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賽靈思FPGA全局時鐘網絡結構詳解

作者: 時間:2014-02-14 來源:摘自《電子發燒友》 收藏

  1)DLL模塊

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/221556.htm

  DLL 主要由一個延時線和控制邏輯組成。延時線對時鐘輸入端CLKIN產生一個延時,時鐘分布網線將該時鐘分配到器件內的各個寄存器和時鐘反饋端CLKFB;控制邏輯在反饋時鐘到達時采樣輸入時鐘以調整二者之間的偏差,實現輸入和輸出的零延時,如圖3所示。具體工作原理是:控制邏輯在比較輸入時鐘和反饋時鐘的偏差后,調整延時線參數,在輸入時鐘后不停地插入延時,直到輸入時鐘和反饋時鐘的上升沿同步,鎖定環路進入“鎖定”狀態,只要輸入時鐘不發生變化,輸入時鐘和反饋時鐘就保持同步。DLL可以被用來實現一些電路以完善和簡化系統級設計,如提供零傳播延遲,低時鐘相位差和高級時鐘區域控制等。

DLL模塊

  在芯片中,典型的DLL標準原型如圖4所示,其管腳分別說明如下:

在Xilinx芯片中,典型的DLL標準原型如圖4所示

  CLKIN(源時鐘輸入):DLL輸入,通常來自IBUFG或BUFG。

  CLKFB(反饋時鐘輸入):DLL時鐘反饋信號,該反饋信號必須源自CLK0或CLK2X,并通過IBUFG或BUFG相連。

  RST(復位):控制DLL的初始化,通常接地。

  CLK0(同頻信號輸出):與CLKIN無相位偏移;CLK90與CLKIN 有90度相位偏移;CLK180與CLKIN 有180度相位偏移;CLK270與CL KIN有270度相位偏移。

  CLKDV(分頻輸出):DLL輸出,是CLKIN的分頻。DLL支持的分頻系數為1.5,2,2.5,3,4,5,8 和16。

  CLK2X(兩倍信號輸出):CLKIN的2倍頻時鐘信號。

  LOCKED(輸出鎖存):為了完成鎖存,DLL可能要檢測上千個時鐘周期。當DLL完成鎖存之后,LOCKED有效。

  在 設計中,消除時鐘的傳輸延遲,實現高扇出最簡單的方法就是用DLL,把CLK0 與CLKFB相連即可。利用一個DLL可以實現2倍頻輸出,如圖5所示。利用兩個DLL 就可以實現4倍頻輸出,如圖6所示。

利用兩個DLL 就可以實現4倍頻輸出

  2)數字頻率合成器

  DFS 可以為系統產生豐富的頻率合成時鐘信號,輸出信號為CLKFB和CLKFX180,可提供輸入時鐘頻率分數倍或整數倍的時鐘輸出頻率方案,輸出頻率范圍為 1.5~320 MHz(不同芯片的輸出頻率范圍是不同的)。這些頻率基于用戶自定義的兩個整數比值,一個是乘因子(CLKFX_ MULTIPLY),另外一個是除因子(CLKFX_ DIVIDE),輸入頻率和輸出頻率之間的關系為:

  比如取CLKFX_MULTIPLY = 3,CLKFX_DIVIDE = 1,PCB上源時鐘為100 MHz,通過 3倍頻后,就能驅動時鐘頻率在300 MHz的,從而減少了板上的時鐘路徑,簡化板子的設計,提供更好的信號完整性。

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