时钟和数据恢复/结论
外观
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在过去几十年中,CDR 领域发生了很多变化,随之而来的是 CDR 工程师的工作也发生了变化。
- 单位成本。CDR 通常只是复杂但微小的硅芯片的一小部分。芯片内部可能不止一个 CDR,甚至可能在一个芯片内部制作一系列几乎完全相同的 CDR,只是在一些关键电路元件上略有不同。这些 CDR 中只有一个会实际使用。由于制造的可变性,某些关键电路元件的特性在最初无法精确选择。在生产中平衡性最好的那个将被选中。其他的则被弃用,几乎不关心它们的成本,这些成本实际上可以忽略不计。
- 每种设计的生产数量。一方面,随着制造技术的改进,单位成本下降,另一方面,每种设计恰好以越来越多的数量制造,遵循现代电子产品的趋势。
- 电路复杂性。如今,每个电路元件都可以使用非常复杂的电路块实现,并且越来越多的情况是,(低速)功能是由专用软件而不是硬件实现的。
- 频率。从 MHz 到 GHz。光纤等具有 THz 有用带宽的介质的广泛使用每天都为更高速度的应用开辟着可能性。同时,参考频率的精度也从数百 ppm 发展到十 ppm 或更低,使用参考振荡器频率精度低于 1 ppm 的消费电子产品正变得越来越普遍。
- 特定应用 CDR。通用 CDR 已经消失。在新系统和设备中,CDR 是为一个非常特定的应用定义的。如果应用随着设备的工作条件而发生变化,就会出现更多 CDR,最符合要求的 CDR 会在任何时候被激活。
- CAD 工具的多功能性。用于高级描述、综合、仿真,以及用于可测试性设计和自动生成所生成电路的测试软件。
- 测试设备的多功能性。电路可以被刺激、检查、表征、排除故障,其程度在几年前是不可想象的。
CDR 工程师变得越来越依赖于其电路部分的预定义解决方案、仿真和电路综合软件、表征和测试设备。
工程师在复杂组织中只专注于一项任务,而这个组织在世界各地部署了如此多的 CDR。
所有这一切的负面影响是可能会失去理解电路行为的能力。工程师需要用自己的智慧来理解 CDR 可能会被忽视,而只依赖于硬件和软件工具。
这种极端情况可能很少见,但经常会发现关于 CDR 的优秀技术文献,如果作者对基本数学模型有更好的了解和更多控制,这些文献可以得到改进。
- “所有模型都是错误的;有些模型是有用的” (乔治·E·P·博克斯)
- 在 CDR 的情况下,这句话可以改写为:“所有 CDR 模型都是错误的;有三个模型是有用的”。
如果工程师熟悉并使用三个简单的数学模型,那么许多问题可以得到更好的解决,或者更快地解决,如果不是完全避免的话,因为每个 CDR 的基本行为都可以参考其中之一。
两种架构(一阶和二阶)中的三种结构(1-1、2-1、2-2)是实际应用中使用的结构。
它们是唯一真正重要的模型(即使实际实现中的某些块是非线性的)。
事实上,实际 CDR PLL 的很大一部分包含一个或两个非线性块:在这些情况下,线性模型是不够的。尽管如此,结构仍然是一个很好的参考,线性模型即使不完整,也是一个非常有用的工具。
即使实际的 CDR 结构包含非线性背板,三个基本结构也用两个数字来表示,这两个数字在完全线性情况下识别它们的阶数和类型。
显然,在这些情况下,工程师还必须配备计算机仿真工具。
- 1 . 1 这种结构在实际实现中可以找到,无论是用线性块,还是用非线性相位比较器(以及 VCO)。
- 2 . 1 这种结构主要用于所有线性块。
- 2 . 2 这种结构在实际实现中总是用非线性相位比较器(以及 VCO)( 2 - 2 )。
因此,三个基本结构的最佳拟合如下
- 1 . 1 线性或非线性块;当 Es 根据定义为零时(= 用于相位对准器)时首选。当采集时间应最小化时(突发模式传输)首选。此外,在许多情况下,如果没有任何特定要求建议使用二阶环路,这是一个不错的选择。
- 2 . 1 : 用于使用线性块的再生器应用的首选。
- 2 . 2 : 适用于在连续模式应用中使用非线性(= 变化范围很广的增益)块的首选,特别是高性能单片实现。