Что такое генератор тактовой частоты кратко

Обновлено: 20.05.2024

В статьях цикла я уже говорил, что для работы и процессора, и прочих модулей, микроконтроллера необходима синхронизация, которая осуществляется с помощью тактовой частоты.

Но практическую реализацию генераторов тактовой частоты и системы ее распределения в реальных микроконтроллерах мы еще не рассматривали. Во многом по той причине, что сначала надо было познакомиться с режимами энергопотребления (сна, большей частью) и настройкой конфигурации.

Не смотря на кажущееся разнообразие подходов и решений, в микроконтроллерах разных производителей, общего гораздо больше. И это я сегодня постараюсь показать. И даже не буду делить описание на статьи по разным моделям микроконтроллеров.

Генерация тактовой частоты

Генераторы тактовой частоты могут встроенными в микроконтроллер и внешними. Внешние генераторы мы сегодня рассматривать не будем. Но посмотрим, как такие генераторы можно выбрать в качестве основного источника тактовой частоты.

Внутренние тактовые генераторы могут иметь внутренние же частотозадающие элементы, или внешние. В качестве внешних элементов обычно выступают кварцевые или керамические резонаторы. Но в некоторых случаях и внешние RC цепочки.

Когда высокая точность и стабильность тактовой частоты не требуется, а такое бывает достаточно часто, могут использоваться внутренние частотозадающие цепи. При этом совершенно не важно, используются ли в этом случае те же схемы, что и для внешних цепей, или это отдельные модули. Для полностью внутренних генераторов, как правило, предусматривается возможность некоторой подстройки генерируемой частоты.

Генераторы с внешними резонаторами

В целом, тут абсолютно стандартная схема подключения внешнего резонатора. Вот фрагмент из документации для PIC. Просто по той причине, что он наиболее наглядный

Для других микроконтроллеров (и STM8, и AVR) все точно так же. Только резистор RS на схемах присутствует далеко не всегда. Его функция - ограничение тока через маломощные кварцевые резонаторы (срезы AT). При этом данный резистор может потребоваться. Microchip советует обращаться к документации производителя резонаторов. Для керамических резонаторов может потребоваться и резистор параллельный резонатору. В реальности мне никогда не приходилось использовать ни последовательный, ни параллельный резисторы. При этом в AVR просто есть бит конфигурации позволяющий выбрать работу с маломощным кристаллом.

Выводы подключения резонатора могут иметь разные имена. Так в AVR они обозначаются XTAL1 и XTAL2 (TOSC1 и TOSC2). А в STM8 OSCIN и OSCOUT. Суть от этого не меняется.

Но резонаторы тоже бывают разные. Поэтому предусматривается несколько режимов работы генератора. И задается это битами конфигурации, как бы они не назывались в разных микроконтроллерах. Вот пример использования бит конфигурации (Fuse) для маломощного резонатора в AVR

Здесь указан не только примерный частотный диапазон резонатора, но и рекомендуемые емкости конденсаторов. Для резонаторов допускающих большую амплитуду сигнала есть своя таблица.

Легко заметить, что CKSEL3 как раз и определяет допустимую мощность резонатора.

А вот пример выбора емкости конденсаторов и режима работы для PIC

При этом собственно выбор режима работы производится немного по иному, но тоже через биты конфигурации

Видно, что в целом все очень похоже на AVR.

А вот для STM8 все проще. Генератор этих микроконтроллеров может работать с резонаторами от 1МГц до 16 МГц. При этом дополнительных настроек не требуется. Но и структура генератора в STM8 несколько сложнее

Обратите внимание на элемент схемы "Consumtion control", который и обеспечивает такую гибкость. При этом и к резонатору предъявляются некоторые требования.

Специализированные генераторы с внешними резонаторами

В микроконтроллерах может быть более одного генератора допускающего подключение внешних резонаторов. В таких случаях генераторы не являются равнозначными. Например, в PIC второй генератор ориентирован на работу с резонаторами на частоту 32768 Гц (часовые кварцы). Аналогично и в AVR. Возможности настройки дополнительных генераторов ограничены. В остальном никаких особенностей они не имеют.

Генераторы с внешними RC цепочками

Такой вариант есть не во всех микроконтроллерах. Причем иногда это единственный вариант генератора без использования кварцевого резонатора, так как внутренней RC цепочки может не быть. Здесь особых комментариев не требуется

На номиналы элементов и диапазон генерируемых частот, разумеется, накладываются определенные ограничения.

Внутренние генераторы с внутренними частотозадающими цепями

Такой генератор не требует внешних элементов, что позволяет экономить выводы микроконтроллера. При этом стабильность частоты более низкая. Да и выбор часты обычно сильно ограничен. Внутренних генераторов может не быть вообще, а может быть и несколько (высокочастотный и низкочастотный).

Как правило, высокочастотный генератор имеет специальный регистр, который позволяет подстраивать частоту в некоторых пределах. При этом такие генераторы могут быть и калиброванными.

Подстройка частоты генератора в микроконтроллерах AVR осуществляется через регистр OSCCAL. Точно так же называется регистр подстройки во многих PIC. Но в более современных PIC этот регистр называется OSCTUNE. Впрочем, смысл от этого не меняется. В STM8 регистр подстройки называется CLK_HSITRIMR, но его применение точно такое же.

Кроме точной подстройки частоты может иметься и возможность ее переключения. Переключение, например, задается битами конфигурации CKSEL в ATtiny. В некоторых PIC частоту генератора можно менять во время работы, через регистр OSCFRQ или OSCCON.

Система распределения тактового сигнала

Сгенерированный тактовый сигнал надо доставить до различных модулей микроконтроллера, включая процессор. Причем наличие различных источников сигнала (генераторов) подразумевает и возможность переключения между ними.

Системы распределения тактового сигнала различных микроконтроллеров тоже имеют очень много общего. Я уже приводил иллюстрацию для ATmega, но повторю ее

На этой иллюстрации, внизу, показаны возможные источники тактового сигнала. И мы уже все их знаем. Это внешний тактовый генератор External Clock, внутренний генератор с внешним резонатором Crystall Oscillator, Дополнительный генератор с низкочастотным внешним резонатором Low-frequency Crystall Oscillator, внутренний калиброванный RC генератор Calibrated RC Oscillator.

Выбор конкретного источника сигнала в качестве основного осуществляет мультиплексор. А управляют выбором источника биты конфигурации CKSEL3-CKSEL0, которые мы уже встречали сегодня, и которые встречали в статье " Микроконтроллеры для начинающих. Часть 41. Конфигурация AVR (Fuses, Lock Bits, и другие) "

А теперь тоже самое, но для PIC

Сходство очень наглядное. Только здесь источники сигнала показаны в левой части. Здесь выбор источника тоже осуществляется мультиплексором, только его можно переключать во время работы через регистр OSCCON2 (биты COSC располагаются в нем). А вот начальное состояние этих бит задается в конфигурации битами RSTOSC. Режим работы генератора с внешним резонатором задается битами FEXTOSC конфигурации.

Нужно отметить, что далеко не все PIC имею такую систему распределения тактовых импульсов. Она может быть и гораздо проще, с весьма ограниченными возможностями настройки. Поэтому, как впрочем и для всех микроконтроллеров, избежать изучения документации не получится.

А вот как все это выглядит в STM8

И опять все очень похоже. Выбор источника тактового сигнала осуществляет мультиплексор Master Clock Switch. Пусть вас не вводит в заблуждение, что он управляется битами CKM. Это биты регистра статуса CLK_CMSR. Переключение осуществляется битами SWI регистра CLK_SWR.

Микроконтроллеры очень разные, а модули тактирования у них очень похожи. И это сильно облегчает нам жизнь. Я понимаю, что эти слова вы воспринимаете с иронией. Мол, какое же облегчение, если управление этими похожими системами везде разное. Но разобравшись один раз с принципом работы, в каком либо микроконтроллере, вы сможете гораздо быстрее освоить и совсем другой микроконтроллер.

Делители частоты

Во всех семействах микроконтроллеров, которые мы рассматриваем, на структурных схемах можно найти делители частоты. Названия у них разные, немного различаются выполняемые функции, но они есть везде.

Для AVR такой делитель можно найти под названием System Clock Prescalerю Для PIC он делитель называется Postscaler Divider. Для STM8 делитель просто показан после мультиплексора (управляется битами CPUDIV). Для STM8, кроме того, есть делитель для внутреннего высокочастотного RC генератора (HSI). А для PIC (некоторых PIC), есть PLL умножитель частоты внешнего тактового сигнала.

Дело в том, что часто возникает необходимость работать на частоте отличной от частоты резонатора или внутреннего генератора, выбор которых ограничен. Да и для экономии энергии источника питания полезен переход на более низкие частоты.

Для установки начального состояния делителей обычно используются биты конфигурации. Но во время выполнения программы тоже часто предусматривается возможность изменения коэффициента деления через управляющие регистры.

Распределение тактового сигнала

После делителя тактовый сигнал распределяется по различным модулям микроконтроллера. При этом для STM8 делитель влияет только на частоту процессора.

Во многих случаях можно управлять подачей тактового сигнала на различные модули микроконтроллера через управляющие регистры. Мы уже частично касались этого вопроса при рассмотрении управления питанием и режимов сна. И более подробно будем рассматривать при изучении периферийных модулей.

Мониторинг тактовой частоты

Когда микроконтроллер работает от внешнего тактового генератора или использует внешний кварцевый резонатор существует потенциальная опасность пропажи тактового сигнала. Для ответственных применений остановка работы может быть недопустимой, поэтому нужно иметь возможность как то продолжать работу в такой аварийной ситуации.

Для этого в некоторых микроконтроллерах имеется встроенный модуль мониторинга тактовой частоты для источников связанных с внешним миром - Fail-Safe Clock Monitor или Clock security system. При обнаружении проблем с тактированием этот модуль автоматически переключает микроконтроллер на работу от внутреннего генератора.

Это иллюстрация для PIC, но в STM8 все устроено примерно так же. Переключение на внутренний генератор далеко не всегда является отличным выходом из положения, но позволяет сохранить выполнение критичных функций и включить индикацию аварийной ситуации.

Вывод тактовой частоты

В большинстве случаев предусматривается и возможность вывести тактовый сигнал на один из выводов микроконтроллера. Я не буду рассматривать эту возможность, так она используется в основном для централизованной синхронизации подчиненных микроконтроллеров главному. А для начинающих такое вряд ли потребуется.

Но в некоторых случаях вывод тактовой частоты надо не включать, а отключать, что бы освободить вывод для других целей. С этим мы столкнемся в практических примерах. Там я и расскажу, как вывод тактовой часты можно отключать.

Заключение

Генерация тактовой частоты является чрезвычайной важной функцией обеспечения работы микроконтроллеров. Но зачастую этому вопросу не приходится уделять слишком много внимания. Настройка обычно выполняется лишь однажды, при задании конфигурации микроконтроллера. Не редко оказывается приемлемой и конфигурация по умолчанию. Если требуется более тонкая настройка, то она обычно выполняется момент настройки микроконтроллера после подачи питания или сброса.

При этом в разным микроконтроллерах используются примерно одинаковые подходы, а модули тактовых генераторов очень похожи. Все это и позволило достаточно сжато показать основные моменты, что бы у вас сложилось представление о том, как это все работает. А конкретные детали будем рассматривать в примерах практических устройств в последующих статьях.

Тактовый генератор – электронная схема, производящая тактовый сигнал для синхронизации работы цифровых схем. Такой сигнал может иметь любую форму: и простую прямоугольную, и более сложную. Основными элементами генератора являются резонансная схема и усилитель.

Тактовые сигналы

В электронике, в особенности в синхронных цифровых сетях, тактовый сигнал – это сигнал, имеющий постоянную частоту, два устойчивых состояния (верхнее и нижнее), предназначенных для согласования работы цифровых схем.

Тактовые сигналы создаются тактовыми генераторами. Наиболее распространенной формой тактового сигнала является меандр (сигнал с рабочим циклом 50%). Рабочий цикл – отношение длительности к периоду импульса. Другими словами, это часть периода, в течение которой сигнал активен.

Схемы, использующие тактовые сигналы, могут становиться активными во время переднего фронта, заднего фронта, или, в случае удвоенной скорости передачи данных, переднего и заднего фронтов импульса.

Принцип формирования тактового сигнала

Источником тактовых колебаний является кварцевый кристалл, расположенный в оловянном корпусе. При подаче на кварцевую пластинку напряжения, он начинает совершать механические колебания. Под действием пьезоэлектрического эффекта на электродах кристалла наводится ЭДС. Колебания электротока следуют на генератор, который, собственно, и преобразует их в импульсы.

Генератор тактовых импульсов для компьютера

В компьютере генератор отвечает за синхронную работу всех его устройств: процессора, оперативной памяти, шин данных. Работу процессора при этом можно сравнить с работой часов. Исполнение инструкции центральным процессором осуществляется за определенное число тактов. Точно также функционируют и часы. Такты в механических часах определяются колебаниями маятника.

Производительность процессора напрямую зависит от частоты тактов. Чем больше частота тактов, тем больше инструкций процессор способен выполнить за определенный промежуток времени. Одна команда или инструкция может выполняться процессором за часть такта или за несколько сотен тактов. Общая тенденция современного развития компьютерной техники заключается в снижении количества тактов, выделяемых для выполнения одной простейшей инструкции.

Оверклокинг

Особый интерес тактовый генератор процессора представляет для оверклокеров. К оверклокерам относят специалистов в области компьютерных технологий и просто любителей, стремящихся повысить производительность своей техники. В настоящее время оверклокинг доступен даже простым пользователям. Для изменения настроек компонентов компьютера иногда достаточно просто зайти в BIOS.

Прежде всего необходимо ответить на вопрос: за счет чего будет повышаться производительность? Здесь все очень просто. Производители компьютерных комплектующих для повышения надежности своих компонентов закладывают в них технологический запас. Именно этот запас и привлекает любителей выжать максимум из своего компьютера.

Одним из способов разгона компьютера будет замена кварцевого резонатора на кристалл, имеющий более высокую частоту. Или, например, можно убрать дополнительные элементы в виде делителей частоты из схемы генератора.

В современных компьютерах генераторы, как правило, реализуются на одной интегральной схеме. Значения тактовой частоты и множителя процессора, как уже было отмечено выше, можно изменить непосредственно из BIOS.

Начинающие оверклокеры нередко задаются вопросом, как определить модель тактового генератора. Программными средствами это сделать невозможно. Остается только открывать системный блок и искать генератор визуально.

С другой стороны, программным способом определяется модель материнской платы (AIDA64, Everest и другие). Затем для данной модели ищется подробная инструкция, а в ней вполне возможно будет найти информацию о названии генератора. А как узнать для тактового генератора значение тактовой частоты, установленное по умолчанию, и значение после разгона? Эти сведения также можно почерпнуть из инструкции для материнской платы.

Основные элементы

В качестве резонансной схемы генератора часто выступает кварцевый пьезо-электрический возбудитель. В то же время могут использоваться более простые схемы параллельного резонансного контура и RC-цепь (схема состоящая из конденсатора и резистора).

Генератор может иметь дополнительные схемы для изменения основного сигнала. Так процессор 8088 использует только две трети от рабочего цикла тактового сигнала. Это требует наличия в генераторе тактовых импульсов. И встроенной логической схемы для преобразования рабочего цикла.

По мере усложнения формы выходного синхросигнала в схеме генератора тактовых импульсов могут использоваться смеситель, делитель или умножитель частоты. Смеситель частоты генерирует сигнал, частота которого равна сумме или разности двух частот входных сигналов.

Схема фазовой автоподстройки частоты

Многие устройства используют схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для сравнения фазы сигнала с выхода генератора с фазой частоты и регулировки частоты генератора таким образом, чтобы значения фаз совпали.

На рисунке приведена схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Устройство сравнения фаз (компаратор) имеет 2 входа и 1 выход. В качестве входных сигналов используется сигнал от задающего генератора (сигнал на входе схемы ФАПЧ) и сигнал с выхода генератора, управляемого напряжением (ГУН). Компаратор сравнивает фазы двух сигналов и формирует сигнал ошибки, который следует на фильтр нижних частот (ФНЧ), а с него – на ГУН, управляя его частотой.

Виды тактовых генераторов

1. Генераторы общего назначения

Генераторы общего назначения, как правило, используют схемы ФАПЧ для генерирования выходных сигналов из общей входной частоты. Они для получения опорной частоты используют простые недорогие кварцевые кристаллы. Из сигнала опорной частоты они генерируют выходные тактовые сигналы с низким уровнем дрожания фронта сигнала.

2. Программируемые генераторы

Позволяют изменять коэффициент, используемый делителем или умножителем. Благодаря этому можно выбрать любую из множества выходных частот без изменения аппаратной части.

Применение генераторов синхронизирующих сигналов в сетях SONET

Это тактовый генератор, используемый сетями поставщиков услуг часто в виде встроенного источника сигналов (BITS) для центрального офиса.

Цифровые коммутационные системы и некоторые системы передачи (например, системы синхронной цифровой иерархии SONET) зависят от надежной высококачественной синхронизации. Чтобы обеспечить такое состояние, большинство поставщиков услуг применяют схемы распределения сигналов синхронизации между офисами и реализуют концепцию BITS для обеспечения синхронизации внутри офиса.

На вход генератора тактовой частоты поступают входные сигналы синхронизации, а из выхода следуют выходные сигналы синхронизации. В качестве входных опорных сигналов могут выступать сигналы синхронизации DS-1 или CC (составные сигналы), выходными сигналами также могут быть сигналы DS-1 или CC.

Человечество на современном этапе не может обойтись без использования цифровых технологий. Компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны, фотоаппараты, часы и многочисленные иные гаджеты, которые стали так привычны и незаменимы, имеют в своей основе электронные компоненты, одной из важнейших характеристик функционирования которых является тактовая частота. Это последовательность импульсов (обычно прямоугольной формы), которая определяет порядок и скорость выполнения операций устройства.

Работа тактового генератора основана на принципе самовозбуждения электронной схемы, охваченной петлёй положительной обратной связи. Технические решения конструкционно могут быть самыми разными: применяются транзисторы (как правило, в составе специализированных чипов), туннельные диоды и иные компоненты с нелинейными вольт-амперными характеристиками. Обычный приём разработчиков аппаратуры на цифровых интегральных микросхемах – использование нескольких инверторов, соединённых последовательно, а для создания сдвига фаз и настройки периода колебания служит RC-цепочка.

Роль тактового генератора

Для взаимодействия различных узлов цифровых устройств необходима синхронизирующая привязка к единому циклическому процессу. Считая количество тактов эталонной частоты, можно отмерять временные интервалы и управлять моментами начала той или иной операции. Базовый генератор определяет частоту функционирования центрального процессора. На ней же основывается алгоритм работы шин компьютера (PCI, SATA, оперативной памяти).

Для понижения частоты в два раза, достаточно одного триггера. Если же их несколько, из них, комбинируя связи, можно организовать счётчик с заданным коэффициентом деления. Так формируются импульсы с определёнными временными параметрами, по фронту или спаду которых срабатывают те или иные узлы процессора и оперативной памяти. Отработка элементарной инструкции в зависимости от её типа может занимать от одного до нескольких десятков тактов. Таким образом, от выбора тактовой частоты напрямую зависит быстродействие компьютера.

Важность стабильности параметров генератора

Самый простой пример: сотовый телефон связывается с базовой станцией на строго определённой частоте. Идентификация абонента происходит с помощью передачи индивидуального кода, присвоенного sim-карте (Subscriber Identification Module). При малейшем изменении периода колебаний задающего генератора мобильного телефона может произойти сбой, и установление связи между абонентами станет невозможным. Поэтому для стабилизации частоты используют кварцевый генератор – именно этот компонент обладает необходимыми свойствами.

Генератор тактовых импульсов

Генератор тактовой частоты (генератор тактовых импульсов) генерирует электрические импульсы заданной частоты (обычно прямоугольной формы) для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах и таймерах, микропроцессорной и другой цифровой технике. Тактовые импульсы часто используются как эталонная частота — считая их количество, можно, например, измерять временные интервалы.

В микропроцессорной технике один тактовый импульс, как правило, соответствует одной атомарной операции. Обработка одной инструкции может производиться за один или несколько тактов работы микропроцессора, в зависимости от архитектуры и типа инструкции. Частота тактовых импульсов определяет скорость вычислений.

Содержание

Типы генераторов

В зависимости от сложности устройства, используют разные типы генераторов.

Классический

В несложных конструкциях, не критичных к стабильности тактового генератора, часто используется последовательное включение нескольких инверторов через RC-цепь. Частота колебаний зависит от номиналов резистора и конденсатора. Основной минус данной конструкции — низкая стабильность. Плюс — предельная простота.

Кварцевый

Кварц + микросхема генерации

Микросхема генерации представляет собой специальную микросхему, которая при подключении к её входам кварцевого резонатора будет выдавать на остальных выводах частоту, делённую или умноженную на исходную. Данное решение используется в часах, а также на старых материнских платах (где частоты шин были заранее известны, только внутренняя частота центрального процессора умножалась коэффициентом умножения).

Программируемая микросхема генерации

В современных материнских платах необходимо большое количество разных частот, помимо опорной частоты системной шины, которые, по возможности, не должны быть зависимы друг от друга. Хотя базовая частота всё же формируется кварцевым резонатором (частота — 14,3 МГц), она необходима лишь для работы самой микросхемы. Выходные же частоты корректируются самой микросхемой. Например, частота системной шины может быть всегда равна стандартным 33 МГц, AGP — 66 МГц и не зависеть от частоты FSB процессора.

Если в электронной схеме необходимо разделить частоту на 2 используют Т-триггер в режиме счётчика импульсов. Соответственно, для увеличения делителя увеличивают количество счётчиков (триггеров).

Тактовый генератор

Кроме тактовки процессора в обязанности тактового генератора входит организация циклов системной шины. Поэтому его работа часто тесно связана с циклами обновления памяти, контроллером ПДП и дешифратором сигналов состояния процессора.

См. также

Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Проставив сноски, внести более точные указания на источники.

Wikimedia Foundation . 2010 .

генератор тактовых импульсов — генератор синхроимпульсов — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы генератор синхроимпульсов EN clock … Справочник технического переводчика

генератор тактовых импульсов — takto impulsų generatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. clock pulse generator; timing pulse generator vok. Taktimpulsgenerator, m rus. генератор тактовых импульсов, m pranc. générateur d impulsions de rythme, m … Automatikos terminų žodynas

генератор тактовых импульсов — taktų impulsų generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Generatorius, kuriantis stabilaus periodo impulsus, kurie naudojami tam tikrų įtaisų ar grandinių veikai sinchronizuoti. atitikmenys: angl. cycle repeat timer; … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

генератор тактовых импульсов — taktų impulsų generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. clock pulse generator; timing pulse generator vok. Impulszeitgeber, m; Taktimpulsgeber, m rus. генератор тактовых импульсов, m pranc. générateur d’impulsions de rythme, m;… … Fizikos terminų žodynas

задающий генератор (тактовых импульсов) — Ведущий опорный генератор, формирующий тактовые или синхронизирующие импульсы, используемые для управления другими генераторами, которые называются ведомыми. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь… … Справочник технического переводчика

опорный генератор тактовых импульсов — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN reference clock … Справочник технического переводчика

Генератор сигналов — Генератор сигналов это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический или другой), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.).… … Википедия

генератор синхроимпульсов, управляемый напряжением — генератор тактовых импульсов, управляемый напряжением — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы… … Справочник технического переводчика

Генератор колебаний электрический — Электронные генераторы большое множество устройств в радиотехнике и электронике (радиоэлектронике). Генератор представляет собой электронный усилитель охваченный цепью положительной обратной связи с фильтром. Содержание 1 Виды генераторов 2… … Википедия

Электронный генератор — Электронные генераторы большое множество устройств в радиотехнике и электронике (радиоэлектронике). Генератор представляет собой электронный усилитель охваченный цепью положительной обратной связи с фильтром. Содержание 1 Виды электронных… … Википедия

Тактовый генератор: устройство, принцип работы, применение

Тактовые сигналы

Принцип формирования тактового сигнала

Генератор тактовых импульсов для компьютера

Оверклокинг

Основные элементы

Схема фазовой автоподстройки частоты

Виды тактовых генераторов

1. Генераторы общего назначения

2. Программируемые генераторы

Применение генераторов синхронизирующих сигналов в сетях SONET

Генератор тактовых импульсов (генератор тактовой частоты) предназначен для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах, таймерах и других. Он вырабатывает электрические импульсы (обычно прямоугольной формы) заданной частоты, которая часто используется как эталонная — считая количество импульсов, можно, например, измерять временные интервалы.

Содержание

В зависимости от сложности устройства, используют разные виды генераторов.

В несложных конструкциях, не критичных к стабильности тактового генератора, часто используется последовательное включение нескольких инверторов через RC-цепь. Частота колебаний зависит от номиналов резистора и конденсатора. Основной недостаток данной конструкции — низкая стабильность, достоинство — предельная простота.

Микросхема генерации при подключении к её входам кварцевого резонатора будет выдавать на остальных выводах частоту, делённую или умноженную на исходную. Такой способ используется в часах, а также на старых материнских платах (где частоты шин были заранее известны, только внутренняя частота центрального процессора умножалась).

Для построения тактового генератора не требуется никакая специальная микросхема.

В современных материнских платах необходимо большое количество разных частот, помимо опорной частоты системной шины, которые, по возможности, не должны быть зависимы друг от друга. Хотя базовая частота всё же формируется кварцевым резонатором, она необходима лишь для работы самой микросхемы. Выходные же частоты корректируются самой микросхемой. Например, частота периферийной шины AGP может быть всегда равна стандартной (66 МГц) и не зависеть от частоты системной шины процессора.

Если в электронной схеме необходимо разделить частоту на 2, используют Т-триггер в режиме счётчика импульсов. Соответственно, для увеличения делителя увеличивают количество счётчиков (триггеров).

Кроме тактирования процессора, в обязанности тактового генератора входит организация циклов системной шины. Поэтому его работа часто тесно связана с циклами обновления памяти, контроллером ПДП и дешифратором сигналов состояния процессора.

Тактовые сигналы

Принцип формирования тактового сигнала

Генератор тактовых импульсов для компьютера

Оверклокинг

Основные элементы

Схема фазовой автоподстройки частоты

Виды тактовых генераторов

1. Генераторы общего назначения

2. Программируемые генераторы

Применение генераторов синхронизирующих сигналов в сетях SONET

входной интерфейс синхронизации, принимающий входные сигналы DS-1 или CC;
схема генерирования синхросигналов, которая создает синхросигналы, используемые схемой распределения выходной схемой распределения сигналов;
выходная схема распределения сигналов синхронизации, создающая множество сигналов DS-1 и CC;
схема контроля характеристик, предназначенная для контроля параметров синхронизации входных сигналов;
интерфейс аварийной сигнализации, подсоединенный к системе управления аварийной сигнализацией центрального офиса;
служебный интерфейс, предназначенный для использования местным обслуживающим персоналом и поддерживающий связь с удаленными служебными системами.

Тактовые сигналы

Принцип формирования тактового сигнала

Генератор тактовых импульсов для компьютера

Оверклокинг

Основные элементы

Схема фазовой автоподстройки частоты

Виды тактовых генераторов

1. Генераторы общего назначения

2. Программируемые генераторы

Применение генераторов синхронизирующих сигналов в сетях SONET

Читайте также: