Prinçippi de progettaçion e conscideraçioin in sciâ seleçion pe-e frequense fraçionæ inti oscillatoî de cristallo
Inta progettaçion di scistemi de releui hardware, i inzegnê tante vòtte incontran unna classe de frequense d’oscillatoî de cristallo che pan «irregolare», comme 11,0592 MHz, 3,579545 MHz e 19,6608 MHz. Ste frequense con di componenti deximæ no vëgnan çernue à un mòddo arbiträio, ma son o resultato inevitabile de conscideraçioin de progettaçion basæ in sce di protocòlli de communicaçion, in scî vincoli de divixon de frequensa e in scî requixiti inversci à livello de scistema. À partî da-i prinçippi fondamentali, st’articolo o l’analizza a lògica derê a-a generaçion de frequense fraçionale e o fornisce di metodi prattichi de screening pe-a seleçion di componenti.
- Lògica de progettaçion do nucleo di ponti de frequensa fraçionæ
Comme vivagne de releuo do scistema, a seleçion de frequensa de l’oscillatô de cristallo a l’é delongo adattâ pe satisfâ i requixiti de tempo preçixi di circuiti digitali downstream (comme i PLL, i divisoî e a communicaçion seriale). L’emerscion de ponti de frequensa fraçionale a ne vëgne sorviatutto da-e quattro qualitæ de vincoli de progettaçion che vëgnan apreuvo:
1.Adattamento a-a divixon di intreghi UART pe garantî l'errô-Libero velocitæ de trasmiscion seriale
A velocitæ de trasmiscion seriale a ne vëgne da-o releuo do scistema pe mezo da divixon intrega, segondo a formola seguente: Frequensa de trasmiscion=Frequensa do releuo / Fattô de divixon
Pe generâ con cua di tasci de trasmiscion standard (comme 9600, 19200 ò 115200 bps), a frequensa do releuo a dev’ëse divixibile da-o divisô sensa un resto. Piggiando 1,8432 MHz comme exempio, dòppo a divixon do sorvecampionamento de 16 vòtte:
1,8432 MHz ÷ 16=115.2 kHz, ch’o l’é pægio à 115200 bps.
Do mæximo, 11,0592 MHz e 19,6608 MHz son 6 vòtte e 10,666... vòtte 1,8432 MHz, rispettivamente (in veitæ, 11.0592=1.8432 × 6, 19.6608=1.8432s comme frequensa pe MCU comme frequensa 10,666... o domanda un clock comme PLL), ma o l’é ciù commun o contròllo micro-, ch’o permette a-o divisô UART interno de generâ tutte e tasce de trasmiscion standard pe mezo da divixon. Se vëgne seleçionou unna frequensa intrega de 20 MHz, a no peu vegnî divixa de mainea pægia pe 115.200, co-o resultato de un errô cumulativo e de provocâ di erroî de frame ò perdia de pacchetti.
2.O sostëgno pe unn'architettua de divixon de frequensa binäia-o semplifica o progetto de l'erbo di releui
De frequense comme 20,48 MHz, 10,24 MHz e 5,12 MHz peuan vegnî tutte espresse comme 2n × 10 kHz (comme 20,48 MHz=2048 × 10 kHz). Dòppo avei misso in cascâ ste frequense pe mezo da divixon de frequense binäia, se peu generâ di dominni de relòggio comme 10,24 MHz, 5,12 MHz, 2,56 MHz, 1,28 MHz e coscì avanti. Sta metodologia a l’é ben adattâ pe implementâ a divixon de frequensa pe mezo de contatoî binäi ò registri de spostamento, co-o resultato de unna struttua de çircuito sencia con de relaçioin de fase ben definie e di margini de tempo coerenti tra i vari releui divixi in frequensa. Pe commun ste frequense vëgnan deuviæ comme frequense de base inte DSP, PLC e servo-drive de l’industria.
3.Scintetizzou pe mezo de PLL pe soddisfâ i standard de communicaçion à erta speditessa e de campionamento audio/video
I SoC, i mòdoli òttichi e i processoî video moderni comprendan di PLL, che pe-o sòlito deuvian de frequense intreghe standard (comme 25 MHz ò 24 MHz) comme referensa e dapeu generan de frequense speçifiche no standard pe mezo da divixon intrega ò da moltiplicaçion ò da divixon fraçionale. Di exempi tipichi comprendan:
74,25 MHz: O relòggio de campionamento video à erta definiçion definio da-o standard SMPTE, deuviou pe di formati comme 1080i e 720p;
33,1776 MHz: Pe commun o s’attreuva inti codec audio e inti fronti- RF à banda larga; quande o vëgne deuviou con un PLL, o peu generâ con esattessa e famigge de frequensa de campionamento audio de 44,1 kHz ò 48 kHz;
25.000625 MHz: Çerti PHY Ethernet deuvian un releuo à 25 MHz con un PLL fraçionale pe generâ unna frequensa de dati seriali preçisa de 125 MHz pe sostegnî unna frequensa de linea de 1 Gbps (tegnî presente che pe commun se deuvia di moltipli intreghi de 25 MHz solo che pe fâ un exempio).
Va dito che a divixon de frequensa fraçionale a l’introduxe di segnæ fäsci e di tremoli deterministichi. Pe-e applicaçioin senscibile a-o rumô de fase, a prioritæ a dovieiva ëse dæta a-e frequense de destinaçion che peuan vegnî ottegnue direttamente pe mezo da divixon de frequensa intreghe ò à l’utilizzaçion de PLL à basso rumô-con de larghesse de banda de çiclo configuræ comme dev’ëse.
4.Aderensa a-i protocòlli stòrichi de l'industria e a-e conscideraçioin EMC
Protocòlli stòrichi: USB 2.0 o speçifica un releuo à erta speditessa de 48 MHz; I MAC Ethernet deuvian 25 MHz ò 125 MHz; e i releui à tempo reale (RTC) fonçioñan à 32,768 kHz (215 Hz). Ste frequense en stæte fissæ quande i standard son stæti stabilii e da aloa en stæte adottæ inte tutta a cadeña de l'industria, e son vegnue di standard de facto.
Compatibilitæ elettromagnetica (EMC): e armòniche d’ordine ciù erto de frequense intreghe peuan sovrapòñese con de bande d’alimentaçion, RF ò de communicaçion sensa fî, con introdue de interferense. A seleçion de unna frequensa d’oscillatô con unna componente fraçionale a peu despersce ò mesciâ l’energia armònica, reduxendo coscì i reiseghi EMI e reduxendo i costi do filtraggio e do schermo.
- Di atri fattoî ciave inta seleçion de l’oscillatô de cristallo
In azzonta a-o valô de frequensa, i fattoî d’inzegneria che vëgnan apreuvo en importanti o mæximo pe-a seleçion:
Rumore de fase e jitter
Sciben che i PLL peuan scintetizzâ quæ se segge frequensa, a divixon de frequensa fraçionale a degradda scignificativamente o rumô de fase vexiña a-a fin e o jitter casuale. Pe de applicaçioin comme di mòdoli òttichi à erta speditessa, di radar à onde millimetrichi ò di fronthaul 5G, se conscidera de seleçionâ direttamente di oscillatoî de cristallo con de frequense native che soddisfan e speçificaçioin de rumô de fase pe schivâ ciù tardi di margini d’intreghitæ do segnâ che no bastan.
Tempo de consegna e costo
E frequense no-standard ò personalizzæ pe-o sòlito domandan di longhi tempi de consegna e compòrtan di erti costi d’inzegneria. Drento di limiti de prestaçioin che se peuan açettâ, a prioritæ a dovieiva ëse dæta a-e frequense standard de l’industria (comme e frequense intreghe commun comme 25 MHz, 27 MHz, 40 MHz e 50 MHz, coscì comme a-e frequense fraçionale standard stæte mensunæ inte sto articolo) pe accurtî o costo do contròllo e da R&D.
Compatibilitæ co-i sostituti domesteghi
A-o momento i produttoî d’oscillatoî de cristallo de quarzo domesteghi creuvan a ciù parte de frequense standard intreghe e fraçionale deuviæ pe commun. Quande se seleçioña un dispoxitivo, conçentrâse in sciâ stabilitæ de l’alimentaçion, in scê caratteristiche de temperatua (comme ±10 ppm e ±20 ppm) e in scî parametri de capaçitæ de carregamento pe garantî a compatibilitæ co-i requixiti d’input do releuo do chip do contròllo òspite.
- Recommandaçioin prattiche pe-a seleçion
Primmo,determinâ i vincoli do relòggio do scistema: Elenca e frequense preçise de relòggio neçessäie da tutti i periferichi (UART, I2S, SPI, Ethernet, USB, Video) e i seu margini d’errô ammiscibili.
Derivâ a frequensa fondamentale de l’oscillatô de cristallo à l’inverso:Se o microcontrollo o l’à un PLL incorporou, seleçionâ un oscillatô de cristallo de referensa ch’o pòsse generâ e frequense bersalio pe mezo de rappòrti de divixon fraçionale intreghi ò basci. Dæ a prioritæ a-e frequense con un rappòrto de divixon ciù basso che 100 e un denominatô ch’o l’é unna potensa de 2.
Verificâ l’errô de divixon .: Carcolâ se l’errô de divixon o l’é ciù basso che a deviaçion mascima de tasso de trasmiscion/tascio de campionamento permisso da-i periferichi (pe-o sòlito < ±2%).
Valuâ o reisego EMI:Exeguî unn’analixi spettrale de armòniche d’erta frequensa-; se neçessäio, seleçionâ un ponto de frequensa ch’o se devia da-e armòniche d’ordine intrego-.
Conscidere a disponibilitæ e o costo: tanto che soddisfæ i requixiti de prestaçioin, seleçionâ un modello con unn'ampia disponibilitæ in sciô mercou e un tipo de pacchetto (comme HC-49S, SMD 3,2 × 2,5 mm) ch'o soddisfe i requixiti de produçion.