GERA012A December   2023  – January 2024 AM2631 , AM2631-Q1 , AM2632 , AM2632-Q1 , AM2634 , AM2634-Q1 , AM263P2 , AM263P4 , AM263P4-Q1 , AMC1303M2520 , AMC1305L25 , AMC1306M25 , TMS320F280033 , TMS320F280034 , TMS320F280034-Q1 , TMS320F280036-Q1 , TMS320F280036C-Q1 , TMS320F280037 , TMS320F280037-Q1 , TMS320F280037C , TMS320F280037C-Q1 , TMS320F280038-Q1 , TMS320F280038C-Q1 , TMS320F280039 , TMS320F280039-Q1 , TMS320F280039C , TMS320F280039C-Q1 , TMS320F280040-Q1 , TMS320F280040C-Q1 , TMS320F280041 , TMS320F280041-Q1 , TMS320F280041C , TMS320F280041C-Q1 , TMS320F280045 , TMS320F280048-Q1 , TMS320F280048C-Q1 , TMS320F280049 , TMS320F280049-Q1 , TMS320F280049C , TMS320F280049C-Q1 , TMS320F28075 , TMS320F28075-Q1 , TMS320F28076 , TMS320F28374D , TMS320F28374S , TMS320F28375D , TMS320F28375S , TMS320F28375S-Q1 , TMS320F28376D , TMS320F28376S , TMS320F28377D , TMS320F28377D-Q1 , TMS320F28377S , TMS320F28377S-Q1 , TMS320F28378D , TMS320F28378S , TMS320F28379D , TMS320F28379D-Q1 , TMS320F28379S , TMS320F28384D , TMS320F28384D-Q1 , TMS320F28384S , TMS320F28384S-Q1 , TMS320F28386D , TMS320F28386D-Q1 , TMS320F28386S , TMS320F28386S-Q1 , TMS320F28388D , TMS320F28388S , TMS320F28P650DH , TMS320F28P650DK , TMS320F28P650SH , TMS320F28P650SK , TMS320F28P659DH-Q1 , TMS320F28P659DK-Q1 , TMS320F28P659SH-Q1

 

  1.   1
  2.   Zusammenfassung
  3.   Marken
  4. 1Einführung
  5. 2Design-Herausforderung durch Timing-Spezifikationen für digitale Schnittstellen
  6. 3Designansatz mit Taktflankenverzögerungskompensation
    1. 3.1 Taktsignalkompensation mit Softwarekonfigurierbarer Phasenverzögerung
    2. 3.2 Taktsignalkompensation mit Hardware-konfigurierbarer Phasenverzögerung
    3. 3.3 Taktsignalkompensation durch Taktrückkehr
    4. 3.4 Taktsignalkompensation durch Taktumkehr an der MCU
  7. 4Test und Validierung
    1. 4.1 Prüfausrüstung und Software
    2. 4.2 Testen der Taktsignalkompensation mit softwarekonfigurierbarer Phasenverzögerung
      1. 4.2.1 Testeinrichtung
      2. 4.2.2 Test-Messergebnisse
    3. 4.3 Testen der Taktsignalkompensation durch Taktumkehr an der MCU
      1. 4.3.1 Testeinrichtung
      2. 4.3.2 Test-Messergebnisse
        1. 4.3.2.1 Testergebnis – Keine Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
        2. 4.3.2.2 Testergebnis – Taktumkehr des Takteingangs bei GPIO123
    4. 4.4 Validierung des Timings digitaler Schnittstellen durch Berechnungstool
      1. 4.4.1 Digitale Schnittstelle ohne Kompensationsmethode
      2. 4.4.2 Häufig verwendete Methode – Reduzierung der Taktfrequenz
      3. 4.4.3 Taktflankenkompensation Mit Software-konfigurierbarer Phasenverzögerung
  8. 5Fazit
  9. 6Quellennachweise
  10. 7Revision History

5 Fazit

Die Taktflankenverzögerungskompensation hilft bei der Erfüllung der Einrichtungs- und Haltezeitanforderungen mit isolierten Delta-Sigma-Modulatoren und der digitalen Schnittstelle der MCUs, ohne dass die Taktfrequenz des Modulators reduziert werden muss. Dadurch kann das System mit voller Leistung arbeiten.

Die Taktflankenverzögerung kann auf verschiedene Arten kompensiert werden, wie zum Beispiel:

  • Zusätzliches Taktsignal mit Software-konfigurierbarer Phasenverzögerung
  • Taktsignal mit Hardware-konfigurierbarer Phasenverzögerung
  • Taktrückkehr
  • Taktumkehr an der MCU

Kompensationsmethoden wie zusätzliches Taktsignal mit per Software konfigurierbarer Phasenverzögerung und Taktumkehr wurden an der MCU für die gängigsten verwendeten isolierten Delta-Sigma-Modulatorvarianten genauer analysiert und mit dem Evaluierungsmodul AMC1306EVM und C2000 als MCUs ausgewählten TMS320F28379D-Launchpad sowie Sitara AM243x Launchpad validiert. Die Testergebnisse stimmen für MCUs mit CMOS-Schnittstelle und SDFM sowie für Sitara-MCUs ohne SDFM bei der Arbeit mit PRU.

Tabelle 5-1 zeigt die vor- und Nachteile jeder Taktsignalkompensationsmethode. Im Folgenden werden die Abkürzungen SW Phase Delay und HW Phase Delay für die Kompensation mit Software-konfigurierbarer Phasenverzögerung und Hardware-konfigurierbarer Phasenverzögerung verwendet.

Tabelle 5-1 Vergleich der Taktkantenkompedationsmethoden
Methode Vorteile Nachteile
SW-Phasenverzögerung
  • Kompensation etwaiger Ausbreitungsverzögerungen
  • Ermöglicht die Verwendung der maximalen Taktfrequenz und ermöglicht so eine höchst zuverlässige Kommunikation
  • Implementierung präziser Phasenverzögerungen
  • Änderung während der Laufzeit möglich
  • Keine zusätzlichen Stücklistenkosten
  • Ein zusätzlicher MCU-GPIO und eine interne phasenverriegelte Taktquelle sind erforderlich
  • Zusätzliche MCU-Software
HW-Phasenverzögerung
  • Keine Änderung der MCU-Software
  • Kein zusätzlicher MCU-GPIO erforderlich
  • Die Kompensation hängt von der implementierten Hardware-Verzögerungshardware ab
  • Toleranz in der Präzision der Phasenverzögerung durch Hardwarekomponenten
  • Keine Änderungen während der Laufzeit möglich
  • Fügt die Stücklistenkosten hinzu
Taktrückkehr
  • Kein Software- und Hardware-Aufwand
  • Funktioniert nicht bei allen Konfigurationen
  • Anpassung des Layouts
  • Längeres Taktsignal mit höherer Empfindlichkeit gegenüber transientem Rauschen
Taktumkehr
  • Einfache Implementierung, wenn die Kompensation um die Hälfte der Taktperiode die Timing-Unterschiede löst
  • Funktioniert nicht bei allen Konfigurationen
  • Feste Kompensation nur um die Hälfte der Taktperiode
  • Die MCU muss in der Lage sein, das Taktsignal am GPIO-Eingang invertieren zu können

Je nach Typ des Delta-Sigma-Modulators, der sich durch eine externe oder interne Taktquelle und eine CMOS- oder LVDS-Schnittstelle unterscheidet, können verschiedene Methoden der Taktsignalkompensation besser sein als andere. Tabelle 5-2 vergleicht die vorgeschlagenen Kompensationsmethoden für jeden Typ von Delta-Sigma-Modulator, der häufig verwendet wird.

Tabelle 5-2 Empfohlene Taktkantenkompensationsmethoden für Modulatoren mit internem oder externem Takt

Methode

AMC1306M25

Externer Takt (CMOS)

AMC1305L25

Externer Takt (LVDS)

AMC1303M2520/10

Interner Takt (CMOS)
Software-Phasenverzögerung + + k. A.
Hardware-Phasenverzögerung o o o
Taktrückkehr o – k. A.
Taktumkehr o o +

Bei Modulatoren, die einen externen Taktgeber benötigen, bietet die Taktsignalkompensation mit Software-konfigurierbarer Phasenverzögerung die beste Leistung, gefolgt von der Taktumkehr an der MCU, wenn eine feste Hälfte des Taktzyklus die Anforderungen erfüllt. Beide Taktsignalkompensationsmethoden tragen dazu bei, die Einrichtungs- und Haltezeit-Anforderungen der MCU zu erfüllen, insbesondere bei höheren Modulator-Taktfrequenzen. Das folgende Berechnungstool kann verwendet werden, um die Einrichtungs- und Haltezeit-Anforderungen der MCU bei Verwendung der Delta-Sigma-Modulatoren AMC1306M25 und AMC1305L25 zu validieren.