利用鎖相環(huán)(PLL)和YTO相結(jié)合,設(shè)計(jì)出一種頻率合成器。實(shí)現(xiàn)了3～7 GHz的頻率覆蓋和低于0.2 Hz的頻率分辨率。全頻段相噪均在-108 dBc/Hz@10 kHz以下,具有較高的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-10-31
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敘述了鎖相環(huán)的應(yīng)用及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 較詳細(xì)地介紹了鎖相集成電路CD4046的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用。
標(biāo)簽： 4046 CD 鎖相環(huán)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-10-27
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近年來，隨著集成電路工藝技術(shù)的進(jìn)步，電子系統(tǒng)的構(gòu)成發(fā)生了兩個(gè)重要的變化： 一個(gè)是數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)字電路成為系統(tǒng)的核心，一個(gè)是整個(gè)電子系統(tǒng)可以集成在一個(gè)芯片上（稱為片上系統(tǒng))。這些變化改變了模擬電路在電子系統(tǒng)中的作用，并且影響著模擬集成電路的發(fā)展。 數(shù)字電路不僅具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過模擬電路的集成規(guī)模，而且具有可編程、靈活、易于附加功能、設(shè)計(jì)周期短、對噪聲和制造工藝誤差的抗擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而大多數(shù)復(fù)雜系統(tǒng)以數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)字電路為核心已成為必然的趨勢。雖然如此，模擬電路仍然是電子系統(tǒng)中非常重要的組成部分。這是因?yàn)槲覀兘佑|到的外部世界的物理量主要都是模擬量，比如圖像、聲音、壓力、溫度、濕度、重量等，要將它們變換為數(shù)字信號(hào)，需要模擬信號(hào)處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路，如果這些電路性能不夠高，將會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。其次，系統(tǒng)中的許多功能不可能或很難用數(shù)字電路完成，如微弱信號(hào)放大，很高頻率和寬頻帶信號(hào)的實(shí)時(shí)處理等。因此，雖然模擬電路在系統(tǒng)中不再是核心，但作為固有的模擬世界與數(shù)字系統(tǒng)的接口，其地位和作用仍然十分重要。 片上系統(tǒng)要求將數(shù)字電路和模擬電路集成在一個(gè)芯片上，這希望模擬電路使用與數(shù)字電路相同的制造工藝。隨著MOS器件的線寬不斷減小，使MOS器件的性能不斷提高，MOS數(shù)字電路成為數(shù)字集成電路的主流，并因此促進(jìn)了MOS模擬集成電路的迅速發(fā)展。為了適應(yīng)電子系統(tǒng)功能的不斷擴(kuò)展和性能的不斷提高，對模擬電路在降低電源電壓、提高工作頻率、擴(kuò)大線性工作范圍和提高性能指標(biāo)的精度和穩(wěn)定度等方面提出更高要求，促進(jìn)了新電路技術(shù)的發(fā)展。 作為研究生課程的教材，本書內(nèi)容是在本科相關(guān)課程基礎(chǔ)上的深化和擴(kuò)展，同時(shí)涉及實(shí)際設(shè)計(jì)中需要考慮的一些問題，重點(diǎn)介紹具有高工作頻率、低電源電壓和高工作穩(wěn)定性的新電路技術(shù)和在電子系統(tǒng)中占有重要地位的功能電路及其中的新技術(shù)。全書共7章，大致可分為三個(gè)部分。第一部分包括第1章和第7章。第1章為MOS模擬集成電路基礎(chǔ)，比較全面地介紹MOS器件的工作原理和特性以及由MOS器件構(gòu)成的基本單元電路，為學(xué)習(xí)本教材其他內(nèi)容提供必要的知識(shí)。由于版圖設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)對模擬集成電路性能的影響很大，因此第7章簡單介紹制造MOS模擬集成電路的CMOS工藝過程和版圖設(shè)計(jì)技術(shù)，讀者可以通過對該章所介紹的相關(guān)背景知識(shí)的了解，更深入地理解MOS器件和電路的特性，有助于更好地完成模擬集成電路的可實(shí)現(xiàn)性設(shè)計(jì)。第二部分為新電路技術(shù)，由第2章、第3章和第5章的部分組成，包括近年來逐步獲得廣泛應(yīng)用的電流模電路、抽樣數(shù)據(jù)電路和對數(shù)域電路，它們在提高工作頻率、降低電源電壓、擴(kuò)大線性工作范圍和提高性能指標(biāo)的精度和穩(wěn)定度方面具有明顯的潛力，同時(shí)它們也引入了一些模擬電路的新概念。這些內(nèi)容有助于讀者開拓提高電路性能方面的思路。第2章介紹電流模電路的工作原理、特點(diǎn)和典型電路。與傳統(tǒng)的以電壓作為信號(hào)載體的電路不同，這是一種以電流作為信號(hào)載體的電路，雖然在電路中電壓和電流總是共同存在并相互作用的，但由于信號(hào)載體不同，不僅電路性能不同而且電路結(jié)構(gòu)也不同。第3章介紹抽樣數(shù)據(jù)電路的特點(diǎn)和開關(guān)電容與開關(guān)電流電路的工作原理、分析方法與典型電路。抽樣數(shù)據(jù)電路類似于數(shù)字電路，處理的是時(shí)間離散信號(hào)，又類似于模擬電路，處理的是幅度連續(xù)信號(hào)，它比模擬電路具有穩(wěn)定準(zhǔn)確的時(shí)間常數(shù)，解決了模擬電路實(shí)際應(yīng)用中的一大障礙。對數(shù)域電路在第5章中結(jié)合其在濾波器中的應(yīng)用介紹，這類電路除具有良好的電性能外，還提出了一種利用器件的非線性特性實(shí)現(xiàn)線性電路的新思路。第三部分介紹幾個(gè)模擬電路的功能模塊，它們是電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，并且與信號(hào)和信號(hào)處理聯(lián)系密切，有助于在信號(hào)和電路間形成整體觀念。這部分包括第4章至第6章。第4章介紹數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的技術(shù)指標(biāo)和高精度與高速度轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)成、工作原理、特點(diǎn)和典型電路。第5章介紹模擬集成濾波器的設(shè)計(jì)方法和主要類型，包括連續(xù)時(shí)間濾波器、對數(shù)域?yàn)V波器和抽樣數(shù)據(jù)濾波器。第6章介紹通信系統(tǒng)中的收發(fā)器與射頻前端電路，包括收信器、發(fā)信器的技術(shù)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)和典型電路。因?yàn)檩d波通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，射頻前端電路的性能對整個(gè)通信系統(tǒng)有直接的影響，所以射頻集成電路已成為重要的研究課題。 〖〗高等模擬集成電路〖〗〖〗前言〖〗〖〗本書是在為研究生開設(shè)的“高等模擬集成電路”課程講義的基礎(chǔ)上整理而成，由董在望主編，第1、4、7章由李冬梅編寫，第6章由王志華編寫，第5章由李永明和董在望編寫，第2、3章由董在望編寫，李國林參加了部分章節(jié)的校核工作。 本書可作為信息與通信工程和電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科相關(guān)課程的研究生教材或教學(xué)參考書，也可作為本科教學(xué)參考書或選修課教材和供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。 清華大學(xué)出版社多位編輯為本書的出版做了卓有成效的工作，深致謝意。 限于編者水平，難免有錯(cuò)誤和疏漏之處，歡迎批評(píng)指正。 目錄 1.1MOS器件基礎(chǔ)及器件模型 1.1.1結(jié)構(gòu)及工作原理 1.1.2襯底調(diào)制效應(yīng) 1.1.3小信號(hào)模型 1.1.4亞閾區(qū)效應(yīng) 1.1.5短溝效應(yīng) 1.1.6SPICE模型 1.2基本放大電路 1.2.1共源(CS)放大電路 1.2.2共漏(CD)放大電路 1.2.3共柵(CG)放大電路 1.2.4共源共柵(CSCG)放大電路 1.2.5差分放大電路 1.3電流源電路 1.3.1二極管連接的MOS器件 1.3.2基本鏡像電流源 1.3.3威爾遜電流源 1.3.4共源共柵電流源 1.3.5有源負(fù)載放大電路 1.4運(yùn)算放大器 1.4.1運(yùn)算放大器的主要參數(shù) 1.4.2單級(jí)運(yùn)算放大器 1.4.3兩級(jí)運(yùn)算放大器 1.4.4共模反饋(CMFB) 1.4.5運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償 1.5模擬開關(guān) 1.5.1導(dǎo)通電阻 1.5.2電荷注入與時(shí)鐘饋通 1.6帶隙基準(zhǔn)電壓源 1.6.1工作原理 1.6.2與CMOS工藝兼容的帶隙基準(zhǔn)電壓源 思考題 2電流模電路 2.1概述 2.1.1電流模電路的概念 2.1.2電流模電路的特點(diǎn) 2.2基本電流模電路 2.2.1電流鏡電路 2.2.2電流放大器 2.2.3電流模積分器 2.3電流模功能電路 2.3.1跨導(dǎo)線性電路 2.3.2電流傳輸器 2.4從電壓模電路變換到電流模電路 2.5電流模電路中的非理想效應(yīng) 2.5.1MOSFET之間的失配 2.5.2寄生電容對頻率特性的影響 思考題 3抽樣數(shù)據(jù)電路 3.1開關(guān)電容電路和開關(guān)電流電路的基本分析方法 3.1.1開關(guān)電容電路的時(shí)域分析 3.1.2開關(guān)電流電路的時(shí)域分析 3.1.3抽樣數(shù)據(jù)電路的頻域分析 3.2開關(guān)電容電路 3.2.1開關(guān)電容單元電路 3.2.2開關(guān)電容電路的特點(diǎn) 3.2.3非理想因素的影響 3.3開關(guān)電流電路 3.3.1開關(guān)電流單元電路 3.3.2開關(guān)電流電路的特點(diǎn) 3.3.3非理想因素的影響 思考題 4A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器 4.1概述 4.1.1電子系統(tǒng)中的A/D與D/A轉(zhuǎn)換 4.1.2A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理 4.1.3A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 4.1.4A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的分類 4.1.5A/D與D/A轉(zhuǎn)換器中常用的數(shù)碼類型 4.2高速A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.1全并行結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.2兩步結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.3插值與折疊結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.4流水線結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.5交織結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.3高精度A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.1逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.2雙斜率積分型A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.3過采樣ΣΔA/D轉(zhuǎn)換器 4.4D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.1電阻型D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.2電流型D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.3電容型D/A轉(zhuǎn)換器 思考題 5集成濾波器 5.1引言 5.1.1濾波器的數(shù)學(xué)描述 5.1.2濾波器的頻率特性 5.1.3濾波器設(shè)計(jì)的逼近方法 5.2連續(xù)時(shí)間濾波器 5.2.1連續(xù)時(shí)間濾波器的設(shè)計(jì)方法 5.2.2跨導(dǎo)電容（GmC）連續(xù)時(shí)間濾波器 5.2.3連續(xù)時(shí)間濾波器的片上自動(dòng)調(diào)節(jié)電路 5.3對數(shù)域?yàn)V波器 5.3.1對數(shù)域電路概念及其特點(diǎn) 5.3.2對數(shù)域電路基本單元 5.3.3對數(shù)域?yàn)V波器 5.4抽樣數(shù)據(jù)濾波器 5.4.1設(shè)計(jì)方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3開關(guān)電容電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)電流電路的方法 思考題 6收發(fā)器與射頻前端電路 6.1通信系統(tǒng)中的射頻收發(fā)器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收與鏡像信號(hào) 6.2.2復(fù)數(shù)信號(hào)處理 6.2.3收信器前端結(jié)構(gòu) 6.3集成發(fā)信器 6.3.1上變換器 6.3.2發(fā)信器結(jié)構(gòu) 6.4收發(fā)器的技術(shù)指標(biāo) 6.4.1噪聲性能 6.4.2靈敏度 6.4.3失真特性與線性度 6.4.4動(dòng)態(tài)范圍 6.5射頻電路設(shè)計(jì) 6.5.1晶體管模型與參數(shù) 6.5.2噪聲 6.5.3集成無源器件 6.5.4低噪聲放大器 6.5.5混頻器 6.5.6頻率綜合器 6.5.7功率放大器 思考題 7CMOS集成電路制造工藝及版圖設(shè)計(jì) 7.1集成電路制造工藝簡介 7.1.1單晶生長與襯底制備 7.1.2光刻 7.1.3氧化 7.1.4擴(kuò)散及離子注入 7.1.5化學(xué)氣相淀積（CVD） 7.1.6接觸與互連 7.2CMOS工藝流程與集成電路中的元件 7.2.1硅柵CMOS工藝流程 7.2.2CMOS集成電路中的無源元件 7.2.3CMOS集成電路中的寄生效應(yīng) 7.3版圖設(shè)計(jì) 7.3.1硅柵CMOS集成電路的版圖構(gòu)成 7.3.2版圖設(shè)計(jì)規(guī)則 7.3.3CMOS版圖設(shè)計(jì)技術(shù) 思考題
標(biāo)簽： 模擬集成電路
上傳時(shí)間： 2013-11-13
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基于圖形處理器單元（GPU）提出了一種幀間差分與模板匹配相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測算法。在CUDA-SIFT（基于統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)的尺度不變特征變換）算法提取圖像匹配特征點(diǎn)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化隨機(jī)采樣一致性算法（RANSAC）剔除圖像中由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)部分產(chǎn)生的誤匹配點(diǎn)，運(yùn)用背景補(bǔ)償?shù)姆椒▽㈧o態(tài)背景下的幀間差分目標(biāo)檢測算法應(yīng)用于動(dòng)態(tài)情況，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)背景下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測，通過提取目標(biāo)特征與后續(xù)多幀圖像進(jìn)行特征匹配的方法最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)目標(biāo)檢測。實(shí)驗(yàn)表明該方法對運(yùn)動(dòng)目標(biāo)較小、有噪聲、有部分遮擋的圖像序列具有良好的目標(biāo)檢測效果。
標(biāo)簽： 幀間差分 模板匹配 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測
上傳時(shí)間： 2013-10-09
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結(jié)合直接數(shù)字頻率合成（DDS）和鎖相環(huán)（PLL）技術(shù)完成了X波段低相噪本振跳頻源的設(shè)計(jì)。文章通過軟件仿真重點(diǎn)分析了本振跳頻源的低相噪設(shè)計(jì)方法，同時(shí)給出了主要的硬件選擇和詳細(xì)電路設(shè)計(jì)過程。最后對樣機(jī)的測試結(jié)果表明，本方案具有相位噪聲低、頻率控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，滿足了實(shí)際工程應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-11-12
上傳用戶：jiwy
基于STM32、STM8處理器，設(shè)計(jì)完成了萬能試驗(yàn)機(jī)的多個(gè)功能模塊。為了提高小信號(hào)的采集精度與速度，用多處理器設(shè)計(jì)了一種混合式的鎖相放大器，并運(yùn)用數(shù)字處理進(jìn)行進(jìn)一步處理，具有很高的性價(jià)比。在位移信號(hào)采集中，運(yùn)用STM8S實(shí)現(xiàn)了低成本的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)在速度與精度上滿足萬能試驗(yàn)機(jī)要求，總體性價(jià)比高。
標(biāo)簽： 鎖相放大器 試驗(yàn)機(jī) 采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-12-26
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研究了一種利用corid 算法的矢量及旋轉(zhuǎn)模式對載波同步中相位偏移進(jìn)行估計(jì)并校正的方法.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于corid 算法的數(shù)字鎖相環(huán).通過仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的有效性和高效性.
標(biāo)簽： 載波同步 設(shè)計(jì)方案 鎖相環(huán)
上傳時(shí)間： 2013-11-21
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分析了調(diào)幅信號(hào)和載波信號(hào)之間的相位差與調(diào)制信號(hào)的極性的對應(yīng)關(guān)系,得出了相敏檢波電路輸出電壓的極性與調(diào)制信號(hào)的極性有對應(yīng)關(guān)系的結(jié)論。為了驗(yàn)證相敏檢波電路的這一特性,給出3 個(gè)電路方案,分別選用理想元件和實(shí)際元件,采用Multisim 對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),直觀形象地演示了相敏檢波電路的鑒相特性,是傳統(tǒng)的實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)所不可比擬的。關(guān)鍵詞:相敏檢波;鑒相特性;Multisim;電路仿真 Abstract : The corresponding relation between modulation signal polarity and difference phases of amplitudemodulated signal and the carrier signal ,the polarity of phase2sensitive detecting circuit output voltage and the polarity of modulation signal are correspondent . In order to verify this characteristic ,three elect ric circuit s plans are produced ,idea element s and actual element s are selected respectively. Using Multisim to carry on a simulation experiment ,and then demonst rating the phase detecting characteristic of the phase sensitive circuit vividly and directly. Which is t raditional practical experience cannot be com pared.Keywords :phase sensitive detection ;phase2detecting characteristic ;Multisim;circuit simulation
上傳時(shí)間： 2013-11-23
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電子學(xué)名詞1、 電阻率---又叫電阻系數(shù)或叫比電阻。是衡量物質(zhì)導(dǎo)電性能好壞的一個(gè)物理量，以字母ρ表示，單位為歐姆*毫米平方/米。在數(shù)值上等于用那種物質(zhì)做的長1米截面積為1平方毫米的導(dǎo)線，在溫度20C時(shí)的電阻值，電阻率越大，導(dǎo)電性能越低。則物質(zhì)的電阻率隨溫度而變化的物理量，其數(shù)值等于溫度每升高1C時(shí)，電阻率的增加與原來的電阻電阻率的比值，通常以字母α表示，單位為1/C。2、 電阻的溫度系數(shù)----表示物質(zhì)的電阻率隨溫度而變化的物理量，其數(shù)值等于溫度每升高1C時(shí)，電阻率的增加量與原來的電阻率的比值，通常以字母α表示，單位為1/C。3、 電導(dǎo)----物體傳導(dǎo)電流的本領(lǐng)叫做電導(dǎo)。在直流電路里，電導(dǎo)的數(shù)值就是電阻值的倒數(shù)，以字母ɡ表示，單位為歐姆。4、 電導(dǎo)率----又叫電導(dǎo)系數(shù)，也是衡量物質(zhì)導(dǎo)電性能好壞的一個(gè)物理量。大小在數(shù)值上是電阻率的倒數(shù)，以字母γ表示，單位為米/歐姆*毫米平方。5、 電動(dòng)勢----電路中因其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能所引起的電位差，叫做電動(dòng)勢或者簡稱電勢。用字母E表示，單位為伏特。6、 自感----當(dāng)閉合回路中的電流發(fā)生變化時(shí)，則由這電流所產(chǎn)生的穿過回路本身磁通也發(fā)生變化，因此在回路中也將感應(yīng)電動(dòng)勢，這現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，這種感應(yīng)電動(dòng)勢叫自感電動(dòng)勢。7、 互感----如果有兩只線圈互相靠近，則其中第一只線圈中電流所產(chǎn)生的磁通有一部分與第二只線圈相環(huán)鏈。當(dāng)?shù)谝痪€圈中電流發(fā)生變化時(shí)，則其與第二只線圈環(huán)鏈的磁通也發(fā)生變化，在第二只線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。8、 電感----自感與互感的統(tǒng)稱。9、 感抗----交流電流過具有電感的電路時(shí)，電感有阻礙交流電流過的作用，這種作用叫做感抗，以Lx表示，Lx=2πfL。10、容抗----交流電流過具有電容的電路時(shí)，電容有阻礙交流電流過的作用，這種作用叫做容抗，以Cx表示，Cx=1/12πfc。11、脈動(dòng)電流----大小隨時(shí)間變化而方向不變的電流，叫做脈動(dòng)電流。12、振幅----交變電流在一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)的最大值叫振幅。13、平均值----交變電流的平均值是指在某段時(shí)間內(nèi)流過電路的總電荷與該段時(shí)間的比值。正弦量的平均值通常指正半周內(nèi)的平均值，它與振幅值的關(guān)系：平均值=0.637*振幅值。14、有效值----在兩個(gè)相同的電阻器件中，分別通過直流電和交流電，如果經(jīng)過同一時(shí)間，它們發(fā)出的熱量相等，那么就把此直流電的大小作為此交流電的有效值。正弦電流的有效值等于其最大值的0.707倍。15、有功功率----又叫平均功率。交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值叫做有功功率，它是指在電路中電阻部分所消耗的功率，以字母P表示，單位瓦特。16、視在功率----在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與電流的乘積叫做視在功率，用字母Ps來表示，單位為瓦特。17、無功功率----在具有電感和電容的電路里，這些儲(chǔ)能元件在半周期的時(shí)間里把電源能量變成磁場（或電場）的能量存起來，在另半周期的時(shí)間里對已存的磁場（或電場）能量送還給電源。它們只是與電源進(jìn)行能量交換，并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的速率的振幅值叫做無功功率。用字母Q表示，單位為芝。
標(biāo)簽： 電子學(xué)
上傳時(shí)間： 2013-11-23
上傳用戶：zhoujunzhen
摘要: 介紹了時(shí)鐘分相技術(shù)并討論了時(shí)鐘分相技術(shù)在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的作用。 關(guān)鍵詞: 時(shí)鐘分相技術(shù); 應(yīng)用 中圖分類號(hào): TN 79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào): 025820934 (2000) 0620437203 時(shí)鐘是高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一, 系統(tǒng)時(shí)鐘的性能好壞, 直接影響了整個(gè)電路的 性能。尤其現(xiàn)代電子系統(tǒng)對性能的越來越高的要求, 迫使我們集中更多的注意力在更高頻率、 更高精度的時(shí)鐘設(shè)計(jì)上面。但隨著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的升高。我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)將面臨一系列的問 題。 1) 時(shí)鐘的快速電平切換將給電路帶來的串?dāng)_(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時(shí)鐘對電路板的設(shè)計(jì)提出了更高的要求: 我們應(yīng)引入傳輸線(T ransm ission L ine) 模型, 并在信號(hào)的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統(tǒng)時(shí)鐘高于100MHz 的情況下, 應(yīng)使用高速芯片來達(dá)到所需的速度, 如ECL 芯 片, 但這種芯片一般功耗很大, 再加上匹配電阻增加的功耗, 使整個(gè)系統(tǒng)所需要的電流增大, 發(fā) 熱量增多, 對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時(shí)鐘相應(yīng)的電磁輻射(EM I) 比較嚴(yán)重。 所以在高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對高頻時(shí)鐘信號(hào)的處理應(yīng)格外慎重, 盡量減少電路中高頻信 號(hào)的成分, 這里介紹一種很好的解決方法, 即利用時(shí)鐘分相技術(shù), 以低頻的時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)高頻的處 理。 1 時(shí)鐘分相技術(shù) 我們知道, 時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期按相位來分, 可以分為360°。所謂時(shí)鐘分相技術(shù), 就是把 時(shí)鐘周期的多個(gè)相位都加以利用, 以達(dá)到更高的時(shí)間分辨。在通常的設(shè)計(jì)中, 我們只用到時(shí)鐘 的上升沿(0 相位) , 如果把時(shí)鐘的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系統(tǒng)的時(shí)間分辨能力就可以 提高一倍(如圖1a 所示)。同理, 將時(shí)鐘分為4 個(gè)相位(0°、90°、180°和270°) , 系統(tǒng)的時(shí)間分辨就 可以提高為原來的4 倍(如圖1b 所示)。 以前也有人嘗試過用專門的延遲線或邏輯門延時(shí)來達(dá)到時(shí)鐘分相的目的。用這種方法產(chǎn)生的相位差不夠準(zhǔn)確, 而且引起的時(shí)間偏移(Skew ) 和抖動(dòng) (J itters) 比較大, 無法實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間分辨。 近年來半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展, 使高質(zhì)量的分相功能在一 片芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)成為可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能優(yōu)異的時(shí)鐘 芯片。這些芯片的出現(xiàn), 大大促進(jìn)了時(shí)鐘分相技術(shù)在實(shí)際電 路中的應(yīng)用。我們在這方面作了一些嘗試性的工作: 要獲得 良好的時(shí)間性能, 必須確保分相時(shí)鐘的Skew 和J itters 都 比較小。因此在我們的設(shè)計(jì)中, 通常用一個(gè)低頻、高精度的 晶體作為時(shí)鐘源, 將這個(gè)低頻時(shí)鐘通過一個(gè)鎖相環(huán)(PLL ) , 獲得一個(gè)較高頻率的、比較純凈的時(shí)鐘, 對這個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行分相, 就可獲得高穩(wěn)定、低抖動(dòng)的分 相時(shí)鐘。 這部分電路在實(shí)際運(yùn)用中獲得了很好的效果。下面以應(yīng)用的實(shí)例加以說明。2 應(yīng)用實(shí)例 2. 1 應(yīng)用在接入網(wǎng)中 在通訊系統(tǒng)中, 由于要減少傳輸 上的硬件開銷, 一般以串行模式傳輸 圖3 時(shí)鐘分為4 個(gè)相位 數(shù)據(jù), 與其同步的時(shí)鐘信號(hào)并不傳輸。 但本地接收到數(shù)據(jù)時(shí), 為了準(zhǔn)確地獲取 數(shù)據(jù), 必須得到數(shù)據(jù)時(shí)鐘, 即要獲取與數(shù) 據(jù)同步的時(shí)鐘信號(hào)。在接入網(wǎng)中, 數(shù)據(jù)傳 輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖2 所示。 數(shù)據(jù)以68MBös 的速率傳輸, 即每 個(gè)bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個(gè)數(shù)據(jù) 幀的開頭有一個(gè)用于同步檢測的頭部信息。我們要找到與它同步性好的時(shí)鐘信號(hào), 一般時(shí)間 分辨應(yīng)該達(dá)到1ö4 的時(shí)鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說, 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率應(yīng)在300MHz 以 上, 在這種頻率下, 我們必須使用ECL inp s 芯片(ECL inp s 是ECL 芯片系列中速度最快的, 其 典型門延遲為340p s) , 如前所述, 這樣對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來很多的困擾。 我們在這里使用鎖相環(huán)和時(shí)鐘分相技術(shù), 將一個(gè)16MHz 晶振作為時(shí)鐘源, 經(jīng)過鎖相環(huán) 89429 升頻得到68MHz 的時(shí)鐘, 再經(jīng)過分相芯片AMCCS4405 分成4 個(gè)相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個(gè)相位的68MHz 時(shí)鐘中選擇出與數(shù)據(jù)同步性最好的一個(gè)。選擇的依據(jù)是: 在每個(gè)數(shù)據(jù)幀的頭部(HEAD) 都有一個(gè)8bit 的KWD (KeyWord) (如圖1 所示) , 我們分別用 這4 個(gè)相位的時(shí)鐘去鎖存數(shù)據(jù), 如果經(jīng)某個(gè)時(shí)鐘鎖存后的數(shù)據(jù)在這個(gè)指定位置最先檢測出這 個(gè)KWD, 就認(rèn)為下一相位的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)的同步性最好(相關(guān))。 根據(jù)這個(gè)判別原理, 我們設(shè)計(jì)了圖4 所示的時(shí)鐘分相選擇電路。 在板上通過鎖相環(huán)89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時(shí)鐘: 用這4 個(gè) 時(shí)鐘分別將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行移位, 將移位的數(shù)據(jù)與KWD 作比較, 若至少有7bit 符合, 則認(rèn)為檢 出了KWD。將4 路相關(guān)器的結(jié)果經(jīng)過優(yōu)先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時(shí)鐘。這里, 我們運(yùn)用AMCC 公司生產(chǎn)的 S4405 芯片, 對68MHz 的時(shí)鐘進(jìn)行了4 分 相, 成功地實(shí)現(xiàn)了同步時(shí)鐘的獲取, 這部分 電路目前已實(shí)際地應(yīng)用在某通訊系統(tǒng)的接 入網(wǎng)中。 2. 2 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 高速、高精度的模擬- 數(shù)字變換 (ADC) 一直是高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵部 分。高速的ADC 價(jià)格昂貴, 而且系統(tǒng)設(shè)計(jì) 難度很高。以前就有人考慮使用多個(gè)低速 圖5 分相技術(shù)應(yīng)用于采集系統(tǒng) ADC 和時(shí)鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時(shí)鐘分相電路產(chǎn)生的相位不準(zhǔn)確, 時(shí)鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產(chǎn)生較 大的孔徑晃動(dòng)(Aperture J itters) , 無法達(dá)到很 好的時(shí)間分辨。 現(xiàn)在使用時(shí)鐘分相芯片, 我們可以把分相 技術(shù)應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中: 以4 分相后 圖6 分相技術(shù)提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集率 的80MHz 采樣時(shí)鐘分別作為ADC 的 轉(zhuǎn)換時(shí)鐘, 對模擬信號(hào)進(jìn)行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號(hào)經(jīng)過 緩沖、調(diào)理, 送入ADC 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換, 采集到的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器(M EM )。各個(gè) 采集通道采集的是同一信號(hào), 不過采樣 點(diǎn)依次相差90°相位。通過存儲(chǔ)器中的數(shù) 據(jù)重組, 可以使系統(tǒng)時(shí)鐘為80MHz 的采 集系統(tǒng)達(dá)到320MHz 數(shù)據(jù)采集率(如圖6 所示)。 3 總結(jié) 靈活地運(yùn)用時(shí)鐘分相技術(shù), 可以有效地用低頻時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于高頻時(shí)鐘的時(shí)間性能, 并 避免了高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中一些問題, 降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。
標(biāo)簽： 時(shí)鐘 分相 技術(shù)應(yīng)用
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