Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 80MHz Takt erzeugen


von Stefan L. (l0ui)


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Hallo Liebe Bastler Gemeinde,



Ich möchte den A/D-Wandler LTC2315-12 mit seinen 5MSPS nutzen. Dessen 
Daten gehen anschließend auf ein ASIC und werden dort weiterverarbeitet.

Die maximale Samplerate wird mit einem Takt von 87,5MHz (max) erreicht, 
mein Bus am ASIC Läuft auch mit 80MHz. Nun ist mein Plan beides über ein 
gemeinsamen 80MHz Clock zu versorgen. Leider habe ich was so hohe 
Taktraten angeht noch keinerlei Erfahrung. Auch was Störfestigkeiten 
Rauschen, Flankensteilheit etc. angeht...

Mein erster Gedanke ist ein Crystal Oszillator zu verwenden z.B.:
FXO-HC736R-80 Crystal Oscillator, 80 MHz, ±25ppm HCMOS

oder einen kleineren 20MHz Oszillator und diesen über einen 4x 
clock-multiplier z.B.: NB3N511 zu verfielfältigen.


Bei meiner online Recherche bin ich außerdem auf den CY2292
(Three-PLL General-Purpose EPROM-Programmable Clock Generator) gestoßen.


Meine Frage nun: ist es ratsam den Takt mit dem Oszillator (und /oder 
Clock-multiplier) oder lieber über einen programmierbaren Generator  zu 
erzeugen. Hat schon jemand Erfahrungen mit sowas gemacht und kann mir 
eventuell Tipps geben?


Vielen Dank vorab für eure Hilfe.

von Christian B. (casandro)


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Nimm so einen fertigen 80MHz Oszillator, da gibts Du Strom drauf und 
80MHz kommt raus.

Wichtig ist da ein halbwegs brauchbares Layout, aber das ist beim Takt 
weniger kritisch als bei den Signalen. Halte Deine Leitungen deutlich 
unter einem Zehntel der Wellenlänge, sprich unter 20cm, und mach 
ordentlich Masseflächen, so dass der Strom der zurück zum Oszillator 
fließt auch möglichst den gleichen Weg geht.

von m.n. (Gast)


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Christian B. schrieb:
> Nimm so einen fertigen 80MHz Oszillator, da gibts Du Strom drauf und
> 80MHz kommt raus.

Sinnvoller ist es wohl, eine Versorgungsspannung anzulegen.
Gerade nicht lieferbar aber im Prinzip so etwas: 
https://www.reichelt.de/Oszillatoren/2/index.html?ACTION=2&LA=3&GROUP=B42&GROUPID=3174&START=0&OFFSET=16&SHOW=1;SID=96WejI9qwQATQAAFEdgQ02e31676a6a6eaf1676957b91ea4c8528

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Der LTC2315-12 hat gar keinen separaten Takteingang, sondern nur des 
seines SPI-Interfaces. Folglich sollte dieser Takt höchstwahrscheinlich 
auch nicht separat zugeführt werden, sondern vom SPI Master stammen, 
d.h. Deinem ASIC, damit die Phasenlage exakt passt.

Oder ist für Dein ominöses ASIC tatsächlich vorgesehen, dessen 
Eingangstakt tatsächlich direkt auf den ADC zu führen? Was 
sagen/schreiben denn die ASIC-Entwickler hierzu? Ist das ASIC schon 
fertig oder noch in Entwicklung?

Bezüglich der Auswahl eines geeigneten Quarzoszillators muss man sich 
ggf. entscheiden, welches die entscheidenden Kriterien sind: 
Frequenzstabilität, Phasenrauschen, Preis, Signalpegel. Will denn das 
ASIC ein unipolares oder differentielles Taktsignal sehen? Spannungs- 
oder stromgetrieben?

Sofern es die vorhandenen Stromversorgungen und Signalpegel erlauben, 
bietet es sich tatsächlich an, für den Oszillator eine separate 
Stromversorgung zu verwenden. Gut gewährt hat sich z.B. der ADP151 von 
Analog Devices, der speziell für solche Zwecke entwickelt wurde und in 
etlichen Ausgangsspannungsabstufungen erhältlich ist. Man sollte aber 
unbedingt beachten, dass ein LDO keine Filterung für hohe Frequenzen 
ersetzt.

Ich würde bei den meisten spannungsgetriebenen Oszillatoren direkt am 
Ausgang einen kleinen Serienwiderstand mit ca. 10-15 Ohm anbringen, um 
eventuelles "Klingeln" zu unterdrücken.

von Hobbit (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Ich würde bei den meisten spannungsgetriebenen Oszillatoren direkt am
> Ausgang einen kleinen Serienwiderstand mit ca. 10-15 Ohm anbringen, um
> eventuelles "Klingeln" zu unterdrücken.

Klingeln? Du meinst Interferenzschwingungen?

von Wolfgang (Gast)


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Hobbit schrieb:
> Klingeln? Du meinst Interferenzschwingungen?

Interferenzen mit dem an Impedanzstoßstellen reflektierten Signal.

von HildeK (Gast)


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Christian B. schrieb:
> Wichtig ist da ein halbwegs brauchbares Layout, aber das ist beim Takt
> weniger kritisch als bei den Signalen.

Umgekehrt! Die Taktflanke ist entscheidend für die Datenübernahme und 
die sollte so gut wie möglich sein. Daten haben oft die halbe Bitdauer 
Zeit zum sich beruhigen, das ist wesentlich unkritischer!

Hobbit schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Ich würde bei den meisten spannungsgetriebenen Oszillatoren direkt am
>> Ausgang einen kleinen Serienwiderstand mit ca. 10-15 Ohm anbringen, um
>> eventuelles "Klingeln" zu unterdrücken.
>
> Klingeln? Du meinst Interferenzschwingungen?

Nein, das sind Über- und Unterschwinger, herrührend von einer 
Fehlanpassung an die Leitung. Bei 80MHz sollte man schon versuchen, eine 
ordentliche Leitungsführung mit konstanter Impedanz zu haben.
Die genannten 10-15Ω sind eher wenig, hängt aber vom Oszillator und von 
der Leitungsimpedanz ab. 24-36Ω ist eher der Bereich, mit dem ich die 
besten Ergebnisse erzielt habe. Zur Not mal bei der Inbetriebnahme 
messen (am Leitungsende!) mit unterschiedlichen Werten für optimal 
Signalform. Und:
Andreas S. schrieb:
> direkt am Ausgang

Das heißt:
- konstante Leiterbreiten = konstante Impedanz
- GND-Bezug in der Nachbarlage ohne Unterbrechung (wurde schon genannt)
- Serienwiderstand am Ausgang (sog. Serienterminierung)
- möglichst wenig Vias - lieber mit den Datensignalen einmal öfter 
tauchen.
- zu anderen Signale etwas mehr Abstand halten
- keine Stichleitungen, keine Anzapfungen unterwegs.

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