Elektronisches Design - Timing-Parameter der Basis des Clock PCB Designs

Im Folgenden finden Sie eine Einführung in die Timing-Parameter der Basis der Clock Circuit PCB Design:

Einige Parameter im Zusammenhang mit Timing sind Tco, Pufferverzögerung, Einrichtungszeit, Haltezeit, Einrichtungszeitmarge, Haltezeitmarge, Ausbreitungsverzögerung, maximale/minimale Flugzeit und Taktjitter.

1: Tco und Pufferverzögerung

Pufferverzögerung bezeichnet die Zeit, die benötigt wird, bis ein Signal durch den Puffer geht, um einen gültigen Spannungsausgang zu erreichen. Die Pufferverzögerung plus die logische Verzögerung innerhalb des digitalen Schaltungs-IC ist Tco. Tco bezieht sich auch auf die Summe aller Verzögerungen im Gerät vom Beginn des Takttriggers bis zum effektiven Datenausgabegerät. Eine Messlast kann direkt an das Ende des digitalen Schaltungs-IC-Ausgangs angeschlossen werden, um Tco zu bestimmen, und dann die Zeit für die Signalspannung (Ums) auf der Last, um einen bestimmten Pegel (normalerweise die Hälfte des Signals hohen Pegels) zu erreichen. Die häufigste Last ist ein 50Ω Widerstand oder 30pF Kondensator. Tco und Pufferverzögerung.

2: Einrichtungszeit, Haltezeit, Einrichtungszeitmarge und Haltezeitmarge

Die Einrichtungszeit und die Haltezeit charakterisieren die Eingabedauer der Daten vor und nach dem Clock Edge Trigger im Empfangsendverschluss. Diese beiden Timing-Parameter hängen mit den Eigenschaften des Empfängers zusammen. Bevor die Taktkante ausgelöst wird, müssen die Daten für einen Zeitraum existieren, d. h. die vom Gerät benötigte Einrichtungszeit; und nachdem die Taktkante ausgelöst wurde, müssen die Daten für einen Zeitraum gepflegt werden, um stabil gelesen werden zu können. Dies ist die Haltezeit, die das Gerät benötigt. Überschreitet die Dauer des Datensignals vor und nach dem Taktkantenauslöser die Rüstzeit bzw. die Haltezeit, so werden die überschrittenen Komponenten Rüstzeitmarge bzw. Haltezeitmarge genannt. Die für jedes Gerät erforderlichen Einstell- und Haltezeitparameter finden Sie in der Regel im Gerätehandbuch. Beim Entwerfen sollten die Einrichtungszeit und die Haltezeit so weit wie möglich erhöht werden, um sicherzustellen, dass das System unter begrenzten Änderungen in der externen Umgebung normal funktioniert.

3: Ausbreitungsverzögerung und Flugzeit

Die Übertragungsverzögerung des Signals auf der Übertragungsleitung wird die Ausbreitungsverzögerung genannt, die nur mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals und der Leitungslänge zusammenhängt. Die Flugzeit beinhaltet die maximale Flugzeit und die minimale Flugzeit. Die maximale Flugzeit wird auch als endgültige stabile Verzögerung bezeichnet, und die minimale Flugzeit wird als früheste Schaltverzögerung bezeichnet.

4: Taktjitter und Taktschiefe

In der Praxis, die PCB-Taktsignal ist oft unmöglich, ein ideales Signal zu sein, und Jitter und Offset treten häufig auf. Clock Jitter bezieht sich auf den Unterschied zwischen zwei Taktzyklen. Es wird intern von der Uhr generiert und hat nichts mit Routing zu tun. In einem Uhroszillator, Jitter wird durch die Überlagerung von vier Rauschquellen verursacht:

1: Es ist das Rauschen, das vom Kristall selbst emittiert wird. Wie jedes widerstandsfähige Gerät emittiert der Kristall thermisches Rauschen aufgrund der zufälligen Bewegung interner Elektronen;

2: Es ist das Geräusch, das durch mechanische Vibrationen oder Störungen des Kristalls selbst verursacht wird;

3: Es ist das Rauschen des Verstärkers selbst, das Rauschen des Verstärkers ist normalerweise größer als das thermische Rauschen und das mechanische Rauschen des Kristalls;

4: Stromversorgungsgeräusche. Jedes Rauschen, das in den Stromanschluss gekoppelt ist, tritt in den Verstärker innerhalb des Taktoszillators ein, und das Netzteilrauschen verursacht viel Jitter, nachdem es vom Verstärker verstärkt wurde. Stromversorgungsgeräusche sind schwer zu bewältigen. Wenn der Ausgang eines Oszillators ein großes gekoppeltes Stromversorgungsgeräusch aufweist, Es wird gesagt, dass die Immunität der Stromversorgung sehr schlecht ist. Clock Jitter verursacht durch zufällige Rauschquellen ist sehr schädlich, und Taktjitter, verursacht durch Stromversorgungsgeräusche, können intermittierende Schwankungen verursachen. Taktjitter kann mit drei Methoden gemessen werden: Spektrumanalyse, Direkte Phasenmessung, und Differenzphasenmessung. Die einfachste Messmethode ist die Verwendung der Differentialphasenmessung. Clock Skew bezieht sich auf die Skew zwischen zwei identischen Systemuhren, einschließlich der Schräglage zwischen mehreren Ausgängen des Taktpuffers, und die Differenz zwischen den Taktsignalen am Empfangsende und dem Antriebsende aufgrund Leiterplattenverfolgung Fehler. Offset. Der Einfluss dieser Faktoren muss im Timing Design berücksichtigt werden. Bei der Gestaltung der Leiterplatte, um sicherzustellen, dass die Daten korrekt übermittelt und empfangen werden, alle Zeitparameter müssen umfassend berücksichtigt werden, Es muss eine geeignete Topologiestruktur ausgewählt werden, Impedanzanpassungsabschluss und andere Maßnahmen müssen ergriffen werden, um die durch Signalintegrität verursachten Interferenzen auf die Zeitfolge zu reduzieren, Die vom System geforderte Einrichtungs- und Haltezeitbeschränkung.