Генератор тактовых импульсов
Генератор тактовой частоты (генератор тактовых импульсов) генерирует электрические импульсы заданной частоты (обычно прямоугольной формы) для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах и таймерах, микропроцессорной и другой цифровой технике. Тактовые импульсы часто используются как эталонная частота — считая их количество, можно, например, измерять временные интервалы.
В микропроцессорной технике один тактовый импульс, как правило, соответствует одной атомарной операции. Обработка одной инструкции может производиться за один или несколько тактов работы микропроцессора, в зависимости от архитектуры и типа инструкции. Частота тактовых импульсов определяет скорость вычислений.
Типы генераторов
В зависимости от сложности устройства, используют разные типы генераторов.
Микросхема тактового генератора Silego, установленного в ноутбуке Samsung
Классический
В несложных конструкциях, не критичных к стабильности тактового генератора, часто используется последовательное включение нескольких инверторов через RC-цепь. Частота колебаний зависит от номиналов резистора и конденсатора. Основной минус данной конструкции — низкая стабильность. Плюс — предельная простота.
Кварцевый
Кварц + микросхема генерации
Микросхема генерации представляет собой специальную микросхему, которая при подключении к её входам кварцевого резонатора будет выдавать на остальных выводах частоту, делённую или умноженную на исходную. Данное решение используется в часах, а также на старых материнских платах (где частоты шин были заранее известны, только внутренняя частота центрального процессора умножалась коэффициентом умножения).
Программируемая микросхема генерации
В современных материнских платах необходимо большое количество разных частот, помимо опорной частоты системной шины, которые, по возможности, не должны быть зависимы друг от друга. Хотя базовая частота всё же формируется кварцевым резонатором (частота — 14,3 МГц), она необходима лишь для работы самой микросхемы. Выходные же частоты корректируются самой микросхемой. Например, частота системной шины может быть всегда равна стандартным 33 МГц, AGP — 66 МГц и не зависеть от частоты FSB процессора.
Если в электронной схеме необходимо разделить частоту на 2 используют Т-триггер в режиме счётчика импульсов. Соответственно, для увеличения делителя увеличивают количество счётчиков (триггеров).
Тактовый генератор
Тактовый генератор — автогенератор, формирующий рабочие такты процессора («частоту»). В некоторых процессорах (например, Z80) выполняется встроенным.
Кроме тактовки процессора в обязанности тактового генератора входит организация циклов системной шины. Поэтому его работа часто тесно связана с циклами обновления памяти, контроллером ПДП и дешифратором сигналов состояния процессора.
См. также
- Кварцевый резонатор
- Кварцевый генератор
- Блокинг-генератор
- Генератор (электроника)
- Автогенератор
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
- Электронные компоненты
- Цифровые системы
- Генератор (электроника)
- Импульсная техника
- Базовые электронные узлы
Wikimedia Foundation . 2010 .
Что такое генератор тактовых импульсов
Работа электроники и, в частности, синхронных цифровых сетей, связана с необходимостью согласования по времени, передающего и принимающего устройств. Обеспечить стабильность синхронизации в такой системе возможно за счет использования генератора тактовых импульсов. Устройство успешно применяют в электронно-вычислительных машинах, таймерах и прочих цифровых устройствах.
Роль тактового генератора
Многие не догадываются о том, зачем нужен генератор тактовых импульсов. По сути, это простая электронная схема, которая используется для синхронизации работы других цифровых схем. Тактовый сигнал, который производит генератор, может иметь самую разную форму: синусоида, пила, трапеция, экспонента, но чаще всего – это прямоугольный импульс и т.д. Благодаря возможность задать частоту сигнала, ее можно использовать в качестве эталонной, к примеру, для измерения временных интервалов.
Применительно к микропроцессорному оборудованию, один тактовый импульс, в большинстве случаев, соответствует атомарной операции. А чтобы обработать одну инструкцию, необходимо несколько тактов. Конкретная величина будет зависеть от архитектуры микропроцессора и типа исполняющих инструкций. Именно частота является одной из главных компонент, определяющих скорость вычисления любого современного компьютера или мобильного устройства.
Принцип работы
Главными компонентами генератора тактовых импульсов, назначение которого в обеспечении синхронизации цифровых схем, являются резонансная схема и усилитель сигнала. В качестве источника колебаний в таких устройствах выступает кристалл кварца, помещенный в оловянный корпус. Принцип работы генератора в том, что, подавая напряжение на кварцевую пластину, кристалл совершает механические колебания. За счет пьезоэлелектрики наводится электродвижущая сила на электродах кристалла. В последующем, колебания тока определенной формы и частоты попадают на генератор, преобразующий их в тактовые электрические импульсы.
Вместо кварцевого пьезо-электрического возбудителя, в тактовых генераторах используют и иной базовый компонент – схемы параллельного резонансного контура. В наиболее простых случаях устанавливают электрическую цепь на основе резистора и емкости. При этом оборудование может оснащаться и дополнительными схемами, позволяющими управлять формой и амплитудой базового сигнала. С использованием более сложной формы, внутрь устройства помещают смеситель, делитель, а также умножитель частот. Каждый элемент выполняет свою функцию, делитель – пропорционально уменьшает, умножитель – увеличивает, а смеситель позволяет сгенерировать частоту, равную частоте суммы или разности нескольких входных сигналов.
Важность стабильности параметров генератора
Специалисты в области синхронизации цифровых схем, выделяют два типа стабильности генератора тактовых импульсов:
- долговременную;
- кратковременную.
Тип стабильности играет важнейшую роль в предназначении генератора, какой именно сфере он будет использоваться. Долговременная стабильность определяется как изменение частоты за длительный промежуток времени эксплуатации (обычно это сотни и даже тысячи лет).
Кратковременная стабильность определяет частотные изменения за очень небольшие периоды времени (мили, микро и наносекунды). Для большинства современных аудио устройств, интерес представляет именно этот тип стабильности, поскольку для них важно, чтобы сигнал передавался как можно стабильно во времени. Но в телекоммуникациях, будут играть роль как кратковременная, так и долговременная стабильность. И для этих целей уже используют специальные типы генераторов, с нагретой камерой, в которой помещается рубидий.
Генераторы тактовых импульсов
Входные сигналы: — видео BNC (0,5-2 Vp) NTSC (RS-170A), PAL (ITU-R624) и HD, — WORD/EXT BNC (0,5-5 Vp), — AES3/11 XLR (0,5-10 Vp) IEC60958-4, — калибровочный BNC (0,5-5 Vp), Исходяшие сигналы: — видео BNC — NTSC (RS-170A) PAL (ITU-R624), — World clock BNC (1-3,5 Vp) частота 32/44.1/48/88.2/96/176.4/192 kHz 11.2896/12.288 MHz, — AES3/11 XLR 2,5 Vp, — S/PDIF RCA 0,5 Vp IEC60958-3, частота 32/44.1/48/88.2/96/176.4/192 kHz, встроенный кварцевый осциллятор 0,01ppm, рабочая температура 0–40°C, размеры 483 x 45 x 310 мм, вес 3,2 кг.
По запросу
Входные сигналы: — WORD/EXT BNC (0,5-5 Vp), — AES3/11 XLR (0,5-10 Vp) IEC60958-4, — калибровочный BNC (0,5-5 Vp), Исходяшие сигналы: — World clock BNC (1-3,5 Vp) частота 32/44.1/48/88.2/96/176.4/192 kHz 11.2896/12.288 MHz, — AES3/11 XLR 2,5 Vp, — S/PDIF RCA 0,5 Vp IEC60958-3, частота 32/44.1/48/88.2/96/176.4/192 kHz, встроенный кварцевый осциллятор 0,01ppm, рабочая температура 0–40°C, размеры 483 x 45 x 310 мм, вес 3,1 кг.
По запросу
Резервный блок питания, входные сигналы: — видео in/out BNC (0,5-2 Vp) NTSC (29,97), NTSC B / W (30), PAL (25) и HD 720p-50, 59,97, 60/1080p-23.976, 24, 25, 29.97, 30, 59.94, 60/1080i-23,976, 24, 25, 29,97, 30, — WORD/EXT BNC (0,5-5 Vp), — AES3/11 XLR (0,5-10 Vp) IEC60958-4, — калибровочный BNC (0,5-5 Vp), Исходяшие сигналы: — видео, — World clock BNC (1-3,5 Vp) частота 32/44.1/48/88.2/96/176.4/192 kHz 11.2896/12.288 MHz, — AES3/11 XLR 2,5 Vp, — S/PDIF RCA 0,5 Vp IEC60958-3, частота 32/44.1/48/88.2/96/176.4/192 kHz, Euroblock 6 пин, параллельный, 20V, 35 мА, встроенный кварцевый осциллятор 0,01ppm, рабочая температура 0–40°C, размеры 483 x 45 x 310 мм, вес 3,3 кг.
По запросу
Генератор тактовых импульсов (он же генератор тактовой частоты или синхросигналов) – предназначен для синхронизации двух и более цифровых аудио/видео устройств по заданному тайм-коду. Такой тип приборов встречается в профессиональном кино- и аудио-производстве. Например, во время многоканальной записи в студии используется две звуковые карты по 8 каналов каждая. При прослушивании записанного материала обнаруживается, что первая группа каналов звучит асинхронно со второй группой, хотя все приборы исправны, а их настройки полностью идентичны. Притом асинхронность является незначительной, но все же слышна и вызывает дискомфорт. Данное явление свидетельствует о возникновении джиттера. Это происходит из-за нестабильности частоты дискретизации, которая хоть и является определенной, но в некоторых семплах временные интервалы имеют разную величину. Стандартными настройками и корректировками проблему не решить. Для устранения подобного диссонанса используется генератор тактовых импульсов, который включается в режим Master (ведущий). По заданной частоте дискретизации он передает тактовый синхросигнал подключенным к нему приборам, которые в свою очередь настраиваются в режим Slave (ведомый).
Генераторы синхросигналов в видеопроизводстве
В видеопроизводстве генераторы синхросигналов встречаются еще чаще, хотя синхронизацию устройств выполняют по тому же принципу что и в звукозаписи. Например, во время видеосъемки клипа или фильма, фрагмент снимается сразу несколькими камерами и с разной частотой кадров. Затем, на этапе монтажа выявляется некая асинхронность одной и той же сцены, снятой разными камерами. Причина остается прежней – возникновение джиттера в силу нестабильности частоты дискретизации. Поэтому есть необходимость прибегать к использованию генератора тактовых импульсов, который по тайм-коду синхронизирует все видео-съемочное оборудование, включая звукозаписывающие устройства.
Купить генератор тактовых импульсов
К подбору и покупке такого рода оборудования стоит подходить со всей ответственностью, так как генераторы синхросигналов довольно дорогостоящие устройства, и чтобы сэкономить свое время, рекомендуем Вам обратится к нашим специалистам по любому из указанных телефонов, где Вам подберут лучшее решение по оптимальной цене.
Помните, в нашем интернет магазине Вы найдете только оригинальную и сертифицированную продукцию с официальной гарантией производителя.
Что такое генератор тактовых импульсов?
Человечество на современном этапе не может обойтись без использования цифровых технологий. Компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны, фотоаппараты, часы и многочисленные иные гаджеты, которые стали так привычны и незаменимы, имеют в своей основе электронные компоненты, одной из важнейших характеристик функционирования которых является тактовая частота. Это последовательность импульсов (обычно прямоугольной формы), которая определяет порядок и скорость выполнения операций устройства.
Работа тактового генератора основана на принципе самовозбуждения электронной схемы, охваченной петлёй положительной обратной связи. Технические решения конструкционно могут быть самыми разными: применяются транзисторы (как правило, в составе специализированных чипов), туннельные диоды и иные компоненты с нелинейными вольт-амперными характеристиками. Обычный приём разработчиков аппаратуры на цифровых интегральных микросхемах – использование нескольких инверторов, соединённых последовательно, а для создания сдвига фаз и настройки периода колебания служит RC-цепочка.
Роль тактового генератора
Для взаимодействия различных узлов цифровых устройств необходима синхронизирующая привязка к единому циклическому процессу. Считая количество тактов эталонной частоты, можно отмерять временные интервалы и управлять моментами начала той или иной операции. Базовый генератор определяет частоту функционирования центрального процессора. На ней же основывается алгоритм работы шин компьютера (PCI, SATA, оперативной памяти).
Для понижения частоты в два раза, достаточно одного триггера. Если же их несколько, из них, комбинируя связи, можно организовать счётчик с заданным коэффициентом деления. Так формируются импульсы с определёнными временными параметрами, по фронту или спаду которых срабатывают те или иные узлы процессора и оперативной памяти. Отработка элементарной инструкции в зависимости от её типа может занимать от одного до нескольких десятков тактов. Таким образом, от выбора тактовой частоты напрямую зависит быстродействие компьютера.
Важность стабильности параметров генератора
Самый простой пример: сотовый телефон связывается с базовой станцией на строго определённой частоте. Идентификация абонента происходит с помощью передачи индивидуального кода, присвоенного sim-карте (Subscriber Identification Module). При малейшем изменении периода колебаний задающего генератора мобильного телефона может произойти сбой, и установление связи между абонентами станет невозможным. Поэтому для стабилизации частоты используют кварцевый генератор – именно этот компонент обладает необходимыми свойствами.