ZHCADJ9A December   2023  – January 2024 AMC1303M2520 , AMC1305L25 , AMC1306M25

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2数字接口时序规格的设计挑战
  6. 3具有时钟边沿延迟补偿的设计方法
    1. 3.1 具有软件可配置相位延迟的时钟信号补偿
    2. 3.2 具有硬件可配置相位延迟的时钟信号补偿
    3. 3.3 通过时钟返回进行时钟信号补偿
    4. 3.4 通过 MCU 的时钟反相来实现时钟信号补偿
  7. 4测试和验证
    1. 4.1 测试设备和软件
    2. 4.2 具有软件可配置相位延迟的时钟信号补偿测试
      1. 4.2.1 测试设置
      2. 4.2.2 测试测量结果
    3. 4.3 通过 MCU 上的时钟反相进行时钟信号补偿的测试
      1. 4.3.1 测试设置
      2. 4.3.2 测试测量结果
        1. 4.3.2.1 测试结果 – GPIO123 时钟输入无时钟反相
        2. 4.3.2.2 测试结果 – GPIO123 时钟输入的时钟反相
    4. 4.4 通过计算工具进行数字接口时序验证
      1. 4.4.1 不使用补偿方法的数字接口
      2. 4.4.2 常用方法 - 降低时钟频率
      3. 4.4.3 具有软件可配置相位延迟的时钟边沿补偿
  8. 5结语
  9. 6参考资料
  10. 7Revision History

结语

时钟边沿延迟补偿有助于通过隔离式 Δ-Σ 调制器和 MCU 数字接口满足建立时间和保持时间要求,而不必降低调制器时钟频率。这使得系统能够以完整性能运行。

可以通过多种方法实现时钟边沿延迟补偿,这些补偿方法包括:

  • 具有软件可配置相位延迟的附加时钟信号
  • 具有硬件可配置相位延迟的时钟信号
  • 时钟返回
  • MCU 的时钟反相

对于常用的隔离式 Δ-Σ 调制器型号,我们更详细地分析了具有软件可配置相位延迟的附加时钟信号和 MCU 时钟反相等补偿方法,并通过 AMC1306EVM 评估模块和 C2000 TMS320F28379D LaunchPad 以及选为 MCU 的 Sitara AM243x LaunchPad 进行了验证。测试结果对于具有 CMOS 接口和 SDFM 的 MCU 以及在处理 PRU 时没有 SDFM 的 Sitara MCU 同样适用。

表 5-1 显示了各种时钟信号补偿方法的优点和缺点。在下表中,使用缩写“软件相位延迟”和“硬件相位延迟”来表示具有软件可配置相位延迟的补偿和具有硬件可配置相位延迟的补偿。

表 5-1 时钟边沿补偿方法的比较
方法 优势 缺点
软件相位延迟
  • 补偿任何传播延迟
  • 允许使用高时钟频率来实现可靠的通信
  • 实施精确的相位延迟
  • 可在运行时更改
  • 无额外 BOM 成本
  • 需要一个额外的 MCU GPIO 和内部锁相时钟源
  • 额外的 MCU 软件
硬件相位延迟
  • 无需更改 MCU 软件
  • 无需额外的 MCU GPIO
  • 补偿取决于实施的硬件延迟
  • 硬件元件产生的相位延迟精度存在容差
  • 在运行时无法进行任何更改
  • 增加 BoM 成本
时钟返回
  • 无需进行软件和硬件设置
  • 并非适用于所有配置
  • 布局调整
  • 更长的时钟信号对瞬态噪声更敏感
时钟反相
  • 如果通过时钟周期的一半进行补偿可解决时序差异,那么实施会很简单
  • 并非适用于所有配置
  • 固定补偿,仅为时钟周期的一半
  • MCU 需要能够在 GPIO 输入处使时钟信号反相

根据 Δ-Σ 调制器的类型,因外部或内部时钟源和 CMOS 或 LVDS 接口存在差异,不同的时钟信号补偿方法可能各有优劣。表 5-2 比较了常用的各种 Δ-Σ 调制器的建议补偿方法。

表 5-2 为具有内部或外部时钟的调制器建议的时钟边沿补偿方法

方法

AMC1306M25

外部时钟 (CMOS)

AMC1305L25

外部时钟 (LVDS)

AMC1303M2520/10

内部时钟 (CMOS)

软件相位延迟 + + 不适用
硬件相位延迟 o o o
时钟返回 o - 不适用
时钟反相 o o +

对于需要外部时钟的调制器,具有软件可配置相位延迟的时钟信号补偿可提供出色性能,如果固定的一半时钟周期可满足要求,则随后在 MCU 实施时钟反相方法。这两种时钟信号补偿方法都有助于满足 MCU 的建立时间和保持时间要求,尤其是在调制器时钟频率较高时。使用 Δ-Σ 调制器 AMC1306M25 和 AMC1305L25 时,可使用以下计算工具来验证 MCU 的建立时间和保持时间要求。