Особенности проектирования полностью цифровых систем ФАПЧ для процессорных устройств

• Автор: Зиновьев, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Общая характеристика работы

Глава 1. Полностью цифровые системы ФАПЧ

1.1. Назначение и технические характеристики систем ФАПЧ и синтезаторов частот на их основе.

1.2. Построение синтезаторов частот на основе систем ФАПЧ.

1.3. Системы ФАПЧ на цифровых логических элементах

1.4. Генераторы, управляемые цифровым кодом, на основе аналоговых блоков

1.5. Генераторы, управляемые цифровым кодом, на основе элементов задержки

1.6. Полностью цифровые системы ФАПЧ, построенные на основе управляемых цифровым кодом генераторов

1.7. Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Математическое описание системы ФАПЧ на цифровых логических элементах.

2.1. Интегродифференциальное уравнение аналоговой системы ФАПЧ
2.2. Математическая модель системы ФАПЧ на цифровых логических элементах.
2.3. Передаточная характеристика системы ФАГЧ на цифровых логических элементах.
2.4. Устойчивость системы ФАПЧ на цифровых логически элементах.
2.5. Фильтрующие свойства системы ФАПЧ на цифровых логических элементах.
2.6. Ошибка слежения системы ФАПЧ на цифровых логических элементах.
2.7. Связь временного джиттера со спектральной плотностью мощности фазового шума.
2.8. Проектирования полностью цифровой системы ФАГЧ
2.9. Выводы.
Глава 3. Методика определения временной нестабильности периода выходных колебаний полностью цифровой системы ФАПЧ
3.1. Воздействие помех на узлы полностью цифровой системы ФАПЧ
3.2. Шумовые характеристики генераторов колебаний и систем ФАПЧ
3.3. Спектральная плотность мощности фазового шума кольцевого генератора
3.4. Расчет временной нестабильности периода выходных колебаний системы ФАПЧ на цифровых логических элементах, обусловленной действием фазового шума кольцевого генератора.
3.5. Расчет алгоритмического временного джиттера системы ФАПЧ, на цифровых логических элементах.
3.6. Выводы по главе
Глава 4. Проектирование управляемого цифровым кодом генератора для систем ФАПЧ на цифровых логических элементах
4.1. Формирование кода перестройки частоты
4.2. Кольцевой генератор на управляемых цифровым кодом элементах задержки
4.3. Результаты моделирования.
4.4.Вывод ы.
Глава 5. Пример разработки системы ФАПЧ на цифровых логических
элементах
5.1. Структурная схема разработанной системы ФАПЧ на цифровых логических элементах.
5.2. Схема фазового компаратора
5.3. Схема частотного компаратора
5.4. Технические характеристики системы ФАПЧ.
5.7. Выводы
Заключение.
Список литературы


Методика позволяет определить значение временного джиттера систем ФАПЧ на цифровых логических элементах, обусловленного алгоритмом функционирования этой системы ФАПЧ. Разработана новая схема управляемого цифровым кодом генератора, построенная на основе элемента задержки «current starved», которая обеспечивает диапазон рабочих часто: от 0 до МГц с шагом перестройки частоты не более 4- МГп. Для преобразования высокоразрядного кода с выхода схемы управления системы ФАПЧ в ппзкоразрялный код перестройки кольцевого генератора предложено использовать сигма-дельта модулятор с сигналом ошибки в цепи обратной связи, что обеспечивает возможность применения в составе системы ФАПЧ перестраиваемых цифровым кодом генераторов с любой разрядностью управляющего кода, не превышающего бит. Предложенные математическая модель, математические выражения для оценки фильтрующих свойств и определения устойчивости функционирования системы ФАПЧ могу г быть использованы для разработки систем ФАПЧ, построенных только на цифровых логических элементах, для серийно выпускаемых отечественных процессоров. Методика определения численного значения временной нестабильности периода выходных колебаний системы ФАПЧ, построенной на цифровых логических элементах, позволяет определять этот рабочий параметр на начальных этапах разработки ИГ, включающих эту систему ФАПЧ. Предложенная структурная схема системы ФАПЧ, состоящая из частотного компаратора, фазового компаратора, схемы управления, программируемого делителя частоты, управляемого цифровым кодом генератора и сигма-дельта модулятора, может быть использована для тактирования отечественных процессоров. Предложенные в диссертационной работе технические решения и методики проектирования были использованы при разработке системы ФАПЧ для - разрядного ШБС - процессора (экспериментальный образец) в компании «Юникор Микросистемы», Зеленоград. ФАГТЧ, построенных на цифровых логических элементах, подтверждена результатами компьютерного моделирования и результатами экспериментальных исследований тестовых образцов интегральных схем. Предложенные в диссертационной работе положения основаны на законах теории электрических цепей, теории случайных процессов и теории автоматического управления. Возможность использования предложенной математической модели и методики определения нестабильности периода выходных колебаний систем ФАПЧ, построенных па цифровых логических элементах, подтверждена их успешными использованиями при разработке новых устройств электронной техники. Математическая модель системы ФАПЧ, построенной на цифровых логических элементах, обеспечивающая поведенческое моделирование этой системы средствами САПР при разработке процессоров и сложных функциональных схем на одном кристалле. Методика определения временной нестабильности периода выходных колебаний системы ФАПЧ на цифровых логических элементах, позволяющая определить этот параметр на начальных этапах. Структурная схема системы ФАПЧ. Седьмая всероссийской научно-технической конференция молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники», Красноярский государственный технический университет, г. Красноярск, апрель г. Всероссийская научно-техническая конференция «Электроника и информатика - », МГИЭТ, г. Москва, апрель г. Всероссийская научно-техническая конференция «Электроника и информатика - » », МГИЭТ, г. Москва, апрель г. Десятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, МЭИ, г. Москва, март г. Всероссийская научно-техническая конференция «Электроника и информатика - », МГИЭТ, г. Москва, апрель г. Девятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, МЭИ, г. Москва, март г. Результаты диссертационной работы отражены в трех статьях, тезисах шести докладов. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Диссертация изложена на 0 страницах основного текста, содержит рисунков и 5 таблиц к основному тексту, списка литературы из наименования.