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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无线电通信网络中的远程收发器使用自己的独立时钟源。因此，这些收发器容易产生频率误差。当发射机启动通信链路时，关联的接收机需要在数据包的前同步码阶段校正这些误差，以确保正确的解调
上传时间： 2013-10-20
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电子电焊机是应用广泛的焊接设备，其体积小重量轻，是取代传统电焊机的现代焊接设备，是由IGBT为核心的电能转换设备，这类设备容易出现因电路及IGBT击穿等短路情况，从而发生烧坏电线、引起火灾的危险事故。为此，工程师必须做好电路的过载保护设计工作，必须确保在任何情况下的可靠性与安全性---万瑞和技术提供
上传时间： 2013-11-17
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复杂的物理和电气规则， 高密度的元器件布局， 以及更高的高速技术要求， 这一切都增加了当今PCB设计的复杂性。 不管是在设计过程的哪一个阶段， 设计师都需要能够轻松地定义，管理和确认简单的物理/间距规则， 以及至关重要的高速信号；同时， 他们还要确保最终的PCB满足传统制造以及测试规格所能达到的性能 目标。
上传时间： 2013-11-09
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根据目前印制电路板制造技术的发展趋势，印制电路板的制造难度越来越高，品质要求也越来越严格。为确保印制电路板的高质量和高稳定性，实现全面质量管理和环境控制，必须充分了解印制电路板制造技术的特性，但印制电路板制造技术是综合性的技术结晶，它涉及到物理、化学、光学、光化学、高分子、流体力学、化学动力学等诸多方面的基础知识，如材料的结构、成份和性能：工艺装备的精度、稳定性、效率、加工质量；工艺方法的可行性；检测手段的精度与高可靠性及环境中的温度、湿度、洁净度等问题。这些问题都会直接和间接地影响到印制电路板的品质。由于涉及到的方面与问题比较多，就很容易产生形形色色的质量缺陷。为确保“预防为主，解决问题为辅”的原则的贯彻执行，必须认真地了解各工序最容易出现及产生的质量问题，快速地采取工艺措施加以排除，确保生产能顺利地进行。为此，特收集、汇总和整理有关这方面的材料，编辑这本《印制电路板故障排除手册》供同行参考。
上传时间： 2013-10-12
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印刷电路板（PCB）设计解决方案市场和技术领军企业Mentor Graphics（Mentor Graphics）宣布推出HyperLynx® PI（电源完整性）产品，满足业内高端设计者对于高性能电子产品的需求。HyperLynx PI产品不仅提供简单易学、操作便捷，又精确的分析，让团队成员能够设计可行的电源供应系统；同时缩短设计周期，减少原型生成、重复制造，也相应降低产品成本。随着当今各种高性能/高密度/高脚数集成电路的出现，传输系统的设计越来越需要工程师与布局设计人员的紧密合作，以确保能够透过众多PCB电源与接地结构，为IC提供纯净、充足的电力。配合先前推出的HyperLynx信号完整性（SI）分析和确认产品组件，Mentor Graphics目前为用户提供的高性能电子产品设计堪称业内最全面最具实用性的解决方案。“我们拥有非常高端的用户，受到高性能集成电路多重电压等级和电源要求的驱使，需要在一个单一的PCB中设计30余套电力供应结构。”Mentor Graphics副总裁兼系统设计事业部总经理Henry Potts表示。“上述结构的设计需要快速而准 确的直流压降(DC Power Drop)和电源杂讯(Power Noise)分析。拥有了精确的分析信息，电源与接地层结构和解藕电容数(de-coupling capacitor number)以及位置都可以决定，得以避免过于保守的设计和高昂的产品成本。”
上传时间： 2013-11-18
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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
上传用户：dudu1210004
最新的HDMI I.3（高清晰度多媒体接口1.3）标准把以前的HDMI 1.0 - 1.2标准所规定的数据传送速度提高了一倍，每对差动信号线的速度达到3.4 Gbps。由于数据传送速度这么高，要求电路板的电容小，确保信号的素质很好，这给电路板的设计带来了新的挑战。在解决这个问题，实现可靠的静电放电（ESD）保护时，这点尤其重要。在HDMI系统设计中增加ESD保护时，如果选用合适的办法，就可以把问题简化。泰科电子的ESD和过电流保护参考设计，符合3.4 GHz的HDMI 1.3规范，达到IEC 61000-4-2关于ESD保护的要求，并且可以优化电路板的空间，所有这些可以帮助设计人员减少风险。本文探讨在HDMI 1.3系统中设计ESD保护的要求和容易犯的错误。 概述 在高清晰度视频系统中增加ESD保护，提出了许多复杂而且令人为难的问题，这会增加成本，会延长产品上市的时间。人们在选择ESD保护方案时，往往是根据解决这个问题的办法实现起来是否容易。不过，最简单的办法也许不可能提供充分的ESD保护，或者在电路板上占用的空间不能让人最满意。有些时候，在开始时看上去是解决ESD保护问题的最好办法，到了后来，会发现需要使用多种电路板材来保证时基信号达到要求。在实现一个充分的静电放电保护时，往往需要在尺寸、静电放电保护的性能以及实现起来是否容易这几方面进行折衷。一直到现在仍然是这样。
上传时间： 2013-10-22
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高速PCB设计指南之（一~八 ）目录 2001/11/21 一、1、PCB布线2、PCB布局3、高速PCB设计 二、1、高密度（HD）电路设计2、抗干扰技术3、PCB的可靠性设计4、电磁兼容性和PCB设计约束 三、1、改进电路设计规程提高可测性2、混合信号PCB的分区设计3、蛇形走线的作用4、确保信号完整性的电路板设计准则 四、1、印制电路板的可靠性设计 五、1、DSP系统的降噪技术2、POWERPCB在PCB设计中的应用技术3、PCB互连设计过程中最大程度降低RF效应的基本方法 六、1、混合信号电路板的设计准则2、分区设计3、RF产品设计过程中降低信号耦合的PCB布线技巧 七、1、PCB的基本概念2、避免混合讯号系统的设计陷阱3、信号隔离技术4、高速数字系统的串音控制 八、1、掌握IC封装的特性以达到最佳EMI抑制性能2、实现PCB高效自动布线的设计技巧和要点3、布局布线技术的发展 注：以上内容均来自网上资料，不是很系统，但是对有些问题的分析还比较具体。由于是文档格式，所以缺图和表格。另外，可能有小部分内容重复。
上传时间： 2014-05-15
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中望CAD2010体验版正式发布。作为中望公司的最新年度力作，在继承以往版本优势的基础上，中望CAD2010融入了以“安全漏洞抓取、内存池优化、位图和矢量图混合处理”等多项可以极大提高软件稳定性和效率的中望正在申请全球专利的独创技术，新增了众多实用的新功能，在整体性能上实现了巨大的飞跃，主要体现在以下几方面： 大图纸处理能力的提升 文字所见即所得、消隐打印等新功能 二次开发接口更加成熟 一、大图纸处理能力的提升 中望CAD2010版采用了更先进的内存管理以及压缩技术，采用了一些新的优化算法，使得中望CAD常用命令执行效率和资源占用情况得到进一步的提高，特别是在低内存配置下大图纸的处理能力，大大减少了图纸内存资源占用量，提升了大图纸处理速度。主要体现在： 大图纸内存占用量显著下降，平均下降约30%，地形图类图纸则平均下降50%； 实体缩放和平移，zoom\pan\redraw更加顺畅； 保存速度更快、数据更安全，保存速度平均有40%的提升。 二、新增功能 1、文字所见即所得 文字编辑器有多处改进，文字编辑时显示的样式为最后在图面上的样式，达到了所见即所得的效果。文字编辑器新加入段落设置，可进行制表位、缩进、段落对齐方式、段落间距和段落行距等项目的调整。另外，在文字编辑器内可直接改变文字倾斜、高度、宽度等特征。 2、消隐打印 中望CAD2010版本支持二维和三维对象的消隐打印，在打印对象时消除隐藏线，不考虑其在屏幕上的显示方式。此次消隐打印功能主要体现在以下两个方面： （一）、平台相关命令和功能的调整 视口的“属性”：增加“着色打印”选项（“线框”和“消隐”两种着色打印项） 选择视口后，右键菜单支持“着色打印”项（ “线框”和“隐藏”两种模式） 命令mview增加了“着色打印”功能项，可以方便用户设置视口的“着色打印属性”（线框和消隐两种模式） 打印”对话框调整：在布局空间，激活“打印”对话框，以前的“消隐打印”选项显示为“隐藏图纸空间对象”。 页面设置管理器启动的“打印设置”对话框调整：图纸空间中，通过页面设置管理器激活的“打印设置”对话框，以前的“消隐打印”选项显示为“隐藏图纸空间对象” （二）、消隐打印使用方法的调整 模型空间： 可通过“打印”或“页面设置管理器”打开的“打印设置”对话框中的“消隐打印”选项来控制模型空间的对象是否消隐打印，同时包含消隐打印预览，若勾选“消隐打印”按钮，模型空间的对象将被消隐打印出来。 布局空间： 若要在布局空间消隐打印对象，分为两种情况： 1) 布局空间视口外的对象是否消隐，直接取决于“打印设置”对话框中“隐藏图纸空间对象”按钮是否被勾选； ２）布局空间视口中的对象是否消隐，取决于视口本身的属性，即“着色打印”特性选项，必须确保该选项为“消隐”才可消隐打印或预览 3、图层状态管理器 可以创建多个命名图层状态，以保存图层的状态列表，用户可以通过选择图层状态来表现图纸的不同显示效果。这种图层状态可以输出供其它图纸使用，也可以输入其它保存的图层状态设置。 4、文字定点缩放 能够依据文字位置的特征点，如中心，左下等，作为基准点，对多行文字或单行文字进行缩放，同时不改变基准点位置。 5、Splinedit新功能 全面支持样条曲线的编辑，主要体现在SPLINEDIT命令行提示中，如下： 拟合数据(F)/闭合样条(C)/移动(M) 顶点(V)/精度(R)/反向(E)/撤消(U)/<退出(X)>: 拟合数据： 增加(A)/闭合(C)/删除数据(D)/移动(M)/清理(P)/切线(T)/<退出(X)>: 增加、删除数据：通过增加、删除样条曲线的拟合点来控制样条曲线的拟合程度。 移动：通过移动指定的拟合点控制样条曲线的拟合数据 闭合/打开：控制样条曲线是否闭合。 清理：清除样条曲线的拟合数据，从而使命令提示信息变为不包含拟合数据的情形。 切线：修改样条曲线的起点和端点切向。 闭合样条：将打开的样条曲线闭合。若选择的样条曲线为闭合的，该选项为“打开”，将闭合的样条曲线打开。 移动：可用来移动样条曲线的控制点到新的位置。 精度：可通过添加控制点、提高阶数或权值的方式更为精密的控制样条曲线的定义。 反向：调整样条曲线的方向为反向。 6、捕捉和栅格功能增强 7、支持文件搜索路径 关于激活注册：打开CAD界面，找到左上面的“帮助”，激活产品-复制申请码-再打开你解压到CAD包找到keygen.exe（也就是注册机，有的在是“Key”文件里，如果没有可以到网上下载），输入申请码--点击确定，就中间那个键--得到数据 应该是五组-复制再回到上面激活码页面，粘贴激活码确定就ok ！复制(粘贴)的时候用 ctrl +c（v），用鼠标右键没用！ 如果打开安装CAD就得注册才能运行的，那方法也跟上边的差不多！ 其实你在网上一般是找不到激活码的，因为各个申请码不一样，所以别人的激活码到你那基本上没用，只能用相应的方法得到激活码，这方法也就要你自己去试了，我原来也不会装CAD，但现在一般3分钟就装好了，只要知道怎么说了就快了，一般软件都是一样的装法，不会装可以到网上找资料！有时求人不如求已，自己算比在网上等着别人给你算快多了
上传时间： 2013-11-18
上传用户：段璇琮*
