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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LVDS(低压差分信号)标准ANSI/TIA /E IA26442A22001广泛应用于许多接口器件和一些ASIC及FPGA中。文中探讨了LVDS的特点及其PCB (印制电路板)设计,纠正了某些错误认识。应用传输线理论分析了单线阻抗、双线阻抗及LVDS差分阻抗计算方法,给出了计算单线阻抗和差分阻抗的公式,通过实际计算说明了差分阻抗与单线阻抗的区别,并给出了PCB布线时的几点建议。关键词: LVDS, 阻抗分析, 阻抗计算, PCB设计 LVDS (低压差分信号)是高速、低电压、低功率、低噪声通用I/O接口标准,其低压摆幅和差分电流输出模式使EM I (电磁干扰)大大降低。由于信号输出边缘变化很快,其信号通路表现为传输线特性。因此,在用含有LVDS接口的Xilinx或Altera等公司的FP2GA及其它器件进行PCB (印制电路板)设计时,超高速PCB设计和差分信号理论就显得特别重要。
上传时间： 2013-11-19
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基于多点网络的水厂自动监控系统设计Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control SystEM in Water Works刘 美 俊(湖南工程学院，湘潭411101)摘要针对水厂工作水泵多、现场离控制站距离远的特点，提出了一种基于MPI多点网络的自动监控系统的设计方法，分析了系统的工作原理，介绍了系统中数据的采集与处理、主站与从站的通信原理以及系统软件的设计。由于这种系统的主、从站PLC之间采用MPI网络通信，具有运行可靠、性能价格比高的特点，所以适用于中小规模水厂的分布式监控场合。关键词多点网络主站从站监控系统Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th EM ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stEMb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stEMi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and systEM software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the systEM is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stEM 自来 水 厂 的自动控制系统一般分为两大部分，一对组态硬件要求较高，投资较大。相对而言，MPI网是水源地深水泵的工作控制，一是水厂区变频恒压供络速度可达187.5 M bps，通过一级中继器传输距离可水控制，两部分的实际距离通常都比较远。某厂水源达Ikm 。根据水厂的具体情况，确定以MPI方式组地有3台深井泵给水厂区的蓄水池供水。水厂区的成网络，主站PLC为S7-300系列的CPU3121FM，从任务是对水池的水进行消毒处理后，通过加压泵向管站为S7-200系列的CPU222。这样既满足了系统要路恒压供水。选用SiEMens公司的S7系列可编程控求，又相对于Profibus网络节省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位机组成实时数据采集和监控系统， 这种分布式监控系统具有较高的性能价格比。系统对深水泵进行远程控制，对供水泵采用变频器进行恒中PLC的物理层采用RS - 485接口，网络延伸选用压控制以保证整个水厂的电机设备安全、可靠地运带防雷保护的中继器，使系统的安全运行得到了保行。证。MPI网络的拓扑结构如图1所示。1 多点网络(NWI)监控系统的组成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多点网络与Profibus现场总线网络两种组网方式。Profibus现场总线的应用目前较为普遍，通用性较好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA组成。Profibus - DP型用于分散外设间的数据传输，传输速率为9.6kbps一12Mbps，主要用于现场控制器与分散1/0之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求，特别适合于加工自动化领域的应用;Profibus - FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理层和数据链路层，适用于过程自动化的总线类型。
上传时间： 2013-10-09
上传用户：fac1003
Xilinx UltraScale™ 架构针对要求最严苛的应用，提供了前所未有的ASIC级的系统级集成和容量。 UltraScale架构是业界首次在All Programmable架构中应用最先进的ASIC架构优化。该架构能从20nm平面FET结构扩展至16nm鳍式FET晶体管技术甚至更高的技术，同 时还能从单芯片扩展到3D IC。借助Xilinx Vivado®设计套件的分析型协同优化，UltraScale架构可以提供海量数据的路由功能，同时还能智能地解决先进工艺节点上的头号系统性能瓶颈。 这种协同设计可以在不降低性能的前提下达到实现超过90%的利用率。 UltraScale架构的突破包括： • 几乎可以在晶片的任何位置战略性地布置类似于ASIC的系统时钟，从而将时钟歪斜降低达50% • 系统架构中有大量并行总线，无需再使用会造成时延的流水线，从而可提高系统速度和容量 • 甚至在要求资源利用率达到90%及以上的系统中，也能消除潜在的时序收敛问题和互连瓶颈 • 可凭借3D IC集成能力构建更大型器件，并在工艺技术方面领先当前行业标准整整一代 • 能在更低的系统功耗预算范围内显著提高系统性能，包括多Gb串行收发器、I/O以及存储器带宽 • 显著增强DSP与包处理性能 赛灵思UltraScale架构为超大容量解决方案设计人员开启了一个全新的领域。
标签： UltraScale Xilinx 架构
上传时间： 2013-11-17
上传用户：皇族传媒
双向直流（电压/电流）信号隔离转换器是一种混合集成电路。产品主要用于工业控制系统中模拟信号输入输出控制，系统内部通过dsp、plc的da转换输出信号来显示和控制其它装置的可调输出，现场工作电压、电流和各种运行参数的监测及系统外部增加4-20ma（0-20ma）/0-5v标准信号接口等。该ic为标准sip12 pin符合ul-94的阻燃封装,占用pcb板面积少，装入仪器内部可以并联安装实现多路信号的监测、隔离和转换。ic在同一芯片上集成了一个多隔离的dc/dc变换电源和一组模拟信号隔离放大器，输入及输出侧宽爬电距离及内部隔离措施使该芯片可达到3000vdc绝缘电压。sunyuan iso EM系列产品使用非常方便，免零点和增益调节，无需外接调节电位器等任何元件，即可实现工业现场信号的隔离转换功能。
上传时间： 2013-10-21
上传用户：windgate
介绍了EMCCD 的结构原理, 详细分析了EMCCD 的噪声来源。利用在EMCCD 芯片内嵌入独特的全固态电子倍增结构, 实现放大信号, 抑制噪声的功能。通过对几种主要噪声的数学模型进行分析, 总结出EMCCD 噪声的3 点特性: EM 增益有效抑制了读出噪声; EM 增益过程产生的噪声因子对倍增结构之前的噪声有放大作用; 时钟感生电荷(CIC) 的影响在EMCCD 中变得重要。提高增益、深度制冷、时钟波形优化等方法可有效抑制噪声。
上传时间： 2013-11-03
上传用户：邶刖
混合左右手材料的两个通带分别出现在2.5 GHz和6 GHz处。通过仿真获得S11、S21和色散曲线,从理论上验证了左手特性的存在。具有双左手频带的左手材料将在未来四频器件中得到广泛应用。
上传时间： 2013-11-07
上传用户：lbbyxmoran
研究了圆极化微带阵列天线的设计方法。重点讨论了用双馈电正方形单元天线实现圆极化、高增益阵列天线的实现方法,并利用Ansoft HFSS 软件进行仿真分析,仿真结果显示,在工作频带内天线增益>13 dB,驻波<1.3,方向图E面波瓣宽度>33°,H面波瓣宽度>33°。
上传时间： 2013-10-15
上传用户：Sophie
文中首先研究了广义K分布模型及其统计特性,得到了相关系数之间的非线性关系。从而利用零记忆非线性变换(ZMNL)方法仿真了相关广义K分布杂波,给出了基于ZMNL法的相关广义K分布杂波序列仿真原理和算法流程图,并仿真了几种经典的特殊广义K分布。
上传时间： 2013-10-24
上传用户：cccole0605
Abstract: Most hand-held products lack accurate battery-charge monitors ("fuel gauges") because of the misconception that an accurate fuel gauge is difficult to achieve. This article debunks the myths and discusses how to accurately monitor charge at all tEMperatures, charge and discharge rates, and aging conditions. 无线通信和数据在新一代手机和PDA中的融合为再一次的生产力飞跃创造了条件。。随之而来的将是经济的增长和全新的工作方式，在便携式计算机领域，PC笔记本曾经扮演了类似的开拓者角角。
上传时间： 2013-10-17
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