时钟分配器

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主板时钟电路工作原理

主板时钟电路工作原理

主板时钟电路工作原理一、概述主板时钟电路是计算机主板上的一个重要部分,它负责提供计算机系统所需的时钟信号,以确保各个硬件设备能够按照正确的频率和时间进行工作。

本文将详细介绍主板时钟电路的工作原理。

二、主板时钟电路的组成主板时钟电路主要由以下几个部分组成:1. 振荡器:振荡器是主板时钟电路的核心部件,它产生高精度的时钟信号。

常见的振荡器有晶体振荡器和电压控制振荡器(VCXO)。

晶体振荡器由一个晶体谐振回路和放大器组成,其频率由晶体的物理特性决定。

VCXO则通过改变电压来调节输出频率。

2. 预分频器:预分频器用于将振荡器输出的高频信号进行分频,得到所需的时钟频率。

预分频器通常由可编程逻辑器件(如FPGA或CPLD)实现,可以根据需要进行频率的调整。

3. 锁相环(PLL):锁相环是主板时钟电路中的一个重要模块,它通过与振荡器输出信号进行比较和调整,使得输出的时钟频率与参考信号同步。

锁相环通常由相位比较器、低通滤波器和控制电路组成。

4. 时钟分配器:时钟分配器将经过预分频和锁相环调整后的时钟信号分配给各个硬件设备,以供它们进行工作。

三、主板时钟电路的工作原理主板时钟电路的工作原理可以分为以下几个步骤:1. 振荡器产生高频时钟信号:振荡器产生一个高频的时钟信号,通常在数百MHz到几GHz的范围内。

2. 预分频器进行分频:预分频器将振荡器输出的高频信号进行分频,得到所需的时钟频率。

分频的方式可以是整数分频或者分数分频,根据具体的需求进行设置。

3. 锁相环同步时钟信号:锁相环通过与振荡器输出信号进行比较和调整,使得输出的时钟频率与参考信号同步。

锁相环的工作原理是不断调整振荡器的频率,使得相位差最小,从而实现同步。

4. 时钟分配器分配时钟信号:经过预分频和锁相环调整后的时钟信号被时钟分配器分配给各个硬件设备,以供它们进行工作。

四、主板时钟电路的优化为了提高计算机系统的性能和稳定性,主板时钟电路需要进行一定的优化:1. 降噪处理:在主板时钟电路中,由于电路的复杂性和高频信号的传输,会产生一些噪音。

时序逻辑电路的设计方法

时序逻辑电路的设计方法

时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路是一类通过内部的记忆元件来实现存储功能的数字电路,它能够根据输入信号的时序变化来决定输出信号的状态。

常见的时序逻辑电路包括时钟发生器、时钟分配器、触发器、计数器等。

在设计时序逻辑电路时,需要考虑到电路的功能要求、时序要求、稳定性和可靠性。

本文将介绍时序逻辑电路的设计方法。

1.确定功能要求:首先需要明确时序逻辑电路的功能要求,即输入信号和输出信号之间的逻辑关系。

可以通过真值表、状态转换图、状态方程等方式进行描述。

根据功能要求,可以确定电路中需要使用到的逻辑门、触发器等元件。

2.确定时序要求:在时序逻辑电路中,输入信号的变化必须满足一定的时序要求,通常需要使用时钟信号来进行同步控制。

时钟信号是一个周期性的信号,控制电路在时钟的上升沿或下降沿进行状态的改变。

时序要求还包括时序逻辑电路在不同输入组合下的稳态和状态转换时的时间要求。

3.设计电路结构:根据功能要求和时序要求,可以确定时序逻辑电路的整体结构。

电路结构的设计包括将逻辑元件(例如逻辑门、触发器)按照特定的方式连接起来,以实现所需的功能。

常见的电路结构包括级联结构、并行结构、环形结构等。

4.选择逻辑元件:根据电路的功能和时序要求,选择合适的逻辑元件来实现电路的功能。

常见的逻辑元件包括与门、或门、非门、异或门等。

触发器是时序逻辑电路的核心元件,常用的触发器包括D触发器、JK触发器、T触发器等。

5.进行逻辑功能实现:将所选择的逻辑元件按照电路结构进行连接,并完成时序逻辑电路的逻辑功能实现。

这一步可以使用绘图工具进行电路图的绘制,也可以通过硬件描述语言(HDL)进行电路的逻辑设计。

6.时序优化:对设计的时序逻辑电路进行时序优化。

时序优化可以通过调整逻辑元件的连接方式、引入时序优化电路等方式来提高电路的性能和可靠性。

时序优化的目标是尽可能满足时序要求,减少信号传输延迟和功耗。

7.进行电路仿真和验证:对设计的时序逻辑电路进行仿真和验证。

通信电子中的时钟信号处理技术

通信电子中的时钟信号处理技术

通信电子中的时钟信号处理技术在现代通信电子设备中,时钟信号处理技术扮演着至关重要的角色。

时钟信号是电子设备内部所有功能模块同步工作的基础。

所以,一组精准可靠的时钟信号处理技术是现代通信电子设备高效稳定工作的必要条件之一。

本篇文章将围绕时钟信号处理技术进行探讨,探究其在现代通信电子设备中的应用以及发展趋势。

时钟信号的产生和传输:通信电子设备中的时钟信号主要由晶体振荡器或者时钟发生器产生。

这样,我们就得到了产生时钟信号的基础设备。

接下来就是将时钟信号传输到设备内部。

无线设备通常会采用无线网络时钟(WNCS)来进行时钟信号的传输,而有线网络则采用同步以太网时钟(SyncE)或者其它同步网络协议。

其中,WNCS通常使用基本的IEEE802.11n和IEEE 802.11ac标准,具有高精度和可靠性的特点,使用鲁棒性高且同步能力强。

SyncE则对于基于以太网的应用来说是一种同步网络,可以保证精度和可靠性,常见于交换机、路由器等设备中。

时钟信号的重要性:在通信电子设备中,时钟信号的重要性不言而喻,包含射频前端(RF)和基带数字处理两个领域。

为了保证无线电通讯设备无缝连接,通常需要高精度的时钟接口和用于协调频道和频段之间更改的支持。

非同步通讯通过基带数字处理进行,其性能直接受到处理器对时钟信号的控制,如带宽、噪声。

另外,不同射频前端可能需要具有不同输出频率的时钟信号,因此需要通过时钟信号处理技术来实现输出的频率转换。

为了更好地使用电磁频谱资源并提高无线电的使用效率,正确的同步和时髦处理非常重要。

时钟信号的处理技术:通信电子设备中的时钟信号处理技术日益复杂和多样化,以满足不同设备的不同需求。

现代化的射频前端的时钟信号输出具有连续可调、锁相、倍频等能力,而基带数字处理则需要对时钟信号进行时延补偿、同步调整、噪声滤波等处理。

以下是几种常见的时钟信号处理技术:1. 锁相环技术(PLL):PLL以其收敛速度快、成本低、性能稳定等特点成为通信电子时钟信号处理的重要手段。

主板时钟电路工作原理

主板时钟电路工作原理

主板时钟电路工作原理一、引言主板时钟电路是计算机主板上的一个重要组成部分,它负责产生和分配各个硬件设备所需的时钟信号,确保计算机系统的正常运行。

本文将详细介绍主板时钟电路的工作原理。

二、主板时钟电路的组成主板时钟电路主要由以下几个部分组成:1. 晶体振荡器:晶体振荡器是主板时钟电路的核心部件,它通过振荡产生稳定的时钟信号。

晶体振荡器通常由一个晶体谐振器和振荡电路组成,晶体谐振器的振荡频率决定了时钟信号的频率。

2. 时钟发生器:时钟发生器负责将晶体振荡器产生的时钟信号进行分频和倍频处理,以产生不同频率的时钟信号,供不同硬件设备使用。

3. 时钟分配器:时钟分配器将时钟信号分配给各个硬件设备,确保它们能够按照正确的时序进行工作。

三、主板时钟电路的工作原理主板时钟电路的工作原理如下:1. 晶体振荡器工作原理:当外部施加一个电场时,晶体谐振器中的晶体会发生压电效应,产生机械振动,并将这种振动转化为电信号。

晶体振荡器的振荡频率由晶体的物理特性和谐振器的电路参数决定。

晶体振荡器产生的时钟信号非常稳定,可以提供高精度的时钟信号。

2. 时钟发生器工作原理:时钟发生器接收晶体振荡器产生的时钟信号,通过分频和倍频的方式,将时钟信号的频率调整到不同的倍数。

例如,将晶体振荡器产生的1MHz时钟信号经过倍频处理,可以得到2MHz、4MHz等频率的时钟信号。

时钟发生器的倍频和分频比例可以根据不同的硬件设备的需求进行调整。

3. 时钟分配器工作原理:时钟分配器将时钟信号分配给各个硬件设备,确保它们能够按照正确的时序进行工作。

时钟分配器通常采用多级分配结构,将时钟信号从主时钟线上分配到各个从时钟线上,以减小时钟信号的延迟和失真。

时钟分配器还可以根据不同硬件设备的需求,提供不同的时钟相位和时钟频率。

四、主板时钟电路的优化措施为了提高主板时钟电路的性能和稳定性,可以采取以下优化措施:1. 选择高质量的晶体振荡器:晶体振荡器的质量对时钟信号的稳定性有很大影响,选择质量好的晶体振荡器可以提供更稳定的时钟信号。

主板时钟电路工作原理

主板时钟电路工作原理

主板时钟电路工作原理主板时钟电路是计算机硬件中的一个重要组成部分,它负责产生和管理计算机系统中的各种时钟信号,确保各个硬件设备能够按照统一的时间基准进行工作。

本文将详细介绍主板时钟电路的工作原理。

一、主板时钟电路的作用主板时钟电路的主要作用是为计算机系统提供统一的时钟信号,以保证各个硬件设备之间的协调工作。

时钟信号的产生和分配是计算机系统中非常重要的一个环节,它直接影响到计算机的稳定性和性能。

二、主板时钟电路的组成主板时钟电路由时钟发生器、时钟分频器和时钟分配器三部分组成。

1. 时钟发生器时钟发生器是主板时钟电路中的核心部件,它负责产生基准时钟信号。

基准时钟信号的频率通常为几十兆赫兹,它是计算机系统中所有时钟信号的参考。

时钟发生器可以采用晶体振荡器或者压控振荡器等元件来产生高精度的时钟信号。

2. 时钟分频器时钟分频器用于将基准时钟信号进行分频,得到不同频率的时钟信号,以满足各个硬件设备的工作需求。

分频器通常采用计数器和锁存器等元件来实现,它可以将基准时钟信号分频为CPU时钟、内存时钟、总线时钟等不同频率的时钟信号。

3. 时钟分配器时钟分配器负责将分频后的时钟信号分配给各个硬件设备。

它通过时钟总线将时钟信号传输到不同的硬件设备上,确保它们按照统一的时间基准进行工作。

时钟分配器通常采用多路选择器和缓冲器等元件来实现,它可以根据不同的时钟信号需求将时钟信号分配给不同的硬件设备。

三、主板时钟电路的工作原理主板时钟电路的工作原理可以分为时钟信号的产生、分频和分配三个步骤。

1. 时钟信号的产生主板时钟电路首先通过时钟发生器产生基准时钟信号。

时钟发生器可以根据晶体振荡器或者压控振荡器的工作原理,产生稳定的时钟信号。

基准时钟信号的频率通常为几十兆赫兹,它是计算机系统中所有时钟信号的参考。

2. 时钟信号的分频基准时钟信号经过时钟分频器进行分频,得到不同频率的时钟信号。

时钟分频器通常采用计数器和锁存器等元件,根据预设的分频系数将基准时钟信号进行分频。

时钟扇出缓冲器与时钟分配分频器

时钟扇出缓冲器与时钟分配分频器

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PCB模块化布局---时钟电路设计

PCB模块化布局---时钟电路设计

PCB模块化布局---时钟电路设计在一个电路系统中,时钟是必不可少的一部分。

时钟电路相当关键,在电路中的作用犹如人的心脏的作用,如果电路系统的时钟出错了,系统就会发生紊乱,因此在PCB中设计一个好的时钟电路是非常必要的。

我们常用的时钟电路有:晶体、晶振、时钟分配器。

有些IC用的时钟可能是由主芯片产生的,但追根溯源,还是由上述三者之一产生的。

接下来结合具体实例,说明时钟电路布局、布线的原则和注意事项。

晶体PCB中常用的晶体封装有:2管脚的插件封装和SMD封装、4管脚的SMD封装,常见封装如下图:2管脚PTH 2管脚SMD封装4管脚SMD封装尽管晶体有不同的规格,但它们的基本电路设计是一致的,因此PCB的布局、布线规则也是通用的。

基本的电路设计如下图:从电路原理图中可以看出,电路由晶体+2个电容组成,这两个电容分别为增益电容和相位电容。

晶体电路布局时,两个电容靠近晶体放置,布局效果图如下:布线时,晶体的一对线要走成类差分的形式,线尽量短、且要加粗并进行包地处理,效果如下图:上述的是最基本和最常见的晶体电路设计,也有一些变形设计,如加串阻、测试点等,如下图,设计思路还是一致的:结合上述,布局应注意:1.和IC布在同一层面,这样可以少打孔;2.布局要紧凑,电容位于晶体和IC之间,且靠近晶体放置,使时钟线到IC尽量短;3.对于有测试点的情况,尽量避免stub或者是使stub尽量短;4.附近不要摆放大功率器件、如电源芯片、MOS管、电感等发热量大的器件;布线应注意:1.和IC同层布局,同层走线,尽量少打孔,如果打孔,需要在附近加回流地孔;2.类差分走线;3.走线要加粗,通常8~12mil;由于晶体时钟波形为正弦波,所以此处按模拟设计思路处理;4.信号线包地处理,且包地线或者铜皮要打屏蔽地孔;5.晶体电路模块区域相当于模拟区域,尽量不要有其他信号穿过;晶振相比于晶体电路,晶振是有源电路,主要由三部分组成:晶振+电源滤波电路+源端匹配电阻:常见电路设计如下图:布局布线效果图如下:布局、布线总结:1.滤波电容靠近电源管脚,遵循先大后小原则摆放,小电容靠得最近;2.匹配电阻靠近晶振摆放;如果原理图中没有这个电阻,可建议加上;3.附近不要摆放大功率器件、如电源芯片、MOS管、电感等发热量大的器件;4.时钟线按50欧姆阻抗线来走;如果时钟线过长,可以走在内层,打孔换层处加回流地孔;5.其他信号与时钟信号保持4W间距;6.包地处理,并加屏蔽地孔;时钟分配器时钟分配器种类比较多,在设计时保证时钟分配器到各个IC的距离尽量短,通常放在对称的位置,例如:时钟分配器电路:PCB设计如下图:布局、布线总结:1.时钟发生电路要靠近时钟分配器,常见的时钟发生电路是晶体、晶振电路;2.时钟分配电路放置在对称位置,保证到各个IC的时钟信号线路尽量短;3.附近不要摆放大功率器件、如电源芯片、MOS管、电感等发热量大的器件;4.时钟信号线过长时,可以走在内层,换层孔的200mil范围内要有回流地过孔;。

一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计

一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计

现代电子技术Modern Electronics TechniqueMay 2024Vol. 47 No. 102024年5月15日第47卷第10期0 引 言空间带电粒子中有许多成分[1⁃2],主要包含来自外空间射向地球的银河宇宙射线、太阳高能粒子和地球磁场捕获的高能粒子。

其中银河宇宙射线来自于太阳系以外的宇宙射线,是被星际磁场加速到达地球空间的高能带电粒子,包含质子、α粒子、重离子等[3];太阳上发生耀斑时会发射出高能带电粒子,主要成分是质子、少量的重离子[4];地球磁场俘获大量的高能粒子,在地球周围形成6~7个地球半径的粒子辐射区,称为Van Allen 带,包含质子、电子、重离子等[5⁃7]。

在这些带电粒子中,单粒子效应首要关注的是重离子引起的电离[8⁃9],本文所开展的试验就是模拟宇航空间环境。

单粒子效应是指单个高能粒子穿过集成电路灵敏区时,造成电路状态非正常改变的一种辐射效应,常见的单粒子效应包括单粒子锁定(Single⁃Event Latch up, SEL )、单粒子翻转(Single⁃Event Upset, SEU )、单粒子功能中断(Single⁃Event Functional Interrupt, SEFI )等。

其中单粒子锁定是高能粒子入射到电路,导致电路产生异常突变电流,主要发生于CMOS 电路中[10];单粒子翻转是高能粒子作用于集成电路,使得电路逻辑状态发生异常变化,一般发生在数据存储或指令相关电路中;单粒DOI :10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.10.011引用格式:魏亚峰,蒋伟,陈启明,等.一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计[J].现代电子技术,2024,47(10):57⁃63.一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计魏亚峰1, 蒋 伟1, 陈启明2, 孙 毅3, 刘 杰4, 李 曦1, 张 磊1(1.重庆吉芯科技有限公司, 重庆 400060; 2.中国原子能科学研究院, 北京 102400;3.北京卫星环境工程研究所, 北京 102400;4.中国科学院兰州近代物理研究所, 甘肃 兰州 730000)摘 要: 时钟分配电路是电子系统中信号处理单元参考时钟及多路时钟分配的关键元器件,其跟随系统在宇宙空间中容易受宇宙射线辐照发生单粒子效应,进而影响系统性能指标甚至基本功能。

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Pin Description
Reference Input: The output signals will be synchronized to this signal.
Feedback Input: This input must be fed by one of the outputs (OUT1 or OUT2) to ensure proper functionality. If the trace between FBIN and the output pin being used for feedback is equal in length to the traces between the outputs and the signal destinations, then the signals received at the destinations will be synchronized to the REF signal input (IN).
Output 1: The frequency of the signal provided by this pin is determined by the feedback signal connected to FBIN, and the FS0:1 inputs (see Table 1).
Output 2: The frequency of the signal provided by this pin is one-half of the frequency of OUT1. See Table 1.
Power Connections: Connect to 3.3V or 5V. This pin should be bypassed with a 0.1-µF decoupling capacitor. Use ferrite beads to help reduce noise for optimal jitter performance.
Key Specifications
Operating Voltage: ............................ 3.3V ±5% or 5.0 ±10% Operating Range: ......................10 MHz < fOUT1 < 133 MHz Absolute Jitter: ......................................................... ±500 ps Output to Output Skew: ............................................. 250 ps Propagation Delay: ................................................... ±350 ps Propagation delay is affected by input rise time.
Inserting Other Devices in Feedback Path
Another nice feature available due to the external feedback is the ability to synchronize signals to the signal coming from some other device. This implementation can be applied to any
device (ASIC, multiple output clock buffer/driver, etc.) that is put into the feedback path.
Referring to Figure 2, if the traces between the ASIC/Buffer and the destination of the clock signal(s) (A) are equal in length to the trace between the buffer and the FBIN pin, the signals at the destination(s) device will be driven HIGH at the same time the Reference clock provided to the ZDB goes HIGH. Synchronizing the other outputs of the ZDB to the outputs from the ASIC/Buffer is more complex however, as any propagation delay from the ZDB output to the ASIC/Buffer output must be accounted for.
2
CY2302
Frequency Multiplier and Zero Delay Buffer
Features
• Two outputs • Configuration options allow various multiplications of
the reference frequency—refer to Table 1 to determine the specific option which meets your multiplication needs • Available in 8-pin SOIC package
If it is desirable to either add a little delay, or slightly precede the input signal, this may also be implemented by either making the trace to the FBIN pin a little shorter or a little longer than the traces to the devices being clocked.
Reference Signal
Feedback Input
Zero Delay Buffer
ASIC/ Buffer
Block Diagram
Table 1. Configuration Options
FBIN OUT1 OUT1 OUT1 OUT1 OUT2 OUT2 OUT2 OUT2
FS0 FS1
OUT1
0
0
2 X REF
1
0
4 X REF
0
1
REF
1
1
8 X REF
0
0
4 X REF
1
0
8 X REF
0
1
FBIN IN
GND FS0
SOIC
1
8
2
7
3
6
4
5
OUT2 VDD OUT1 FS1
IN
Reference Input
Phase Detector
Charge Pump
Loop Filter
Output Buffer
VCO
÷2
Output Buffer
OUT1 OUT2
Cypress Semiconductor Corporation • 3901 North First Street • San Jose • CA 95134 • 408-943-2600
External feedback is the trait that allows for this compensation. The PLL on the ZDB will cause the feedback signal to be in phase with the reference signal. When laying out the board, match the trace lengths between the output being used for feedback and the FBIN input to the PLL.
Document #: 38-07154 Rev. **
Page 2 of 7
CY2302
How to Implement Zero Delay
Typically, Zero Delay Buffers (ZDBs) are used because a designer wants to provide multiple copies of a clock signal in phase with each other. The whole concept behind ZDBs is that the signals at the destination chips are all going HIGH at the same time as the input to the ZDB. In order to achieve this, layout must compensate for trace length between the ZDB and the target devices. The method of compensation is described below.
Ground Connection: Connect all grounds to the common system ground plane.
Function Select Inputs: Tie to VDD (HIGH, 1) or GND (LOW, 0) as desired per Table 1.
CA G
10 µF
Ferrite Bead
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