Was ist eine programmierbare Verzögerungsleitungen?
Eine programmierbare Verzögerungsleitung ist ein elektronischer Schaltkreis, der die Ausbreitungszeit eines elektrischen Signals verzögert.
Die Verzögerungszeit kann durch Programmierung geändert werden. Es gibt auch passive Verzögerungsleitungen, die nur aus passiven Elementen bestehen, und aktive Verzögerungsleitungen, die von externen ICs gesteuert werden können.
Durch die Verzögerung des Signals um eine beliebige Zeit ist es möglich, das Timing mit anderen Signalen zu synchronisieren oder sie absichtlich zeitlich zu verzögern. Sie werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten, einschließlich Telekommunikationsgeräten, eingesetzt.
Verwendungszwecke von programmierbaren Verzögerungsleitungen
Programmierbare Verzögerungsleitungen werden zur zeitlichen Abstimmung von Daten- und Taktsignalen verwendet. Dabei ist es besonders wichtig, das Timing genau einstellen zu können, da leichte Timing-Abweichungen bei höheren Geschwindigkeiten Probleme verursachen können.
Weitere Anwendungen sind die Umwandlung von Signalimpulsbreiten, Oszillatorschaltungen, Frequenzvervielfacher und Frequenzdiskriminatoren. Zu den Anwendungsbereichen gehören Medizin, Rundfunk, Militär und Raumfahrt. Sie werden in verschiedenen Detektions- und Kommunikationsgeräten verwendet, bei denen ein präzises Timing erforderlich ist.
Prinzip der programmierbaren Verzögerungsleitungen
Programmierbare Verzögerungsleitungen beruhen auf dem einfachen Prinzip, die Ausbreitung elektrischer Signale mit einer Induktivität L und einer Kapazität C zu verzögern. Es gilt als schwierig, eine Verzögerungsleitung zu schaffen, die die angegebene Verzögerungszeit mit Präzision liefert, auch wenn sich Bedingungen wie Prozess, Temperatur und Spannung ändern.
Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Genauigkeit ist die Rückkopplung. Die Abweichung von der vorgegebenen Verzögerungszeit wird ermittelt und an die Verzögerungsleitung zurückgemeldet, um den Fehler zu verringern. Die Verzögerungszeit wird z. B. durch Anpassung der Versorgungsspannung gesteuert. Durch Erhöhen der Spannung kann die Verzögerungszeit verkürzt werden.
Eine Möglichkeit zur Bestimmung des Verzögerungsfehlers besteht darin, die Spannung in eine Frequenz umzuwandeln. Wird der Ausgang der Verzögerungsleitung invertiert und zum Eingang zurückgeführt, wird eine Frequenz mit einer Verzögerungszeit von 1/2 ausgegeben. Dieser Mechanismus wird als spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) bezeichnet.
Aufbau einer programmierbaren Verzögerungsleitung
Eine programmierbare Verzögerungsleitung besteht aus einer Verzögerungsleitung, die das Signal verzögert, und einem Multiplexer, der die gewünschte Verzögerungszeit auswählt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Verzögerungsleitung zu konstruieren, wobei die heute am häufigsten verwendete ein Übertragungsnetzwerk in Leiterform mit Induktivität L und Kapazität C ist.
Die Verzögerungszeit für eine N-stufige Leiterschaltung beträgt √(L x C) pro Abschnitt und N x √(L x C) insgesamt. Eine andere Konfiguration ist die Verwendung von spannungsgesteuerten Verzögerungsleitungen (VCDLs), bei denen die Laufzeitverzögerung der Logikgatter durch die Versorgungsspannung gesteuert wird.
Die gewünschte Verzögerungszeit kann durch Auswahl einer beliebigen Stufe der Leiterschaltung mit einem Adressensignal in einem Multiplexer erreicht werden. Bei der Verwendung programmierbarer Verzögerungsleitungen ist es wichtig, Eigenschaften wie genaue Verzögerungszeit, gute Frequenz- und Phaseneigenschaften, geringe Verluste und gute Temperatureigenschaften zu berücksichtigen und sicherzustellen, dass die erforderliche Leistung und die Anzahl der Bits für die Anwendung erfüllt werden.
Weitere Informationen über programmierbare Verzögerungsleitungen
1. Kennimpedanz
Verzögerungsleitungen sind Übertragungsleitungen wie Koaxialkabel und haben einen Eigenwellenwiderstand. Der Wellenwiderstand ist ein Parameter, der von der Induktivität und der Kapazität in der Schaltung abhängt. Es ist wichtig, dass der Wellenwiderstand innerhalb der Verzögerungsleitung gleichmäßig ist, um eine Übertragung mit geringer Wellenformverzerrung zu ermöglichen.
2. Anstiegszeit
Die inhärente Anstiegszeit der Verzögerungsleitung begrenzt die minimale Übertragungsimpulsbreite. Schmale Impulsbreiten haben eine hohe Frequenzkomponente und erfordern daher eine schnelle Anstiegszeit.
Die Impulsbreite, die die Verzögerungsleitung ohne Schwierigkeiten passieren kann, muss mindestens das Dreifache der Anstiegszeit der Verzögerungsleitung betragen.