اسیلاتور چگونه کار می کند؟

اکثر طرح های FPGA به سیگنال های ساعت پایدار نیاز دارند ، که معمولاً از "کریستال" یا "نوسان ساز" تولید می شوند. Ecliptek ، Saronix و Vite را به عنوان نمونه ای از کریستال های کوارتز و تولید کنندگان نوسان ساز مشاهده کنید.

کریستال ها حاوی یک تشدید کننده (کوارتز) هستند اما هیچ الکترونیکی ندارند و به خودی خود نوسان نمی کنند. نوسان سازها حاوی تشدید کننده و الکترونیکی (تقویت کننده) مورد نیاز برای حفظ نوسانات هستند.

پارامتر اصلی یک کریستال/نوسان ساز فرکانس رزونانس است. کوارتز در کارخانه برش داده می شود ، بنابراین اگر می خواهید فرکانس دیگری داشته باشید ، باید از بخش دیگری استفاده کنید. داشتن چند قسمت مختلف در طول نمونه سازی FPGA مفید است.

چگونه به نظر می رسند؟

کریستال (2 پین):

• 1. کریستال HC-49/SD (SMD)
• 2. Crystal HC-49/ایالات متحده
• 3. کریستال HC-49/U

نوسان ساز (4 پین):

• 4- مورد فلزی DIL-14 "اندازه کامل" (پرونده فلزی نام مستعار "نوسان ساز کنسرو" را به همراه آورد)
• 5. مورد فلزی DIL-8 "نیم اندازه"
• 6. مورد پلاستیکی DIL-8 "نیم اندازه"
• 7. مورد فلزی 5x7mm (SMD)

"کریستال کوارتز" (یا به سادگی "کریستال")

آنها در بسته های پین های 2 (یا 3 ، در زیر مشاهده می کنند) آمده اند. آنها جهت گیری ندارند زیرا متقارن هستند ، بنابراین دو پین قابل تعویض هستند. مزیت بزرگ آنها قیمت است ، چند 0. 10 دلار به جای 1. 00 دلار برای نوسان ساز.

کریستال ها به نوسان الکترونیکی خارجی نیاز دارند. کریستال ها مؤلفه های "آنالوگ" بیشتری نسبت به "دیجیتال" دارند و برای دریافت نوسانات پایدار به تقویت کننده های آنالوگ نیاز دارند.

ساده ترین راه استفاده از یک دروازه اینورتر "بدون سیم" است. به عنوان مثال به 74LVC1GX04 و 74HCU04 مراجعه کنید.

اگر همچنین می توان از دروازه های منظم "بافر" استفاده کرد ، اما هرچه دروازه "دیجیتالی" استفاده شود ، گرفتن نوسان در شرایط گسترده (فرکانس/ولتاژ/دما) سخت تر است. به همین دلیل ، استفاده از FPGA "دروازه" برای ساختن یک نوسان ساز از یک کریستال دشوار است. به عنوان مثال این پست را از comp. arch. fpga مشاهده کنید.

برخی از کریستال ها یک پین سوم بین دو مورد دیگر دارند - هیچ چیز نگران کننده نیست ، این فقط یک پین زمین است. کریستال هایی که تنها 2 پین دارند دارای مورد فلزی "شناور" هستند ، بنابراین توصیه می شود که به صورت دستی مورد را به زمین بکشید.

"اسیلاتورهای کوارتز" (یا "نوسان سازهای کریستال" یا به سادگی "نوسان ساز")

امروزه بیشتر تابلوهای FPGA از نوسان ساز استفاده می کنند. آنها در 4 بسته پین قرار می گیرند و حاوی الکترونیکی مورد نیاز برای نوسان هستند ، به طوری که یک نوسان ساز هنگام تهیه نیرو ، یک ساعت را به خودی خود تولید می کند.

1. فعال کردن
2. GND
3. خروجی
4. VCC (به طور معمول 3. 3 ولت یا 5 ولت)

PIN Enable برای غیرفعال کردن خروجی نوسان ساز (امپدانس بالا) روی GND تنظیم شده و روی VCC (یا شناور سمت چپ) تنظیم شده است تا خروجی را فعال کند. برخی از نوسانگرها نیز در صورت کم بودن فعال بودن (برای صرفه جویی در قدرت) کاملاً خاموش می شوند.

مورد فلزی نوسان سازهای کنسرو به زمین وصل شده و محافظت از آن را فراهم می کند.

نوسان ساز در بسته DIL

نوسان سازهای رقیق قطعاتی هستند که به راحتی قابل جابجایی هستند. این یک ویژگی گرانبها در طول نمونه سازی است.

نوسانگر قدرت

نوسان سازها برای کار با ولتاژ خاص ساخته شده اند. این به طور معمول 3. 3 ولت یا 5 ولت است. گاهی اوقات یک نوسان ساز 5 ولت در 3. 3 ولت مشکلی ندارد - بنابراین اگر فرکانس را در طول نمونه سازی از دست دهید ، همیشه ارزش آن را دارد.

نوسان سازها با سرعت بیشتری جریان بیشتری را به خود جلب می کنند. اگر یک نوسان ساز 25 مگاهرتز 10 میلی آمپر را ترسیم می کند ، انتظار دارید که یک نوسان ساز 50 مگاهرتز از همان خانواده نزدیک به 20 میلی آمپر باشد.

کریستال و نوسان سازها دقت

کوارتز یک فرکانس بسیار دقیق و پایدار تولید می کند. آنقدر دقیق است که فرکانس در درصد رتبه بندی نشده است ، اما در PPM (قطعات در میلیون) یا 0. 0001 ٪

کریستال ها و نوسان سازهای با دقت بالا در +/- 10ppm اجرا می شوند. موارد دقیق معمول در حدود +/- 50ppm تا +/- 100ppm اجرا می شوند. هنوز هم بسیار شگفت انگیز است.

تولید ساعت از یک سینت سایزر ساعت

سیگنال های ساعت را می توان از اجزای سنتز کننده ساعت (اغلب بر اساس PLL) تولید کرد. اینها عالی هستند زیرا می توانند برای تولید طیف گسترده ای از فرکانس ها برنامه ریزی شوند. PLL ها برنامه های خوبی دارند ، مانند همگام سازی حامل ، بازسازی ساعت (کاهش لرزش ساعتهای بد). به عنوان مثال ضرب ساعت SI5310 را ببینید.

یک اشکال در استفاده از این نوع مؤلفه ها وجود دارد: آنها تمایل به تولید سیگنال هایی با صدای بلند بزرگتر از نوسان سازهای فرکانس ثابت دارند. لرزش اندازه گیری ساعت "منظم" ساعت است. داشتن یک لرزش کم مطلوب است ، عمدتاً به این دلیل که باید از حاشیه زمان بندی جدا شود ، بنابراین اگر طراحی شما بسیار مهم است ، یک نوسان ساز ممکن است انتخاب بهتری باشد. در برخی از برنامه های ارتباطی نیز کمرنگ کم نیز ضروری است.

ارتباط دادن

• درک و توصیف کاغذ سفید Tektronix Timing