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    文章详情:数字电路的时钟信号是怎么发生的?

    时间:2021-08-23 05:13:08 作者:乐鱼nba应用下载来源:乐鱼nba应用下载

      守时元件是电子产品中最遍及的元件之一。简直一切杂乱的规划都需求它们,假如没有它们,咱们一切的电子产品都无法作业。为什么时钟在数字电路中如此重要,来一探终究!

      咱们能够将时钟信号界说为在高电平和低电平之间振动的特定类型的信号。信号就像一个节拍器,数字电路及时跟从它以和谐其动作序列。数字电路依托时钟信号来了解何时以及怎么履行编程的功用。

      发生时钟信号的办法有很多种,但它们都是从晶体谐振器开端的。ﻪ晶体谐振器一般称为晶体,为了作业,晶体与放大器电路结合以向晶体邻近或晶体上的电极施加电压。

      石英晶体是石英的一个细缝,两个外表均已金属化并通过电衔接衔接。精确切开石英晶体的物理尺度和形状十分重要,由于这决议了晶体发生的振动频率。一旦晶体被切开和成型,它就不能在任何其他频率下运用。

      石英晶体更常用,由于石英晶体发生的频率更能反抗温度改变。假如改用内部RC谐振器,温度改变会影响振动器的行为,然后导致输出频率发生改变。

      晶振具有正弦输出,一般在方针IC具有用于内部守时的集成振动器和片上锁相环(PLL)ﻪ时运用。当晶体和振动电路组合在同一封装中时,一般称为晶体振动器。

      这种石英压电振动器输出可用的振动信号,最常见的是占空比为50%ﻪ的方波。一般,该时钟信号固定在稳定频率,同步或许在每个时钟周期的上升沿或下降沿激活。

      时钟发生器将振动器与一个或多个PLL、输出分频器和输出缓冲器组合在一起。当需求多个频率而且方针IC都在同一块板或同一FPGAﻪ中时,时钟发生器和时钟缓冲器十分有用。在某些运用中,FPGA/ASICﻪ具有用于数据途径、操控平面和存储器操控器接口的多个时域,因而需求多个仅有的参阅频率。

      在大多数状况下,振动器坐落时钟发生器的外部,虽然为了整合物料清单本钱和杂乱性以及其他优势,将振动器组合到与时钟发生器相同的封装中变得越来越遍及。有许多不同类型的时钟发生器,每种都针对不同的功用和本钱方针进行了优化,详细取决于运用。

      假如体系是自在运转的,则无需任何特别锁相或同步要求即可运用独立时钟。示例包含规范处理器、内存操控器、SoC和外围组件(例如,USB、PCIﻪExpress开关)。

      每个人都了解的杂乱IC的一个比如是微操控器。微操控器依托来自晶体振动器的时钟来运转,但在异步电路中运用时在外,例如在异步CPUﻪ的状况下。大多数常见的微操控器都包含一个内部RC振动器,它足以用于UART通讯之类的工作,虽然外部晶体振动器关于USBﻪ或以太网等其他类型的通讯是必要的。

      相反,同步守时体系需求跨一切相关体系的继续通讯和网络级同步。在这些运用中,根据低带宽PLL的时钟供给颤动过滤,以确保坚持网络级同步。例如,将一切ﻪSerDes(串行化-解串化)参阅时钟同步到高度精确的网络参阅时钟(例如,Stratum3或GPS)可确保一切体系节点之间的同步。

      同步时钟树的示例包含光传输网络(OTN)、SONET/SDH、移动回程、同步以太网和HDSDIﻪ视频传输。可是,除了通讯之外,还有各种运用需求精确的频率或守时。一些运用程序需求两个互不衔接的子体系之间的长时刻同步。假如用作实时时钟根底的振动器仅违背ﻪ0.1%,一周后时钟将违背近10分钟。或许还需求长时刻精确性,而不用知道实时状况。

      例如,假定运用几个蓝牙模块每小时唤醒一次以交流数据几秒钟,然后再回到睡觉状况,以节约电池电量。规范的20ppm振动器每小时仅会封闭几分之一秒,而1%ﻪRC谐振器或许会封闭半分钟。假如运用RC谐振器,蓝牙模块将不得不坚持敞开更长时刻才干彼此通讯,然后糟蹋电池电量。

      内部振动器一般用于为不需求精确计时的MCU供给计时。内部振动器关于低波特率的UART通讯来说现已满足好了,虽然CAN、USBﻪ或以太网等对时序精度要求更严厉的通讯协议需求外部晶体和振动器。

      运用外部振动器答应更宽的频率规模,其间内部振动器一般是一个频率,带有少数时钟预分频器选项。在电子学中,时刻是一种能够精确且廉价地丈量的特点,因而一般问题会转化为丈量时刻或发生具有精确计时的脉冲。

      温度无关性-振动器和时钟(尤其是温度补偿振动器)可用于低温或高温运用或温度改变很大的场合。跟着温度的改变,振动频率能够坚持相对相同。

      电压-内部振动器的速度或许取决于它正在运转的电压。假如振动器驱动或许发生射频搅扰的设备,则在其操控输入中增加改变的电压能够涣散搅扰频谱,使其更挨近抱负状况。在此示例中,只要外部电压操控器振动器才干供给该功用

      需求多个时钟-假如许多子体系需求同步运转并彼此衔接,则能够运用单个外部时钟发生器来代替每个子体系的自在运转时序组件





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