товаров: 0 шт.

на сумму: 0 руб.

РадиоТехИндустрия / Новости / 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.