一種高速單端同步總線模塊中的同步時鐘電路的制作方法
【專利摘要】本發明屬于測試【技術領域】，是一種應用于高速單端同步總線模塊中的同步時鐘電路，其包括第一頻率合成器、邏輯門電路、第二頻率合成器、及現場可編程邏輯門陣列。外部參考信號接入第一頻率合成器，第一頻率合成器與邏輯門電路相連接產生參考時鐘信號至第二頻率合成器，第二頻率合成器產生至少兩路獨立控制頻率、相位、及幅度的同步時鐘信號。所述現場可編程邏輯門陣列與第一頻率合成器、第二頻率合成器分別連接。該同步時鐘電路，具有電路結構簡單、通道間隔離度高、功率小的優勢。
【專利說明】一種高速單端同步總線模塊中的同步時鐘電路
【技術領域】
[0001]本發明屬于測試【技術領域】，是一種應用于高速單端同步總線模塊中的同步時鐘電路。
【背景技術】
[0002]高速單端同步總線模塊主要用于實現多通道的單端同步總線的數據通信。通道數目最大支持到512個，速率最大支持133Mbps，采用可配置的原則，支持數據的發送和接收。在高速的數據接收與發送過程中，高精度、高準確度、高穩定度、寬范圍的相位/幅度可調的同步采樣時鐘成為影響多通道數據通信可靠性、抗干擾能力、通信速率等的一個關鍵因素。
[0003]在數據通信系統中，時鐘同步技術是一個非常重要的實際問題，同步總線在進行數據和控制命令傳輸時都通過一個同步時鐘信號來控制。現有方法獲取的同步采樣時鐘都是通過參考時鐘直接來產生，從一個參考時鐘獲得多個不同采樣時鐘，會導致每個采集板上的相位同步沒有直接用采樣時鐘那樣精度高，并且穩定性同樣沒有直接用采樣時鐘的高，直接影響了多通道數據通信的準確性和穩定性，難以滿足高速數據通信的需求。
[0004]現有同步時鐘獲取方法是直接基于DDS技術來實現的，DDS芯片由相位累加器和波形存儲器組成，參考時鐘由晶振產生，輸入的頻率控制字在參考時鐘的控制下實現相位累加，截取相位累加器高位產生波形存儲器的相位取樣地址，然后把波形存儲器的輸出送到D/A轉換器，將數字量形式的波形轉換成模擬量形式的信號，經低通濾波器和比較器輸出所要求的時鐘信號。
[0005]現有的同步時鐘獲取方法雖然也能夠獲取同步時鐘，但單靠DDS芯片無法實現低雜散和高輸出頻率要求，直接影響了多通道數據通信的準確性、穩定性、抗干擾能力和通信速率等，難以滿足高速數據通信的需求。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種高速單端同步總線模塊中的同步時鐘電路，具有電路結構簡單、通道間隔離度高、功率小的優勢。
[0007]本發明為了實現上述目的，采用的技術解決方案是:
[0008]一種同步時鐘電路，包括第一頻率合成器、邏輯門電路、第二頻率合成器、及現場可編程邏輯門陣列；
[0009]外部參考信號接入第一頻率合成器，第一頻率合成器與邏輯門電路相連接產生參考時鐘信號至第二頻率合成器，第二頻率合成器產生至少兩路獨立控制頻率、相位、及幅度的同步時鐘信號；
[0010]所述現場可編程邏輯門陣列與第一頻率合成器、第二頻率合成器分別連接，現場可編程邏輯門陣列對第一頻率合成器的寄存器進行配置，使第一頻率合成器輸出穩定精確頻率的參考時鐘信號，現場可編程邏輯門陣列根據指令對第二頻率合成器進行配置，控制第二頻率合成器輸出所要頻率的同步時鐘信號。
[0011]優選地，同步時鐘電路還包括濾波調理電路，第二頻率合成器與濾波調理電路相連接，濾波調理電路由濾波器和比較器構成。
[0012]優選地，所述第一頻率合成器采用ADF4360-9BCPZ芯片，邏輯門電路采用MC100EPT20DTG芯片，所述第二頻率合成器采用AD9958BCPZ芯片。
[0013]優選地，所述濾波器采用LFCN-180+芯片，比較器采用MAX999EUK芯片。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]本發明采用AD9958BCPZ頻率合成芯片來實現高精度、高準確度、高穩定度、寬范圍的相位/幅度可調的同步采樣時鐘，頻率分辨率可以達到0.116Hz，相位控制精度可以達到0.0220，使多通道數據通信更加高效準確。其電路結構簡單、通道間隔離度高、功耗小，同時簡化了控制流程，更重要的是便于調試，大大縮短了調試周期。加上AD9958BCPZ自身卓越的通道間隔離度、高達16階頻率/相位/幅度調制能力提高了信號的抗干擾能力，使相鄰信道的信號干擾降到很小，對多通道數據通信可靠性、抗干擾能力、通信速率等有顯著提聞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是高速單端同步總線模塊中的同步時鐘電路的硬件框圖。
[0017]圖2是I位串線2線模式的寫時序圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合圖1和圖2對本發明進行詳細說明:
[0019]一種同步時鐘電路，包括第一頻率合成器、邏輯門電路、第二頻率合成器、現場可編程邏輯門陣列、及濾波調理電路。
[0020]外部參考信號接入第一頻率合成器，第一頻率合成器與邏輯門電路相連接產生參考時鐘信號至第二頻率合成器，第二頻率合成器產生至少兩路獨立控制頻率、相位、及幅度的同步時鐘信號，第二頻率合成器與濾波調理電路相連接，濾波調理電路由濾波器和比較器構成。
[0021]所述現場可編程邏輯門陣列與第一頻率合成器、第二頻率合成器分別連接，現場可編程邏輯門陣列對第一頻率合成器的寄存器進行配置，使第一頻率合成器輸出穩定精確頻率的參考時鐘信號，現場可編程邏輯門陣列根據指令對第二頻率合成器進行配置，控制第二頻率合成器輸出所要頻率的同步時鐘信號。
[0022]優選地，所述第一頻率合成器采用ADF4360-9BCPZ芯片，邏輯門電路采用MC100EPT20DTG芯片，所述第二頻率合成器采用AD9958BCPZ芯片，所述濾波器采用LFCN-180+芯片，比較器采用MAX999EUK芯片。
[0023]基于AD9958BCPZ的同步時鐘電路主要包括精確參考時鐘的獲取、高性能同步時鐘的產生、同步時鐘的濾波及調理電路和現場可編程邏輯門陣列控制四個部分。
[0024]精確參考時鐘的獲取主要采用Analog Devices公司的頻率合成器ADF4360-9BCPZ和ON Semiconductor公司的高速PECL邏輯門電路MC100EPT20DTG共同來實現。
[0025]ADF4360-9BCPZ芯片有3個24位的寄存器R、C、N，其中寄存器R、N中的控制字共同決定了該芯片VCO端輸出頻率，寄存器C決定了該芯片DIVOUT端的輸出模式。
[0026]VCO輸出頻率公式為:
[0027]fvco = BXfEEFIN/R 公式(I)
[0028]其中，fTCQ是VCO端輸出頻率；fKEFIN是外部參考信號輸入頻率，范圍1M~250MHz ；R為14位分頻計數器，由寄存器R控制，范圍為I~16383 ;B為13位倍頻計數器，由寄存器N控制，范圍為3~8191。
[0029]DIVOUT端選擇A CNTR/20UT輸出模式下的輸出頻率為:
[0030]fDIV0UT = (fVC0/A) /2 公式(2)
[0031]其中，A為5位分頻計數器，由寄存器N控制，范圍為2~31。
[0032]為了在DIVOUT 端得到穩定的25MHZ時鐘，由公式⑵可知，VCO端輸出頻率必須為(50A)MHz，這里取A = 2，即fVCO = 100MHZ。選擇鑒相頻率為200KHz，環路帶寬為ΙΟΚΗζ，通過ADIsimPLL軟件仿真得R = 50，即B = 500，最終寄存器設置為R = 0x3000C9, C =0x31A4,N = 0xlF40A。
[0033]高速PECL邏輯門電路MC100EPT20DTG芯片把ADF4360-9BCPZ芯片得到的25MHz的單端參考時鐘轉換為差分信號，提高抗干擾能力，提供一個波形穩定、干凈的滿足頻率合成器AD9958BCPZ參考時鐘要求的頻率信號。
[0034]本發明中，采用Analog Devices公司的頻率合成器AD9958BCPZ芯片來實現高性能同步時鐘的產生，AD9958BCPZ芯片是一款高性能、動態特性優異、可雙路輸出的DDS芯片，每路可單獨控制頻率，相位/幅度。兩個通道之間有固有的同步性，可支持多個設備的同步，并且產生最高頻率為200MHz的雙路信號，具有32位頻率累加器、14位相位累加器、10位輸出幅度控制字等。
[0035]輸出信號頻率的計算公式為:
【權利要求】
1.一種同步時鐘電路，其特征在于，包括第一頻率合成器、邏輯門電路、第二頻率合成器、及現場可編程邏輯門陣列； 外部參考信號接入第一頻率合成器，第一頻率合成器與邏輯門電路相連接產生參考時鐘信號至第二頻率合成器，第二頻率合成器產生至少兩路獨立控制頻率、相位、及幅度的同步時鐘信號； 所述現場可編程邏輯門陣列與第一頻率合成器、第二頻率合成器分別連接，現場可編程邏輯門陣列對第一頻率合成器的寄存器進行配置，使第一頻率合成器輸出穩定精確頻率的參考時鐘信號，現場可編程邏輯門陣列根據指令對第二頻率合成器進行配置，控制第二頻率合成器輸出所要頻率的同步時鐘信號。
2.根據權利要求1所述的一種同步時鐘電路，其特征在于，還包括濾波調理電路，第二頻率合成器與濾波調理電路相連接，濾波調理電路由濾波器和比較器構成。
3.根據權利要求1或2所述的一種同步時鐘電路，其特征在于，所述第一頻率合成器采用ADF4360-9BCPZ芯片，邏輯門電路采用MC100EPT20DTG芯片，所述第二頻率合成器采用AD9958BCPZ 芯片。
4.根據權利要求2所述的一種同步時鐘電路，其特征在于，所述濾波器采用LFCN-180+芯片，比較器采用MAX999EUK芯片。
【文檔編號】H03L7/00GK104038213SQ201410245955
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】李云彬, 劉洪慶, 郭同華, 孫龍, 姜正吉 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所