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如何判断是否需要使用分立式晶振和振荡器呢?

电子设计 2018-07-11 09:38 次阅读

你在解决系统计时问题时,是不是需要使用分立式晶振和振荡器呢?对于大多数硬件设计师来说,这看起来的确是一个显而易见的方法,又有谁会到互联网上费时费力地搜寻那些包括时钟发生器IC和缓冲器/分布器件的经优化时钟树解决方案呢。虽然节省时间,但是这个使用分立式晶振和振荡器的方法经常会导致物料清单 (BOM) 成本的增加,并且会降低整个系统的性能。WEBENCH® Clock Architect(时钟架构师)是业内首款时钟和定时工具;这个工具建议用户使用一个包含TI广泛计时产品库中器件的系统时钟树解决方案。这个已获专利的多部分推荐算法—这款工具的精髓所在—为那些寻找高性能、灵活计时解决方案的设计师们提供快速解决方案,以及顺畅的使用体验。

除了推荐经优化的时钟树解决方案,这款工具特有先进锁相环 (PLL) 滤波器设计功能和相位噪声仿真功能,从而使你能够仿真并优化时钟树设计,以满足系统的需求。我们来一起看一看最近升级后的某些新特性。

现在你可以输入与外部基准有关的定制相位噪声系统配置,比如说晶体振荡器 (XO)、压控晶体振荡器 (VCXO) 和压控振荡器 (VCO)。外部基准源的准确建模可以极大地提升器件输出时钟相位噪声/抖动仿真结果的精度。请见图1。

1.输入与基准时钟有关的定制相位噪声

WEBENCH Clock Architect让你从一个下拉列表中选择一个特定的TI计时器件(或者使用常规表示法的多个器件)。图2是你在选择所需器件、敲入输入和输出频率、并且设计一个环路滤波器或仿真相位噪声时的屏幕截图。

2:器件过滤器

在这款工具中得出的相位噪声仿真值与实际芯片性能进行紧密匹配。然而,直到最近,分数倍分频锁相环 (fractional-N PLL) 的相位噪声仿真并不包含杂散。对WEBENCH Clock Architect的最近一次升级包括PLL相位检测器的建模, 以及针对大多数器件的分数、次分数和其它部件特有杂散的建模。我们一直努力提高这款工具的杂散建模水平,并且不断升级与特定产品相关的功能。图3显示的是一个分数倍分频锁相环的示例,以及它所生成的带有杂散的输出时钟相位噪声曲线图。

3:带有杂散的输出时钟相位噪声曲线图

我们也对PLL滤波器设计功能进行了某些升级。在最近发布的版本中,如图4的屏幕截图中所示,高级用户能够定制PLL带宽、相位裕量和gamma值等环路滤波器参数。你可以输入定制环路滤波器组件值或者从一个整数值列表中选择(如果这款器件提供这些数据的话),然后通过仔细查看波特图来检查环路稳定性(图5)。由于包含有PLL锁定时间建模功能,你可以验证环路滤波器设计策略对于PLL锁定时间(以及相位噪声)的影响,并考虑必要的设计均衡与取舍(图6)。

4:定制环路参数选择

5:定制环路滤波器组件选择和仿真

6:锁定时间仿真和估算

直到近期,WEBENCH Clock Architect还只能够支持无源环路滤波器设计。现在,由于最新的一次升级,这个工具支持有源环路滤波器设计(在Advanced(高级)设置下)。相对于有源环路滤波器,无源环路滤波器通常由于其低成本、简单性和带内相位噪声等因素而受到用户欢迎。不过,在特定情况下—当VCO需要的调谐电压高于PLL电荷泵所能提供的电压时,或者当VCXO的输入阻抗不足时—就必须使用有源滤波器了。请见图7中的下拉菜单。

7:有源环路滤波器选型和仿真

对WEBENCH Clock Architect的最后一个重大升级就是可以与其他用户分享设计。只需单击图8中显示的Share Project(分享项目)按钮,你就可以生成一个包含所有设计细节的PDF格式的报告。

8:分享设计

为了满足应用的严格要求,TI具有一个健康的产品库,其中包含灵活且高性能时钟发生器、时钟抖动消除器、射频 (RF) PLL/合成器、时钟缓冲器和振荡器。

我所中意的时钟发生器和可编程振荡器分别是LMK03328和LMK61E2。这些器件具有超低RMS抖动性能(典型值100fs)、灵活性(集成EEPROM和ROM),以及丰富特性(支持频率裕量设定)。当你的下一个设计使用这些器件以及TI.com内所提供的很多其它器时,你可以用WEBENCH Clock Architect来仿真这个设计的相位噪声。

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CD54HC4046A 带 VCO 的高速 CMOS 逻辑锁相环

?? HC4046A和?? HCT4046A是高速硅栅CMOS器件,与“4000B”系列的CD4046B引脚兼容。它们符合JEDEC标准7规定。 ?? HC4046A和?? HCT4046A是锁相环电路,包含线性压控振荡器(VCO)和三个不同的相位比较器( PC1,PC2和PC3)。信号输入和比较器输入对每个比较器都是通用的。 信号输入可以直接耦合到大电压信号,或间接耦合(用串联电容)到小电压信号。自偏置输入电路将小电压信号保持在输入放大器的线性区域内。使用无源低通滤波器,4046A形成二阶环路PLL。通过使用线性运算放大器技术实现了出色的VCO线性度。 特性 工作频率范围 V CC = 5V时高达18MHz(典型值) V CC时的最小中心频率为12MHz = 4.5V 三相比较器的选择 EXCLUSIVE -OR 边沿触发JK触发器 边沿触发RS触发器 出色的VCO频率线性< /li> 用于开/关键控和低待机功耗的VCO抑制控制 最小频率漂移 工作电源电压范围 VCO部分 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 3V至6V 数字部分。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 2...
发表于 11-02 19:23 23次 阅读
CD54HC4046A 带 VCO 的高速 CMOS 逻辑锁相环

CD54HC297 高速 CMOS 逻辑数字锁相环

?? HC297和CD74HCT297是高速硅栅CMOS器件,与低功耗肖特基TTL(LSTTL)引脚兼容。 这些器件旨在为高精度,数字,锁相环应用提供简单,经济高效的解决方案。它们包含除N分频计数器之外的所有必要电路,用于构建一阶锁相环。 EXCLUSIVE-OR(XORPD)和边缘控制相位检测器(ECPD)提供最大的灵活性。 EXCLUSIVE-OR相位检测器的输入信号必须具有50%的占空比才能获得最大锁定范围。 正确划分环路功能,包装外部有许多构建模块,这使得设计人员可以轻松地将纹波消除(参见图2)或级联到更高阶的锁相环。 上/下K计数器的长度可根据数字编程。 K计数器功能表。当A,B,C和D都为低电平时,K计数器被禁用。当A和B,C和D为低电平时,K计数器只有三级长,这扩大了带宽或捕获范围,缩短了环路的锁定时间。当A,B,C和D全部编程为高电平时,K计数器变为十七级,这会缩小带宽或捕获范围并延长锁定时间。通过操作A至D输入实时控制环路带宽可以最大限度地提高数字锁相环的整体性能。 ?? HC297和CD74HCT297可以执行经典的一阶锁相环-loop功能,不使用模拟组件。数字锁相环(DPLL)的精度不受V C...
发表于 11-02 19:23 14次 阅读
CD54HC297 高速 CMOS 逻辑数字锁相环

CD4046B-MIL CMOS 微功耗锁相环

CD4046B CMOS微功率锁相环(PLL)由低功耗线性压控振荡器(VCO)和两个不同的相位比较器组成公共信号输入放大器和通用比较器输入。如有必要,可提供5.2 V齐纳二极管用于电源调节。 CD4046B型采用16引脚密封双列直插陶瓷封装(F3A后缀),16引脚双输入线塑料封装(E后缀),16引脚小外形封装(NSR后缀)和16引脚薄型收缩小外形封装(PW和PWR后缀)。 特性 功耗极低:在VCO f o = 10 kHz时为70μW(典型值), V DD = 5 V 工作频率范围高达1.4 MHz(典型值),V DD = 10 V,RI = 5 k 低频漂移:V DD = 10 V 两相比较器的选择: 异或网络(I​​) 带相位的边缘控制存储器网络 - 用于锁定指示的脉冲输出(II) 高VCO线性度:在 DD = 10 V时...
发表于 11-02 19:22 6次 阅读
CD4046B-MIL CMOS 微功耗锁相环

CD54HCT4046A 带 VCO 的高速 CMOS 逻辑锁相环

?? HC4046A和?? HCT4046A是高速硅栅CMOS器件,与“4000B”系列的CD4046B引脚兼容。它们符合JEDEC标准7规定。 ?? HC4046A和?? HCT4046A是锁相环电路,包含线性压控振荡器(VCO)和三个不同的相位比较器( PC1,PC2和PC3)。信号输入和比较器输入对每个比较器都是通用的。 信号输入可以直接耦合到大电压信号,或间接耦合(用串联电容)到小电压信号。自偏置输入电路将小电压信号保持在输入放大器的线性区域内。使用无源低通滤波器,4046A形成二阶环路PLL。通过使用线性运算放大器技术实现了出色的VCO线性度。 特性 工作频率范围 V CC = 5V时高达18MHz(典型值) V CC时的最小中心频率为12MHz = 4.5V 三相比较器的选择 EXCLUSIVE -OR 边沿触发JK触发器 边沿触发RS触发器 出色的VCO频率线性< /li> 用于开/关键控和低待机功耗的VCO抑制控制 最小频率漂移 工作电源电压范围 VCO部分 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 3V至6V 数字部分。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 2...
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