摘要: 介紹了時鐘分相技術并討論了時鐘分相技術在高速數字電路設計中的作用。 關鍵詞: 時鐘分相技術; 應用 中圖分類號: TN 79 文獻標識碼:A 文章編號: 025820934 (2000) 0620437203 時鐘是高速數字電路設計的關鍵技術之一, 系統時鐘的性能好壞, 直接影響了整個電路的 性能。尤其現代電子系統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、 更高精度的時鐘設計上面。但隨著系統時鐘頻率的升高。我們的系統設計將面臨一系列的問 題。 1) 時鐘的快速電平切換將給電路帶來的串擾(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時鐘對電路板的設計提出了更高的要求: 我們應引入傳輸線(T ransm ission L ine) 模型, 并在信號的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統時鐘高于100MHz 的情況下, 應使用高速芯片來達到所需的速度, 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, 使整個系統所需要的電流增大, 發 熱量增多, 對系統的穩定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時鐘相應的電磁輻射(EM I) 比較嚴重。 所以在高速數字系統設計中對高頻時鐘信號的處理應格外慎重, 盡量減少電路中高頻信 號的成分, 這里介紹一種很好的解決方法, 即利用時鐘分相技術, 以低頻的時鐘實現高頻的處 理。 1 時鐘分相技術 我們知道, 時鐘信號的一個周期按相位來分, 可以分為360°。所謂時鐘分相技術, 就是把 時鐘周期的多個相位都加以利用, 以達到更高的時間分辨。在通常的設計中, 我們只用到時鐘 的上升沿(0 相位) , 如果把時鐘的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系統的時間分辨能力就可以 提高一倍(如圖1a 所示)。同理, 將時鐘分為4 個相位(0°、90°、180°和270°) , 系統的時間分辨就 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來達到時鐘分相的目的。用這種方法產生的相位差不夠準確, 而且引起的時間偏移(Skew ) 和抖動 (J itters) 比較大, 無法實現高精度的時間分辨。 近年來半導體技術的發展, 使高質量的分相功能在一 片芯片內實現成為可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能優異的時鐘 芯片。這些芯片的出現, 大大促進了時鐘分相技術在實際電 路中的應用。我們在這方面作了一些嘗試性的工作: 要獲得 良好的時間性能, 必須確保分相時鐘的Skew 和J itters 都 比較小。因此在我們的設計中, 通常用一個低頻、高精度的 晶體作為時鐘源, 將這個低頻時鐘通過一個鎖相環(PLL ) , 獲得一個較高頻率的、比較純凈的時鐘, 對這個時鐘進行分相, 就可獲得高穩定、低抖動的分 相時鐘。 這部分電路在實際運用中獲得了很好的效果。下面以應用的實例加以說明。2 應用實例 2. 1 應用在接入網中 在通訊系統中, 由于要減少傳輸 上的硬件開銷, 一般以串行模式傳輸 圖3 時鐘分為4 個相位 數據, 與其同步的時鐘信號并不傳輸。 但本地接收到數據時, 為了準確地獲取 數據, 必須得到數據時鐘, 即要獲取與數 據同步的時鐘信號。在接入網中, 數據傳 輸的結構如圖2 所示。 數據以68MBös 的速率傳輸, 即每 個bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個數據 幀的開頭有一個用于同步檢測的頭部信息。我們要找到與它同步性好的時鐘信號, 一般時間 分辨應該達到1ö4 的時鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說, 系統時鐘頻率應在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, 這樣對整個系統設計帶來很多的困擾。 我們在這里使用鎖相環和時鐘分相技術, 將一個16MHz 晶振作為時鐘源, 經過鎖相環 89429 升頻得到68MHz 的時鐘, 再經過分相芯片AMCCS4405 分成4 個相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個相位的68MHz 時鐘中選擇出與數據同步性最好的一個。選擇的依據是: 在每個數據幀的頭部(HEAD) 都有一個8bit 的KWD (KeyWord) (如圖1 所示) , 我們分別用 這4 個相位的時鐘去鎖存數據, 如果經某個時鐘鎖存后的數據在這個指定位置最先檢測出這 個KWD, 就認為下一相位的時鐘與數據的同步性最好(相關)。 根據這個判別原理, 我們設計了圖4 所示的時鐘分相選擇電路。 在板上通過鎖相環89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時鐘: 用這4 個 時鐘分別將輸入數據進行移位, 將移位的數據與KWD 作比較, 若至少有7bit 符合, 則認為檢 出了KWD。將4 路相關器的結果經過優先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時鐘。這里, 我們運用AMCC 公司生產的 S4405 芯片, 對68MHz 的時鐘進行了4 分 相, 成功地實現了同步時鐘的獲取, 這部分 電路目前已實際地應用在某通訊系統的接 入網中。 2. 2 高速數據采集系統中的應用 高速、高精度的模擬- 數字變換 (ADC) 一直是高速數據采集系統的關鍵部 分。高速的ADC 價格昂貴, 而且系統設計 難度很高。以前就有人考慮使用多個低速 圖5 分相技術應用于采集系統 ADC 和時鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時鐘分相電路產生的相位不準確, 時鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產生較 大的孔徑晃動(Aperture J itters) , 無法達到很 好的時間分辨。 現在使用時鐘分相芯片, 我們可以把分相 技術應用在高速數據采集系統中: 以4 分相后 圖6 分相技術提高系統的數據采集率 的80MHz 采樣時鐘分別作為ADC 的 轉換時鐘, 對模擬信號進行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號經過 緩沖、調理, 送入ADC 進行模數轉換, 采集到的數據寫入存儲器(M EM )。各個 采集通道采集的是同一信號, 不過采樣 點依次相差90°相位。通過存儲器中的數 據重組, 可以使系統時鐘為80MHz 的采 集系統達到320MHz 數據采集率(如圖6 所示)。 3 總結 靈活地運用時鐘分相技術, 可以有效地用低頻時鐘實現相當于高頻時鐘的時間性能, 并 避免了高速數字電路設計中一些問題, 降低了系統設計的難度。
上傳時間： 2013-12-17
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為提高靜變電源輸出電壓的質量，研究了一種自整定模糊PID控制方法。該方法將模糊控制優良的動態性能、靈活的控制特性和PID穩態控制性能的優勢相結合，實時地對系統控制量進行調整。在Matlab/Simulink環境下，對于模糊PID和常規PID在靜變電源控制中的應用分別進行了仿真。仿真結果表明，模糊PID控制器減少了超調量，抗干擾性和魯棒性強，系統的動態、穩態性能得到了很大程度的提高。
上傳時間： 2014-12-24
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為了提高太陽能光伏組件的充電效率以及適應外界氣候變化，設計了一套具有自適應四種充電模式且具備最大功率點跟蹤的太陽能充電控制系統。該系統采用意法半導體公司的STM32FL03VC作為控制系統的核心，監控整個系統的正常工作，具有浮充、防過充功能。硬件設計采用高精度的集成芯片，使得系統設計簡易精確、集成度更高。測試結果表明，該控制器能實時跟蹤最大功率點，正確監控蓄電池各充電模式，充電效率高，性能可靠。
上傳時間： 2013-10-10
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利用v自步離散法，得到變換器輸入控制變量與狀態變量之間的直接映射關系，基于混雜系統理論分析系統的動態方程，建立其分段仿射模型。在此模型的基礎上，結合非線性預測控制算法，通過模型預測系統的輸出，利用反饋校正誤差，給出二次型性能指標的優化計算方法，并由此設計預測控制器。最后，以Buck功率變換器為研究對象，通過與峰值電流控制算法的仿真結果進行比較，驗證模型的正確性以及控制器設計的有效性。
上傳時間： 2013-10-30
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環境溫度、光照強度和負載等因素對光伏電池的輸出特性影響很大，為了提高光伏電池的工作效率，需要準確快速地跟蹤光伏電池的最大功率點。在分析了光伏電池的輸出特性的基礎上，建立了光伏電池的仿真模型；針對傳統爬山法的不足，采用了自適應占空比擾動法對最大功率點進行了跟蹤控制。給出了上述兩種算法的工作原理及設計過程。仿真結果表明：自適應占空比擾動算法跟蹤迅速，減少了系統在最大功率點附近的振蕩現象，提高了系統的跟蹤速度和精度。
上傳時間： 2013-12-04
上傳用戶：bakdesec
LLC諧振變換器非常適合應用于高效率和高功率密度的場合，成為目前新型諧振變換器的典型代表。文章首先簡要介紹了半橋LLC諧振變換器的工作原理和優點，然后計算了主電路和控制電路的主要參數，并根據參數計算結果選擇電力電子元器件，最后研制并完善了實驗樣機。樣機實現了變壓器漏感充當諧振電感與變壓器勵磁電感和諧振電容諧振，主開關管實現ZVS，控制電路實現單管自舉驅動，驗證了文章的正確性和可行性。文章為后續研究奠定了理論和實驗基礎。
上傳時間： 2013-10-13
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為了研究既簡單又具有優良動、靜態性能的逆變電源控制方案，介紹一套全新的帶有自適應功能的逆變電源模糊參數自整定系統，并通過MATLAB/SIMULINK仿真實驗驗證了該方法能夠出色滿足各項苛刻性能指標要求，具有十分廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-11-22
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鉦銘科SM8013C是一款電流模式的PWM離線式控制芯片，直接驅動外部高壓MOS管。采用自適應多模式工作方式，根據負載情況，自動切換到Burst模式，PFM模式，或者PWM模式，滿足系統的低待機功耗（<0.3W,265V AC），高轉換效率的要求。內部集成多種保護功能，如過流保護、過載保護、VDD過壓保護和VDD欠壓保護等多種保護。封裝形式：DIP8、SOP8、SOT23-6
上傳時間： 2013-12-08
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ASC8511 是開關式、單節鋰電池充電管理芯片,采用峰值電流?？刂频腂UCK 拓撲結構，最大充電電流可達2.5A. ASC8511 通過恒壓控制環（CV）和恒流控制環（CC）來調整鋰電池充電電壓和恒流充電電流.ASC8511 集成電池過溫保護、充電時間限制、輸出短路等保護功能，通過NTC 檢測電池溫度，可以實現電池過熱保護功能，兩個LED 指示燈指示電池充電狀態.ASC8511 采用16 腳T-SSOP 封裝. 特點 ● 充電電壓精度0.5% ● 最大充電電流2.5A ● 自耗電小于5uA ● 電阻可編程調節恒流充電電流 ● 開關頻率500KHZ ● 適用于單節鋰電池充電 ● 軟啟動 ● 電池過溫保護 ● 芯片過熱保護 ● 狀態指示 ● 環境溫度范圍: -20℃～70℃ ● 16 腳T-SSOP 封裝 應用 ● 手持設備、POS機 ● MID、數碼產品 ● 移動DVD ● 筆記本、對講機
上傳時間： 2013-11-22
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設計了一種以UC3863芯片為核心控制芯片的開關電源，其電路采用半橋結構的LLC諧振電路，帶有PFC電路，且整個電路設計有自限流功能。分析了LLC諧振變換器整個電路的工作原理及自限流功能的實現。結合交流220 V輸入1KW輸出電路，分別對PFC電路和主電路進行仿真，仿真結果驗證了該設計的可行性。
上傳時間： 2013-10-13
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