时钟信号源

相位/频率检测器检测参考输入和反馈输入之间的频率差和相位差，并依据反馈频率超前还是滞后于参考频率分别产生于补偿的“Up”信号和“Down”。然后，这些控制信号通过一个电荷泵和一个环路滤波器产生控制压控振荡器的控制电压。振荡器的频率取决于控制电压信号。压控振荡器的稳态频率为Fvco=Fref.P/Q。锁相环的输出频率可以表示为Fout=（Fref.P）/(Q.N)。
对于其他应用，这个数字可能不同。
抖动成因
抖动的成因主要有如下四项：
电源噪声、合成器内部锁相环、晶体或其他谐振器件的随机热噪声和晶体振动产生的随机机械噪声。
时钟抖动影响几乎所有的告诉同步系统。受抖动影响的常见应用有：
个人电脑的主板、图形卡和通信设备。
相位偏移
相位偏移是指应同时到达的两路信号在抵达时间上的差异。相位偏移由两部分组成：
锁相环有两个输入，一个参考输入和一个反馈输入。锁相环用两种方法校正频率。频率校正先对参考输入和反馈输入间的大频差进行校正。频率校正相当于“粗调”；当压控振荡器的频率低于参考频率的一半或高于参考频率的两倍时，要进行相位校正。当压控振荡器的频率在参考频率的一半和两倍之间时，要进行相位校正；相位校正是“微调”。
晶体振荡器
晶体振荡器是一种用晶体做反馈元件的振荡器。而其他类型的振荡器采用有源、无源元件作为反馈元件，但晶体振荡器的输出频率最为精确和稳定。晶体振荡器是多数高速数字系统时钟源的首选。
补偿振Βιβλιοθήκη Baidu器
随着温度和电压的变化，晶体振荡器的输出频率也会发生变化。在需要高稳定度时钟的应用中，人们通常使用补偿振荡器。补偿振荡器试图调整电压和温度引起的频率变化。温度补偿振荡器包含了用于补偿温度变化的电路，从而防止频率的变化。恒温控制振荡器将将晶体放置在一个温控恒温箱中，这样保持晶体工作在一个精确的温度下。双恒温箱振荡器含两个恒温箱，晶体在内层恒温箱中，而控制电路和内层恒温箱又包含在外层恒温箱中。双恒温箱振荡器比恒温控制振荡器的温度稳定性更好。显然，随着温度稳定性的提高，振荡器的成本也提高了。
xx期间抖动、xx期内抖动和长期抖动。
周期间抖动是相邻周期的周期长度差。这种抖动最难测量，通常需要时间间隔分析仪。
周期内抖动也称为短期抖动。他是指在相邻两个时钟边沿的范围内时钟输出状态转换位置偏离理想位置。
长期抖动是指在“很多”周期范围内时钟输出状态转换位置对理想位置的偏离。“很多”的具体数字取决于应用和频率。对于个人电脑主板和图形应用，这个数字通常是10～20微妙。
1.2V，而另一个接收器件的门限电压为
1.7V输入信号的上升时间为1Vns，那么两个器件的状态切换时刻就会相差500皮秒，这就是相位偏移。
容性负载：
导线容性负载的不同会导致负载端时钟上升时间的不同。这将影响时钟边沿在何时超过输入门限电平，从而导致相位偏移。
传输线端接：
由于当今时钟驱动器极高的边沿速率，长度超过4英寸的导线就被当做传输线。
驱动器件的输出相位偏移和由于布线导致的电路板设计相位偏移。
时钟驱动器相位偏移（内部相位偏移）是由时钟驱动器引起的相位偏移量。时钟驱动器件有缓冲器件和基于锁相环的器件两类。缓冲器件的相位偏移出现输出端，因为输入信号通过器件的传播延迟各不相同。这种不同主要归因于输出负载的不同。对于基于锁相环的时钟器件而言，其相位偏移非常小，因为它能够通过调整来补偿输出负载的变化。
稳定性参数通常和晶体、振荡器相关。稳定性是指在常温范围内工作频率和常温标称之间的差别（ppm）。该参数由频率偏差的最大值和最小值给出（%或ppm）。稳定性为什么重要？假如在设计时没有考虑到稳定性，可能会导致该设计在整个温度范围内处于极限工作状态。
老化
老化是被定义为内部晶体或这当期随时间变化而引起的频率上的系统变化。它通常用ppm年来表示，而且如不单独表述的话，可以和稳定性指标合在一起。该参数通常和晶体振荡器有关。新晶体的老化速度要高于旧晶体。
如果没有正确进行端接，那么这些迹线就会出现电压反射之类的传输线效应，从而导致相位偏移。
相位偏移为什么重要？在高速系统中，时钟的相位偏移是构成系统时序极限的重要部分。对于15纳秒的时钟周期而言，1纳秒的相位偏移是很重要的，如果时序设计是没有考虑到相位偏移，那么系统很可能无法可靠地工作。
测量两路输出信号间相位偏移的最简单方法是用双通道示波器显示着两路信号的波形，并测量而这上升的时间差。这就是相位偏移
频率合成器的采样率决定了为进行相位和频率校正而对输入信号采样的频率。其表达式为Fref/Q.
基于锁相环的频率合成器的采集/锁定时间是频率合成器在加电后（或在可编程输出频率发生改变之后）达到目标频率所用时间。
基于锁相环的频率合成器的死区是指无法被锁相环校正的参考输入和反馈输入之间的最大相位差。
产生多个不相关频率的频率合成器需要使用多个锁相环。随着系统复杂性的提高和系统中多个时钟的使用，频率合成器应用的越来越普遍。“时钟信号产生器”和“频率合成器”这两个词可以互换使用。
摆动
电压或频率的变化率称为摆动。通常在数字信号的上升沿和下降沿进行“摆动”测量。然而，在生产商的产品目录中，更为常见的是上升时间和下降时间，而不是摆动。近来，随着低功耗器件的出现，摆动被用于定义频率变化率。
占空比
占空比是输出信号高电平时间和整个周期时间纸币。该参数用百分比表示。理想占空比是50%而多数时钟生产商指定的占空比为40%到60%。在即使用时钟上升沿也使用时钟下降沿的系统中，占空比是很重要的。
容差/精度
该参数度量的是器件的工作频率和标称频率（一般是指在常温下，）的接近程度。例如，某个器件的标称书车频率为25兆赫，而其在常温下输出频率的长期（由用户定义）平均值为
25.001兆赫，那么该器件的精确度为+40ppm（ppm为百万分之一）。频率容差受晶体产生、校准工艺精度控制能力的影响或控制。
稳定性
TTL器件和CMOS器件均有占空比。由于TTL器件的电压在0V到3V之间摆动，所以高电平时间在
1.5V测量。由于CMOS器件的电压在0V到Vdd之间摆动，所以高电平时间在Vdd2测量。
电路板设计相位偏移（外部相位偏移）是由下列电路板布线问题造成的相位偏移量：
导线xx：
信号通过一条导线所用的传输时间是由印刷电路板所用电路材料，导线长度、导线宽度和容性负载决定的。导线长度的不同导致信号传播时间的不同，从而引起相位偏移。
门限电压差别：
接收器件的门限电压也会导致相位偏移。例如，假设一个接收器件的门限电压为
时钟缓冲器
时钟缓冲器是一种输出波形直接跟随输入波形的期间输入波形通过该器件并被输出缓冲器重新驱动。因此，这种器件存在传播延迟。此外，由于各个输入——输出通道间存在传播延迟的差别，输出端将出现相位抖动。
时钟参数
时钟抖动
时钟抖动被定义为时钟输出的状态转换位置偏离了理想位置。这种偏离可能超前于理想位置也可能滞后于理想位置。因此，抖动表示为±ns。抖动可分为如下三类：
时钟信号源
时钟器件
今天的时钟器件多种多样。下面阐述其中的几种。
晶体
晶体是一种基本的压电石英晶体。它本身是不能产生时钟信号的。它必须和时钟振荡器连接在一起才能得到时钟波形。晶体有两种：
串联谐振晶体（可视做高品质因数的串联LC电路）和并联谐振晶体（可视做高品质因数的并联LC电路）。谐振晶体在谐振频率点的阻抗最小，而并联谐振晶体在谐振频率点的阻抗最大。
压控振荡器
压控振荡器的输出受输入电压引脚的控制。在整个频率范围，控制电压和输出频率的关系是非线性的，但是在部分频率范围内是线性的。
频率合成器
通过使用一个或多个锁相环，频率合成器从一个或多个参考时钟源产生一个或多个不同的输出频率。参考频率通常是由连接到合成上的晶体产生的。设计频率合成器的目的是用以替代系统中的多个振荡器，从而减少电路板空间、降低系统成本。