Mit der PLL können Sie auch nach dem Aufbau des Boards flexibel mit der Taktrate arbeiten und natürlich viele verschiedene Frequenzen mit einem integrierten Oszillator erzeugen.

Ehrlich gesagt lohnt es sich, nur eine PLL zu haben, damit Sie mit dem integrierten RC-Oszillator viele Frequenzen erzeugen können. Auf diese Weise können Sie ohne externen Oszillator flexibel arbeiten, wenn Sie keinen benötigen. Von dort aus ist es nicht viel aufwendiger, es zu erstellen, sodass Sie diese PLL auch zu einem externen Oszillator umleiten können.

Mit der PLL können Sie Uhren schneller produzieren als mit einem Quarzkristall. Obwohl MEMS-Oszillatoren verfügbar sind, die mit viel höheren Frequenzen als Quarz schwingen können, möchten Sie möglicherweise nicht direkt mit einem arbeiten, da Sie für einen externen 400-MHz-Oszillator eine 400-MHz-Spur routen müssen.

Wie die PLL funktioniert. Weißt du etwas über Musik? Wissen Sie, wie Sie ein Lied hören und im Takt klatschen können? Sie halten einfach das gleiche Timing zwischen jedem Klatschen und passen das Timing an, bis jedes Klatschen auf einem Schlag landet. Einfach, oder?

Weißt du, wie du zwei oder sogar vier Klatschen pro Schlag machen kannst? Eine PLL macht das Gleiche. Sie zählen Ihre eigenen Klatschen und stellen sicher, dass die Zeit zwischen den einzelnen Klatschen gleich ist. Sie passen jedoch die Zeit zwischen den Klatschen an, bis jedes vierte Klatschen auf dem Beat landet, den Sie im Song hören. An diesem Punkt hören Sie auf, sich anzupassen. Auf diese Weise können Sie einen Klatsch erzeugen, der viermal so schnell ist, obwohl der Takt des Songs viermal langsamer ist.

Ich verstehe nicht, wie sich PLL auf Mikrocontroller bezieht. Ich spüre hier keine Phasenverschiebung oder versuche, ein Signal zu stabilisieren, und ich verstehe nicht, wie die PLL auf magische Weise einen 400-MHz-Takt erzeugt.

Aus Sicht eines Mikrocontrollers ist eine PLL nur ein Frequenzvervielfacher. Es nimmt eine Referenzfrequenz wie von einem 10-MHz-Oszillator und erzeugt alle anderen Taktfrequenzen, die ein Mikrocontroller benötigt.

Warum ist diese PLL in den Mikrocontroller eingebettet? Wenn ich möchte, dass mein Prozessor mit maximal 80 MHz taktet, wie in den technischen Daten angegeben, verwende ich einfach einen externen 80-MHz-Quarz. Wenn einige Peripheriegeräte wie USB schnellere Taktquellen benötigen, verwende ich einen schnelleren Kristall und teile den Takt, um anderen Geräten ein Vielfaches des langsameren Takts zuzuführen.

Dies ist normalerweise nicht praktikabel, es sei denn, Sie finden zufällig einen einzelnen Oszillator, der genau auf alle benötigten Frequenzen unterteilt werden kann. Stattdessen nehmen Sie eine Referenzuhr und multiplizieren sie nach Bedarf nach oben (oder unten). Ich habe billige Geräte gesehen, die versuchen, eine einzelne Uhr aufzuteilen, und es funktioniert normalerweise sehr schlecht. Sie neigen dazu, seltsame Störungen zu haben, wie die Erzeugung von 48-kHz-Audio, das in Ordnung klingt, aber 44,1 kHz, das schnell läuft, da das LCM von 48000 und 44100 eine große Zahl ist.

Externe Kristalle sind ohnehin genauer als interne Oszillatoren. Warum also eine PLL zwischen einen genauen externen Kristall und den Prozessor stecken, insbesondere wenn es sich nicht um Hochfrequenz- oder HF-Anwendungen handelt?

In diesem Fall verwendet die PLL einen externen Oszillator. Sofern dieser nicht inkompetent implementiert ist, ist er sehr genau.

Um die anderen Antworten zu ergänzen, gibt es einige andere Gründe, warum eine PLL nützlich sein kann:

T, um die EMV-Emissionen zu reduzieren (und gleichzeitig Geld zu sparen und die Wahrscheinlichkeit von Störungen zu verringern)

So zitieren Sie aus dem ST-Anwendungshinweis AN1709:

Einige Mikrocontroller verfügen über einen eingebetteten programmierbaren PLL-Taktgenerator, der die Verwendung von Standardkristallen mit 3 bis 25 MHz, um einen großen Bereich interner Frequenzen zu erhalten (bis zu einige hundert MHz). Auf diese Weise kann der Mikrocontroller billiger arbeiten, Mittelfrequenzkristalle, während immer noch ein interner Hochfrequenztakt für das Maximum bereitgestellt wird System Geschwindigkeit. Die Hochtaktfrequenzquelle ist im Chip enthalten und tut dies auch Gehen Sie nicht durch die Leiterplattenschienen (Printed Circuit Board) und externen Komponenten. Diese reduziert die potenzielle Geräuschemission der Anwendung.

Die Verwendung eines PLL-Netzwerks filtert den CPU-Takt auch gegen externe sporadische Störungen (Störungen).

TUm Strom zu sparen

In einem Produkt mit geringem Stromverbrauch kann es sehr nützlich sein, den Prozessor (und seine Peripheriegeräte) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu betreiben, je nachdem, was zu einem bestimmten Zeitpunkt zu tun ist, oder verschiedene Uhren zu generieren einige Male, aber nicht andere.

Dies kann also bedeuten, dass die Taktrate bei Bedarf erhöht, aber zu anderen Zeiten verringert (oder die PLL insgesamt ausgeschaltet) wird.

Um ein konkretes Beispiel zu geben: Ich habe an einem batteriebetriebenen Produkt gearbeitet, das normalerweise mit 8 MHz und ausgeschaltetem PLL betrieben wurde. In regelmäßigen Abständen mussten wir jedoch viel schnellere Uhren generieren, um das I2S-Streaming von einem externen Audio-Chip zu ermöglichen. Also haben wir die PLL nur für die wenigen Sekunden hochgefahren, in denen wir diese Uhren brauchten, und sie dann heruntergefahren, wenn wir fertig waren.

Mit einer PLL kann die Frequenz auf ein höheres Niveau multipliziert werden, als dies mit anderen Mitteln möglich ist.

Wenn beispielsweise eine STM32-MCU mit 400 MHz betrieben werden muss, kann ein 400-MHz-Quarz- oder Rechteckwellenoszillator nicht direkt an eine MCU angeschlossen werden.

Ein 4-MHz-Kristall kann verwendet werden, und die PLL innerhalb der MCU kann so eingestellt werden, dass die Referenz 4 MHz mit 100 multipliziert wird, um einen 400-MHz-Takt für die MCU zu erreichen.

Es kann auch zur Laufzeit verwendet werden, um die Frequenz bei Bedarf zu ändern, um Strom usw. zu sparen.

Dies ist keine Mikrocontroller-Sache. Prozessoren tun dies, verschiedene andere Produkte tun dies. Auf der einen Seite, warum das Geld für einen hochpreisigen Oszillator verschwenden, wenn Sie nicht müssen. Eine andere Seite, wie erwähnt, gibt Ihnen Flexibilität. Was mcus entwickelt hat, ist ein interner RC-Oszillator. Hinzu kommt die PLL, und Sie erhalten noch mehr Flexibilität bei reduzierten Kosten, wenn die Genauigkeit innerhalb Ihrer Toleranz liegt.

Wenn Sie an einen X86- oder ARM-basierten Chip denken oder was auch immer zum Teil Ihre Kosteneinsparungen, aber auch Sie können die schnellen Sachen meistens auf dem Chip halten und die äußeren Sachen langsamer haben, so dass diese Chips mit PLLs gepackt sind, sicherlich die Referenz Takt auf 4 GHz oder was auch immer die Hauptuhr Ihres Chips läuft, aber für Dram, PCIE, Netzwerk usw. haben Sie plls, die die verschiedenen Uhren für diese verschiedenen Peripheriegeräte erzeugen, da nicht alle mit der gleichen Geschwindigkeit laufen. Manchmal haben Sie separate Referenzuhren für die verschiedenen Elemente (Netzwerk, PCIE usw.). Also mehrere Oszillatoren / Kristalle abhängig.

Wie es auf magische Weise eine höhere Uhr macht. Es ist ein Phasenregelkreis, den Sie googeln können. Es handelt sich im Grunde genommen um eine instabile analoge Schaltung, die schwingt, eine TTL-Logik und eine ungerade Anzahl von Wechselrichtern verwendet und diese in einer Schleife bindet. Wenn sie bei Stromversorgung schwingt, schwingt sie einfach weiter. Es gibt eine Zeit ungleich Null, in der das Signal auf einer Seite invertiert und auf der anderen Seite ausgeht. Multiplizieren Sie diese Zeit, indem Sie mehr Komponenten verwenden und die Oszillationsfrequenz an einem beliebigen Punkt senken (also ein Wechselrichter und eine Reihe von Nicht-Wechselrichtern) Wechselrichter). Kaufen Sie Kisten mit Komponenten und verkabeln Sie mehrere Setups aufgrund von Abweichungen im Prozess, den Anschlüssen, der Leistung usw. Keine zwei Sets sind identisch, wenn sie momentan relativ zum anderen driften. Nutzen Sie dies nun, und erstellen Sie absichtlich einen instabilen Stromkreis wie diesen (möglicherweise nicht aus Wechselrichtern, aber etwas, das schwingt). Sie haben eine lose Kontrolle, da Sie die Spannung variieren, mit der er läuft, und ihn schneller und langsamer laufen lassen. Dann zählen Sie die Schwingungen. Wenn ich eine 100-MHz-Referenzuhr habe und 400 MHz erzeugen möchte, muss ich ein Steuersystem um den beschissenen Oszillator erstellen, damit er jedes Mal, wenn die Referenzuhr tickt, viermal zählt. Verwenden Sie dann den Ausgang des instabilen Oszillators als meinen 400-MHz-Takt. Oft möchten Sie, dass der VCO (spannungsgesteuerter Oszillator) oder DCO eine höhere Frequenz ausgibt, als diese aufzuteilen, um Ihren System- / Peripherietakt zu erhalten. Zum Beispiel einfacher zu sagen, mit 100 multiplizieren und dann, wenn Sie eine Zählung von 99 erhalten, beschleunigen und eine Zählung von 101 verlangsamen. Anstatt 2 zu sagen, verlangsamen Sie, wenn Sie eine Zählung von 1 beschleunigen, eine Zählung von 3 und der Jitter ist deutlich größer. Am Ende gibt es keine Magie.

Es gab eine Zeit und einige Produkte, auf die man einen Oszillator setzen musste.Heutzutage macht es nicht viel Sinn, viele Anwendungsfälle sind mit dem internen Oszillator und seiner begrenzten Genauigkeit in Kombination mit dem pll in Ordnung, um verschiedene Auswahlmöglichkeiten innerhalb eines Produkts zu bieten und keine externen nicht freien Komponenten zu erfordern.Wenn eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, gibt es häufig Auswahlmöglichkeiten für Kristalle und Oszillatoren für dasselbe Produkt, ohne dass der Hersteller mehrere Chips generieren muss, die ansonsten gleich sind, nur um mögliche Taktoptionen zu berücksichtigen.

Ein uC hat Zugriff auf viele konfigurierbare Register und Zähler, die für die Synthese eines breiten Frequenzbereichs für viele Zwecke nützlich sind.

Ein Frequenzmischer vergleicht 2 Takte durch ein Tiefpassfilter, um einen VCO zu steuern, der zum Ableiten eines der Takte verwendet wird.Der andere stammt von einem internen RC-Oszillator oder einem externen sehr stabilen Resonator mit hohem Q. Es kann sich um eine 32-kHz-Stimmgabel, MEMs, Keramik- oder Quarzkristallresonatoren handeln.Zähler werden zum Skalieren des VCO verwendet, sind jedoch so konfiguriert, dass sie entweder multiplizieren oder dividieren, um das Ergebnis zu erzielen.

Wenn die VCO-Zähler als Rückmeldung an den Mischer verwendet werden, multipliziert der VCO den festen Referenztakt, aber wenn er zum Vorwärtskoppeln und Teilen verwendet wird, erzeugt er einen niedrigeren f-Ausgang.Fractional-N-Synthesizer verwenden eine Kombination von beiden

Die Zwecke jeder Uhr sind allgemein bekannt.CPU-Kern, UART, I2C, Timer usw.