基于印刷電路板的時鐘延時控制方法技術

本發明專利技術提供了一種基于印刷電路板的時鐘延時控制方法，包括如下步驟：(1)在所述印刷電路板設計中搭建分路電路；(2)提取所述分路電路的拓撲結構；(3)在所述印刷電路板設計中設置疊層結構；(4)在源端加入脈沖激勵并提取波形；(5)在源端加入周期激勵并提取波形；(6)獲得固定延時波形。本發明專利技術提供的基于印刷電路板的時鐘延時控制方法，用于實現時鐘對數據的高精度采樣，屬于高精度數據采集系統方面的創新；該方法通過信號在介質中傳播具有固定延時這一特性對多路信號進行板級的延時控制，延時控制精度可以達到ps級別，通過對一組時鐘信號的延時進行控制，從而提高時鐘對數據的采樣精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于數據采樣領域，具體涉及一種。
技術介紹
隨著智能電網的建設，電力通信中對高頻信號的采集逐漸增多，由于受現有元器件的限制，低速的模數轉換器很難對高頻信號實時采集。等效采樣技術利用信號的周期性，以增加采集時間為代價，降低采樣率，通過對多次采樣的數據進行重組恢復原始信號，可實現變電站內的高速數據采集。屬于順序等效采樣的范疇，該方法可以極大簡化變電站的硬件系統結構，降低采購成本，減少維護工作量，是變電站數據采集系統的發展方向。對一個周期信號進行順序等效采樣的關鍵在于有一組延時固定的采樣時鐘， 目前最常用的方法都需要加入控制延時芯片來獲得延時固定的采樣時鐘。這類方法存在成本較高且外圍電路較為復雜的問題，在實際的使用過程中，迫切需要一種使用靈活、經濟、高性能的時鐘延時控制方法來實現高精度的數據采集。現有的基于印刷電路板的延時控制方法最大的問題在于當在多路分路電路上傳輸信號時，由于傳輸線的發送端和接收端阻抗不匹配而形成的連續反射從而造成波形的過沖和振鈴等現象，當出現持續時間較長的多重反射時，可能會發生嚴重的時序沖突與波形失真，此時，需要在源端和接收端加入匹配電阻來減小這種發射。在PS級別的延時控制電路中，手工計算多個反射的匹配電阻是不現實的，需要借助高精度的仿真工具來實現精確的阻抗匹配。
技術實現思路
為克服上述缺陷，本專利技術提供了一種，用于實現時鐘對數據的高精度采樣，屬于高精度數據采集系統方面的創新；該方法通過信號在介質中傳播具有固定延時這一特性對多路信號進行板級的延時控制，延時控制精度可以達到PS級別，通過對一組時鐘信號的延時進行控制，從而提高時鐘對數據的采樣精度。為實現上述目的，本專利技術提供一種，其改進之處在于，所述方法包括如下步驟(I).在所述印刷電路板中搭建分路電路；(2).提取所述分路電路的拓撲結構；(3).在所述印刷電路板中設置疊層結構；(4).在源端加入脈沖激勵并提取波形；(5).在源端加入周期激勵并提取波形；(6).獲得固定延時波形。本專利技術提供的優選技術方案中，在所述步驟I中，以發射端作為時鐘輸出端的端口，接收端作為時鐘輸入負載端的端口 ；發射端根據使用時鐘的具體類型加入相應的電源網絡和地網絡作為參考電壓；所述分路電路是環形分路電路；所述發射端和所述接收端設置在所述拓撲結構中。本專利技術提供的第二優選技術方案中，在所述步驟3中，所述疊層結構包括由上至下分別設置的元件層、地層、中間走線層、地層、電源層和元件層。本專利技術提供的第三優選技術方案中，所述地層、所述中間走線層和所述地層構成屏蔽結構。本專利技術提供的第四優選技術方案中，在所述步驟4中，對提取的波形進行波形條件判斷，若提取的波形不符合波形條件則進行反射匹配，否則進行步驟5。本專利技術提供的第五優選技術方案中，所述反射匹配，通過調整前后端匹配電阻使得信號的反射在容忍范圍內。本專利技術提供的第六優選技術方案中，在所述步驟5中，對提取的波形進行波形條 件判斷，若提取的波形符合波形條件則進行步驟6，否則微調疊層屬性后繼續提取波形。本專利技術提供的第七優選技術方案中，波形條件包括波形的上下沿保持良好的單調性、噪聲裕量足夠大以達到規定值用于抗外界干擾、上沖與下沖不能超過規定電壓和波形沒有明顯的失真，且沒有明顯振鈴現象。本專利技術提供的第八優選技術方案中，在所述印刷電路板中設置蛇形線和跨槽控制傳輸時延。與現有技術比，本專利技術提供的一種，對信號延時和信號質量的要求可以高度自定義，修改和實現十分方便；分路電路的拓撲結構設計在一個以地平面與地線圍成的近似腔體結構中，有效屏蔽了外界磁場干擾與信號間的串擾，保證了高速信號的質量；而且，固定延時采樣時鐘的獲得無需加入外圍控制延時電路，節約了器件成本，簡化了電路結構；對延時的控制建立在印刷電路板的傳輸線上，利用信號在不同長度和寬度的傳輸線以及不同介電常數的介質上傳播時具有固定延時差進行延時控制；再者，通過印刷電路板自主設計來實現有效的時鐘等效采樣，克服了采用專用芯片或專用電路來實現等效采樣的周期長、靈活性不足等缺陷，滿足了高精度數據采集系統的實現需求，擁有廣闊的應用前景。附圖說明圖I為框圖。圖2為流程圖。具體實施例方式實現一種設計靈活、經濟、高效的板級時鐘延時控制方法。提供了一種純硬件的。利用該方法可以實現時鐘的等效采樣，進而提高數據采集系統的精度。下面通過兩個實施例對作進一步詳細說明。如圖1、2所示，實施例I，本方法采用如下技術方案I、搭建環形分路電路。以發射端作為時鐘輸出端的端口，接收端作為時鐘輸入負載端的端口。發射端根據使用時鐘的具體類型加入相應的電源網絡和地網絡作為參考電壓。2、印刷電路板中搭建近似屏蔽結構用于屏蔽實際干擾以提高精確性。在印刷電路板中設置疊層結構，本設計將疊層定義為六層，由上至下分別為元件層、地層、中間走線層、地層、電源層和元件層。地層、中間走線層和地層的設置是為搭建近似屏蔽結構所準備。在每條發射端到接收端的傳輸線兩側都鋪上地線，并打過孔與地層相連。每條傳輸線的上下左右均被地網絡包圍，形成近似屏蔽結構。在印刷電路板中，當板厚為2_，電路板中介質的介電常數為4. 5，損耗角正切為O. 035，傳輸線厚度為O. 75mil，傳輸線寬度為IOmil的時候，50MHz的信號在線長與傳輸延遲沒有強外界干擾的情況下每144ps傳播IOOOmil的長度，即大約每7mil的線長可以增加Ips的傳輸延時。3、以蛇形線增加傳輸時間和跨槽增加回流路徑為主要方法控制傳輸時延。4、通過調整疊層厚度、介質的介電常數、前后端匹配電阻和傳輸線寬度使得信號的反射在容忍范圍內，波形以滿足以下條件為準波形的上下沿保持良好的單調性；噪聲 裕量足夠大以達到規定值用于抗外界干擾；上沖與下沖不能超過規定電壓；和波形沒有明顯的失真，且沒有明顯振鈴現象。如圖I、2所示，實施例2，本方法采用如下技術方案一種，所述方法包括如下步驟(I).在所述印刷電路板中搭建分路電路；(2).提取所述分路電路的拓撲結構；(3).在所述印刷電路板中設置疊層結構；(4).在源端加入脈沖激勵并提取波形；(5).在源端加入周期激勵并提取波形；(6).獲得固定延時波形。在所述步驟I中，以發射端作為時鐘輸出端的端口，接收端作為時鐘輸入負載端的端口 ；發射端根據使用時鐘的具體類型加入相應的電源網絡和地網絡作為參考電壓；所述分路電路是環形分路電路；所述發射端和所述接收端設置在所述拓撲結構中。在所述步驟3中，所述疊層結構包括由上至下分別設置的元件層、地層、中間走線層、地層、電源層和元件層。所述地層、所述中間走線層和所述地層構成屏蔽結構。在所述步驟4中，對提取的波形進行波形條件判斷，若提取的波形不符合波形條件則進行反射匹配，否則進行步驟5。所述反射匹配，通過調整前后端匹配電阻使得信號的反射在容忍范圍內。在所述步驟5中，對提取的波形進行波形條件判斷，若提取的波形符合波形條件則進行步驟6，否則微調疊層屬性后繼續提取波形。波形條件包括波形的上下沿保持良好的單調性、噪聲裕量足夠大以達到規定值用于抗外界干擾、上沖與下沖不能超過規定電壓和波形沒有明顯的失真，且沒有明顯振鈴現象。其中，良好的單調性是指一般是將上升沿/下降沿三等分，如果三段上升沿/下降沿分別都滿足單調上升/單調下降的特性，那么整個上升沿/下降沿就本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于印刷電路板的時鐘延時控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1).在所述印刷電路板中搭建分路電路；(2).提取所述分路電路的拓撲結構；(3).在所述印刷電路板中設置疊層結構；(4).在源端加入脈沖激勵并提取波形；(5).在源端加入周期激勵并提取波形；(6).獲得固定延時波形。

【技術特征摘要】
1.一種基于印刷電路板的時鐘延時控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (1).在所述印刷電路板中搭建分路電路； (2).提取所述分路電路的拓撲結構； (3).在所述印刷電路板中設置疊層結構； (4).在源端加入脈沖激勵并提取波形； (5).在源端加入周期激勵并提取波形； (6).獲得固定延時波形。2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟I中，以發射端作為時鐘輸出端的端口，接收端作為時鐘輸入負載端的端口 ；發射端根據使用時鐘的具體類型加入相應的電源網絡和地網絡作為參考電壓；所述分路電路是環形分路電路；所述發射端和所述接收端設置在所述拓撲結構中。3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中，所述疊層結構包括由上至下分別設置的元件層、地層、中間走線層、地層、電源層和元件層。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉川，吳鵬，陳磊，吳志剛，奚后瑋，吳軍民，張剛，黃在朝，黃輝，鄧輝，王瑋，侯功，沈文，于海，虞躍，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：