Ich versuche, die Frequenz meiner Uhr nur mit Gates, Flip-Flops oder was auch immer zu verdoppeln.

Beginnen Sie mit einem 20-MHz-Takt (der unter dem Dach "was auch immer" steht) und Reduzieren Sie es auf 10 MHz, wo es mit einem Flip-Flop-Taktteiler benötigt wird.

Eine PLL ist im Allgemeinen erforderlich, um das zu erreichen, was Sie tun möchten. Der Versuch, nur Logik zu verwenden, erfordert das Hinzufügen einiger zusätzlicher Verzögerungen über R / C-Zeitkonstanten, um die 2x-Impulse auf ein Tastverhältnis von nahezu 50% zu bringen. Dies geschieht jedoch im Allgemeinen nicht innerhalb eines FPGAs, ohne dass einige Signale an die Pins des Teils gesendet werden, an dem die R / C angeschlossen und dann in andere Pins zurückgeführt werden kann. Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass ein solches Schema bei einem Tastverhältnis von 50% nicht richtig ist und für einen gegebenen Satz von R / C-Werten nur in einem bestimmten engen Bereich der Eingangsfrequenz nützlich ist.

Das Verdoppeln der Frequenz kann so einfach sein:

dank der Gate-Ausbreitungsverzögerung (ich habe dies tatsächlich verwendet, um einen TRS-80 zu übertakten, als ich es war jung).

Die Lösung des Tastverhältnisproblems könnte (ungefähr) durch Ändern der Anzahl der in Reihe geschalteten Gates erfolgen, würde jedoch nur für eine Frequenz funktionieren (und wäre wahrscheinlich empfindlich gegenüber den Eigenschaften der Komponenten, der Temperatur usw. .)

Sie können die Frequenz zweimal verdoppeln und einmal mit einem Flip-Flop teilen, um ein perfekt quadratisches Signal zu erhalten, wie Andy sagte.

Um die Frequenz eines angelegten Eingangstakts sauber zu verdoppeln, wäre eine PLL, FLL oder eine andere solche Schaltung erforderlich. Je nachdem, was Sie versuchen, müssen Sie jedoch zwei Taktereignisse als Reaktion auf einen externen Taktreiz generieren, über den Sie keine Kontrolle haben. Zwei Ansätze, die ich "Putt-Putt-Wait" und "Putt-" nenne. Putt-Skip "ist möglicherweise besser.

Für" Putt-Putt-Skip "benötigen Sie einen freilaufenden Oszillator, der mehr als dreimal (vorzugsweise mehr als viermal) so schnell wie der Eingangstakt läuft . Zählen Sie, wie viele Impulse am Eingangstakt empfangen und wie viele ausgegeben wurden. Zwischenspeichern Sie bei jedem Takt des lokalen Oszillators die Anzahl der Zählungen vom Referenzeingang und geben Sie einen Impuls aus, wenn die zuvor zwischengespeicherte Anzahl nicht der Hälfte der ausgegebenen Impulse entspricht. Beachten Sie, dass das Basieren des Ausgangsimpulses auf der zuvor zwischengespeicherten Anzahl die Phasenverzögerung eines zusätzlichen lokalen Takts erhöht, jedoch die Möglichkeit der Ausgabe metastabiler oder "runt" -Taktimpulse vermeidet.

Für "Putt-Putt" -wait ", Sie benötigen einen Oszillator, der reibungslos gestartet und gestoppt werden kann; Der Oszillator sollte immer dann laufen, wenn der Referenzzähler nicht der Hälfte der ausgegebenen Impulse entspricht, und anhalten, wenn er gleich ist. Wenn der Oszillator reibungslos starten und stoppen kann, kann dieser Ansatz eine konsistentere Phasenbeziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangswellenformen ergeben als Putt-Putt-Skip. Es kann auch energieeffizienter sein.

Beide Ansätze liefern Ausgänge, deren Phasenbeziehung im Verhältnis zur Referenzwelle nicht so sauber ist wie eine PLL oder FLL , die Zeit hatte, eine Sperre zu erlangen . Wenn andererseits der Referenzuhr gestartet und gestoppt werden kann, würde eine PLL oder FLL jedes Mal, wenn die Referenzwelle stoppt und neu startet, eine bestimmte Zeit benötigen, um eine Sperre wieder zu erlangen, und bis die Sperre wiedererlangt wurde, wäre ihre Ausgangsphase im wesentlichen zufällig relativ zur Eingabe. Im Gegensatz dazu geben die Putt-Putt-Skip- oder Putt-Putt-Wait-Ansätze ein Paar von Impulsen aus, die in genau definierten Fenstern jedem empfangenen Eingangstaktimpuls folgen, unabhängig davon, ob diese Impulse einen kontinuierlichen Zug bilden oder periodisch starten und stoppen .

Um die Taktfrequenz nur mit Logikgattern zu verdoppeln, kann man sie einfach durch einen Puffer mit einer Ausbreitungsverzögerung von einem Viertel der Taktperiode leiten und dann einfach beide Takte xnor xnor, um die doppelte Frequenz zu erhalten.