Для чего нужен тактовый генератор
Тактовый генератор: устройство, принцип работы, применение
Тактовый генератор – электронная схема, производящая тактовый сигнал для синхронизации работы цифровых схем. Такой сигнал может иметь любую форму: и простую прямоугольную, и более сложную. Основными элементами генератора являются резонансная схема и усилитель.
Тактовые сигналы
В электронике, в особенности в синхронных цифровых сетях, тактовый сигнал – это сигнал, имеющий постоянную частоту, два устойчивых состояния (верхнее и нижнее), предназначенных для согласования работы цифровых схем.
Вам будет интересно: Как поставить макрос на мышку Bloody A4Tech
Тактовые сигналы создаются тактовыми генераторами. Наиболее распространенной формой тактового сигнала является меандр (сигнал с рабочим циклом 50%). Рабочий цикл – отношение длительности к периоду импульса. Другими словами, это часть периода, в течение которой сигнал активен.
Схемы, использующие тактовые сигналы, могут становиться активными во время переднего фронта, заднего фронта, или, в случае удвоенной скорости передачи данных, переднего и заднего фронтов импульса.
Принцип формирования тактового сигнала
Источником тактовых колебаний является кварцевый кристалл, расположенный в оловянном корпусе. При подаче на кварцевую пластинку напряжения, он начинает совершать механические колебания. Под действием пьезоэлектрического эффекта на электродах кристалла наводится ЭДС. Колебания электротока следуют на генератор, который, собственно, и преобразует их в импульсы.
Генератор тактовых импульсов для компьютера
Вам будет интересно: Как подключить «Икс Бокс 360» к интернету: пошаговая инструкция
В компьютере генератор отвечает за синхронную работу всех его устройств: процессора, оперативной памяти, шин данных. Работу процессора при этом можно сравнить с работой часов. Исполнение инструкции центральным процессором осуществляется за определенное число тактов. Точно также функционируют и часы. Такты в механических часах определяются колебаниями маятника.
Производительность процессора напрямую зависит от частоты тактов. Чем больше частота тактов, тем больше инструкций процессор способен выполнить за определенный промежуток времени. Одна команда или инструкция может выполняться процессором за часть такта или за несколько сотен тактов. Общая тенденция современного развития компьютерной техники заключается в снижении количества тактов, выделяемых для выполнения одной простейшей инструкции.
Оверклокинг
Особый интерес тактовый генератор процессора представляет для оверклокеров. К оверклокерам относят специалистов в области компьютерных технологий и просто любителей, стремящихся повысить производительность своей техники. В настоящее время оверклокинг доступен даже простым пользователям. Для изменения настроек компонентов компьютера иногда достаточно просто зайти в BIOS.
Прежде всего необходимо ответить на вопрос: за счет чего будет повышаться производительность? Здесь все очень просто. Производители компьютерных комплектующих для повышения надежности своих компонентов закладывают в них технологический запас. Именно этот запас и привлекает любителей выжать максимум из своего компьютера.
Одним из способов разгона компьютера будет замена кварцевого резонатора на кристалл, имеющий более высокую частоту. Или, например, можно убрать дополнительные элементы в виде делителей частоты из схемы генератора.
В современных компьютерах генераторы, как правило, реализуются на одной интегральной схеме. Значения тактовой частоты и множителя процессора, как уже было отмечено выше, можно изменить непосредственно из BIOS.
Начинающие оверклокеры нередко задаются вопросом, как определить модель тактового генератора. Программными средствами это сделать невозможно. Остается только открывать системный блок и искать генератор визуально.
С другой стороны, программным способом определяется модель материнской платы (AIDA64, Everest и другие). Затем для данной модели ищется подробная инструкция, а в ней вполне возможно будет найти информацию о названии генератора. А как узнать для тактового генератора значение тактовой частоты, установленное по умолчанию, и значение после разгона? Эти сведения также можно почерпнуть из инструкции для материнской платы.
Основные элементы
В качестве резонансной схемы генератора часто выступает кварцевый пьезо-электрический возбудитель. В то же время могут использоваться более простые схемы параллельного резонансного контура и RC-цепь (схема состоящая из конденсатора и резистора).
Генератор может иметь дополнительные схемы для изменения основного сигнала. Так процессор 8088 использует только две трети от рабочего цикла тактового сигнала. Это требует наличия в генераторе тактовых импульсов. И встроенной логической схемы для преобразования рабочего цикла.
По мере усложнения формы выходного синхросигнала в схеме генератора тактовых импульсов могут использоваться смеситель, делитель или умножитель частоты. Смеситель частоты генерирует сигнал, частота которого равна сумме или разности двух частот входных сигналов.
Схема фазовой автоподстройки частоты
Многие устройства используют схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для сравнения фазы сигнала с выхода генератора с фазой частоты и регулировки частоты генератора таким образом, чтобы значения фаз совпали.
На рисунке приведена схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Устройство сравнения фаз (компаратор) имеет 2 входа и 1 выход. В качестве входных сигналов используется сигнал от задающего генератора (сигнал на входе схемы ФАПЧ) и сигнал с выхода генератора, управляемого напряжением (ГУН). Компаратор сравнивает фазы двух сигналов и формирует сигнал ошибки, который следует на фильтр нижних частот (ФНЧ), а с него – на ГУН, управляя его частотой.
Виды тактовых генераторов
1. Генераторы общего назначения
Генераторы общего назначения, как правило, используют схемы ФАПЧ для генерирования выходных сигналов из общей входной частоты. Они для получения опорной частоты используют простые недорогие кварцевые кристаллы. Из сигнала опорной частоты они генерируют выходные тактовые сигналы с низким уровнем дрожания фронта сигнала.
2. Программируемые генераторы
Позволяют изменять коэффициент, используемый делителем или умножителем. Благодаря этому можно выбрать любую из множества выходных частот без изменения аппаратной части.
Применение генераторов синхронизирующих сигналов в сетях SONET
Это тактовый генератор, используемый сетями поставщиков услуг часто в виде встроенного источника сигналов (BITS) для центрального офиса.
Цифровые коммутационные системы и некоторые системы передачи (например, системы синхронной цифровой иерархии SONET) зависят от надежной высококачественной синхронизации. Чтобы обеспечить такое состояние, большинство поставщиков услуг применяют схемы распределения сигналов синхронизации между офисами и реализуют концепцию BITS для обеспечения синхронизации внутри офиса.
На вход генератора тактовой частоты поступают входные сигналы синхронизации, а из выхода следуют выходные сигналы синхронизации. В качестве входных опорных сигналов могут выступать сигналы синхронизации DS-1 или CC (составные сигналы), выходными сигналами также могут быть сигналы DS-1 или CC.
Тактовый генератор и разгон №1
Тактовые сигналы
В электронике, в особенности в синхронных цифровых сетях, тактовый сигнал – это сигнал, имеющий постоянную частоту, два устойчивых состояния (верхнее и нижнее), предназначенных для согласования работы цифровых схем.
Тактовые сигналы создаются тактовыми генераторами. Наиболее распространенной формой тактового сигнала является меандр (сигнал с рабочим циклом 50%). Рабочий цикл – отношение длительности к периоду импульса. Другими словами, это часть периода, в течение которой сигнал активен.
Схемы, использующие тактовые сигналы, могут становиться активными во время переднего фронта, заднего фронта, или, в случае удвоенной скорости передачи данных, переднего и заднего фронтов импульса.
Видео
Кварцевые и керамические резонаторы
Если вам нужна действительно высокая точность и стабильность без дополнительных затрат на микросхему генератора на основе кварцевого резонатора, выбирайте вариант с одиночным кварцевым резонатором. На рынке широко доступны компоненты с допуском менее 20 миллионных долей (т.е. 0,002%). Схема генератора, показанная выше, частично интегрирована в микроконтроллеры, которые поддерживают конфигурацию с отдельным кварцем; вам нужно будет только обеспечить правильные нагрузочные конденсаторы. Общая емкость нагрузки (Cнагр.общ.) указывается в техническом описании на кварцевый резонатор, а нагрузочные конденсаторы выбираются следующим образом:
где Cпар. представляет любую паразитную емкость. Этот расчет на практике довольно прост: выберите разумное значение для Cпар. (скажем, 5 пФ), вычтите его из Cнагр.общ., и затем умножьте результат на два. Таким образом, если техническое описание указывает нагрузочную емкость 18 пФ, мы имеем
\[C_ <нагр.1>= C_ <нагр.2>= (18пФ — 5пФ) \cdot 2 = 26 пФ\]
Керамические резонаторы менее точны, чем кварцевые; допуски обычно составляют от 1000 до 5000 милилонных долей. Они могут сэкономить вам несколько центов, если вам не нужна точность кварца. Но, на мой взгляд, главное преимущество заключается в том, что вы можете получить керамические резонаторы со встроенными нагрузочными конденсаторами.
Генератор тактовых импульсов для компьютера
В компьютере генератор отвечает за синхронную работу всех его устройств: процессора, оперативной памяти, шин данных. Работу процессора при этом можно сравнить с работой часов. Исполнение инструкции центральным процессором осуществляется за определенное число тактов. Точно также функционируют и часы. Такты в механических часах определяются колебаниями маятника.
Производительность процессора напрямую зависит от частоты тактов. Чем больше частота тактов, тем больше инструкций процессор способен выполнить за определенный промежуток времени. Одна команда или инструкция может выполняться процессором за часть такта или за несколько сотен тактов. Общая тенденция современного развития компьютерной техники заключается в снижении количества тактов, выделяемых для выполнения одной простейшей инструкции.
Схема фазовой автоподстройки частоты
Многие устройства используют схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для сравнения фазы сигнала с выхода генератора с фазой частоты и регулировки частоты генератора таким образом, чтобы значения фаз совпали.
На рисунке приведена схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Устройство сравнения фаз (компаратор) имеет 2 входа и 1 выход. В качестве входных сигналов используется сигнал от задающего генератора (сигнал на входе схемы ФАПЧ) и сигнал с выхода генератора, управляемого напряжением (ГУН). Компаратор сравнивает фазы двух сигналов и формирует сигнал ошибки, который следует на фильтр нижних частот (ФНЧ), а с него – на ГУН, управляя его частотой.
Кварцевый резонатор — основа тактирования
Для изготовления кварцевых резонаторов используют природный или искусственно выращенный монокристалл кварца. В силу того, что он обладает анизотропными свойствами, параметры резонатора зависят от плоскости приложения электрического поля относительно ориентации его кристаллографических осей. Благодаря использованию различных направлений среза удается добиться нужных, часто весьма противоречивых и многочисленных требований, предъявляемых к характеристика кварцевых резонаторов.
Рис 3. Виды колебаний кварцевых элементов: а) сжание/растяжение, б) изгиб, в) кручение по вертикали, г) кручение по горизонтали, д )сдвиг по контуру, е) сдвиг по толщине
Кристалл кварца демонстрирует как прямой, так и обратный пьезоэлектрический эффект. Прямой пьезоэффект характеризуется тем, что под воздействием механической силы на поверхностях кристалла появляется электрический заряд, пропорциональный приложенной силе. Обратный пьезоэффект сводится к тому, что приложенное к поверхности электрическое напряжение приводит к изменению формы и размера пластины. Возможные виды механических колебаний кварцевых элементов представлены на Рис. 3. Чаще всего используют колебания сжатия — растяжения, изгиба, кручения, сдвига по контуру и по толщине. Эти колебания возможны как на основной резонансной частоте кварца, определяемой его геометрическими размерами и видом среза, так и на различных гармониках, кратных этой частоте.
Прямой и обратный пьезоэлектрический эффект используются в кварцевых резонаторах, применяемых в качестве эталона частоты. Кварцевый резонатор представляет собой очень тонкую кварцевую пластину, контактирующую с двумя металлизированными поверхностями. Физический размер и толщина фрагмента кварцевого кристалла влияет на параметр его колебаний, который называется «характеристической частотой» кварца. Другими словами, его размер и форма определяют основную частоту колебаний — характеристическая частота обратно пропорциональна толщине кристалла.
Рис 4. Эквивалентная схема кварцевого резонатора
Механические колебания кристалла могут быть представлены электрической схемой, эквивалентной последовательному колебательному контуру, состоящему из низкоомного резистора (R), катушки индуктивности (L) и конденсатора малой емкости (Cs). Конденсатор Cp моделирует паразитную емкость кварцедержателя и монтажа.
Виды тактовых генераторов
1. Генераторы общего назначения
Генераторы общего назначения, как правило, используют схемы ФАПЧ для генерирования выходных сигналов из общей входной частоты. Они для получения опорной частоты используют простые недорогие кварцевые кристаллы. Из сигнала опорной частоты они генерируют выходные тактовые сигналы с низким уровнем дрожания фронта сигнала.
2. Программируемые генераторы
Позволяют изменять коэффициент, используемый делителем или умножителем. Благодаря этому можно выбрать любую из множества выходных частот без изменения аппаратной части.
Для чего нужен тактовый генератор
Джиттер во многом «испортил обедню» цифровому аудио. Вы ничего не ведаете о выносном тактовом генераторе, вы вроде бы купили качественный ЦАП или дорогой проигрыватель, но вы даже не подозреваете о том потенциале,который скрыт в в вашем тракте.
Лично мне слышится, что при «часах» звук действительно обретает несколько больше живости, динамики, отчетливости и локализации в пространстве комнаты. Другой вопрос, разумно ли такое «совершенство», когда каждый из блоков системы обходится по 
Ответ: все зависит от ваших ушей. 
По цене иные кабели значительно превосходят генератор,но кабель не снижает джиттер, а перераспределяет сигнал и то незначительно. одно не исключает другого. Если неверие не покидает вас, достаточно послушать транспорт C.E.C «с» и «без» и стремление к извлечению «скрытых красот» вас больше никогда не покинет. Этот звук надо слышать, чтобы оценить.
Внешний блок тактового генератора («часы», синхронизатор) не является новым веянием моды в цифровом Hi End аудио.Это техническое решение способно качественно изменить звучание вашего тракта. Его применение строго ограничено наличием у проигрывателя,транспорта BNC гнезд для получения сигналов Word Clock, но и это решается. Такой генератор — необязательный и опционный, но исключительно полезный и вкусный элемент. Он относится к категории аксессуаров для твика системы. Субъективно, включение генератора в цепь улучшает передачу малых сигналов, обертонов, транзиентных (переходных) частот и способствует оживлению записанной музыки.
т.е. суть смысла не улавливается.
Смысл удифильский только ухами в прямом сравнении. А технический,как смог,не взыщите, Володя (wd-two) ответит на все технические вопросы.
Тема хорошая, и для меня, например, как раз вовремя.
Только вчерась прикупил себе новый СD Electrocompaniet EMC 1 UP именно с ламповым тактовым генератором (заводская опция за дополнительные бабулесы 
). Вот приедет дней через 10 сравню с таким же но без этой опции. Отпишусь.
рука-лицо. 
ну не возможно построить на лампе генератор с низким фазовым шумом приемлемого габарита и веса.
генераторы с малым уровнем фазового шума применяются в связной технике, спутниковой связи, сиcтеме GPS.
я нет
где есть экранированная комната и оборудование на несколько лимонов зелени, то невозможное становится реальностью.
Вот этим устройством, Вы в лучшем случае (если оно действительно имеет некоторые тех. характеристики) улучшите качество работы сервопроцессора своего транспорта. Все что после СПДИФа оно не спасет. И стабильность частоты к звуку имеет отношение как к козе баян. Нормальные цапы сами тактируют сервосистему транспорта по кв шине. И это напоминает какой то «ламповый фетишизм». Я уже не удивлюсь если скоро телевизоры на лампах начнут смотреть, глубина сцены и т. д. Без обид. Мастерклоки собирают на мс и кварцах довольно успешно, с очень низким дрожанием тактовой. Неполенитесь и почитайте ветки на Вегалабе о цапостроях, может сами себе ЦАПик когда то смастерите.
(02-09-2013 22:32) Серый(71) писал(а): Неполенитесь и почитайте ветки на Вегалабе о цапостроях, может сами себе ЦАПик когда то смастерите.
а где продаётся этот внешний ламповый клок? 
и сколько он стоит? 
Или может кто его на заказ делает? по индивидуальным требованиям.
(02-09-2013 22:55) Cox. писал(а): а где продаётся этот внешний ламповый клок?
и сколько он стоит?
http://hi-fidelity-forum.com/forum/thread-97550.html Здесь этот. Возможны варианты конфигурации под требования заказчика.
(02-09-2013 22:55) Cox. писал(а): а где продаётся этот внешний ламповый клок?
апиридил 
(02-09-2013 23:07) Yuri S писал(а):
(02-09-2013 22:32) Серый(71) писал(а): Вот этим устройством, Вы в лучшем случае (если оно действительно имеет некоторые тех. характеристики) улучшите качество работы сервопроцессора своего транспорта. Все что после СПДИФа оно не спасет. И стабильность частоты к звуку имеет отношение как к козе баян. Нормальные цапы сами тактируют сервосистему транспорта по кв шине.
Эта статья сосредоточена на джиттера в цифровых процессоров, в то время у нас не было способа измерения транспортных джиттера. С тех пор мы узнали гораздо больше о связи между словом-джиттера, цифровой процессор, CD и транспорта. Получается, что слово-джиттера в цифровом процессоре-точки, где дрожание становится слышимым-является результатом многих переменных, в том числе транспорт, цифровой интерфейс, и цифровой процессор сам.
S / PDIF транспорта цифровой выход диски входе приемника цифрового процессора. Входе приемника генерирует новый часы путем блокировки на входящий часов в S / PDIF потока данных с фазовой автоподстройки частоты (PLL). Это так называемый «восстановленные» часы становится опорный сигнал временной привязки для цифрового процессора. Когда ваш цифровой процессор «Замок» или «44.1» LED загорается, процессор заблокировал к сигналу, поступающему часы. Если это восстановленные часы Jittered, Word Clock на DAC также будет Jittered.
Второй источник слова джиттера является собственный джиттер входного приемника. Входной приемников сильно различаются по своей собственного джиттера, от 40 пикосекунд в UltraAnalog AES 20 входе приемника, 200ps для кристалла CS8412, до 5000PS (5 нс) в Yamaha YM3623 чипа. (Дрожание приемником Yamaha, может быть уменьшен с несколько трюков цепи.)
Мы можем быстро увидеть, что акустически унижающие слова джиттера в цифровом процессоре, зависит от нескольких переменных:
1) транспортного дрожания;
2) S / PDIF или AES / EBU интерфейс индуцированного дрожания (цифровой соединительный),
3), как хорошо входе приемника цифрового процессора отвергает транспорта и интерфейс дрожания;
4) вход приемника собственного джиттера и
5 ), как хорошо часы извлекают и обработаны в цифровой процессор.
Да поймите, чтобы полноценно бороться с джиттером нужно качественным мастерклоком ЦАПА тактировать все остальное по кв шине. Все эти статьи и похожие я давным давно перечитал.
(02-09-2013 23:33) Серый(71) писал(а): Да поймите, чтобы полноценно бороться с джиттером нужно качественным мастерклоком ЦАПА тактировать все остальное по кв шине. Все эти статьи и похожие я давным давно перечитал.
(02-09-2013 23:33) Серый(71) писал(а): Да поймите, чтобы полноценно бороться с джиттером нужно качественным мастерклоком ЦАПА тактировать все остальное по кв шине. Все эти статьи и похожие я давным давно перечитал.
Ну дак наверно это и имеется в виду 