የንድፍ መርሆዎች እና ምርጫ ግምት በክሪስታል ኦስሲሊተሮች ውስጥ ለክፍልፋዮች ድግግሞሽ
በሃርድዌር የሰዓት ስርዓቶች ንድፍ ውስጥ መሐንዲሶች ብዙውን ጊዜ እንደ 11.0592 ሜኸር ፣ 3.579545 ሜኸር እና 19.6608 ሜኸር ያሉ “መደበኛ ያልሆኑ” ክሪስታል ኦሲሌተር ድግግሞሽ የሚመስሉ ክፍል ያጋጥሟቸዋል። እነዚህ የአስርዮሽ ክፍሎች ያሏቸው ድግግሞሾች በዘፈቀደ የተመረጡ አይደሉም፣ ነገር ግን በመገናኛ ፕሮቶኮሎች፣ ድግግሞሽ{4}}የክፍፍል ገደቦች እና የስርዓት{5}ደረጃ ተቃራኒ መስፈርቶች ላይ የተመሰረቱ የንድፍ ታሳቢዎች የማይቀር ውጤቶች ናቸው። ከመሠረታዊ መርሆች በመነሳት፣ ይህ ጽሁፍ ክፍልፋይ ፍጥነቶችን የማፍለቁን አመክንዮ ይተነትናል እና ለክፍለ ነገሮች ምርጫ ተግባራዊ የማጣሪያ ዘዴዎችን ይሰጣል።
- የክፍልፋይ ድግግሞሽ ነጥቦች ዋና ንድፍ አመክንዮ
እንደ የስርዓት ሰዓት ምንጭ፣ የክሪስታል ኦስቲልተር ፍሪኩዌንሲ ምርጫ የታችኛው ዲጂታል ዑደቶች ትክክለኛ የጊዜ መስፈርቶችን ለማሟላት (እንደ PLLs፣ dividers፣ እና serial communication) ሁልጊዜ የተዘጋጀ ነው። ክፍልፋይ ድግግሞሽ ነጥቦች ብቅ ማለት በዋነኝነት ከሚከተሉት አራት ዓይነት የንድፍ ገደቦች ይመነጫል፡
1.ስህተትን ለማረጋገጥ ከUART ኢንቲጀር ክፍል ጋር መላመድ{1}}ነጻ ተከታታይ ባውድ ተመኖች
ተከታታይ ባውድ ፍጥነቱ ከሲስተም ሰዓቱ በኢንቲጀር ክፍፍል የተገኘ ነው፣ በሚከተለው ቀመር መሰረት፡ Baud ተመን=የሰዓት ድግግሞሽ / ክፍል ሁኔታ
መደበኛ ባውድ ተመኖችን በትክክል ለማመንጨት (እንደ 9600፣ 19200፣ ወይም 115200 bps) የሰዓት ድግግሞሹን ያለ ቀሪው አካፋይ መከፋፈል አለበት። 1.8432 ሜኸርን እንደ ምሳሌ በመውሰድ፣ ከ16-እጥፍ በላይ ናሙና ክፍፍል በኋላ፡-
1.8432 MHz ÷ 16=115.2 kHz፣ ይህም 115200 bps ነው።
በተመሳሳይ፣ 11.0592 ሜኸዝ እና 19.6608 ሜኸር 6 ጊዜ እና 10.666… ጊዜ 1.8432 ሜኸዝ ናቸው፣ በቅደም ተከተል (በእውነቱ፣ 11.0592=1.8432 × 6፣ 19.6608=1.8432 × 10.666… PLL ያስፈልገዋል)፣ ነገር ግን እንደ 1 ማይክሮ ሰአታት {0} ተደጋጋሚነት መጠቀም የተለመደ ነው። የውስጣዊው UART አከፋፋይ ሁሉንም መደበኛ ባውድ ተመኖችን በክፍል እንዲያመነጭ መፍቀድ። የኢንቲጀር ድግግሞሽ 20 ሜኸዝ ከተመረጠ በ115,200 እኩል መከፋፈል አይቻልም፣ ይህም ድምር ስህተትን ያስከትላል እና የፍሬም ስህተቶችን ወይም የፓኬት መጥፋት ያስከትላል።
2.የሁለትዮሽ ድግግሞሽ ድጋፍ{1}የክፍፍል አርክቴክቸር የሰዓት ዛፍ ንድፍን ያቃልላል
እንደ 20.48 ሜኸር፣ 10.24 ሜኸዝ እና 5.12 ሜኸር ያሉ ድግግሞሾች ሁሉም እንደ 2ⁿ × 10 ኪኸ (ለምሳሌ 20.48 ሜኸር=2048 × 10 kHz) ሊገለጹ ይችላሉ። እነዚህን ድግግሞሾች በሁለትዮሽ ፍሪኩዌንሲ ክፍፍል ካስገቡ በኋላ እንደ 10.24 ሜኸር፣ 5.12 ሜኸር፣ 2.56 ሜኸር፣ 1.28 ሜኸር እና የመሳሰሉት የሰዓት ጎራዎች ሊፈጠሩ ይችላሉ። ይህ አካሄድ ሁለትዮሽ ቆጣሪዎችን ወይም የፈረቃ መዝገቦችን በመጠቀም የድግግሞሽ ክፍፍልን ለመተግበር በጥሩ ሁኔታ ተስማሚ ነው፣ይህም ቀላል የወረዳ መዋቅር በጥሩ{18}}የተገለጹ የምዕራፍ ግንኙነቶች እና በተለያዩ ድግግሞሽ መካከል ወጥነት ያለው የጊዜ ገደቦች{19}}በተከፋፈሉ ሰዓቶች መካከል እንዲኖር ያስችላል። እነዚህ ድግግሞሾች በተለምዶ በኢንዱስትሪ DSPs፣ PLCs እና servo drives ውስጥ እንደ መሰረታዊ ፍጥነቶች ያገለግላሉ።
3. ከፍተኛ የፍጥነት ግንኙነት እና የኦዲዮ/ቪዲዮ ናሙና መስፈርቶችን ለማሟላት በPLL በኩል የተዋሃደ
ዘመናዊ ሶሲዎች፣ ኦፕቲካል ሞጁሎች እና የቪዲዮ ፕሮሰሰሮች PLLsን ያካትታሉ፣ እነሱም በተለምዶ መደበኛ የኢንቲጀር ድግግሞሾችን (እንደ 25 ሜኸዝ ወይም 24 ሜኸር) እንደ ማጣቀሻ ይጠቀማሉ እና ከዚያ የተለየ -መደበኛ ያልሆኑ ድግግሞሾችን በኢንቲጀር ክፍፍል ወይም ማባዛት ወይም ክፍልፋይ ክፍፍል ያመነጫሉ። የተለመዱ ምሳሌዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:
74.25 ሜኸር፡ ከፍተኛው{1}}የምስል ጥራት ናሙና ሰዓት በ SMPTE መስፈርት ይገለጻል፣ እንደ 1080i እና 720p ቅርጸቶች ጥቅም ላይ ይውላል።
33.1776 MHz: በብዛት በኦዲዮ ኮዴኮች እና በብሮድባንድ አርኤፍ ፊት ለፊት ይገኛል{1} ከ PLL ጋር ሲጠቀሙ የ 44.1 kHz ወይም 48 kHz የድምጽ ናሙና መጠን ቤተሰቦችን በትክክል ማመንጨት ይችላል.
25.000625 ሜኸር፡ የተወሰኑ የኤተርኔት PHYዎች የ1 Gbps መስመር ፍጥነትን ለመደገፍ ትክክለኛ 125 ሜኸር ተከታታይ ዳታ ተመን ለማመንጨት 25 ሜኸ ሰአት ከክፍልፋይ PLL ጋር ይጠቀማሉ (ልብ ይበሉ የ25 ሜኸር ኢንቲጀር ብዜቶች በተግባር ላይ ይውላሉ፤ ይህ እዚህ ላይ የቀረበው ለማሳያነት ብቻ ነው)።
ክፍልፋይ ፍሪኩዌንሲ ክፍፍል ቆራጥ ጂተር እና አስመሳይ ምልክቶችን እንደሚያስተዋውቅ ልብ ሊባል ይገባል። ለደረጃ ጫጫታ ትኩረት ለሚሰጡ መተግበሪያዎች በኢንቲጀር ፍሪኩዌንሲ ክፍፍል በቀጥታ ሊገኙ ለሚችሉ ተደጋጋሚ ፍጥነቶች ወይም ዝቅተኛ{1}ድምጽ PLLs በአግባቡ የተዋቀሩ የሉፕ ባንድዊድዝ መጠቀም አለባቸው።
4.የታሪካዊ ኢንዱስትሪ ፕሮቶኮሎችን እና የ EMC ታሳቢዎችን ማክበር
ታሪካዊ ፕሮቶኮሎች፡ ዩኤስቢ 2.0 48 ሜኸዝ ከፍተኛ{2}የፍጥነት ሰዓትን ይገልጻል። የኤተርኔት ማክ 25 ሜኸር ወይም 125 ሜኸር ይጠቀማሉ; እና እውነተኛ{5}የሰአት ሰዓቶች (RTCs) በ32.768 kHz (2¹⁵ Hz) ይሰራሉ። እነዚህ ድግግሞሾች የተስተካከሉ መስፈርቶቹ ሲቋቋሙ እና ከዚያን ጊዜ ጀምሮ በሁሉም የኢንዱስትሪ ሰንሰለት ውስጥ ተቀባይነት ያገኙ ሲሆን ይህም መደበኛ ደረጃዎች ሆነዋል።
የኤሌክትሮማግኔቲክ ተኳኋኝነት (ኢኤምሲ)፡- ከፍተኛ{0}}የኢንቲጀር frequencies ቅደም ተከተላቸው ሃርሞኒክስ ከኃይል አቅርቦት፣ RF ወይም ከገመድ አልባ የመገናኛ ባንዶች ጋር ሊደራረብ ይችላል፣ ይህም ጣልቃ ገብነትን ያስተዋውቃል። የ oscillator ፍሪኩዌንሲ ከክፍልፋይ ክፍል ጋር መምረጥ ሃርሞኒክ ኢነርጂ ሊበታተን ወይም ሊቀይር ይችላል፣በዚህም የኤኤምአይ አደጋዎችን ይቀንሳል እና የማጣራት እና መከላከያ ወጪዎችን ይቀንሳል።
- በ Crystal Oscillator ምርጫ ውስጥ ሌሎች ቁልፍ ነገሮች
ከድግግሞሽ እሴት በተጨማሪ የሚከተሉት የምህንድስና ምክንያቶች ለምርጫ እኩል አስፈላጊ ናቸው፡
ደረጃ ጫጫታ እና ጅራት
ምንም እንኳን PLLዎች ማንኛውንም ድግግሞሽ ማቀናጀት ቢችሉም፣ ክፍልፋይ ተደጋጋሚነት ክፍፍል በከፍተኛ ደረጃ{0}የመጨረሻ ዙር ጫጫታ እና የዘፈቀደ ግርግር ይቀንሳል። እንደ ከፍተኛ{2}}ፍጥነት ኦፕቲካል ሞጁሎች፣ ሚሊሜትር{3}}ሞገድ ራዳር፣ ወይም 5ጂ የፊት መሄጃ ላሉ መተግበሪያዎች፣ በኋላ ላይ በቂ ያልሆነ የሲግናል ትክክለኛነት ህዳጎችን ለማስቀረት የክፍል ጫጫታ መስፈርቶችን የሚያሟሉ ክሪስታል ኦሲለተሮችን በቀጥታ እንዲመርጡ ይመከራል።
የመምራት ጊዜ እና ወጪ
መደበኛ ያልሆኑ ወይም ብጁ ድግግሞሾች ብዙ ጊዜ የመምራት ጊዜን ይፈልጋሉ እና ከፍተኛ የምህንድስና ወጪዎችን ያስከትላሉ። ተቀባይነት ባለው የአፈጻጸም ገደቦች ውስጥ፣ የR&D ዑደትን ለማሳጠር እና የBOM ወጪዎችን ለመቆጣጠር ቅድሚያ ለኢንዱስትሪ{2}መደበኛ ድግግሞሾች (እንደ 25 MHz፣ 27 MHz፣ 40 MHz፣ እና 50 MHz፣ እና መደበኛ ክፍልፋይ ድግግሞሾች ያሉ) ቅድሚያ ሊሰጠው ይገባል።
ከቤት ውስጥ ተተኪዎች ጋር ተኳሃኝነት
በአሁኑ ጊዜ፣ የሀገር ውስጥ የኳርትዝ ክሪስታል ኦሲሌተር አምራቾች በብዛት በብዛት ጥቅም ላይ የዋሉ ኢንቲጀር እና ክፍልፋይ መደበኛ ድግግሞሾችን ይሸፍናሉ። መሳሪያን በሚመርጡበት ጊዜ የአቅርቦት መረጋጋትን, የሙቀት ባህሪያትን (እንደ ± 10 ፒፒኤም እና ± 20 ፒፒኤም የመሳሰሉ) እና የመጫን አቅም መለኪያዎችን ከአስተናጋጁ መቆጣጠሪያ ቺፕ የሰዓት ግቤት መስፈርቶች ጋር መጣጣምን ያረጋግጡ.
- ተግባራዊ ምርጫ ምክሮች
አንደኛ፣የስርዓት ሰዓት ገደቦችን ይወስኑበሁሉም ተጓዳኝ አካላት (UART, I2S, SPI, Ethernet, USB, Video) የሚፈለጉትን ትክክለኛ የሰዓት ድግግሞሾችን እና የሚፈቀዱትን የስህተት ህዳጎቻቸውን ይዘርዝሩ።
የክሪስታል ኦሲሊተር መሰረታዊ ድግግሞሽ በግልባጭ ያግኙ፡ማይክሮ መቆጣጠሪያው በPLL ውስጥ አብሮ የተሰራ{0}ከሆነ፣ የኢላማ ድግግሞሾችን በኢንቲጀር ወይም በዝቅተኛ{1}ክፍልፋይ ሬሾዎች ማመንጨት የሚችል የማጣቀሻ ክሪስታል oscillator ይምረጡ። ከ100 በታች ክፍፍል ጥምርታ እና የ 2 ኃይሉ መጠን ላላቸው ድግግሞሾች ቅድሚያ ይስጡ።
የመከፋፈል ስህተትን ያረጋግጡየማካፈል ስህተቱ በዳርቻዎች ከሚፈቀደው ከፍተኛው የባውድ ተመን/ናሙና መጠን መዛባት ያነሰ መሆኑን አስሉ (በተለምዶ <± 2%)።
EMI ስጋትን ይገምግሙ፡የከፍተኛ{0}ድግግሞሽ ሃርሞኒክስ ስፔክትራል ትንተና አከናውን፤ አስፈላጊ ከሆነ፣ ከኢንቲጀር{1}የማዘዙ ሃርሞኒክስ የሚያፈነግጥ የድግግሞሽ ነጥብ ይምረጡ።
ተገኝነት እና ወጪን አስቡበት፡ የአፈጻጸም መስፈርቶችን በሚያሟሉበት ጊዜ በቂ የገበያ አቅርቦት ያለው ሞዴል እና የምርት መስፈርቶችን የሚያሟላ የጥቅል አይነት (ለምሳሌ፡ HC-49S፣ SMD 3.2 × 2.5 ሚሜ) ይምረጡ።