Kysymys:
Mitkä komponentit tai piirit tarjoavat erittäin nopeita ja tarkkoja kelloja?
krb686
2015-03-04 09:23:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Olen ollut jonkin aikaa utelias tekemään joitain nopeita projekteja, kuten mittaamaan radioaaltojen vastaanoton aikaeroja, ja mietin, onko olemassa komponentteja, jotka tarjoavat kelloja paljon nopeammin kuin tyypillinen keskusyksikkö pystyy, kuten jopa 10 GHz tai enemmän. Nopein kello, jota olen käyttänyt, on linuxin CLOCK_MONOTONIC , tarkkuus 1 nanosekunti. Tämä saa minut myös miettimään, miksi prosessorin todelliselle nopeudelle ei ole tarkkaa kelloa, joka pyörii yli kaksinkertaisella nopeudella.

Mitä lähestymistapaa käytetään tällaisten kellojen luomiseen? Ja miten nämä kellot voidaan liittää muihin piireihin? Onko todella digitaalisia tai analogisia piirejä, jotka voivat toimia niin nopeasti?

mahdollinen kopio [Mistä / mikä toimii kellona (esimerkiksi Intel i3-7) mikroprosessorissa?] (http://electronics.stackexchange.com/questions/129869/where-what-functions-as-a-clock-Intel-i3-7-mikroprosessori)
[Liittyvä vastaus] (http://electronics.stackexchange.com/a/77633/7036) tarkkuusoskillaattoreista (ei kaksoiskappale).
@IgnacioVazquez-Abrams Kiitos Ignacio, mutta mielestäni tällä kysymyksellä on ansio pysyä avoimena.Viitattu kysymyksesi keskittyy Intel i3 / i5 / i7 -prosessoreissa olevaan kelloon, ja sillä on yksi vastaus, jossa yleisesti sanotaan * kvartsikide *.Olen erityisesti kiinnostunut kelloista nopeammin ja paljon nopeammin kuin mitä tällaisissa prosessoreissa on.
Sitä vastauksen toinen virke kattaa.
@IgnacioVazquez-Abrams Linkitetyn kysymyksen vastauksen toinen virke on siis: * CPU: n sisällä on laite nimeltä Phase Locked Loop (PLL), jota käytetään lukitsemaan jänniteohjatun oskillaattorin (VCO) lähtö hyvinmääritelty suhde referenssikelloon. * Tämä viittaa minulle siihen, että PLL: llä ja VCO: lla on jotain tekemistä sen kanssa, mutta jos minä jo tiesin, mitä PLL: t / VCO: t ovat, en olisi kysynyt tätä kysymystä.Missään vastauksessa se ei ehdota tai viittaa PLL: itä / VCO: ita kelloihin paljon nopeammin kuin mitä tavallisessa prosessorissa on.
@IgnacioVazquez-Abrams AinoahuvmCMT Vain niin, että tiedät, ettei mitään rikosta ole tarkoitettu, mutta toivon vain, ettet ole uhri olettaen, että ihmiset tietävät enemmän kuin he, jos olet hyvin perehtynyt aiheeseen.Lisäksi kommenttisi tarjoaa nyt jonkinlaisen oivalluksen tai polun, jota on noudatettava oppiaksesi tästä aiheesta, mutta jos se ei olisi niin, jos törmäsin linkitettyyn vastaukseesi yksin, minulla ei olisi taipumusta tai syytä ajatella, että vastasin riittävästialkuperäinen kysymys.Tästä syystä tämä kysymys.
(Jopa jonkin verran) täydellinen selitys siitä, mitä ovat VCO: t ja PLL: t, olisi liian suuri yhdelle vastaukselle tällä sivustolla.Mutta nyt, kun tiedät nuo termit, voit google ja löytää paljon tietoa niistä.
Uskon, että näitä laitteita kutsutaan yleensä kello- tai taajuussyntetisaattoreiksi, ja ne voivat yleensä tehdä moduuleja / jakoa tai taajuuksien kertoja, ja niihin liittyy usein vaihelukitussilmukka, kuten tähän kysymykseen annetuissa vastauksissa nähdään.
Temppu, jonka olen nähnyt käytetyn joissakin prosessoreissa, on kaksi tai useampia kelloja samalla taajuudella, mutta vaihetta siirretty toistensa suhteen.Vaikka taajuus on sama, tuloksena olevalla reunayhdistelmällä on suurempi resoluutio.
@jippie Onko sinulla linkkiä, jonka voin lukea?
@krb686 on hakemuksesi projektin kellolle tai tavoitteelle mitata aikaväli hyvin tarkasti?Jos on, minulla on vain asia, kirjoitan vastauksen.
Kuten @jippie mainitsee, tekniikkaa yhdistää useita saman taajuuden kelloja eri vaihesiirroilla kutsutaan lomitukseksi.Sitä käytetään datamuunninarkkitehtuureissa korkeampien taajuuksien saavuttamiseksi, mutta se kärsii kannustimista, jotka johtuvat eri kellojen ajoituksesta, vahvistuksesta, DC-siirtymästä ja kaistanleveydestä.Jos haluat lukea lisää siitä, tässä on hyvä sovellushuomautus ADC-kellojen lomittamisesta: http://www.ti.com/lit/wp/snaa111/snaa111.pdf
Näyttää siltä, että oletat, että korkean resoluution kello tekee järjestelmästäsi ja sovelluksestasi erittäin tarkan.Näin ei todennäköisesti ole.Ei liity suoraan, mutta tässä on kohtuullisen hyvä selitys [tarkkuudelle, tarkkuudelle, tarkkuudelle ja vakaudelle] (https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn553408%28v=vs.85% 29.aspx # resoluutio__tarkkuus__tarkkuus__jastettavuus).
CSAC http://tycho.usno.navy.mil/ptti/2011papers/Paper27.pdf Siellä on myös "Kvanttikello" http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature12941.html? message-global = poista nämä lisäisivät vain kerskumisoikeuksia tutkimukseen.
@Bruno Tiedän, että nopea kello ei välttämättä tee järjestelmästä tarkkaa, mutta nopea kello voi olla tarpeen tarkkuuden saavuttamiseksi, jos vaaditaan nopeita mittauksia.Kiitos linkistä!
Viisi vastused:
FullmetalEngineer
2015-03-04 11:01:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Olen ollut utelias jo jonkin aikaa ... ja mietin, onko olemassa komponentteja, jotka tarjoavat kelloja paljon nopeammin kuin tyypillinen prosessori pystyy, kuten jopa 10 GHz tai nopeampi.

Optoelektroniset oskillaattorit (OEO) ovat oskillaattoreita, jotka ottavat fotonisignaalin, kuten pumppulaserin, moduloivat sitä ja muuttavat sen sähköiseksi signaaliksi fotodiodin avulla. Näiden OEO: iden tuottamilla signaaleilla on erittäin korkea Q-kerroin ja siten erittäin matala värinä. Tässä on kaavio OEO: sta, joka on otettu tästä OEO-yleiskatsauksesta. Tässä keskitytään erittäin korkeaan vakauteen, ei suurtaajuiseen lähtöön. Mutta on myös OEO: ita, jotka saavuttavat korkeat taajuudet, esimerkiksi tämä kaksisilmukkainen OEO saavuttaa viritysalueen 32 - 42,7 GHz.

enter image description here

Fotonoskillaattoreiden lisäksi taajuussyntetisaattorit voivat tuottaa yli 10 GHz: n kelloja. Kuten muut vastaukset ovat maininneet, nämä voivat saavuttaa taajuuksia yli 10 GHz. Esimerkiksi analogiset laitteet valmistaa taajuussyntetisaattorin, joka tuottaa jopa 13,6 GHz: n taajuuksia. Lisäksi syntetisaattorit generoivat taajuudet signaaligeneraattoreille, kuten tämä, joka voi saavuttaa 67 GHz.


Tässä on lyhyt katsaus syntetisaattoreihin, jos haluat lukea se.

Syntetisaattori koostuu PLL: stä (joka sisältää VCO: n) ja joskus myös mikrokontrollerista keinona säätää PLL digitaalisesti.

Lainaus Analogisten laitteiden opetusohjelma PLL-laitteista:

Vaihelukittu silmukka on takaisinkytkentäjärjestelmä, joka yhdistää VCO: n ja vaihekomparaattorin siten, että oskillaattori pitää vakion vaihekulman referenssiin signaali. Vaihelukittuja silmukoita voidaan käyttää esimerkiksi vakaiden lähtösignaalien tuottamiseen kiinteästä matalataajuisesta signaalista.

enter image description here

VCO (Voltage Controlled Oskillator) on piiri, joka tuottaa viritystaajuuden ohjaaman lähtötaajuuden. Yksi tapa toteuttaa VCO on soveltaa viritysjännitettä varaktoreihin, jotka säätävät piirin LC-säiliön kapasitanssia ja muodostavat toisen taajuuden.

Pohjimmiltaan PLL: ää käytetään tuottamaan vaihekerroin pienemmällä vertailutaajuudella. Ne ovat tottuneet kellon datamuuntimiin, jotka voivat nousta jopa useisiin GSPS: iin, ja suorittimiin. jne.). Toisin kuin syntetisaattorit, ne tuottavat kuitenkin kiinteän taajuuden. Ne on yleensä suunniteltu erittäin matalalle vaihekohinalle ja pitkäaikaiselle vakaudelle, ei korkeille lähtötaajuuksille. Näiden ominaisuuksien vuoksi niitä käytetään usein viitteenä PLL: eille.

Adam Haun
2015-03-04 13:18:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En tiedä korkeista taajuuksista, mutta LeapSecond.com -sivustolla on siisti diasarja, joka kulkee kymmenen voimaa -tyylisellä matkalla eri tarkkuustasoilla ajanoton standardeissa. . Tässä on luettelo kunkin kohteen tarkkuudesta sekunneissa. Ehkä muut voivat muokata tätä vastausta täyttääkseen muut elektroniset laitteet.

  • \ $ 10 ^ {- 1} \ $ (10%): Ihmisen syke
  • \ $ 10 ^ {-2} \ $ (1%): Haarukan oskillaattori
  • \ $ 10 ^ {- 3} \ $ (0,1%): Tarkkuusviritin
  • \ $ 10 ^ {- 4} \ $ (100 ppm): mekaaninen oskillaattori
  • \ $ 10 ^ {- 5} \ $ (10 ppm): Verkkovirta (yli 1 sekunti, pitkän aikavälin keskiarvo on parempi)
  • \ $ 10 ^ {- 6} \ $ (1 ppm): kvartsi-kellokideoskillaattori
  • \ $ 10 ^ {- 7} \ $ (100 ppb): 1940-luvun laivaston kronometri (näyttää upea seinäkello)
  • \ $ 10 ^ {- 8} \ $ (10 ppb): Huipputekninen heilurikello
  • \ $ 10 ^ {- 9} \ $ (1 ppb) : Maapallon kierto
  • \ $ 10 ^ {- 10} \ $: uunilla ohjattu kideoskillaattori (OCXO)
  • \ $ 10 ^ {- 11} \ $: hyvä OCXO
  • \ $ 10 ^ {- 12} \ $: Erinomainen OCXO
  • \ $ 10 ^ {- 13} \ $: Rubidiumoskillaattori
  • \ $ 10 ^ {- 14} \ $: Cesiumoskillaattori (lyhytaikainen) tai BVA-kvartsi (äärimmäisen lyhytaikainen)
  • \ $ 10 ^ {- 15} \ $: Vetymaskeri (lyhytaikainen) tai cesiumoskillaattori (pitkäaikainen)

Tarkkuus ei tietenkään ole sama kuin tarkkuus. Vetymaser kuulostaa todella jännittävältä, kunnes huomaat, että se värähtelee vain 1,4 GHz: n taajuudella. Tarkka taajuusstandardi on vain osa kuvaa. Jotkut näistä oskillaattoreista saavuttavat parhaan suorituskykynsä vasta pitkän lämmittelyjakson jälkeen. Jotkut kärsivät pitkäaikaisesta ajautumisesta.

pjc50
2015-03-04 15:43:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

radioaaltojen vastaanoton aikaerojen mittaaminen

Tämä liittyy interferometriaan , eikö olekin? Sitä ei yleensä tehdä niin mittaamalla signaalien saapumisaikaa jonkinlaista nopeaa sekuntikelloa vastaan, vaan mittaamalla vaihe-eroja. Jos sinulla on 1 GHz: n signaali ja pystyt mittaamaan sen vaiheen 1%: n sisällä, se on itse asiassa hyödyllisempi kuin 10 GHz: n näytekello.

The Photon
2015-03-04 11:00:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

on olemassa komponentteja, jotka tarjoavat kelloja paljon nopeammin kuin tyypillinen prosessori, kuten jopa 10 GHz tai nopeampi.

Kuten muissa vastauksissa mainittiin, tällä hetkellä hanki puolijohde-VCO: t lähtötaajuudella 20-30 GHz: n alueelle. Vakauden takaamiseksi näitä oskillaattoreita on tyypillisesti käytettävä vaihelukitussa silmukassa (PLL), johon viitataan korkean vakauden kideoskillaattorilla matalammalla taajuudella (yleinen 50-200 MHz).

nopea projektit, kuten radioaaltojen vastaanoton aikaerojen mittaus. Pelkkä mittausjärjestelmän suunnittelu siten, että kellosignaali saapuu kahteen mittauspiiriin samalla viiveellä (tai tunnetulla viive-erolla) on vaikeampi kuin löytää 20 GHz: n oskillaattori. Toinen haaste on suunnitella näytepiirisi reagoimaan tuloärsykkeisiin tasaisella viiveellä.

Connor Wolf
2015-03-04 10:32:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Voit ostaa kaupallisia oskillaattoreita, joiden nopeus on vähintään 6 Ghz ilman liikaa vaivaa.

Korkeamman taajuuden oskillaattoreita voidaan valmistaa, mutta ne on yleensä suunniteltava tiettyä käyttöä varten, koska vain laitteen pakkaus alkaa tulla ongelmalliseksi hyvin korkeilla taajuuksilla.

Yleensä tämäntyyppiset oskillaattorit eivät ole niin tarkkoja, ainakaan itsestään. Niitä käytetään yleensä ns. vaihelukitussa silmukassa, joka käyttää matalataajuista, tarkkaa oskillaattoria "kurittamaan" korkeamman taajuuden oskillaattoria vertaamalla kahden kellon vaihetta ja käyttämällä tämä vertailu moduloi ohjausjännite VCO: lle.

On myös mahdollista kertoa matalampi taajuus korkeammalle taajuudelle, mikä voi sallia oskillaattorijärjestelmän monimutkaisemmat osat (VCO) toimimaan lähestyttävämmällä (ja testattavammalla) taajuudella ja silti korkean taajuuden lähdöllä.


Kun taajuus nousee vielä korkeammaksi, oskillaattorijärjestelmät muuttuvat entistä eksoottisemmiksi:

Voit myös ostaa korkeamman taajuuden VCO: ita.Macomilla on jopa 14,4 GHz: n luettelomallit.Analogilla (aiemmin Hittite Microwave) on luettelomalli 23,8-24,8 GHz: lle.Vain esimerkiksi.
@ThePhoton - Joo, lisätään tavaraa tällä hetkellä.Hittiteellä on kertoimet, jotka nousevat jopa 46 GHz: iin.
Halusin juuri lisätä "ja jopa 20 GHz: n taajuuksille, joilla on todella laaja viritysalue, on YIG-oskillaattori"


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...