同步设计
同步带设计计算例题

同步带设计计算例题那咱就开始一个同步带设计计算的例题吧。
一、题目咱们要设计一个用于小型输送机的同步带传动系统。
已知电动机的额定功率P = 1.5kW,电动机的转速n_1 = 1440r/min,传动比i = 3,工作机每天工作8小时,要求使用寿命为3年(每年按250个工作日计算),载荷有轻微冲击。
二、解题步骤1. 确定设计功率P_d- 首先呢,因为有轻微冲击,咱得查一个载荷系数K_A。
从同步带的设计手册里一找呀,发现对于这种有轻微冲击的情况,K_A = 1.3。
- 然后设计功率P_d就等于电动机的额定功率P乘以载荷系数K_A,也就是P_d = P× K_A = 1.5×1.3 = 1.95kW。
这就像是给咱这个传动系统穿上一件合适的“防护衣”,考虑到实际工作中的那些小冲击呢。
2. 选择同步带的型号- 接下来要选同步带的型号啦。
根据设计功率P_d和小带轮的转速n_1,咱们得去查同步带选型图。
这就好比是给咱的传动系统找个合适的“鞋子”,大小得合适才行。
- 咱先算出小带轮的转速对应的那个点在选型图里的位置。
然后就发现,对于P_d = 1.95kW和n_1 = 1440r/min,比较适合的同步带型号是XL型同步带。
这就像是在一堆鞋子里挑出了一双最合脚的。
3. 确定带轮的齿数和节圆直径- 对于XL型同步带呢,小带轮的最小齿数z_1不能太少,一般建议z_1≥10。
咱就取z_1 = 12吧,为啥取12呢?就像挑苹果,这个数看着比较顺眼,而且也能满足要求。
- 同步带的节距p,对于XL型同步带,p = 5.08mm。
- 那小带轮的节圆直径d_1=(z_1p)/(π)=(12×5.08)/(π)≈19.5mm。
- 大带轮的齿数z_2 = i× z_1 = 3×12 = 36。
- 大带轮的节圆直径d_2=(z_2p)/(π)=(36×5.08)/(π)≈58.5mm。
同步带的设计计算

同步带的设计计算同步带是一种用于传动动力的重要机械元件,广泛应用于机械设备、汽车、航空航天等领域。
其设计计算包括带长、带速、传动比、带宽、转动惯量等方面,下面详细介绍同步带的设计计算。
首先是带长的设计计算。
带长是指同步带在传动过程中所需的长度。
计算带长的步骤如下:1.确定传动轴之间的距离,即轴距。
2.计算滚动圆弧长度,即传动轮的齿数乘以齿距。
3.计算两个滚动圆弧之间的带长,即传动轴之间的距离减去两个滚动圆弧的长度。
4.根据实际使用情况,考虑带的松紧度及连接方式,计算出最终的带长。
接下来是带速的设计计算。
带速是指同步带传动时带子与齿轮之间的线速度。
计算带速的步骤如下:1.确定传动轴之间的距离,即轴距。
2.根据传动比和齿轮参数,计算出齿轮的转速。
3.确定齿轮的直径,根据直径和转速计算出齿轮的线速度。
4.通过判断带速是否符合使用要求,确定同步带的规格和材质。
然后是传动比的设计计算。
传动比是指驱动轮与被驱动轮之间的转速比。
计算传动比的步骤如下:1.确定驱动轮和被驱动轮的参数,包括齿数、模数等。
2.根据齿轮参数,计算出驱动轮和被驱动轮的转速比。
3.通过判断传动比是否满足设计要求,确定同步带的规格和材质。
此外,还需要考虑带宽的设计计算。
带宽是指同步带的宽度,也称为带槽数。
带宽的计算根据传动功率、转速和带的材料强度等参数来进行。
一般来说,带宽的设计应该根据传动功率和转速来选择合适的带宽,同时要考虑带的强度和材料特性。
最后是转动惯量的设计计算。
转动惯量是指同步带在传动过程中所具有的惯性。
转动惯量的计算一般根据同步带和传动轮的几何参数,通过积分计算的方法进行。
转动惯量的设计计算主要是为了优化传动系统的动态特性和传动精度,减少振动和噪音。
综上所述,同步带的设计计算涉及带长、带速、传动比、带宽和转动惯量等方面。
在进行设计计算时,需要考虑传动要求、传动功率、轴距、齿轮参数、带材料强度等因素,以便选择合适的同步带规格和材质,并确保传动系统的可靠性和效率。
工程施工四同步(3篇)

第1篇一、设计同步设计同步是指在设计阶段,充分考虑施工条件、施工技术和施工进度,确保设计方案的科学性、合理性和可操作性。
具体表现在以下几个方面:1. 设计方案与施工条件同步:在设计过程中,充分考虑施工现场的地质、水文、气象等条件,确保设计方案适应现场实际情况。
2. 设计方案与施工技术同步:在设计阶段,充分考虑施工技术水平和施工队伍的实际情况,确保设计方案便于施工,提高施工效率。
3. 设计方案与施工进度同步:在设计阶段,根据工程进度计划,合理安排设计进度,确保设计成果在施工过程中能够及时提供。
二、采购同步采购同步是指在施工过程中,根据工程进度和施工需求,合理组织材料、设备、构件的采购,确保施工所需物资的及时供应。
具体表现在以下几个方面:1. 采购计划与施工进度同步:根据施工进度计划,制定合理的采购计划,确保物资供应与施工进度相匹配。
2. 采购渠道与施工条件同步:根据施工现场的实际情况,选择合适的采购渠道,确保物资质量、价格和交货期满足施工需求。
3. 采购管理与施工管理同步:建立健全采购管理制度,加强对采购过程的监督和管理,确保物资采购的合规性和效率。
三、施工同步施工同步是指在施工过程中,按照设计要求、施工规范和施工进度计划,协调各个施工环节,确保工程质量和进度。
具体表现在以下几个方面:1. 施工组织与施工进度同步:根据工程进度计划,合理安排施工组织,确保各个施工环节的顺利进行。
2. 施工技术与施工条件同步:根据施工现场的实际情况,灵活运用施工技术,提高施工质量和效率。
3. 施工管理与施工监督同步:建立健全施工管理制度,加强对施工过程的监督和管理,确保工程质量。
四、监理同步监理同步是指在工程施工过程中,监理机构对施工过程进行全程监督,确保工程质量、安全和进度。
具体表现在以下几个方面:1. 监理计划与施工进度同步:根据施工进度计划,制定合理的监理计划,确保监理工作与施工进度相匹配。
2. 监理内容与施工要求同步:根据施工要求,对施工过程进行全过程监督,确保工程质量、安全和进度。
同步带的设计及典型计算

同步带的设计及典型计算同步带是一种通过齿轮或链条来传递转动力的传动机构,广泛用于各种机械设备和工业生产线中。
它可以实现高效的传动和同步,确保机械设备的准确运行。
下面将介绍同步带的设计方案和一些典型的计算方法。
同步带的设计方案包括带型选择、齿数确定、带轮设计和带轮间距等。
带型的选择主要根据传动系统的功率、传动比和工作环境来确定。
通常可以选择V型带、圆形同步带、V形同步带等。
齿数的确定需要根据输入轴和输出轴的转速、传动比和带速比来计算。
带轮的设计涉及齿高、齿宽、孔径等参数的确定,这些参数会影响到带的传动效率和使用寿命。
带轮间距的确定主要考虑带的张紧力和传动精度的要求。
在同步带的计算中,常见的包括传动比计算、带速比计算、转矩传递计算和带长计算等。
传动比计算是指根据输入轴和输出轴的转速来确定带轮的齿数,以实现所需的传动比。
传动比的计算公式如下:传动比=输出轴转速/输入轴转速带速比计算是指根据输入轴和输出轴的齿数来确定带的周速比,以实现所需的带速比。
带速比的计算公式如下:带速比=齿数N2/齿数N1转矩传递计算是在已知输入轴的转矩和传动比的情况下,计算输出轴的转矩。
转矩传递的计算公式如下:输出转矩=输入转矩*传动比带长计算是根据带的齿数和齿距来计算带的长度。
带长的计算公式如下:带长=(齿数N1+齿数N1)*齿距在实际的设计中,可以根据具体的应用要求,选择合适的材料、结构和尺寸来设计同步带。
此外,还需考虑带的张紧力、速度、工作温度和环境等因素,以确保同步带的可靠性和正常运行。
举例来说,假设需要设计一个传动比为3:1,输入轴转速为1000 rpm的同步带传动系统,已知输出轴的转速为3000 rpm,带的齿数为100,齿距为2 mm。
首先可以计算出带轮的齿数,根据传动比可以得到输出轴的齿数为300,然后可以计算带速比为3,带速比的计算结果表示输出轴的速度是输入轴速度的3倍。
接下来可以计算转矩的传递情况,假设输入轴的转矩为100Nm,根据传动比可以得到输出轴的转矩为300Nm。
某公司“三同时”管理制度

某公司“三同时”管理制度某公司“三同时”管理制度一、前言在企业进展中,随着科技的进步和信息化水平的提升,企业将会面临更多的“三同时”管理问题,即“同步设计、同步制造、同步采购”。
因此,公司必需建立健全“三同时”管理制度,以掌控和降低不良影响,保证生产过程的顺当进行,同时提高企业竞争力和效益。
本文将从某公司的实际情况启程,探讨“三同时”管理制度相关内容。
二、概述公司的“三同时”管理制度重要包括了同步设计、同步制造、同步采购、资料管理等方面。
下面将认真介绍各个方面的内容。
1.同步设计(1)确定设计规范为了确保设计过程的顺当进行,公司应当订立统一的设计规范,明确设计流程、技术标准等,避开因设计规范不统一而造成的问题。
同时,公司也应当建立设计档案,存放各种设计资料,以便利日后的查询和应对突发情况。
(2)建立设计评审制度设计评审是企业中特别紧要的环节。
公司应当建立设计评审制度,订立评审标准和流程,并明确评审人员和责任人。
评审时应针对设计图纸、技术方案、工艺流程、BOM等内容进行评审,排出设计过程中可能存在的问题,保证设计质量。
(3)建立设计变更管理制度在设计中可能会存在因客户要求、技术更新等因素导致设计变更的情况。
为了确保设计变更不影响生产进度,公司应当建立设计变更管理制度,规定设计变更的程序和范围,明确变更内容和要求,并进行审核和记录。
同时,在变更后需要进行再次审查和评估,确保变更后的设计能够符合要求。
2.同步制造(1)建立生产计划管理制度生产计划管理是企业中特别紧要的环节。
公司应当建立生产计划管理制度,规定生产计划的订立、审核、执行和调整等操作,明确各环节的责任和流程,确保生产计划的顺当执行。
(2)建立标准工艺流程管理制度标准工艺流程是保证制造过程中质量稳定性的关键环节。
公司应当建立标准工艺流程管理制度,订立工艺流程、标准化作业流程、质量规范等内容,明确各个环节的操作要求和检查标准,确保制造过程中各个环节的一致性和稳定性。
同步带设计完整过程

同步带设计完整过程
同步带的设计过程包括以下几个步骤:需求分析、同步带参数计算、同步带选型、同步带尺寸设计、同步带传动计算、同步带系统设计和同步带制造。
第一步是需求分析。
在这一步骤中,需要明确同步带的使用条件和传动要求,包括传动功率、传动比、运行速度、工作环境条件等。
同时,还需要确定同步带的工作寿命要求和保养维护周期。
第二步是同步带参数计算。
根据传动要求和适用条件,计算同步带的传动功率、轴间距、转速比等参数。
这些参数将作为选型和尺寸设计的基础。
第三步是同步带选型。
根据上一步计算得出的参数,选择适合的同步带类型和型号。
同步带的种类有很多,常见的有齿形同步带、V带、多楔带等,每种同步带有不同的特点和适用范围。
第四步是同步带尺寸设计。
根据选型结果和功率传递要求,计算同步带的长度、宽度、节距等尺寸。
根据实际情况,可以选择标准尺寸的同步带,也可以根据需要定制尺寸。
第五步是同步带传动计算。
根据同步带的尺寸和工作条件,进行传动计算。
包括计算同步带的轮毂直径、张紧力、传动效率等。
同时,还需要考虑传动的动力学特性,如动态偏差、震动等。
第六步是同步带系统设计。
根据传动要求和布置条件,进行同步带系统的设计。
需要考虑传动元件的布局、支撑结构、联接方式等。
最后一步是同步带制造。
根据设计结果,选择合适的材料和工艺,制造同步带。
同步带的制造需要保证精度和质量,避免存在缺陷和不合格问题。
安全设施“三同时”管理制度(4篇)

安全设施“三同时”管理制度是指在建筑、设备、人员三个方面确保安全设施投入使用前必须具备的条件,并且在正常使用过程中保持安全设施的良好状态,以确保人员的安全和健康。
一、建筑方面的“三同时”管理1.建筑安全保护设施与主体工程同步设计、同步审查、同步施工建筑工程的安全设施必须与主体工程同步设计、同步审查、同步施工,确保设施的功能和效果与主体工程同步完成。
2.建筑安全保护设施与主体工程同步验收、同步投入使用建筑安全保护设施与主体工程应同步验收、同步投入使用,确保其能够在建筑物使用过程中发挥正常作用。
3.建筑物使用过程中,任何改动都应同步配套安装、整改安全设施在建筑物使用过程中进行任何改动和装修都应同步配套安装、整改安全设施,确保安全设施的完整性和有效性。
4.建筑物使用过程中,安全设施的更新与改造要同步进行安全设施的更新和改造要同步进行,以适应新的安全要求和技术标准。
二、设备方面的“三同时”管理1.设备安全附属设施与主设备同步设计、同步施工设备安全附属设施必须与主设备同步设计、同步施工,确保设备的安全运行。
2.设备安全附属设施与主设备同步调试、同步投入使用设备安全附属设施与主设备需要同步调试、同步投入使用,确保设备在正常运行状态下的安全。
3.设备更换、大修或更新的同时,应同步安装、改造安全设施设备更换、大修或更新的同时,要同步安装、改造安全设施以保证设备的安全运行。
4.设备设施使用过程中需配套维护、维修和更新设备设施在使用过程中需要配套进行维护、维修和更新,确保设备的正常运行和安全性。
三、人员方面的“三同时”管理1.人员安全保护设施与工作人员同步培训、同步上岗人员安全保护设施与工作人员需要同步培训、同步上岗,确保工作人员了解设施的使用方法和注意事项。
2.人员安全保护设施与工作人员同步评价、同步指导人员安全保护设施需要同步进行评价和指导,确保工作人员能够正确使用设施并保持良好的状态。
3.人员更替、调配时,需同步进行安全意识教育和培训在人员更替、调配时,需同步进行安全意识教育和培训,确保新员工能够适应安全设施的使用。
同步带传动设计

同步带传动设计同步带传动是综合了带传动、链传动、齿轮传动特点的一种新型传动。
1.传动特点1)传动比准确,同步带是啮合传动,工作时无滑动;2)传动效率高,效率可达98%,与V带相比,可节能10%以上;3)传动平稳,能吸收振动,噪声小;4)使用范围广,传动比可达10,且带轮直径比V带小得多,也不需要大的张紧力,结构紧凑,高速可达50m/s,传递功率达300kW;5)维护保养方便,能在高温、灰尘、水及腐蚀介质的恶劣环境中工作,不需润滑;6)安装要求高,要求二带轮轴线平行,同步带在与二带轮轴线垂直的平面内运行,带轮中心距要求较严格,安装不当易生干涉、爬齿、跳齿等现象;7)带与带轮的制造工艺较复杂,成本受批量影响大。
2.分类2.1按用途分1)一般工业用同步带传动,齿形呈梯形。
主要用于各种中、小功率机械。
2)高转矩同步带传动,齿形呈圆弧形。
主要用于重型机械传动。
3)特种规格同步带传动,满足某种机械(如汽车发动机)的特殊需要。
4)特殊用途同步带传动,适应特殊工作条件,如耐油、耐温、高电阻、低噪声、特殊尺寸等。
2.2按齿形分1)梯形齿,为ISO及我国目前的同步带标准齿形,型号及尺寸参数均已标准化。
2)圆弧齿,目前有各国企业标准。
2.3按尺寸规格制分1)模数制,基本参数是模数m,根据模数确定带的各种型号和结构参数。
60年代以来,应用范围逐渐减小。
2)节距制,基本参数是英制带齿节距。
根据节距确定相应的型号和结构参数。
目前为ISO及我国国家标准。
3)DIN米制节距制,基本参数是公制带齿节距。
为德国国家标准。
3.同步带型号4.同步带传动设计4.1同步带传动主要失效形式1)承载绳断裂,原因:带型号过小和小带轮直径过小等。
2)爬齿和跳齿,原因:同步带传递的圆周力过大、带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。
3)带齿的磨损,原因:带齿与轮齿的啮合干涉、带的张紧力过大等。
4)其他失效方式,带和带轮的制造安装误差引起的带侧棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。
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FPGA异步时钟设计中的同步策略1 引言基于FPGA的数字系统设计中大都推荐采用同步时序的设计,也就是单时钟系统。
但是实际的工程中,纯粹单时钟系统设计的情况很少,特别是设计模块与外围芯片的通信中,跨时钟域的情况经常不可避免。
如果对跨时钟域带来的亚稳态、采样丢失、潜在逻辑错误等等一系列问题处理不当,将导致系统无法运行。
本文总结出了几种同步策略来解决跨时钟域问题。
2 异步设计中的亚稳态触发器是FPGA设计中最常用的基本器件。
触发器工作过程中存在数据的建立(setup)和保持(hold)时间。
对于使用上升沿触发的触发器来说,建立时间就是在时钟上升沿到来之前,触发器数据端数据保持稳定的最小时间。
而保持时间是时钟上升沿到来之后,触发器数据端数据还应该继续保持稳定的最小时间。
我们把这段时间成为setup-hold时间(如图1所示)。
在这个时间参数内,输入信号在时钟的上升沿是不允许发生变化的。
如果输入信号在这段时间内发生了变化,输出结果将是不可知的,即亚稳态(Metastability)。
一个信号在过渡到另一个时钟域时,如果仅仅用一个触发器将其锁存,那么采样的结果将可能是亚稳态。
这也就是信号在跨时钟域时应该注意的问题。
如图2所示。
信号dat经过一个锁存器的输出数据为a_dat。
用时钟b_clk进行采样的时候,如果a_dat正好在b_clk的setup-hold时间内发生变化,此时b_ dat就既不是逻辑"1",也不是逻辑"0",而是处于中间状态。
经过一段时间之后,有可能回升到高电平,也有可能降低到低电平。
输出信号处于中间状态到恢复为逻辑"1"或逻辑"0"的这段时间,我们称之为亚稳态时间。
触发器进入亚稳态的时间可以用参数MTBF(Mean Time Between Failures)来描述,MTBF即触发器采样失败的时间间隔,表示为:其中fclock表示系统时钟频率,fdata代表异步输入信号的频率,tmet代表不会引起故障的最长亚稳态时间,C1和C2分别为与器件特性相关的常数。
如果MTBF很大,就认为这个设计在实际工作中是能够正常运行的,不会因为亚稳态导致整个系统的失效。
当触发器处于亚稳态,且处于亚稳态的时间超过了一个时钟周期,这种不确定的状态还会影响到下一级的触发器,最终导致连锁反应,从而使整个系统功能失常。
3 同步策略在异步设计中,完全避免亚稳态是不可能的。
因此,设计的基本思路应该是:首先尽可能减少出现亚稳态的可能性,其次是尽可能减少出现亚稳态并给系统带来危害的可能性。
以下是根据实际工作总结出来的几种同步策略。
3.1 双锁存器法为了避免进入亚稳态,应当使参数MTBF尽可能大。
通常采用的方法是双锁存器法,即在一个信号进入另一个时钟域之前,将该信号用两个锁存器连续锁存两次(如图3所示)。
理论研究表明这种设计可以将出现亚稳态的几率降低到一个很小的程度,但这种方法同时带来了对输入信号的一级延时,需要在设计时钟的时候加以注意。
对于上面的双锁存器法,如果a_clk的频率比b_clk的频率高,将可能出现因为dat 变化太快,而使b_clk无法采样的问题。
即在信号从快时钟域向慢时钟域过渡的时候,如果信号变化太快,慢时钟将可能无法对该信号进行正确的采样,所以在使用双锁存器法的时候,应该使原始信号保持足够长的时间,以便另一个时钟域的锁存器可以正确地对其进行采样。
3.2 结绳法由于双锁存器法在快时钟域向慢时钟域过渡中可能存在采样失效的问题,我们引入了一种安全的跨时钟域的方法:结绳法。
结绳法适合任何时钟域的过渡(clk1,clk2的频率和相位关系可以任意选定),如图4所示。
图4中的_clk1表示该信号属于clk1时钟域,_clk2的信号表示该信号属于clk2时钟域。
在两次src_req_clk1之间被src_vld_clk1结绳(Pluse2Toggle)。
将src_vld-clk1用双锁存器同步以后,该信号转换为dst_req_clk2(Toggle2Pluse)。
同理,用dst_vld_clk2将dat_req_clk2结绳,dst_vld_clk2表明在clk2时钟域中,src_dat_clk1已经可以进行正确的采样了。
最后将dst_vld_clk2转换为dst_ack_clk1(Synchronizer and Toggle2Pluse)。
dst_ack_clk表明src_dat_clk1已经被clk2正确采样了,此后clk1时钟域就可以安全地传输下一个数据了。
可以看出,结绳法的关键是将信号结绳以后,使其保持足够长的时间,以便另一个时钟可以正确采样。
图5描述了结绳法的具体实现,主要包括3个基本单元:Pluse2Toggle、Synchronizer和Toggle2Pluse。
Pluse2Toggle模块负责将两个脉冲信号结绳,即将单脉冲信号延长;Synchronizer 模块用双锁存器法将得到的信号过渡到另一个时钟域;Toggle2Pluse模块与Pluse2Toggle功能相对,即将延长的脉冲信号还原为单脉冲,这里用到了异或门。
整体的设计思想就是用Pluse2Toggle将信号延长,用Synchronizer过渡,再用Toggle2Pluse 还原,以保证另一个时钟域可以正确采样,而接收方用相反的流程送回响应信号。
结绳法可以解决快时钟域向慢时钟域过渡的问题,且适用的范围很广。
但是结绳法实现较复杂,在设计要求较高的场合应该慎用。
4 结束语本文主要把FPGA异步时钟设计中产生的问题,原因以及解决问题所采用的同步策略做了详细的分析。
其中双锁存器法比较适用于只有少数信号跨时钟域;结绳法比较适用快时钟域向慢时钟过渡的情况。
所以,在实际的应用中,应根据自身设计的特点选择适当的同步策略。
基于FPGA的时序及同步设计数字电路中,时钟是整个电路最重要、最特殊的信号。
第一, 系统内大部分器件的动作都是在时钟的跳变沿上进行, 这就要求时钟信号时延差要非常小, 否则就可能造成时序逻辑状态出错.第二, 时钟信号通常是系统中频率最高的信号.第三, 时钟信号通常是负载最重的信号, 所以要合理分配负载。
出于这样的考虑在FPGA这类可编程器件内部一般都设有数量不等的专门用于系统时钟驱动的全局时钟网络。
这类网络的特点是:一、负载能力特别强, 任何一个全局时钟驱动线都可以驱动芯片内部的触发器; 二是时延差特别小; 三是时钟信号波形畸变小, 工作可靠性好。
因此, 在FPGA设计中最好的时钟方案是: 由专用的全局时钟输入引脚驱动单个主时钟去控制设计项目中的每一个触发器。
CPLD/FPGA都具有专门的全局时钟引脚,它直接连到器件中的每一个寄存器。
这种全局时钟提供器件中最短的时钟到输出的延时。
同步设计时, 全局时钟输入一般都接在器件的时钟端, 否则会使其性能受到影响。
对于需要多时钟的时序电路, 最好选用一个频率是它们的时钟频率公倍数的高频主时钟。
各个功能模块要使用统一的复位电路。
在使用带时钟的触发器、计数器等有复位端的库器件时, 一般应尽量使用有同步复位的器件。
注意复位时保证各个器件都能复位, 以避免某些寄存器的初始状态不确定而引起系统工作不可靠。
时钟设计过程中,不可缺少的要涉及到数据的建立时间和保持时间的概念,深刻理解这两个概念有助于我们设计出优良饿时钟网络。
异步信号输入总是无法满足数据的建立保持时间,所以建议大家把所有异步输入都先经过双触发器进行同步化。
在许多应用中只将异步信号同步化还是不够的,当系统中有两个或两个以上非同源时钟的时候,数据的建立和保持时间很难得到保证,我们将面临复杂的时间问题,那么这个时候怎么办呢?最好的方法是将所有非同源时钟同步化,那么又怎么样将非同源时钟同步化呢?我们可以使用带使能端的D触发器,并引入一个高频时钟(频率高于系统中的所有源时钟),便可以达到使系统中所有源时钟同步的效果。
如下面的这个例子:系统有两个不同源时钟,一个为3MHz,一个为5MHz,不同的触发器使用不同的时钟。
为了系统稳定,假设我们引入一个20MHz时钟,那么这个20MHz的时钟怎么才能将3M和5M时钟同步化呢?20M的高频时钟将作为系统时钟,输入到所有触发器的的时钟端。
3M_EN 和5M_EN将控制所有触发器的使能端。
即原来接3M时钟的触发器,接20M时钟,同时3M_EN 将控制该触发器使能,原接5M时钟的触发器,也接20M时钟,同时5M_EN 将控制该触发器使能。
这样我们就可以将任何非同源时钟同步化。
在通常的FPGA设计中对时钟偏差的控制主要有以下几种方法:1、控制时钟信号尽量走可编程器件的的全局时钟网络。
在可编程器件中一般都有专门的时钟驱动器及全局时钟网络,不同种类、型号的可编程器件,它们中的全局时钟网络数量不同,因此要根据不同的设计需要选择含有合适数量全局时钟网络的可编程器件。
一般来说,走全局时钟网络的时钟信号到各使能端的延时小,时钟偏差很小,基本可以忽略不计。
2、若设计中时钟信号数量很多,无法让所有的信号都走全局时钟网络,那么可以通过在设计中加约束的方法,控制不能走全局时钟网络的时钟信号的时钟偏差。
3、异步接口时序裕度要足够大,局部同步电路之间接口都可以看成是异步接口,比较典型的是设计中的高低频电路接口、I/O接口,那么接口电路中后一级触发器的建立-保持时间要满足要求,时序裕度要足够大。
4、在系统时钟大于30MHz时,设计难度有所加大,建议采用流水线等设计方法。
5、要保证电路设计的理论最高工作频率大于电路的实际工作频率。
复位和置位信号处理:在设计时应尽量保证有一全局复位信号,或保证触发器、计数器在使用前已经正确清零状态。
在设计寄存器的清除和置位信号时,应尽量直接从器件的专用引脚驱动。
另外,要考虑到有些器件上电时,触发器处于一种不确定的状态,系统设计时应加入全局复位/Reset。
这样主复位引脚就可以给设计中的每一个触发器馈送清除或置位信号,保证系统处于一个确定的初始状态。
需要注意的一点是:不要对寄存器的置位和清除端同时施加不同信号产生的控制,因为如果出现两个信号同时有效的意外情况,会使寄存器进入不定状态。