时钟及定时

<p>时钟及定时设备指各种用于创建、管理、计数并分配数字时钟的元件。数字时钟是周期波形,通常为方波。所有带有存储器的数字电路需要时钟的边缘过渡,以更新并存储该流程的下个状态。这个过程称作同步,且使用时钟的过程被称为同步过程。需要时钟的应用四处可见 — 从最原始的计算设备起,人类建造的每个数字设备都依赖它。</p>
<p>定时基准振荡器通常可生成时钟。这是一个调谐至或可调谐至特定频率的共振电路。接通电源后,正反馈回路在共振部分的能量中循环相关的噪声能量。由于共振部分是带通滤波器,共振频率的能量将被放大,同时其他能量会被抑制,直至振荡器继续在单一频率共振为止。如果这个能量到达了振幅限度,它就变成削顶正弦波,并最终成为方波。</p>
<p>最简单情况下,时钟电路可由分立元件以 Hartley 或 Colpittes 振荡器电路的形式制成。这些通常并不十分准确。将晶体共振体(例如 32.768kHz 手表中的石英)放置在从输入到输出的整个反向 CMOS 缓冲器上,从而产生一个时钟(正如许多微控制器中所用),这种做法极为常见。石英晶体振荡器 (XO) 是如今最常使用的设备。基于振荡器的陶瓷表面声波 (SAW) 共振器也很常见。它有很多种不同的样式,可提供额外的准确度和控制。</p>
<p>许多共振器基于会随着时间、温度和电压改变性质的材料。这些特性会影响准确度、频率和牵引率(无论以何种方式,频率能够从中心共振频率调谐的程度)温度控制的晶体振荡器 (TCXO) 拥有内置的补偿网络,以降低由于温度改变造成的偏移。恒温晶体振荡器 (OCXO) 拥有内置的加热器和温度控制环路,它们可通过控制材料环境进一步提升准确度。电压控制晶体振荡器 (VCXO) 提供一个端口,该端口允许频率按照电压微调至更高或更低。</p>
<p>时钟参考可用于同步其他使用时钟生成器、时钟乘法器、相位锁定环路和频率合成器的频率。使用时钟缓冲器和时钟扇出分配器,可将它在 PCB 和背板周围缓冲和分配。时钟可在频域内振颤,以降低 EMI(开展频谱时钟生成器)。时钟噪声可使用抖动衰减器减弱。许多通信协议将时钟嵌入到数据转换中,供带锁相环路 (PLL) 的接收方恢复数据。随后使用时钟数据恢复 (CDR) 模块恢复数据。恢复的数据可以重新发送。与使用时钟恢复器再生的时钟同步。这为重复延长线缆和允许高速数据在极长距离内通信打下了基础。</p>
<p>实时时钟包含了一个计时器。该计时器累计震动次数,从而建立定时信息。它可按照当前时间进行更新,并保持准确的时间测量,其准确度与所用震荡器的准确度相同。实时时钟通常具有后备电源供电能力 — 内部和外部电源皆有。GPS 模块是供设计用的高准确度计时参考的最常见来源。GPS 模块通常提供绝对的即时信息,并可生成 1 秒定时时间(时间点)。</p>

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