Jump to content

    
Sign in to follow this  
Alexey_N

Хочу микросхему, которой нет... просто генератор меандра

Recommended Posts

Какие у Вас впечатления о CDCE913? Интересуюсь, поскольку сам собираюсь применять.

 

Почти год прошел с тех пор, как был задан этот вопрос. Но тогда мне было нечего на него ответить, и вот только сейчас (в этом месяце) я, наконец-то, приступила к освоению CDCE913, хотя купила ее еще в прошлом году (два экземпляра). Тем паче, что она не слишком дорогая - в Терраэлектронике лежит за 213 руб, а я тогда покупала за 172 руб (рубль за это время заметно девальвировал). Но все равно это гораздо дешевле, чем крутые синтезаторы от Analog device, хотя CDCE913 по своим возможностям легко переплюнет многие их них.

 

Знакомлю с логикой этой микросхемы, как она выглядит на рисунке в даташите:

 

CDCE913-logic.png

 

На самом деле устроена она предельно просто - после PLL стоят три отдельных делителя для каждого из трех выходов Y1,Y2,Y3. Все эти три выхода - братья близнецы, если не ковырять переключатели M1,M2,M3. Я их не ковыряла и вам не советую.

 

Выбор частоты для этих трех делителей выбирается переключателем MUX1. По умолчанию PLL обесточена, а частота поступает в обход PLL по линии "PLL Bypass" (это не та, что идет поверху "Input Clock", а та, что внутри синенького прямоугольника, где сама PLL находится).

 

Все это хозяйство можно запустить без всякого программирования, если подключить кварц (8-32 МГц) и подтянуть контакт S0 к питанию. Тогда на всех трех выходах Y1,Y2,Y3 появится частота кварца. Я же и кварц не подключала (разве что в самый первый раз), а подала частоту 16 МГц с таймера моего МК. Этим я достигла замечательной синхронизации со счетчиком на другом таймере того же МК, т.к. ни частота, ни фаза, никуда не плывут. Чего на двух разных кварцах (один у МК, другой у CDCE913) никак не достигнуть. Вообще-то для перехода с кварцевого резонатора на внешний генератор необходимо кое-какую команду в CDCE913 подать, но я это требование проигнорировала, т.к. раньше многократно запускала AVR-ки с внешним генератором, не переключая фуз (т.е. оставив режим внешнего резонатора). Вот и тут это тоже сработало.

 

Дальше уже можно перейти к программированию. Для начала можно поиграться с делителями при выходах Y1,Y2,Y3 - это регистры 0х03, 0x16, 0x17, соответственно. MUX1, включающий и отключающий байпас PLL, тоже просто переключается значением регистра 0x14 - при байпасе кладем туда 0xED, а при работе от PLL кладем 0x6D. А если байпас вам вообще не нужен, то кладем туда 0x6D не задумываясь.

 

Самое трудное здесь - задать частоту PLL. Для этого существует рациональная дробь N/M, выступающая множителем входной частоты. На сайте TI можно скачать прогу, которая для данной пары входной и выходной частот рассчитывает эту дробь. Но как она это делает, не афишируется. Я же поступила проще - застолбила M=160 (это удесятеренная входная частота 16 МГц), после чего величина N обрела смысл, как 0.1 МГц/единицу. Главное не забывать, что N не должна превышать 4095 (12 бит). Но это у вас и не получится, т.к. предельной величине N в моем случае соответствовала бы выходная частота 409.5 МГц, тогда как для CDCE913 гарантируется лишь до 230 МГц. Тем не менее, она у меня взяла планку 360 МГц (фирменная прога отказывалась вычислять коэффициенты для частот выше 230 МГц).

 

Короче говоря, CDCE913 оставила о себе самые приятные впечатления. Теперь о замеченных недостатках.

 

Первое - трудно задавать знаменатель M, т.к., в отличие от числителя, он разбит на три числа (P,Q,R), согласно весьма причудливым формулам. Но если разобраться, то двоичные логарифмы там вычислять в плавучке не надо, а надо лишь найти место старшего двоичного разряда усеченной до целого величины N/M. Если кому-то нужен алгоритм - пишите в личку, формулы я дам.

 

Второй подводный камень - вывод Y1 (ножка 11) находится рядом с клоком I2C-шины SCL (ножка 12). Из-за этого на частотах свыше 160 МГц (в среднем) связь по шине сперва сопровождается ошибками, а затем и вовсе CDCE913 перестает откликаться на свой адрес. Как-то заэкранировать эти две ножки друг от друга не представляется мне возможным - ведь расстояние между ними всего 0.5 мм (корпус TSSOP14):

 

CDCE913-pins.png

 

Из этой ситуации я выкрутилась только тем, что отказалась использовать выход Y1 для вывода ВЧ - для этой цели следует использовать выходы Y2 или Y3. Последние находятся далеко от SCL в другой части микросхемы и отделены ножками земли с обеих сторон. А выход Y1 либо совсем отключить (выставив его делителю ноль), либо использовать его как я - поставила ему делитель 1:20, и использую эту частоту для контроля, считая ее таймером МК. В своем урезанном в 20 раз масштабе эта частота уже не представляет опасности для свой соседки SCL и входит в область частот, которые можно считать таймером (у меня МК на частоте 32 МГц, а потому считать может только до 16 МГц).

 

Похоже на то, что CDCE913 можно использовать и в качестве делителя (в том самом режиме с байпасом PLL). Причем ограничение входной частоты (8-32 МГц) справедливо лишь для кварца, а для внешнего источника ограничение 160 МГц (подозреваю, что даже больше, если не надо раскачивать PLL). Однако использовать CDCE913 в качестве делителя – всё равно, что заколачивать гвозди микроскопом, не зря же у нее внутри есть PLL.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Но все равно это гораздо дешевле, чем крутые синтезаторы от Analog device, хотя CDCE913 по своим возможностям легко переплюнет многие их них.

Пока Вы не цифруете что-то выше 1МГц. Моментально в море. В смысле помним о джиттере. У CDCE он раз в 200 хуже, чем у какой-нибудь "ужасно дорогой" клокерной AD9517-Х.

Ну и надо не забывать конденсатор блокировки по питанию - 300-1000 пик не более 0603 типоразмера параллельно привычному 100нан впритык к самой ноге питания обязателен. Может и полегчает на 160МГц+

Edited by ledum

Share this post


Link to post
Share on other sites
Почти год прошел с тех пор, как был задан этот вопрос. Но тогда мне было нечего на него ответить, и вот только сейчас (в этом месяце) я, наконец-то, приступила к освоению CDCE913, хотя купила ее еще в прошлом году (два экземпляра). Тем паче, что она не слишком дорогая - в Терраэлектронике лежит за 213 руб, а я тогда покупала за 172 руб (рубль за это время заметно девальвировал). Но все равно это гораздо дешевле, чем крутые синтезаторы от Analog device, хотя CDCE913 по своим возможностям легко переплюнет многие их них.

 

Знакомлю с логикой этой микросхемы, как она выглядит на рисунке в даташите:

Хотите это в КиТ напечатать?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Пока Вы не цифруете что-то выше 1МГц. Моментально в море. В смысле помним о джиттере. У CDCE он раз в 200 хуже, чем у какой-нибудь "ужасно дорогой" клокерной AD9517-Х.

Соглашусь, что у AD9517 действительно джиттер меньше, однако далеко не у всех синтезаторов от AD такие малые джиттеры. А чем плох джиттер 50 ps у моей CDCE913? :) Видела я это значение в ее даташите, но решила, что это не так уж и плохо. При частоте 200 МГц (близкая к ее максимальным возможностям) период составит 5 ns, от которых джиттер составит всего 1%. Ну, и что в том дурного, если у меня одна меандрина будет на 1% толще или тоньше, чем другая? :)

 

Сразу признаюсь (чтобы вы на мои слова не сердились), что по части ВЧ волоку слабо, т.к. по роду занятий мне никогда не приходилось туда лезть. А тут внезапно 200 МГц потребовались, и подешевле (это не серийная партия, а однократный экземпляр). В этой ситуации заказывать разработку у спецов было бы слишком накладно, вот я и решила сделать сама по своему разумению, прикинув, что микросхему-синтезатор я к МК присоединить всегда сумею, а та сделает свое дело сама. :)

 

В интернете про джиттер почитала, но так толком и не поняла, какой от него вред. Спектр портится? Но у меандра он и так гадкий - это только у синусоиды (гармоники) он хорошим может быть.

 

Поэтому, если вам не трудно, хотя бы коротко рассейте мои заблуждения на счет джиттера. Для каких применений большой джиттер недопустим, а где на него можно закрыть глаза? Лично я полагаю, что в микроволновке большой джиттер не помешает разогревать вчерашние котлеты :).

 

Хотите это в КиТ напечатать?

Конечно, нет! Статьи в серьезные журналы в таком тоне не пишутся - этот стиль только для форума хорош. Да и спец из меня в области ВЧ совсем некудышный (читайте мой предыущий пост), чтобы про эту тематику статьи писать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
В интернете про джиттер почитала, но так толком и не поняла, какой от него вред. Спектр портится? Но у меандра он и так гадкий - это только у синусоиды (гармоники) он хорошим может быть.

Проблема возникает, когда источник меандра с большим jitter'ом используется для тактирования АЦП.

При этом семплирование сигнала происходит в случайные моменты времени

и если сигнал за время равное времени jitter'а быстро меняется,

то АЦП будет выдавать неверные значения:

 

AD42-02_02.jpg

 

Как следствие - при увеличении частоты измеряемого сигнала падает отношение сигнал/шум:

 

AD42-02_03.jpg

 

Analog-to-Digital Converter Clock Optimization.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А чем плох джиттер 50 ps у моей CDCE913? :) Видела я это значение в ее даташите, но решила, что это не так уж и плохо.

..грубо говоря плохой джиттер может превратить ваш 16 битный АЦП в 8 битный (в зависимости частот измеряемых сигналов) , тоже самое с ЦАПом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Проблема возникает, когда источник меандра с большим jitter'ом используется для тактирования АЦП.

При этом семплирование сигнала происходит в случайные моменты времени

и если сигнал за время равное времени jitter'а быстро меняется, то АЦП будет выдавать неверные значения

..грубо говоря плохой джиттер может превратить ваш 16 битный АЦП в 8 битный (в зависимости частот измеряемых сигналов), тоже самое с ЦАПом.

 

А причем здесь АЦП? Смотрите: электрические величины, как и многое другое, могут иметь два разных назначения - использоваться для измерения или для потребления. Никто не требует, чтобы в магазине кило картошки соотвествовало эталону килограмма в палате мер и весов. А почему? Да потому, что эталон килограмма предназначен для измерения (метрических целей), а картошка для потребления.

 

Точно так же электрический чайник, на котором написано "1.5 КВт", едва ли соответствует этой мощности с точностью даже в 1% - наверняка отклонение здесь гораздо больше. Оно и понятно, т.к. чайник не метрический инструмент, а потому эталонных требований к нему предъявлять нельзя. Тоже самое касается бытовых источников света, напряжения батареек, емкости аккумуляторов и много чего другого, что предназначено для потребления, а не для измерения. А резистор с точность 1% от номинала - это совсем хороший резистор, а вовсе не плохой. Вот и от блока питания компьютера не требуют 5-ти вольт с точностью лучше 1%, а от источника опорного напряжения требуют. И это снова потому, что опора обязана исполнять некоторые требования, предъявляемые к эталону, а блок питания не обязан.

 

В тех случаях, когда частота обуславливает точность АЦП или ЦАП, то этим она сама нарывается на эталонные требования, т.к. АЦП - измерительный прибор, а ЦАП сам играет роль эталона. Но это произошло только потому, что ее применение переместилось из области использования в область измерения.

 

Вот и мои цели не требуют эталонной скважности, а достаточно того, чтобы за секунду было выдано заказанное число импульсов. Т.е. мне частота нужна исключительно для счетных целей, на которые ширина импульса влияния не оказывает (лишь бы отдельные импульсы не сливались друг с другом и распознавались счетчиком как разные).

Share this post


Link to post
Share on other sites
А причем здесь АЦП?

 

Вот и мои цели не требуют эталонной скважности, а достаточно того, чтобы за секунду было выдано заказанное число импульсов. Т.е. мне частота нужна исключительно для счетных целей, на которые ширина импульса влияния не оказывает (лишь бы отдельные импульсы не сливались друг с другом и распознавались счетчиком как разные).

Ну мы ж не знали Ваши цели. Ибо привыкли - если внешний клокер - то для чистоты и порядку. Иначе, по моему чайниковскому в эмбеддерстве мнению, сейчас должно быть достаточное количество средств с синтезаторами клоков внутри микроконтроллеров или ПЛИС плюс еще и с зелеными функциями загрязнения клоков, ну там типа спред спектрум для уменьшения EMI. Где чистота клока не важна. Сами такое используем. Внешние клокеры видел только на достаточно древних принтерах и контроллерах HDD рейд массивов. Но чтобы нам сейчас поставить внешний клокер - то только на ВЧ АЦП, ЦАП или синтез. И чем чище, тем лучше.

Edited by ledum

Share this post


Link to post
Share on other sites
Но чтобы нам сейчас поставить внешний клокер - то только на ВЧ АЦП, ЦАП или синтез.

Да вот не скажите. Я исходно искал себе микросхему для тактирования процессора. Нужен был достаточно широкий диапазон частот (вариантов процессора много) и возможность перестраивать (разгон там и все такое). Кроме того, появляется независимость от кварца (ставь что хочешь). И выходов несколько (если надо в несколько точек подвести, плюс есть варианты с бОльшим количеством выходов). И перестраиваются эти выходы независимо (почти). И т.д. Отличная вещь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Я исходно искал себе микросхему для тактирования процессора. Нужен был достаточно широкий диапазон частот (вариантов процессора много) и возможность перестраивать (разгон там и все такое). Кроме того, появляется независимость от кварца (ставь что хочешь). И выходов несколько (если надо в несколько точек подвести, плюс есть варианты с бОльшим количеством выходов). И перестраиваются эти выходы независимо (почти). И т.д. Отличная вещь.

 

И что? Нашли такую? Вам до какой наивысшей частоты такой генератор надо? А то, глядишь, моя CDCE913 как раз вам сгодится. :) Для тактовых целей малый джиттер не так уж и важен, как я думаю.

 

По этому случаю добавлю, что у CDCE913 имеется еще возможность запомнить свою настройку в энергонезависимой памяти (благо для этого всего 20-байт ей нужно), после чего ее можно использовать без связки с МК, как генератор постоянной частоты.

 

Более того, линии I2С с этом случае могут использоваться по иному назначению - как уровни (high - low), выбирающие один из вариантов. С этим я досконально не разбиралась (мне не надо), но два варианта задания параметров частоты там точно есть. И если их оба в память записать, то и переключение можно делать на лету.

 

Я вообще полагаю, что три выхода от одного PLL ей сделали как раз для того, чтобы можно было отдельно тактировать ядро, память и шину разными частотами, получаемыми от деления одной частоты PLL. Но если это условие не годится (все три частоты не имеют общего делителя), то для таких случаев имеются старшие сёстры - CDCE925 и CDCE937, у которых PLL две или три штуки, соответственно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
И что? Нашли такую? Вам до какой наивысшей частоты такой генератор надо? А то, глядишь, моя CDCE913 как раз вам сгодится. :) Для тактовых целей малый джиттер не так уж и важен, как я думаю.

Эмм... Кагбэ если пролистать топик назад, то видно, что это я ее и предложил. :)

Естественно, все эти плюсы я уже почувствовал, т.к. она у меня стоит там, где и было задумано, и отлично выполняет свои функции. Даже купили eval board, чтобы пользоваться софтом clock pro, там все красиво и в картинках.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть задумка использовать CDCE913 как дешевый очиститель джитера клока 10 МГц:

Связка примерно следующая:

* С бекплейна на плату приходят "грязные" 10 МГц

* Грязные 10 МГц идут на PLL ADF4001 (или что-то другое с внешним VCO)

* На CDCE913 висит кварц на 10 МГц

* Выход "CP" PLL через НЧ фильтр идёт на Vctr CDCE913

* Выход Y1 CDCE913 возвращается на RFin PLL.

 

По идее, если я не включаю PLL внутри CDCE913 (т.е. использую её конфигурацию "по умолчанию"), то CDCE913 в связке с кварцем 10 МГц и управлением через лапу Vctr - это очень дешевый VCXO.

 

Теперь вопрос: сколько джитера я получу на выходе CDCE913 ?

Даташит говорит о джитере 60-100пс при использовании внутренней PLL (если я правильно понял). Но в описанной выше конфигурации PLL отключена.

 

Может быть кто-то уже ставил подобные эксперименты?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this