Generator zegara jest obwodem elektronicznym generującym sygnał zegarowy do synchronizacji obwodów cyfrowych. Taki sygnał może mieć dowolny kształt: zarówno prosty, prostokątny, jak i bardziej złożony. Głównymi elementami generatora jest obwód rezonansowy i wzmacniacz.
Sygnały zegarowe
W elektronice, zwłaszcza w synchronicznych sieciach cyfrowych, sygnał zegarowy jest sygnałem o stałej częstotliwości, dwóch stabilnych stanach (górnym i dolnym), zaprojektowanym w celu zharmonizowania pracy obwodów cyfrowych.
Sygnały zegarowe są generowane przez generatory zegara. Najbardziej rozpowszechnioną formą sygnału zegarowego jest meander (50% sygnał cyklu pracy). Cykl roboczy jest to stosunek czasu trwania impulsu. Innymi słowy, jest to część okresu, w którym sygnał jest aktywny.
Obwody oparte na obwodzie mogą stać się aktywne podczas przedniej, tylnej krawędzi lub, w przypadku podwojenia szybkości przesyłania danych, przedni i tylny front impulsu.
Zasada tworzenia zegara
Źródłem oscylacji zegara jest kryształ kwarcu, umiejscowiony w blaszanym korpusie. Po nałożeniu na kwarcową płytkę napięcia zaczyna wytwarzać mechaniczne wibracje. Pod działaniem efektu piezoelektrycznego na elektrodach krystalicznych podaje się pole elektromagnetyczne. Fluktuacje prądu elektrycznego trafiają do generatora, który w rzeczywistości również zamienia je w impulsy.
Generator impulsów zegarowych dla komputera
W komputerze generator odpowiada za synchronicznepraca wszystkich urządzeń: procesora, pamięci, magistrali danych. Pracę procesora można zatem porównać do pracy godzin. Instrukcje są wykonywane przez centralny procesor przez określoną liczbę cykli. Podobnie działa również zegar. Taktyka w zegarkach mechanicznych jest określana przez oscylacje wahadła.
Wydajność procesora zależy bezpośrednio od częstotliwości taktowania. Im wyższe są taktowania zegara, tym więcej instrukcji może wykonać procesor w określonym czasie. Jedna komenda lub instrukcja może być wykonana przez procesor dla części zegara lub przez kilkaset cykli. Ogólną tendencją nowoczesnej technologii komputerowej jest zmniejszenie liczby cykli przydzielanych na wdrożenie jednej z najprostszych instrukcji.
Przetaktowywanie
Szczególnie interesujący jest generator zegara dla procesorów dla overclockerów. Overclockerzy to profesjonaliści z dziedziny techniki komputerowej i amatorzy, którzy chcą zwiększyć produktywność swojego sprzętu. Przetaktowywanie jest teraz dostępne dla prostych użytkowników. Aby zmienić ustawienia komponentów komputera, czasami łatwo jest zalogować się do systemu BIOS. Przede wszystkim musisz odpowiedzieć na pytanie: co zwiększy produktywność? Tutaj wszystko jest bardzo proste. Producenci komponentów komputerowych w celu poprawy niezawodności swoich komponentów wprowadzają do nich zapasy technologiczne. To jest ten magazyn i przyciąga miłośników, aby wycisnąć maksimum ze swojego komputera. Jednym ze sposobów na przetaktowanie komputera jest jego wymianarezonator kwarcowy na krysztale o wyższej częstotliwości. Lub, na przykład, możesz usunąć dodatkowe elementy w postaci podziałów częstotliwości z obwodu generatora. W nowoczesnych komputerach generatory są na ogół wdrażane w tym samym układzie scalonym. Wartość częstotliwości zegara i mnożnika procesora, jak już wspomniano powyżej, można zmienić bezpośrednio z BIOS-u. Początkujący overclockerzy często pytają, jak określić model generatora zegara. Nie można tego zrobić za pomocą oprogramowania. Pozostaje tylko otworzyć jednostkę systemową i szukać wizualnie generatora. Z drugiej strony, metoda oprogramowania określa model płyty głównej (AIDA64 Everest i inne). Następnie poszukuje się szczegółowej instrukcji dla tego modelu, w której można znaleźć informacje na temat nazwy generatora. A skąd mam wiedzieć, że generator zegara ma domyślnie ustawioną częstotliwość taktowania i wartość po przetaktowaniu? Te informacje można znaleźć w instrukcji płyty głównej.
Podstawowe elementy
Kwarcowy piezoelektryczny patogen jest często używany jako obwód rezonansowy generatora. Równocześnie można zastosować prostsze obwody równoległego obwodu rezonansowego i obwodu RC (obwód składa się z kondensatora i rezystora). Generator może mieć dodatkowe obwody do zmiany sygnału głównego. Tak więc procesor 8088 wykorzystuje tylko dwie trzecie cyklu roboczego zegara. Wymaga to obecności generatora impulsów zegarowych. I wbudowana logika do konwersji działającejcykl Ponieważ postać sygnału wyjściowego staje się bardziej skomplikowana, na schemacie obwodu generatora impulsów zegarowych można zastosować mikser, dzielnik lub mnożnik częstotliwości. Mikser częstotliwości generuje sygnał, którego częstotliwość jest równa sumie lub różnicy dwóch częstotliwości sygnałów wejściowych. Pętla synchronizacji fazowej
System
Wiele urządzeń użyciu obwodu pętli synchronizacji fazy (PLL) do porównywania fazy oscylatora częstotliwość wyjściowa generatora sygnału oraz przesunięcie fazy tak, że stosunek fazy zbiegła.
Rysunek pokazuje schemat automatycznej regulacji częstotliwości (PLL). Urządzenie do porównywania faz (komparator) ma 2 wejścia i 1 wyjście. Jako sygnały wejściowe wykorzystywany jest sygnał z generatora generującego (sygnał na wejściu układu PLL) oraz sygnał z wyjścia oscylatora sterowanego napięciem (GWN). Komparator porównuje fazy obu sygnałów i generuje sygnał błędu, który następuje po filtrze dolnoprzepustowym (LPF), a od niego - w GUN, kontrolując częstotliwość.
Rodzaje generatorów zegara
1. Generatory generatorów ogólnego przeznaczenia Generalnie generatory wykorzystują PLL do generowania sygnałów wyjściowych ze wspólnej częstotliwości wejściowej. Używają prostych niedrogich kryształów kwarcu do uzyskania częstotliwości odniesienia. Z referencyjnego sygnału częstotliwości generują wyjściowe sygnały zegarowe z niskim poziomem drżenia przedniego sygnału. 2. Programowalne generatory Umożliwia zmianę współczynnika używanego przez dzielnik lub mnożnik. DziękiUmożliwia to wybór dowolnej z wielu częstotliwości wyjściowych bez zmiany części sprzętowej.
Zastosowanie synchronizujących generatorów sygnałów w sieciach SONET
Jest to generator zegara używany przez sieci dostawców usług, często w postaci wbudowanego źródła sygnału (BITS) dla centrali.
Cyfrowe systemy przełączające i niektóre systemy (takie jak syntetyczne cyfrowe systemy hierarchiczne SONET) zależą od niezawodnej synchronizacji wysokiej jakości. Aby zapewnić ten status, większość dostawców usług korzysta z schematów sygnalizacji synchronizacji między biurami i wdraża koncepcję BITS w celu zapewnienia synchronizacji w biurze. Na wejściu generatora zegara odbierane są przychodzące sygnały synchronizacji i wyprowadzane są sygnały wyjściowe synchronizacji. Sygnały synchronizacji DS-1 lub CC (sygnały złożone) mogą działać jako wejściowe sygnały odniesienia, sygnały sygnałowe DS-1 lub CC mogą również być sygnałami wyjściowymi. Skład generatora:
wejściowy interfejs synchronizacji, akceptuje przychodzące sygnały DS-1 lub CC;
schemat generowania sygnałów synchronicznych, który generuje sygnały synchronizacji wykorzystywane przez schemat dystrybucji przez schemat dystrybucji sygnału źródłowego;
obwód wyjściowy do dystrybucji sygnałów synchronizacji, tworzy zestaw sygnałów DS-1 i CC;
charakterystyczny obwód sterujący, przeznaczony do sterowania parametrami synchronizacji sygnałów wejściowych;
interfejs systemu alarmowego, podłączony do centralnego systemu alarmowego w centrali;
urzędowyInterfejs zaprojektowany do użytku przez lokalny personel serwisowy i utrzymuje komunikację ze zdalnymi systemami operacyjnymi.
