¿Existen reglas especiales para la división de voltaje de un reloj de alta velocidad?

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Las señales de alta velocidad requieren un cuidado especial en el diseño de PCB para evitar efectos de alta velocidad como el timbre y el exceso de velocidad. Obviamente, esto también se aplica a las señales del reloj.

Siempre que uno tenga un reloj de alto voltaje (por ejemplo, 3.3V) y quiera conectarlo a una entrada de bajo voltaje de un FPGA, por ejemplo 1.2V, se podría usar un divisor de voltaje.

  1. ¿Hay alguna desventaja en general al dividir la señal del reloj como esta, por ejemplo, mayor ruido o fluctuación?
  2. ¿Cómo debería reducirse el voltaje en una señal de alta velocidad, por ejemplo, un reloj que es 100s de MHz?
pregunta quantum231

2 respuestas

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Las reglas son que debe tomar en cuenta los requisitos de impedancia y considerar la red RC efectiva creada por un divisor de voltaje cuando se considera la capacitancia de la pista. Vea este excelente nota de aplicación .

Los divisores, incluso a 33MHz, no van a funcionar bien, si es que lo hacen, y lo digo por experiencia personal en la que aconsejé no hacerlo, pero de todos modos se hizo con el dolor de retrabajo cuando el reloj ya no era lo suficientemente bueno. . Recuerde que es el reloj borde lo que debe conservar.

podría ser posible si usa un búfer inmediatamente después de un divisor de voltaje, pero es probable que tenga problemas de fase y ciclo de trabajo en relación con la señal del reloj original.

La capacitancia de la pista para una pista de 100 micras espaciada a 100 micras del plano de tierra es de aproximadamente 1pF por cada 25 mm de pista. Incluso con pistas cortas y utilizando un divisor de 50 ohmios, hay un filtro de paso bajo de 530MHz para una pista de distribución de 6 pulgadas y el requisito de unidad adicional del asistente en la fuente. Tenga en cuenta que un filtro de paso bajo agrega jitter determinístico a una señal de alta velocidad. Las pistas de PCB (incluidos los pares diferenciales) también son filtros de paso bajo, por lo que agregar otro filtro simplemente agrega más atenuación a la señal general del reloj.

Por lo general, usaría un sistema de reloj en el que los distintos niveles se generan a partir de circuitos integrados individuales; hay un número de tales ofertas .

Hay traducción productos disponibles en caso de que En realidad será necesario.

Para un FPGA, normalmente alimentaría un reloj de frecuencia más baja y usaría los PLL internos (comúnmente disponibles) para generar relojes de alta frecuencia.

    
respondido por el Peter Smith
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No hay magia; Los relojes son las mismas señales que cualquier otro. Si desea una señal limpia en el área de más de 30 MHz, debe tener en cuenta:

  1. Las trazas se comportan como líneas de transmisión. Amenázalos como tales; la traza delgada típica tiene aproximadamente 65-80 ohmios de impedancia característica, y para mayor precisión verifique el diseño de su PCB en particular.
  2. Los pines de salida y entrada de los circuitos integrados tienen capacidad, generalmente de 2 a 10 pF;
  3. Un controlador de salida tiene una impedancia finita. Suponga 25 ohms para empezar, y verifique con el fabricante. Si V oh y V ol solo se dan, use esta receta ;
  4. Haga coincidir la impedancia en la entrada y salida de la línea de transmisión;
  5. Use un simulador (o sentido común) para hacer # 4.

Aquí hay una red que hice usando LTSpice, usando las suposiciones anteriores (fuente de 3.3 V, destino de 1.2 V):

Esparaunrelojde50MHzy~6"de seguimiento (~ 1 ns de retardo). En el peor de los casos, necesitará tres resistencias. Eso es todo.

    
respondido por el Ale..chenski

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