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采用CyClockWizard軟件實現(xiàn)系統(tǒng)設計和時鐘管理
賽普拉斯 Jay Nishiguchi
摘要: 時鐘是幾乎所有電子系統(tǒng)的心臟,,而時鐘管理則是整體系統(tǒng)設計的重要組成部分,。由于時鐘準確性,、穩(wěn)定性和整體信號質(zhì)量都會影響系統(tǒng)性能,,因此選擇可滿足應用設計需求的適當計時解決方案是至關重要的,。
Abstract:
Key words :

時鐘是幾乎所有電子系統(tǒng)的心臟,,而時鐘管理則是整體系統(tǒng)設計的重要組成部分。由于時鐘準確性,、穩(wěn)定性和整體信號質(zhì)量都會影響系統(tǒng)性能,,因此選擇可滿足應用設計需求的適當計時解決方案是至關重要的。

 

選擇適當?shù)挠嫊r解決方案包括四大基本步驟:

 

· 明確系統(tǒng)時鐘需求,。

· 明確哪些時鐘組件能夠滿足系統(tǒng)要求

· 獲取時鐘組件樣品。

· 評估樣品,,明確其是否合格,。

 

不同的系統(tǒng)應用都有其獨特的特性、性能和成本要求,。系統(tǒng)設計人員必須回答包括以下問題在內(nèi)的諸多問題,,來確定應用的組合要求。

 

· 我需要什么樣的頻率,?

· 最大頻率差異容限是多少,?

· 需要什么樣的信號電壓和接口標準?

· 抖動和/或相噪聲系統(tǒng)有什么要求,?

· 功耗或EMI規(guī)定是否為重要問題,?

· 封裝尺寸是否為首要問題?

· 解決方案的成本是否為首要問題,?

· 樣品推出的速度是否為首要問題,?

 

例如,通信,、消費和移動應用的時鐘需求各不相同,,差異很大。無線基站等通信系統(tǒng)可能不需要最小型化的封裝尺寸,,但需要確保較低的抖動和相噪聲,。上述要求與打印機等消費應用差異很大,消費應用考慮最多的是EMI合規(guī)性或成本問題,。當然,,上述要求也與強調(diào)封裝尺寸和功耗的移動電話大不相同。

 

一旦明確了系統(tǒng)時鐘要求,,系統(tǒng)設計人員的下一個重大挑戰(zhàn)就是明確時鐘組件需求,,這些組件將提供所需的特性和性價比??紤]到目前可用的計時解決方案非常豐富,,這項任務還是非常艱巨的。

 

賽普拉斯半導體公司為系統(tǒng)設計人員提供了一個簡單解決方案,,用于對專為滿足應用需求的定制解決方案進行查找,、配置并編程。賽普拉斯的最新計時解決方案軟件向?qū)Чぞ逤yClockWizard使用戶能定制計時解決方案,,只需三個簡單的步驟就能滿足各種獨特的要求:

 

· 通過參數(shù)搜索引擎明確適當?shù)臅r鐘組件,。

· 通過直觀的GUI定制配置指定的器件。

· 對進行器件編程,,實施工程設計評估,。

 

CyClockWizard可從賽普拉斯網(wǎng)站下載,。該工具為用戶提供了賽普拉斯的全系列計時解決方案,包括晶體振蕩器,、時鐘生成器和緩沖器等,。用戶可指定頻率、電壓,、信號類型,、封裝和溫度范圍等參數(shù),從而快速找到適當?shù)慕鉀Q方案,。通過提出特殊的性能要求,,如針對降低EMI的擴頻調(diào)制類型等,我們還可進一步改進搜索功能,。

 

例如,,我們要搜索一款采用SOIC封裝的8輸出CMOS零延遲緩沖器,且該產(chǎn)品應支持工業(yè)溫度范圍,,輸入/輸出頻率為100 MHz,,這樣我們就能找到CY2308SXI-1緩沖器。但是,,如果指定50MHz的輸入而不改變其他參數(shù),,那么搜索結果就會變?yōu)镃Y2308SXI1-4緩沖器。

 

在某些情況下,,如果對時鐘頻率有獨特要求或者其他方面存在要求,,我們將建議用戶采用可編程的解決方案,進而通過相關配置滿足自身具體需求,。一旦確定了時鐘組件,,CyClockWizard GUI將可讓用戶定義引腳分配細節(jié)(即將引腳配置為斷電或輸出啟用功能)和具體配置(即頻率),并編輯可用來對組件進行編程的JEDEC文件,。

 

賽普拉斯最新系列可編程,、低相噪聲時鐘FleXO(頻率高達690 MHz,典型RMS相位抖動為0.6 ps)就是一個較好地突顯了CyClockWizard綜合搜索和配置功能的例子,。FleXO作為晶體振蕩器(XO)推出,,采用6引腳的5.0mm x 3.2mm LCC封裝,此外也可作為采用8引腳和16引腳的TSSOP封裝的時鐘生成器,。盡管賽普拉斯的FleXO系列旗下產(chǎn)品非常豐富,,但CyClockWizard能根據(jù)高性能時鐘的獨特要求確定最合適的FleXO產(chǎn)品。

 FleXO的引腳分配,、頻率,、電壓和輸出類型以及I2C選擇或可通過引腳選擇的頻率容限(即能以0.2 ppm的步進改變頻率,滿足系統(tǒng)測試需求)在GUI中提供了多種選擇和配置方案,。此外,,用戶還可就FleXO選擇最適合系統(tǒng)要求的相位噪聲,,如配置示例截屏所示(圖1)。

 

 

 

圖1.  用CyClockWizard優(yōu)化賽普拉斯的低相位噪聲CY2X014 XO配置 (電子系統(tǒng)設計)
圖1. 用CyClockWizard優(yōu)化賽普拉斯的低相位噪聲CY2X014 XO配置

獲得滿足具體系統(tǒng)要求的時鐘樣品是系統(tǒng)設計人員在確認解決方案之后所面臨的挑戰(zhàn)之一,。經(jīng)銷商通常具有標準頻率計時產(chǎn)品的存貨,,但如果需要滿足定制非標準時鐘要求,則通常需要8到10周的交付周期,,才能滿足設計修改和制造時間要求。CyClockWizard能使系統(tǒng)設計人員在庫存的空白芯片樣品上直接編程,,或者生成必需的配置,,讓經(jīng)銷商或銷售部門創(chuàng)建編程樣品,從而縮短了交付周期,。

 

在上述FleXO例子中,,一旦芯片配置最終完成,就能立即通過CY3675- CLKMAKER對FleXO器件進行編程,。CY3675- CLKMAKER是一款便攜式時鐘器件編程器,,可通過USB線纜連接到PC或筆記本電腦,并得到了CyClockWizard的完全支持,。如果CyClockWizard檢測到CY3675-CLKMAKER連接到電腦上,,那么用戶可以立即啟動樣品編程。

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