Перевод Ю. Потапова

Проблемы современных программируемых генераторов

Точное знание технических характеристик и возможностей применения программируемых генераторов позволяет разработчикам быстро провести макетирование, отладку и испытания разработанных систем, а значит, значительно сократить путь изделия на рынок и время непредвиденных задержек производства при сбое в поставках нужных компонентов. Бит Кохер, менеджер по маркетингу и разработкам компании Saronix, размышляет над основными проблемами использования этих устройств в коммерческих проектах.

В эпоху значительного сокращения циклов разработки и ускорения производства электронного оборудования вопросы синхронизации занимают основное место. Для разработчика нет ничего более раздражающего, чем шестинедельное ожидание необходимых для макетирования деталей или, что ещё хуже, простой из-за отсутствия нужных комплектующих, когда основная часть работы по подготовке к выпуску крупной партии изделий выполнена, особенно, если это заказные микросхемы, такие как программируемые генераторы.

Использование в такой ситуации программируемых тактовых генераторов, частота которых может без труда программно изменена, выглядит весьма привлекательным. Применение единственного универсального элемента вместо решения бесконечных проблем со снабжением и пополнением запасов широкого списка комплектующих обеспечивает высокую гибкость производства и экономию средств не только OEM-производителям, но и предприятиям, занимающимся контрактными разработками или массовым выпуском электронного оборудования.

Но лишь совсем недавно программируемые генераторы выступили как реальная альтернатива или полезное дополнение к устройствам с фиксированной частотой. Подобно любой развивающейся технологии, эти устройства встретились лицом к лицу с массой технических проблем, значительно задержавших внедрение их первого поколения, а шумно разрекламированные в начале 1998 года генераторы второго поколения показали себя плохо в чувствительных к шуму системах из-за значительного уровня фазовых шумов.

К счастью, проблемы оказались не такими уж непреодолимыми, и современные программируемые генераторы, за редким исключением, могут удовлетворить почти все запросы макетирования и массового производства. Приведённая ниже информация поможет любому инженеру максимально использовать преимущества программируемых генераторов.

Снижение фазовых шумов

По всем своим параметрам программируемые тактовые генераторы эквивалентны своим собратьям с фиксированной частотой, исключение составляют лишь фазовые шумы. Увеличение фазовых шумов в программируемых генераторах определяется процедурой программирования, а точнее, используемыми в ней алгоритмами синтеза частоты. Ощутимый скачок уровня фазовых шумов имеет место, если в алгоритме используется умножение, причём прирост шума происходит пропорционально коэффициенту умножения, необходимому для получения требуемого значения частоты. Но если в алгоритме используется деление, то уровень фазовых шумов остаётся близким к аналогичным устройствам с фиксированной частотой генерации, с той лишь разницей, которая существует между кварцевыми и кремниевыми изделиями.

Первым производителем, использовавшим именно такие процедуры синтеза частоты, стала компания Saronix. Что более важно, идентичные характеристики получаются на различных программируемых устройствах производства этой фирмы, при условии, что каждый программатор (устройство, обеспечивающее установку частоты) использует идентичный алгоритм кодирования.

Благодаря достигнутому прогрессу, использование программируемых тактовых генераторов стало возможным почти во всех электронных устройствах даже в телекоммуникационных системах, где требования к уровню фазовых шумов особенно высоки.

Рассмотрим модем системы xDSL. Здесь на одной плате могут использоваться как генератор, задействованный в цепях, критичных к фазовым шумам, так и тактовый генератор, обеспечивающий работу цифрового сигнального процессора, который является абсолютно нечувствительным к ним. Кроме того, программируемые генераторы показали свою эффективность в таких областях вычислительной техники, как периферийные устройства, адаптеры и контроллеры.

В настоящее время стоимость этих изделий при поставке крупных партий несколько превышает стоимость генераторов с фиксированной частотой, но при мелких сериях для задач макетирования в ценовом отношении они оказываются эффективнее.

Наиболее оптимальным с точки зрения производства является использование программируемых генераторов при макетировании и отладке разрабатываемых систем, а также в качестве возможной экстренной замены в непредвиденных случаях на производстве. После окончания процесса макетирования в устройствах, выпускаемых крупными партиями, можно устанавливать дешёвые генераторы с фиксированной частотой.

Использование программируемых генераторов позволяет обеспечить эффективный механизм, позволяющий подстраховаться в условиях срыва поставок критических комплектующих. Малое время, требующееся на их освоение и внедрение, позволяет сохранить деньги и быстро пополнить складские запасы, когда есть угроза срыва производственных сроков.

Несмотря на малую вероятность того, что программируемые генераторы когда-либо полностью вытеснят фиксированные, большое количество фирм-производителей полупроводниковых приборов и микросхем продолжают прилагать усилия по их дальнейшему совершенствованию с целью улучшения шумовых параметров и снижения стоимости.

Наряду с улучшением этих характеристик, предполагается вводить в программируемые генераторы дополнительные функции, что сделает их ещё более привлекательными. “Спящий” режим, позволяющий снизить потребляемую мощность, что особенно важно для портативных систем с батарейным питанием, уже реализован в устройствах PrO S8002 компании Saronix, а также в изделиях некоторых других производителей. Дополнительную гибкость и функциональность генераторам обеспечат расширение частотного диапазона, наличие двух или трёх программируемых выходов, а также повышенная мощность выходного сигнала.

В любом случае, предполагаемый выигрыш от использования программируемых генераторов при макетировании или экстренной замене является достаточным условием роста спроса на устройства этого типа.

CIE, октябрь 1999 г.