படிக ஆஸிலேட்டர்களில் பின்ன அதிர்வெண்களுக்கான வடிவமைப்பு கோட்பாடுகள் மற்றும் தேர்வு பரிசீலனைகள்

வடிவமைப்பு கோட்பாடுகள் மற்றும் தேர்வு பரிசீலனைகள் கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர்களில் பின்ன அலைவரிசைகளுக்கு

வன்பொருள் கடிகார அமைப்புகளின் வடிவமைப்பில், பொறியியலாளர்கள் 11.0592 மெகா ஹெர்ட்ஸ், 3.579545 மெகா ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 19.6608 மெகா ஹெர்ட்ஸ் போன்ற "ஒழுங்கற்ற" படிக ஆஸிலேட்டர் அதிர்வெண்களின் வகுப்பை அடிக்கடி சந்திக்கின்றனர். தசம கூறுகளைக் கொண்ட இந்த அதிர்வெண்கள் தன்னிச்சையாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படவில்லை, ஆனால் தகவல்தொடர்பு நெறிமுறைகள், அதிர்வெண்{4}}பிரிவுக் கட்டுப்பாடுகள் மற்றும் சிஸ்டம்{5}}நிலைத் தலைகீழ்த் தேவைகள் ஆகியவற்றின் அடிப்படையிலான வடிவமைப்புக் கருத்தாய்வுகளின் தவிர்க்க முடியாத விளைவாகும். அடிப்படைக் கொள்கைகளில் இருந்து தொடங்கி, இந்தக் கட்டுரையானது, பகுதியளவு அதிர்வெண்களின் உருவாக்கத்தின் பின்னணியில் உள்ள தர்க்கத்தை பகுப்பாய்வு செய்கிறது மற்றும் கூறுகளைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான நடைமுறைத் திரையிடல் முறைகளை வழங்குகிறது.

• பகுதியளவு அதிர்வெண் புள்ளிகளின் முக்கிய வடிவமைப்பு தர்க்கம்

கணினி கடிகார ஆதாரமாக, படிக ஆஸிலேட்டரின் அதிர்வெண் தேர்வு எப்போதும் கீழ்நிலை டிஜிட்டல் சுற்றுகளின் (பிஎல்எல்கள், பிரிப்பான்கள் மற்றும் தொடர் தொடர்பு போன்றவை) துல்லியமான நேரத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. பகுதியளவு அதிர்வெண் புள்ளிகளின் தோற்றம் முதன்மையாக பின்வரும் நான்கு வகையான வடிவமைப்புக் கட்டுப்பாடுகளிலிருந்து உருவாகிறது:

1.பிழையை உறுதி செய்ய UART முழு எண் பிரிவுக்கு ஏற்ப-இலவச சீரியல் பாட் விகிதங்கள்

வரிசை பாட் வீதம் பின்வரும் சூத்திரத்தின்படி கணினி கடிகாரத்திலிருந்து முழு எண் வகுத்தல் மூலம் பெறப்படுகிறது: பாட் வீதம்=கடிகார அதிர்வெண் / பிரிவு காரணி

நிலையான பாட் விகிதங்களை (9600, 19200, அல்லது 115200 பிபிஎஸ் போன்றவை) துல்லியமாக உருவாக்க, கடிகார அதிர்வெண் மீதி இல்லாமல் வகுப்பாளரால் வகுக்கப்பட வேண்டும். 1.8432 மெகா ஹெர்ட்ஸ் உதாரணத்தை எடுத்துக் கொண்டால், 16 மடங்கு ஓவர் சாம்ப்ளிங் பிரிவுக்குப் பிறகு:

1.8432 MHz ÷ 16=115.2 kHz, இது 115200 bps.

அதேபோல, 11.0592 மெகா ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 19.6608 மெகா ஹெர்ட்ஸ் முறையே 6 மடங்கு மற்றும் 10.666... பெருக்கல் 1.8432 மெகா ஹெர்ட்ஸ் ஆகும் (உண்மையில், 11.0592=1.8432 × 6, 19.6608=1.8432 × 10.666... ஒரு பிஎல்எல் தேவை), ஆனால் 5 எம்சிக்கு நேரடியாக 5 கடிகாரத்தைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் பொதுவானது. மைக்ரோ-கண்ட்ரோலர், உள் UART பிரிப்பான் அனைத்து நிலையான பாட் விகிதங்களையும் பிரிப்பதன் மூலம் உருவாக்க அனுமதிக்கிறது. 20 மெகா ஹெர்ட்ஸின் முழு எண் அதிர்வெண் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டால், அதை 115,200 ஆல் சமமாகப் வகுக்க முடியாது, இதன் விளைவாக ஒட்டுமொத்த பிழை மற்றும் சட்டப் பிழைகள் அல்லது பாக்கெட் இழப்பு ஏற்படுகிறது.

2.பைனரி அலைவரிசைக்கான ஆதரவு-பிரிவு கட்டமைப்பு கடிகார மர வடிவமைப்பை எளிதாக்குகிறது

20.48 MHz, 10.24 MHz மற்றும் 5.12 MHz போன்ற அதிர்வெண்கள் அனைத்தும் 2ⁿ × 10 kHz ஆக வெளிப்படுத்தப்படலாம் (எ.கா. 20.48 MHz=2048 × 10 kHz). பைனரி அதிர்வெண் பிரிவு மூலம் இந்த அதிர்வெண்களை அடுக்கிய பிறகு, 10.24 மெகா ஹெர்ட்ஸ், 5.12 மெகா ஹெர்ட்ஸ், 2.56 மெகா ஹெர்ட்ஸ், 1.28 மெகா ஹெர்ட்ஸ் போன்ற துணை{11}}கடிகார டொமைன்களை உருவாக்க முடியும். இந்த அணுகுமுறையானது-பைனரி கவுண்டர்கள் அல்லது ஷிப்ட் ரெஜிஸ்டர்களைப் பயன்படுத்தி அதிர்வெண் பிரிவைச் செயல்படுத்துவதற்கு மிகவும் பொருத்தமானது, இதன் விளைவாக-நன்றாக வரையறுக்கப்பட்ட கட்ட உறவுகள் மற்றும் பல்வேறு அதிர்வெண்{19}}பிரிக்கப்பட்ட கடிகாரங்களுக்கு இடையே நிலையான நேர விளிம்புகள் கொண்ட ஒரு எளிய சுற்று அமைப்பு உருவாகிறது. இந்த அதிர்வெண்கள் பொதுவாக தொழில்துறை DSPகள், PLCகள் மற்றும் சர்வோ டிரைவ்களில் அடிப்படை அதிர்வெண்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

3.அதிவேக தகவல்தொடர்பு மற்றும் ஆடியோ/வீடியோ மாதிரி தரநிலைகளை பூர்த்தி செய்ய PLL மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது

நவீன SoCகள், ஆப்டிகல் தொகுதிகள் மற்றும் வீடியோ செயலிகள் PLLகளை உள்ளடக்கியிருக்கின்றன, இவை பொதுவாக நிலையான முழு எண் அதிர்வெண்களை (25 மெகா ஹெர்ட்ஸ் அல்லது 24 மெகா ஹெர்ட்ஸ் போன்றவை) குறிப்புகளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, பின்னர் முழு எண் வகுத்தல் அல்லது பெருக்கல் அல்லது பகுதியளவு வகுத்தல் மூலம் குறிப்பிட்ட{2}}தரமற்ற அதிர்வெண்களை உருவாக்குகின்றன. வழக்கமான எடுத்துக்காட்டுகள் பின்வருமாறு:

74.25 MHz: 1080i மற்றும் 720p போன்ற வடிவங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் SMPTE தரநிலையால் வரையறுக்கப்பட்ட உயர்-விளக்க வீடியோ மாதிரிக் கடிகாரம்;

33.1776 மெகா ஹெர்ட்ஸ்: ஆடியோ கோடெக்குகள் மற்றும் பிராட்பேண்ட் RF முன்{1}}முனைகளில் பொதுவாகக் காணப்படும்; PLL உடன் பயன்படுத்தப்படும் போது, ​​அது துல்லியமாக 44.1 kHz அல்லது 48 kHz ஆடியோ மாதிரி வீத குடும்பங்களை உருவாக்க முடியும்;

25.000625 மெகா ஹெர்ட்ஸ்: 1 ஜிபிபிஎஸ் வரி விகிதத்தை ஆதரிக்க ஒரு துல்லியமான 125 மெகா ஹெர்ட்ஸ் தொடர் தரவு வீதத்தை உருவாக்க சில ஈத்தர்நெட் PHYகள் ஒரு பகுதியளவு பிஎல்எல் உடன் 25 மெகா ஹெர்ட்ஸ் கடிகாரத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன.

பகுதி அதிர்வெண் பிரிவு தீர்மானிக்கும் நடுக்கம் மற்றும் போலி சமிக்ஞைகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். ஃபேஸ் இரைச்சலுக்கு உணர்திறன் கொண்ட பயன்பாடுகளுக்கு, முழு எண் அதிர்வெண் பிரிவு மூலம் நேரடியாகப் பெறக்கூடிய இலக்கு அதிர்வெண்களுக்கு முன்னுரிமை அளிக்கப்பட வேண்டும் அல்லது சரியான முறையில் உள்ளமைக்கப்பட்ட லூப் அலைவரிசைகளைக் கொண்ட குறைந்த{1}}இரைச்சல் PLLகளைப் பயன்படுத்த வேண்டும்.

4.வரலாற்றுத் தொழில் நெறிமுறைகள் மற்றும் EMC பரிசீலனைகளைப் பின்பற்றுதல்

வரலாற்று நெறிமுறைகள்: USB 2.0 48 MHz உயர்-வேகக் கடிகாரத்தைக் குறிப்பிடுகிறது; ஈதர்நெட் MACகள் 25 MHz அல்லது 125 MHz ஐப் பயன்படுத்துகின்றன; மற்றும் உண்மையான{5}}நேரக் கடிகாரங்கள் (RTCs) 32.768 kHz (2¹⁵ Hz) இல் இயங்குகின்றன. தரநிலைகள் நிறுவப்பட்டபோது இந்த அதிர்வெண்கள் சரி செய்யப்பட்டு, முழுத் தொழில் சங்கிலியிலும் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டு, நடைமுறை தரநிலைகளாக மாறியது.

மின்காந்த இணக்கத்தன்மை (EMC): முழு எண் அதிர்வெண்களின் அதிக-ஆர்டர் ஹார்மோனிக்ஸ் மின்சாரம், RF அல்லது வயர்லெஸ் கம்யூனிகேஷன் பேண்டுகளுடன் ஒன்றுடன் ஒன்று குறுக்கீட்டை அறிமுகப்படுத்துகிறது. ஒரு பகுதியளவு கூறு கொண்ட ஆஸிலேட்டர் அதிர்வெண்ணைத் தேர்ந்தெடுப்பது ஹார்மோனிக் ஆற்றலைச் சிதறடிக்கலாம் அல்லது மாற்றலாம், இதன் மூலம் EMI அபாயங்களைக் குறைக்கலாம் மற்றும் வடிகட்டுதல் மற்றும் பாதுகாப்புச் செலவுகளைக் குறைக்கலாம்.

• கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர் தேர்வில் மற்ற முக்கிய காரணிகள்

அதிர்வெண் மதிப்புக்கு கூடுதலாக, பின்வரும் பொறியியல் காரணிகள் தேர்வுக்கு சமமாக முக்கியம்:

கட்ட இரைச்சல் மற்றும் நடுக்கம்

PLLகள் எந்த அதிர்வெண்ணையும் ஒருங்கிணைக்க முடியும் என்றாலும், பகுதியளவு அதிர்வெண் பிரிவு -இறுதி கட்ட இரைச்சல் மற்றும் சீரற்ற நடுக்கத்திற்கு அருகில் கணிசமாகக் குறைகிறது. அதிவேக ஆப்டிகல் மாட்யூல்கள், மில்லிமீட்டர்-வேவ் ரேடார் அல்லது 5G ஃப்ரண்ட்ஹால் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு, பின்னர் போதுமான சிக்னல் ஒருங்கிணைப்பு விளிம்புகளைத் தவிர்க்க, கட்ட இரைச்சல் விவரக்குறிப்புகளைப் பூர்த்தி செய்யும் நேட்டிவ் ஃப்ரீக்வென்சிகளுடன் கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர்களை நேரடியாகத் தேர்ந்தெடுக்க பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.

முன்னணி நேரம் மற்றும் செலவு

-தரமற்ற அல்லது தனிப்பயன் அதிர்வெண்களுக்கு பொதுவாக நீண்ட நேரம் தேவைப்படும் மற்றும் அதிக பொறியியல் செலவுகள் ஏற்படும். ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய செயல்திறன் வரம்புகளுக்குள், தொழில்-நிலையான அதிர்வெண்களுக்கு (25 மெகா ஹெர்ட்ஸ், 27 மெகா ஹெர்ட்ஸ், 40 மெகா ஹெர்ட்ஸ், மற்றும் 50 மெகா ஹெர்ட்ஸ் போன்ற பொதுவான முழு எண் அதிர்வெண்கள் மற்றும் இந்தக் கட்டுரையில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள நிலையான பின்ன அதிர்வெண்கள் போன்றவை) முன்னுரிமை அளிக்கப்பட வேண்டும்.

உள்நாட்டு மாற்றுகளுடன் இணக்கம்

தற்போது, ​​உள்நாட்டு குவார்ட்ஸ் படிக ஆஸிலேட்டர் உற்பத்தியாளர்கள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் முழு எண் மற்றும் பகுதியளவு நிலையான அதிர்வெண்களின் பெரும்பகுதியை உள்ளடக்கியுள்ளனர். ஒரு சாதனத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது, ​​வழங்கல் நிலைத்தன்மை, வெப்பநிலை பண்புகள் (±10 பிபிஎம் மற்றும் ±20 பிபிஎம் போன்றவை) மற்றும் ஹோஸ்ட் கன்ட்ரோலர் சிப்பின் கடிகார உள்ளீடு தேவைகளுடன் இணக்கத்தன்மையை உறுதிசெய்ய, சுமை கொள்ளளவு அளவுருக்கள் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்துங்கள்.

• நடைமுறை தேர்வு பரிந்துரைகள்

முதலில்,கணினி கடிகார கட்டுப்பாடுகளை தீர்மானிக்கவும்: அனைத்து சாதனங்களுக்கும் (UART, I2S, SPI, ஈத்தர்நெட், USB, வீடியோ) தேவைப்படும் துல்லியமான கடிகார அதிர்வெண்கள் மற்றும் அவற்றின் அனுமதிக்கப்பட்ட பிழை விளிம்புகளைப் பட்டியலிடவும்.

கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர் அடிப்படை அதிர்வெண்ணை தலைகீழாகப் பெறவும்:மைக்ரோகண்ட்ரோலரில் உள்ளமைக்கப்பட்ட-PLL இருந்தால், முழு எண் அல்லது குறைந்த{1}}பின்னப் பிரிவு விகிதங்கள் மூலம் இலக்கு அதிர்வெண்களை உருவாக்கும் திறன் கொண்ட குறிப்பு படிக ஆஸிலேட்டரைத் தேர்ந்தெடுக்கவும். 100 க்கும் குறைவான பிரிவு விகிதமும் 2 இன் சக்தி கொண்ட வகுப்பினரும் கொண்ட அதிர்வெண்களுக்கு முன்னுரிமை கொடுங்கள்.

பிரிவு பிழையை சரிபார்க்கவும்: சாதனங்களால் அனுமதிக்கப்பட்ட அதிகபட்ச பாட் வீதம்/மாதிரி விகித விலகலை விட வகுத்தல் பிழை குறைவாக உள்ளதா என்பதைக் கணக்கிடவும் (பொதுவாக < ± 2%).

EMI அபாயத்தை மதிப்பிடுக:உயர்-அதிர்வெண் ஹார்மோனிக்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரல் பகுப்பாய்வைச் செய்யவும்; தேவைப்பட்டால், முழு எண் -வரிசை ஹார்மோனிக்ஸில் இருந்து விலகும் அதிர்வெண் புள்ளியைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.

கிடைக்கும் தன்மை மற்றும் செலவைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள்: செயல்திறன் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் போது, ​​போதுமான சந்தை கிடைக்கும் மற்றும் உற்பத்தித் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் ஒரு தொகுப்பு வகையை (எ.கா., HC-49S, SMD 3.2 × 2.5 மிமீ) தேர்ந்தெடுக்கவும்.