Что такое генератор тактовой частоты и для чего он используется. Какие существуют типы генераторов тактовых импульсов. Как выбрать подходящий генератор для конкретной задачи. Где применяются тактовые генераторы в современной электронике.
Что такое генератор тактовой частоты и принцип его работы
Генератор тактовой частоты (также называемый генератором тактовых импульсов) — это устройство, вырабатывающее периодические электрические сигналы заданной частоты для синхронизации работы различных компонентов цифровых схем. Его основная задача — обеспечить единый ритм работы всех узлов электронного устройства.
Принцип работы генератора тактовой частоты основан на создании колебаний с помощью резонансного контура или кварцевого резонатора. Эти колебания преобразуются в прямоугольные импульсы, которые и являются тактовыми сигналами.
Основные характеристики генераторов тактовой частоты:
- Частота генерируемых импульсов (от единиц Гц до ГГц)
- Стабильность частоты
- Джиттер (фазовое дрожание) выходного сигнала
- Форма выходных импульсов (обычно прямоугольная)
- Выходные логические уровни
Основные типы генераторов тактовой частоты
Существует несколько типов генераторов тактовой частоты, различающихся по принципу работы и характеристикам:
1. RC-генераторы
Простейший тип, основанный на заряде и разряде конденсатора через резистор. Отличаются низкой стоимостью, но имеют невысокую стабильность частоты.
2. Кварцевые генераторы
Используют пьезоэлектрический эффект кварцевого кристалла для создания высокостабильных колебаний. Обеспечивают отличную точность и стабильность частоты.
3. Генераторы на основе ФАПЧ
Применяют систему фазовой автоподстройки частоты для синтеза сигналов. Позволяют получить широкий диапазон частот с хорошей стабильностью.
4. Термокомпенсированные генераторы (TCXO)
Содержат схемы компенсации температурной зависимости частоты. Обеспечивают высокую стабильность в широком диапазоне температур.
Применение генераторов тактовой частоты в современной электронике
Генераторы тактовой частоты находят широкое применение в различных областях электроники и вычислительной техники:Компьютеры и микропроцессорные системы
В компьютерах и микропроцессорных устройствах тактовый генератор задает ритм работы центрального процессора, оперативной памяти и других компонентов. От его частоты напрямую зависит производительность системы.
Телекоммуникационное оборудование
В сетевых устройствах и системах связи тактовые генераторы обеспечивают синхронизацию передачи данных. Это критически важно для корректной работы коммуникационных протоколов.
Измерительные приборы
Высокоточные генераторы тактовой частоты применяются в осциллографах, частотомерах и других измерительных приборах, где требуется точная временная развертка.
Ключевые параметры при выборе генератора тактовой частоты
При выборе генератора тактовой частоты для конкретного применения следует учитывать несколько ключевых параметров:
Диапазон частот
Стабильность частоты
Важный параметр, особенно для высокоскоростных систем. Выражается в ppm (частей на миллион) и показывает, насколько частота может отклоняться от номинального значения. Какая стабильность частоты требуется в вашем проекте?
Джиттер
Характеризует кратковременные отклонения периода сигнала от среднего значения. Низкий джиттер критичен для систем с высокой скоростью передачи данных. Какой уровень джиттера допустим в вашей системе?
Современные тенденции в развитии генераторов тактовой частоты
Развитие технологий привело к появлению новых типов генераторов тактовой частоты с улучшенными характеристиками:
Программируемые генераторы
Позволяют гибко настраивать частоту и другие параметры выходного сигнала через программный интерфейс. Это упрощает разработку и отладку электронных устройств.
Генераторы с низким энергопотреблением
Ориентированы на применение в мобильных и портативных устройствах, где критично время автономной работы. Как снижение энергопотребления генератора может повлиять на характеристики вашего устройства?
Многоканальные генераторы
Способны формировать несколько независимых тактовых сигналов с разными частотами. Это позволяет упростить схемотехнику сложных цифровых устройств.
Проблемы и ограничения в работе генераторов тактовой частоты
Несмотря на постоянное совершенствование, генераторы тактовой частоты сталкиваются с рядом проблем и ограничений:
Температурная зависимость
Изменение температуры может влиять на частоту генерации. Как это может сказаться на работе вашего устройства в различных условиях эксплуатации?
Электромагнитные помехи
Высокочастотные генераторы могут создавать помехи для других компонентов системы. Какие меры можно предпринять для минимизации этого эффекта?
Старение компонентов
С течением времени характеристики генератора могут изменяться. Как это учитывается при проектировании долговечных устройств?
Заключение: роль генераторов тактовой частоты в современной электронике
Генераторы тактовой частоты играют ключевую роль в работе практически всех современных цифровых устройств. Они обеспечивают синхронизацию работы различных компонентов, от чего напрямую зависит производительность и надежность электронных систем.
С развитием технологий требования к характеристикам генераторов постоянно растут. Современные устройства должны обеспечивать высокую стабильность частоты, низкий джиттер и возможность программного управления. При этом важно учитывать такие факторы, как энергопотребление и электромагнитная совместимость.
Выбор оптимального генератора тактовой частоты для конкретного применения требует тщательного анализа требований проекта и характеристик доступных компонентов. Правильно подобранный генератор позволяет создавать надежные и эффективные электронные устройства, отвечающие современным требованиям.
Генератор тактовых импульсов | это… Что такое Генератор тактовых импульсов?
Тактовый генератор персонального компьютера, основанный на чипе ICS 952018AF и резонаторе частотой 14,3 МГц
Генератор тактовой частоты (генератор тактовых импульсов) генерирует электрические импульсы заданной частоты (обычно прямоугольной формы) для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах и таймерах, микропроцессорной и другой цифровой технике. Тактовые импульсы часто используются как эталонная частота — считая их количество, можно, например, измерять временные интервалы.
В микропроцессорной технике один тактовый импульс, как правило, соответствует одной атомарной операции. Обработка одной инструкции может производиться за один или несколько тактов работы микропроцессора, в зависимости от архитектуры и типа инструкции. Частота тактовых импульсов определяет скорость вычислений.
Содержание
|
1 КлассическийТипы генераторов
В зависимости от сложности устройства, используют разные типы генераторов.
Микросхема тактового генератора Silego, установленного в ноутбуке Samsung
Классический
В несложных конструкциях, не критичных к стабильности тактового генератора, часто используется последовательное включение нескольких инверторов через RC-цепь. Частота колебаний зависит от номиналов резистора и конденсатора. Основной минус данной конструкции — низкая стабильность. Плюс — предельная простота.
Кварцевый
Генератор Пирса.
Кварц + микросхема генерации
Микросхема генерации представляет собой специальную микросхему, которая при подключении к её входам кварцевого резонатора будет выдавать на остальных выводах частоту, делённую или умноженную на исходную.
Данное решение используется в часах, а также на старых материнских платах (где частоты шин были заранее известны, только внутренняя частота центрального процессора умножалась коэффициентом умножения).
Программируемая микросхема генерации
В современных материнских платах необходимо большое количество разных частот, помимо опорной частоты системной шины, которые, по возможности, не должны быть зависимы друг от друга. Хотя базовая частота всё же формируется кварцевым резонатором (частота — 14,3 МГц), она необходима лишь для работы самой микросхемы. Выходные же частоты корректируются самой микросхемой. Например, частота системной шины может быть всегда равна стандартным 33 МГц, AGP — 66 МГц и не зависеть от частоты FSB процессора.
Если в электронной схеме необходимо разделить частоту на 2 используют Т-триггер в режиме счётчика импульсов. Соответственно, для увеличения делителя увеличивают количество счётчиков (триггеров).
Тактовый генератор
Тактовый генератор — автогенератор, формирующий рабочие такты процессора («частоту»).
В некоторых процессорах (например, Z80) выполняется встроенным.
Кроме тактовки процессора в обязанности тактового генератора входит организация циклов системной шины. Поэтому его работа часто тесно связана с циклами обновления памяти, контроллером ПДП и дешифратором сигналов состояния процессора.
См. также
- Кварцевый резонатор
- Кварцевый генератор
- Блокинг-генератор
- Генератор (электроника)
- Автогенератор
Тактовый генератор CG635
CG635 генерирует чрезвычайно стабильные тактовые импульсы в диапазоне от 1 мкГц до 2,05 ГГц. Высокое частотное разрешение, низкий уровень джиттера, быстрое время перехода и гибкие выходные уровни делают его идеальным для разработок и тестирования любых цифровых компонентов, систем или сетей.
Точный тактовый генератор имеет решающее значение в системах, использующих высокоскоростные АЦП или ЦАП. Паразитная модуляция и джиттер создают артефакты и шумы в принимаемых сигналах и в реконструированных формах сигнала.
Чистые тактовые сигналы также важны в системах и сетях связи. Джиттер, блуждание или смещение частоты могут привести к высоким коэффициентам ошибок в битах или полной потере синхронизации. CG635 может обеспечить чистоту и стабильность тактовых сигналов, необходимые для наиболее ответственных приложений.
CG635 имеет несколько выходов синхронизации. Выходы передней панели Q и -Q обеспечивают дополнительные прямоугольные сигналы на стандартных логических уровнях (ECL, PECL, LVDS или +7 дБм). Амплитуду прямоугольных сигналов можно также установить произвольно, в диапазоне от 0,2 В до 1,0 В со смещением от -2 В до +5 В. Эти выходы работают в частотном диапазоне от постоянного тока до 2,05 ГГц, имеют время перехода 80 пс, импеданс источника 50 Ом и предназначены для работы с нагрузками 50 Ом.
Выход КМОП на передней панели выдаёт прямоугольные сигналы на стандартных логических уровнях. Выход также может быть установлен на любую амплитуду в диапазоне от 0,5 В до 6,0 В. Выходной сигнал КМОП имеет время перехода менее 1 нс и работает на частоте до 250 МГц.
Он имеет импеданс источника 50 Ом и предназначен для управления нагрузками с высоким импедансом в конце коаксиального кабеля любой длины.
Разъем RJ-45 на задней панели обеспечивает дифференциальные тактовые сигналы на витых парах уровней RS-485 (до 105 МГц) и LVDS (до 2,05 ГГц). Этот выход также обеспечивает питание ±5 В постоянного тока для дополнительных линейных приемников (CG640-CG649).
Стабильность стандартной опорного генератора составляет не хуже 5 ppm. Вход CG635 с тактовой частотой 10 МГц позволяет синхронизировать прибор по фазе с внешней опорной частотой 10 МГц. Выход 10 МГц может использоваться для синхронизации двух CG635s вместе.
Есть два опциональных опорных генератора. Генераторы опорной частоты с температурной стабилизацией (OCXO) обеспечивает стабильность частоты примерно в 100 раз выше, чем стандартный кварцевый осциллятор. Рубидиевый источник частоты обеспечивает примерно в 10 000 раз лучшую стабильность. Любой опциональный генератор значительно уменьшит низкочастотный фазовый шум на выходе.
Фаза тактового сигнала может быть отрегулирована с высокой точностью. Фазовое разрешение составляет один градус для частот выше 200 МГц и увеличивается в десять раз для каждого порядка ниже 200 МГц с максимальным разрешением в один нано-градус. Это позволяет позиционировать фронт тактового сигнала с разрешением выше 14 пс на любой частоте от 0,2 Гц до 2,05 ГГц.
Время переднего фронта синхроимпульсов может модулироваться более ±5 нс с помощью входа временной модуляции на задней панели. Вход имеет чувствительность 1 нс/В и полосу пропускания от постоянного тока до более 10 кГц, что позволяет аналоговому сигналу управлять фазой тактового выхода. Эта функция очень полезна для характеристики восприимчивости системы к модуляции тактовых сигналов и джиттеру.
Благодаря исключительно низкому фазовому шуму и высокому частотному разрешению, CG635 заменяет собой генераторы радиочастотных сигналов во многих областях применения. Выходы передней панели обеспечивают прямоугольные сигналы до +7 дБм и идеально подходят для управления радиочастотными микшерами.
Если ваше задача требует синусоидальных сигналов, встроенные низкочастотные фильтры доступны в продаже для преобразования выходов прямоугольных сигналов CG635 в выходы синусоидальных волн с низким уровнем искажений.
CG635 может обеспечить широкий диапазон чистых и точных тактовых сигналов для самых требовательных систем. Прибор является важным инструментом для демонстрации производительности системы с почти идеальными тактовыми сигналами, а также для понимания чувствительности системы к отклонениям в таковых сигналах. CG635 имеет диапазон частот, точность, стабильность и отсутствие джиттера, необходимые для выполнения всех ваших требований к тактовым генераторам.
| Модификация | Описание | Цена | … |
|---|---|---|---|
| CG635 | Тактовый генератор | 412 468,09₽ | Заявка |
| Опция | Описание | Цена |
|---|---|---|
| Option 01 | Опция псевдослучайной двоичной последовательности на уровне LVDS на разъёмы SMA на задней панели | 68 839,50₽ |
| Option 02 | Опорный кварцевый генератор с температурной стабилизацией | 81 355,77₽ |
| Option 03 | Рубидиевый генератор опорного сигнала | 219 034,78₽ |
| CG640 | КМОП (+5 В) до 100 МГц | 49 496,17₽ |
| CG641 | КМОП (+3,3 В) до 500 МГц | 49 496,17₽ |
| CG642 | КМОП (+2,5 В) до 500 МГц | 49 496,17₽ |
| CG643 | PECL (+5 В) до 2050 МГц | 49 496,17₽ |
| CG644 | PECL (+3,3 В) до 2050 МГц | 49 496,17₽ |
| CG645 | PECL (+2,5 В) до 2050 МГц | 49 496,17₽ |
| CG646 | RF (+7 дБм) до 2050 МГц | 49 496,17₽ |
| CG647 | CML/NIM до 2050 МГц | 49 496,17₽ |
| CG648 | ECL до 2050 МГц | 49 496,17₽ |
| CG649 | LVDS до 2050 МГц | 49 496,17₽ |
| CG650 | Все 10 приёмников (CG640-CG649) | 312 337,90₽ |
| O635RMD | Комплект для монтажа в стойку двух приборов | 12 516,27₽ |
| O635RMS | Комплект для монтажа в стойку одного прибора | 12 516,27₽ |
Синтезированный тактовый генератор — CG635
Генератор часов
CG635 — тактовый генератор с частотой 2 ГГц
CG635 .
.. от 3295 долларов США
Генератор тактовых импульсов CG635
Генератор CG635 генерирует исключительно стабильные прямоугольные импульсы с частотой от 1 мкГц до 2,05 ГГц. Высокое разрешение по частоте, низкий уровень джиттера, быстрое время перехода и гибкие выходные уровни прибора делают его идеальным для использования при разработке и тестировании практически любых цифровых компонентов, систем или сетей.
Часы и сигналы PRBSИксТактовые сигналы и сигналы PRBS на частоте 622,08 МГц Генератор часов CG635 |
Чистые часы имеют решающее значение в системах, использующих высокоскоростные АЦП или ЦАП. Ложная модуляция тактового сигнала и джиттер создают артефакты и шум в полученных сигналах и в реконструированных сигналах. Чистые часы также важны в системах связи и сетях. Джиттер, дрейф или смещения частоты могут привести к высокой частоте битовых ошибок или к полной потере синхронизации.
CG635 может обеспечить чистые и стабильные часы, необходимые для наиболее важных приложений.
Драйверы вывода
CG635 имеет несколько тактовых выходов. Выходы Q и -Q на передней панели обеспечивают дополнительные прямоугольные сигналы на стандартных логических уровнях (ECL, PECL, LVDS или +7 дБм). Амплитуда прямоугольной волны также может быть установлена от 0,2 В до 1,0 В со смещением от -2 В до +5 В. Эти выходы работают от постоянного тока до 2,05 ГГц, имеют время перехода 80 пс, импеданс источника 50 Ом, и предназначены для управления нагрузками 50 Ом. Выходные уровни удваиваются, когда эти выходы не подключены.
Выход CMOS на передней панели выдает прямоугольные сигналы на стандартных логических уровнях. Выход также может быть настроен на любую амплитуду от 0,5 В до 6,0 В. Выход КМОП имеет время перехода менее 1 нс и работает до 250 МГц. Он имеет импеданс источника 50 Ом и предназначен для управления нагрузками с высоким импедансом на концах коаксиального кабеля 50 Ом любой длины.
Фазовый шумИксФазовый шум для выходов 622,08 МГц и 10 МГц Генератор часов CG635 |
Разъем RJ-45 на задней панели обеспечивает дифференциальную синхронизацию прямоугольных импульсов по витым парам на уровнях RS-485 (до 105 МГц) и уровнях LVDS (до 2,05 ГГц). Этот выход также обеспечивает питание ±5 В постоянного тока для дополнительных линейных приемников (от CG640 до CG649). Тактовые выходы имеют импеданс источника 100 Ом и предназначены для управления экранированным кабелем CAT-6 с 100-омными разъемами. Дифференциальные часы могут использоваться непосредственно целевой системой или с дополнительными линейными приемниками, которые обеспечивают дополнительные логические выходы на разъемах SMA.
Выбор временной развертки
Стабильность стандартной кварцевой временной развертки лучше 5 ppm. Вход временной развертки CG635 с частотой 10 МГц позволяет прибору синхронизироваться по фазе с внешним опорным сигналом с частотой 10 МГц.
Выход 10 МГц можно использовать для синхронизации двух CG635 вместе.
Есть две необязательные опоры времени. Кварцевый генератор с управлением в печи (OCXO) обеспечивает примерно в 100 раз лучшую стабильность частоты, чем стандартный кварцевый генератор. Рубидиевый источник частоты обеспечивает примерно в 10 000 раз лучшую стабильность. Любая дополнительная временная развертка существенно уменьшит низкочастотный фазовый шум синтезированного вывода.
Фазовая и временная модуляция
Фазу синхронизации можно настроить с высокой точностью. Разрешение по фазе составляет один градус для частот выше 200 МГц и увеличивается в десять раз для каждой декады ниже 200 МГц с максимальным разрешением в один наноградус. Это позволяет позиционировать фронты тактовых импульсов с разрешением лучше 14 пс на любой частоте от 0,2 Гц до 2,05 ГГц.
Радиочастотный спектр тактового генератора 100 МГцИксРадиочастотный спектр тактового генератора 100 МГц Генератор часов CG635 |
Синхронизацию фронтов тактовых импульсов можно модулировать в течение ±5 нс с помощью входа временной модуляции на задней панели.
Вход имеет чувствительность 1 нс/В и полосу пропускания от постоянного тока до более 10 кГц, что позволяет аналоговому сигналу управлять фазой выходного тактового сигнала. Эта функция очень полезна для характеристики восприимчивости системы к тактовой модуляции и джиттеру.
Для любого приложения
Благодаря исключительно низкому фазовому шуму и высокому частотному разрешению CG635 заменяет генераторы радиочастотных сигналов во многих приложениях. Выходы на передней панели выдают прямоугольные волны до +7 дБм, что идеально подходит для управления радиочастотными микшерами. Если для вашего приложения требуются синусоидальные волны, в продаже имеются встроенные фильтры нижних частот для преобразования прямоугольных выходных сигналов CG635 в выходные синусоидальные волны с низким уровнем искажений.
CG635 может обеспечить широкий спектр чистых и точных часов для самых важных требований синхронизации. Прибор является важным инструментом для демонстрации производительности системы с почти идеальными часами, а также для понимания восприимчивости системы к скомпрометированным часам.
CG635 обладает частотным диапазоном, точностью, стабильностью и производительностью без джиттера, необходимыми для выполнения всех ваших требований к тактовой частоте.
О СГД
Заказ
Ремонт и калибровка
Карьера
Конфиденциальность
О СГД Телефон: (408) 744-9040
[email protected]
PI6CG33401 (генераторы тактовых импульсов PCI Express (PCIe))
Описание
PI6CG33401 представляет собой маломощный тактовый генератор PCIe Gen1/Gen2/Gen3/Gen4/Gen 5 с 4 выходами. Он использует кварцевый резонатор 25 МГц или источник опорного сигнала CMOS в качестве входного сигнала для генерации маломощных дифференциальных выходов HCSL с частотой 100 МГц и встроенными оконечными нагрузками. Встроенная оконечная нагрузка позволяет сэкономить 16 внешних резисторов и упростить компоновку. Предусмотрен дополнительный буферизованный опорный выход, который служит опорным сигналом с низким уровнем шума для других схем.
Он использует запатентованную конструкцию PLL Diodes для достижения очень низкого джиттера, соответствующего требованиям PCIe Gen1/Gen2/Gen3/Gen4/Gen5.
Он также предоставляет различные параметры, такие как различная скорость нарастания и амплитуда через SMBUS, поэтому пользователи могут легко настроить устройство
для получения оптимизированной производительности для своих индивидуальных плат. Устройство также поддерживает выбираемые параметры расширения спектра для уменьшения электромагнитных помех для различных приложений.
Характеристики
- Напряжение питания 3,3 В
- Кристалл/КМОП Вход: 25 МГц
- Четыре дифференциальных маломощных выхода HCSL с оконечной нагрузкой на кристалле
- По умолчанию ZOUT = 100 Ом
- Включение отдельного выхода
- Эталонный выход CMOS
- Программируемая скорость нарастания и выходная амплитуда для каждого выхода
- Дифференциальные выходы заблокированы до блокировки PLL
- Выбираемый 0 %, -0,25 % или -0,5 % разброс на дифференциальных выходах
- Обвязочные штифты или SMBus для конфигурации
- Дифференциальный перекос выходного сигнала <50 пс
- Выходы с очень низким уровнем джиттера
— Дифференциальный межцикловый джиттер <50 пс
— Совместимость с PCIe Gen1/Gen2/Gen3/Gen4/Gen5
— CMOS REFOUT Фазовый джиттер
• < 0,3 пс RMS, SSC выключен
• <1,5 пс RMS, SSC on
- Полностью не содержит свинца и полностью соответствует требованиям RoHS (примечания 1 и 2)
- Без галогенов и сурьмы.
«Зеленое» устройство (Примечание 3) - Упаковка (бессвинцовая и зеленая): 32-выводные 5 мм × 5 мм TQFN
«Зеленое» устройство (Примечание 3)Характеристики продукта
Параметры продукта
Сопутствующее содержимое
Пакеты
ТQФН (Ж42) МСЛ1 ППФ
Приложения
Блейд-сервер, стоечный сервер, массив хранения, маршрутизаторы и коммутаторы, принтеры и другие периферийные устройства
Протоколы
PCI Express®, PCI Express® 5.0, PCI Express® 4. ® 2.0, PCI Express® 1.0, PCI Express®
Технические документы
Документы моделей SPICE/IBIS
PI6CG33401_MODEL_IBIS_RevA.zip (26 КБ)
Рекомендуемые методы пайки
1 04 Дополнительные технические документы доступны по запросу: Документы запроса RoHS CofC RoHSFile PCN может применяться только к определенным номерам деталей, которые можно заказать в этом техническом паспорте.
Информация о применении, Оценка плата и другие технические документы Уведомления об изменении продукта (PCN)
