關(guān)于DSP時鐘電路的設(shè)計
發(fā)布時間:2008/8/23 0:00:00 訪問次數(shù):623
時鐘電路的設(shè)計對于dsp系統(tǒng)非常重要,這里結(jié)合一些網(wǎng)上的資料和個人的工作體會做一些介紹,不當之處請專家指正。
時鐘電路設(shè)計原則:
1、系統(tǒng)中要求多個不同頻率的時鐘信號時,首選可編程時鐘芯片,這樣有利于時鐘信號的同步;
2、單一時鐘信號時,一般的應(yīng)用建議選擇晶體時鐘電路;
3、多個同頻時鐘信號時,可選擇有源的晶振作為時鐘電路;
4、盡量使用dsp片內(nèi)的pll,降低片外時鐘頻率,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性;
5、c6000、c5510、c5409a、c5416、c5420、c5421和c5441等dsp片內(nèi)無振蕩電路,不能用晶體時鐘電路;
6、vc5401、vc5402、vc5409和f281x等dsp時鐘信號的電平為1.8v,建議采用晶體時鐘電路;
時鐘電路主要使用無源晶體與有源晶振兩種設(shè)計方式。
無源晶體與有源晶振的區(qū)別、應(yīng)用范圍及用法:
1、無源晶體——無源晶體需要用dsp片內(nèi)的振蕩器,在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題,信號電平是可變的,也就是說是根據(jù)起振電路來決定的,同樣的晶體可以適用于多種電壓,可用于多種不同時鐘信號電壓要求的dsp,而且價格通常也較低,因此對于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體,這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質(zhì)量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容、電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。建議采用精度較高的石英晶體,盡可能不要采用精度低的陶瓷警惕。
2、有源晶振——有源晶振不需要dsp的內(nèi)部振蕩器,信號質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個電容和電感構(gòu)成的pi型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可),不需要復(fù)雜的配置電路。有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。相對于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價格高。對于時序要求敏感的應(yīng)用,個人認為還是有源的晶振好,因為可以選用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補償晶振。有些dsp內(nèi)部沒有起振電路,只能使用有源的晶振,如ti的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大,但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當,有的甚至比許多晶體還要小。
幾點注意事項:
1、需要倍頻的dsp需要配置好pll周邊配置電路,主要是隔離和濾波;
2、20mhz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件,穩(wěn)定度好,20mhz以上的大多是諧波的(如3次諧波、5次諧波等等),穩(wěn)定度差,因此強烈建議使用低頻的器件,畢竟倍頻用的pll電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感,其穩(wěn)定度和價格方面遠遠好于晶體晶振器件;
3、時鐘信號走線長度盡可能短,線寬盡可能大,與其它印制線間距盡可能大,緊靠器件布局布線,必要時可以走內(nèi)層,以及用地線包圍;
4、通過背板從外部引入時鐘信號時有特殊的設(shè)計要求,需要詳細參考相關(guān)的資料。
此外還要做一些說明:
總體來說晶振的穩(wěn)定度等方面好于晶體,尤其是精密測量等領(lǐng)域,絕大多數(shù)用的都是高檔的晶振,這樣就可以把各種補償技術(shù)集成在一起,減少了設(shè)計的復(fù)雜性。試想,如果采用晶體,然后自己設(shè)計波形整形、抗干擾、溫度補償,那樣的話設(shè)計的復(fù)雜性將是什么樣的呢?我們這里設(shè)計射頻電路等對時鐘要求高的場合,就是采用高精度溫補晶振的,工業(yè)級的要好幾百元一個。
特殊領(lǐng)域的應(yīng)用如果找不到合適的晶振,也就是說設(shè)計的復(fù)雜性超出了市場上成品晶振水平,就必須自己設(shè)計了,這種情況下就要選用晶體了,不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,如紅寶石晶體等等。
特殊領(lǐng)域的應(yīng)用如果找不到合適的晶振,也就是說設(shè)計的復(fù)雜性超出了市場上成品晶振水平,就必須自己設(shè)計了,這種情況下就要選用晶體了,不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,如紅寶石晶體等等。
更高要求的領(lǐng)域情況更特殊,我們這里在高精度測試時采用的時鐘甚至是原子鐘、銣鐘等設(shè)備提供的,通過專用的射頻接插件連接,是個大型設(shè)備,相當笨重。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
時鐘電路的設(shè)計對于dsp系統(tǒng)非常重要,這里結(jié)合一些網(wǎng)上的資料和個人的工作體會做一些介紹,不當之處請專家指正。
時鐘電路設(shè)計原則:
1、系統(tǒng)中要求多個不同頻率的時鐘信號時,首選可編程時鐘芯片,這樣有利于時鐘信號的同步;
2、單一時鐘信號時,一般的應(yīng)用建議選擇晶體時鐘電路;
3、多個同頻時鐘信號時,可選擇有源的晶振作為時鐘電路;
4、盡量使用dsp片內(nèi)的pll,降低片外時鐘頻率,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性;
5、c6000、c5510、c5409a、c5416、c5420、c5421和c5441等dsp片內(nèi)無振蕩電路,不能用晶體時鐘電路;
6、vc5401、vc5402、vc5409和f281x等dsp時鐘信號的電平為1.8v,建議采用晶體時鐘電路;
時鐘電路主要使用無源晶體與有源晶振兩種設(shè)計方式。
無源晶體與有源晶振的區(qū)別、應(yīng)用范圍及用法:
1、無源晶體——無源晶體需要用dsp片內(nèi)的振蕩器,在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題,信號電平是可變的,也就是說是根據(jù)起振電路來決定的,同樣的晶體可以適用于多種電壓,可用于多種不同時鐘信號電壓要求的dsp,而且價格通常也較低,因此對于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體,這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質(zhì)量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容、電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。建議采用精度較高的石英晶體,盡可能不要采用精度低的陶瓷警惕。
2、有源晶振——有源晶振不需要dsp的內(nèi)部振蕩器,信號質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個電容和電感構(gòu)成的pi型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可),不需要復(fù)雜的配置電路。有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。相對于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價格高。對于時序要求敏感的應(yīng)用,個人認為還是有源的晶振好,因為可以選用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補償晶振。有些dsp內(nèi)部沒有起振電路,只能使用有源的晶振,如ti的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大,但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當,有的甚至比許多晶體還要小。
幾點注意事項:
1、需要倍頻的dsp需要配置好pll周邊配置電路,主要是隔離和濾波;
2、20mhz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件,穩(wěn)定度好,20mhz以上的大多是諧波的(如3次諧波、5次諧波等等),穩(wěn)定度差,因此強烈建議使用低頻的器件,畢竟倍頻用的pll電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感,其穩(wěn)定度和價格方面遠遠好于晶體晶振器件;
3、時鐘信號走線長度盡可能短,線寬盡可能大,與其它印制線間距盡可能大,緊靠器件布局布線,必要時可以走內(nèi)層,以及用地線包圍;
4、通過背板從外部引入時鐘信號時有特殊的設(shè)計要求,需要詳細參考相關(guān)的資料。
此外還要做一些說明:
總體來說晶振的穩(wěn)定度等方面好于晶體,尤其是精密測量等領(lǐng)域,絕大多數(shù)用的都是高檔的晶振,這樣就可以把各種補償技術(shù)集成在一起,減少了設(shè)計的復(fù)雜性。試想,如果采用晶體,然后自己設(shè)計波形整形、抗干擾、溫度補償,那樣的話設(shè)計的復(fù)雜性將是什么樣的呢?我們這里設(shè)計射頻電路等對時鐘要求高的場合,就是采用高精度溫補晶振的,工業(yè)級的要好幾百元一個。
特殊領(lǐng)域的應(yīng)用如果找不到合適的晶振,也就是說設(shè)計的復(fù)雜性超出了市場上成品晶振水平,就必須自己設(shè)計了,這種情況下就要選用晶體了,不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,如紅寶石晶體等等。
特殊領(lǐng)域的應(yīng)用如果找不到合適的晶振,也就是說設(shè)計的復(fù)雜性超出了市場上成品晶振水平,就必須自己設(shè)計了,這種情況下就要選用晶體了,不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,如紅寶石晶體等等。
更高要求的領(lǐng)域情況更特殊,我們這里在高精度測試時采用的時鐘甚至是原子鐘、銣鐘等設(shè)備提供的,通過專用的射頻接插件連接,是個大型設(shè)備,相當笨重。
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