Was ist ein Delay-Line-IC?
Ein Delay-Line-IC ist ein elektronisches Bauteil, das die Ausbreitungszeit eines elektrischen Signals verlangsamt.
Ein IC (englisch: integrated circuit) ist eine integrierte Schaltung, d. h. ein Bauteil, in dem winzige, komplexe elektronische Schaltungen auf der Oberfläche eines Halbleiters ausgebildet und eingekapselt sind. In logischen Schaltungen wird die Zeit zwischen dem Ausgang eines Schaltkreises und dem Eingang des nächsten Schaltkreises als Null behandelt, aber in Wirklichkeit gibt es eine endliche Verzögerungszeit.
Mehrere Signale, die über verschiedene Pfade kommen, werden in der tatsächlichen Schaltung zu unterschiedlichen Zeiten eingegeben, auch wenn sie in der Logikschaltung gleichzeitig eingegeben werden. Delay-Line-ICs können verwendet werden, um das Timing mehrerer Signale mit unterschiedlichen Phasen aufeinander abzustimmen oder um Signale absichtlich zu verzögern.
Bei den Verzögerungsleitungen handelt es sich häufig um elektromagnetische Verzögerungsleitungen, die aus einer Spule und einem Kondensator bestehen, aber es gibt auch Delay-Line-ICs, die Halbleiterbauelemente verwenden, sowie Glas-Verzögerungsleitungen, bei denen sich das in Ultraschallwellen umgewandelte elektrische Signal innerhalb von Glas oder Blöcken ausbreitet und in ein elektrisches Signal zurückgewandelt wird.
Anwendungen von Delay-Line-ICs
Delay-Line-ICs werden in elektronischen Schaltungen verwendet, um das Eingangstiming mehrerer Signale abzustimmen.
Sie werden häufig eingesetzt, um Takt- und Datensignale zu verzögern, Signalverzerrungen zu beseitigen, Impulsbreiten zu ändern und Frequenzen zu ganzzahligen Hochfrequenzen zu multiplizieren.
Delay-Line-ICs können Signale in elektronischen Schaltkreisen präzise zeitlich abstimmen und können in Anwendungen wie medizinischen CTs, Sonargeräten für die Schifffahrt, Radargeräten und Strahlungsdetektionsgeräten zur Erkennung von kurzzeitigen Ereignissen eingesetzt werden. Sie werden auch in Bereichen wie Rundfunk und Fernsehen, Telekommunikation und Haushaltsgeräten eingesetzt.
Arten von Delay-Line-ICs
Eine grundlegende Verzögerungsleitung (Delay-Line) besteht aus einer Ausbreitungsschaltung mit der Induktivität L und der Kapazität C, die in einer leiterartigen Struktur verbunden sind. Die Verzögerungszeit ist proportional zur Quadratwurzel aus L, zur Quadratwurzel aus C und zur Anzahl der Leiterstufen N. Die Verzögerungszeit ist proportional zur Anzahl der Leiterstufen.
Zu den Verzögerungsleitungen gehören auch spannungsgesteuerte Verzögerungsleitungen (VCDLs), bei denen die Laufzeitverzögerung von Logikgattern durch die Versorgungsspannung gesteuert wird, um prozess-, temperatur- und spannungsbedingte Schwankungen der Logikgatterverzögerung auszugleichen.
Es gibt drei Haupttypen von Delay-Line-ICs: passive Verzögerungsleitungen, aktive Verzögerungsleitungen und programmierbare Verzögerungsleitungen.
1. Passive Verzögerungsleitungen
Passive Verzögerungsleitungen sind Typen, die keine Stromversorgung benötigen und aus passiven Elementen bestehen. Sie bestehen aus einer Induktivität L und einer Kapazität C.
2. Aktive Verzögerungsleitung
Aktive Verzögerungsleitungen bestehen aus aktiven Elementen, die eine Stromversorgung benötigen und externe digitale Schaltungen direkt ansteuern können. VCDLs, die die Ausbreitungsverzögerung von Logikgattern nutzen, sind aktive Verzögerungsleitungen.
3. Programmierbare Verzögerungsleitungen
Programmierbare Verzögerungsleitungen ermöglichen es, die Verzögerungszeit programmatisch zu variieren. Durch die Kombination eines Gatters mit Multiplexerfunktion und einer Verzögerungsleitung kann die Verzögerungszeit durch den Eingang des Adressensignals gesteuert werden. Wenn der Adresseneingang fest ist, kann die Leitung auch als normale Verzögerungsleitung verwendet werden.
Der Verzögerungsleitungsteil einer programmierbaren Verzögerungsleitung kann eine passive oder eine aktive Verzögerungsleitung sein.
Aufbau von Delay-Line-ICs
Eine typische elektromagnetische Verzögerungsleitung ist mit einem kaskadenartigen Übertragungsnetz aufgebaut. Verzögerungsleitungen können aus Koaxialkabeln mit einer Verzögerungszeit von etwa 5 Nanosekunden pro Meter bestehen und werden aufgrund ihrer Länge durch L und C ersetzt. Verzögerungszeiten von 1 Nanosekunde bis zu mehreren hundert Nanosekunden sind üblich.
Weitere Informationen zu Delay-Line-ICs
Implementierungsmethoden für Verzögerungsleitungen
Die Implementierungsmethoden für Verzögerungsleitungen können in Kopier- und Ringpuffer unterteilt werden:
1. Implementierung durch Kopieren
Bereiten Sie ein Array vor, das so groß ist wie die Anzahl der Anzapfungen, und kopieren Sie die Daten, wenn Sie zum nächsten Zeitpunkt übergehen. Ein Prozessor mit einem langsamen Multiplikator kann kopieren, aber ein Prozessor mit einem schnellen Multiplikator wird durch die Menge der Kopiervorgänge beeinträchtigt.
2. Implementierung mit Ringpuffer
Die Anfangs- und Endpunkte des Arrays sind miteinander verbunden, indem sie über das Ende hinaus und in das gegenüberliegende Ende hineinreichen. Auch als Ringpuffer bezeichnet, können Verzögerungsleitungen ohne Kopiervorgänge implementiert werden.