的工作，其中测量系统的高、低通滤波器，信号源和放大器本身的三次谐波衰耗控制很严，阻抗必须匹配，薄膜电容器的非线性也有相应要求。滤波器的电感全由不带任何磁介质的大空心线圈绕成，以保证本身的“洁净” ，不至于造成对磁心分选的误判。 为了满足多路通信整机的小型化和稳定性要求， 必须生产低损耗高稳定磁心。上世纪 70 年代初，1409 所和四机部、邮电部各厂，从工艺上改变了推板空气窑烧结，出窑后经真空罐冷却的落后方式，改用真空炉，并控制烧结、冷却气氛。技术上采用共沉淀法攻关试制出了μQ乘积 60 万和 100 万的低损耗高稳定材料，在此基础上，还实现了高μ7000～10000材料的突破，从而大大缩短了与国外企业的技术差异。当时正处于通信技术由FDM（频率划分调制）向PCM（脉冲编码调制） 转换时期， 日本人明石雅夫发表了μQ乘积125 万为 0.8×10 ，100KHz）的超优铁氧体材料<3>，其磁滞系数降为优铁
上传时间： 2014-12-24
上传用户：7891
EG8010是一款数字化的、功能很完善的自带死区控制的纯正弦波逆变发生器芯片，应用于DC-DC-AC两级功率变换架构或DC-AC单级工频变压器升压变换架构，外接12MHz晶体振荡器，能实现高精度、失真和谐波都很小的纯正弦波50Hz或60Hz逆变器专用芯片。该芯片采用CMOS工艺，内部集成SPWM正弦发生器、死区时间控制电路、幅度因子乘法器、软启动电路、保护电路、RS232串行通讯接口和12832串行液晶驱动模块等功能。 应用领域 单相纯正弦波逆变器 光伏发电逆变器 风力发电逆变器 不间断电源UPS系统 数码发电机系统 中频电源 单相电机调速控制器 单相变频器 正弦波调光器 正弦波调压器 正弦波发生器 逆变焊机
上传时间： 2014-07-04
上传用户：fairy0212
控制策略上采用瞬时电流跟踪控制技术对并网逆变器进行控制，使逆变输出电流能够快速动态跟踪电网电压，逆变电流波形保持正弦波，达到与电网电压同频同相。从而大大减少了对电网的谐波污染，提高了风力发电的并网效率和可靠性。同时，对该方法在Matlab R2008a中利用Simulink仿真电力系统工具箱进行了建模与仿真，仿真结果验证了其正确性和可行性。
上传时间： 2013-12-29
上传用户：z240529971
本文提出用级联多电平逆变器取代变压器多重化结构的STATCOM 拓扑结构，用载波相移正弦脉宽调制技术(Carrier phase-shifted SPWM，以下简称CPS-SPWM)取代工频调制。这种基于CPS-SPWM 级联多电平逆变器的STATCOM 不仅去掉了多重化变压器，而且用较低的开关频率可以获得较高的等效开关频率的输出效果，简化了滤波；针对电力系统强耦合、非线性的特征，本文提出了将自抗扰控制应用于STATCOM 装置的控制策略，此控制策略不但可以大大缩短动态过程，改善系统的动态性能，而且具有较强的鲁棒性。
上传时间： 2013-11-20
上传用户：maqianfeng
单开关(或称单晶体管)正激转换器是一种最基本类型的基于变压器的隔离降压转换器，广泛用于需要大降压比的应用。这种转换器的优点包括只需单颗接地参考晶体管，及非脉冲输出电流减小输出电容的均方根纹波电流含量等。但这种转换器的功率能力小于半桥或全桥拓扑结构，且变压器需要磁芯复位，使这种转换器的最大占空比限制在约50%。此外，金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)开关的漏电压变化达输入电压的两倍或更多，使这种拓扑结构较难于用在较高输入电压的应用。
上传时间： 2013-12-22
上传用户：786334970
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。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
上传时间： 2013-11-10
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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。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
上传时间： 2013-11-20
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