Programmierbare Takt-ICs für Embedded-Multiprozessor-Designs

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Entscheidet sich ein Entwickler, einen einzigen Takt-IC mit mehreren Ausgängen zu verwenden, erübrigen oder vereinfachen sich die Probleme, die beim Einsatz mehrerer Takt-ICs auftreten. Durch die Programmierbarkeit des Takt-ICs kann der gleiche Baustein und das gleiche Layout in verschiedenen oder aktualisierten Produkten einer Linie verwendet werden.

Beim Einsatz eines einzigen Takt-ICs müssen Entwickler einen wichtigen Punkt beachten. Die richtige Platzierung des Bausteins und das Leiterplatten-Routing seiner verschiedenen Ausgänge zu den entsprechenden Lasten müssen modelliert und simuliert werden. Dies ist notwendig, um die Integrität des Taktsignals zu wahren, Übersprechen und Rauschen sowie die Auswirkungen von Jitter so gering wie möglich zu halten. Die für Highspeed-Signale und -Layouts heute zur Verfügung stehenden Simulationstools helfen dabei und gewährleisten, dass auch die Leistungsfähigkeit für nicht-taktgebundene Signale erhalten bleibt.

Weitere Design-Überlegungen: Tools und Benutzerfreundlichkeit

Ein benutzerprogrammierbarer, konfigurierbarer Chip wie ein Takt-IC wirkt für den Anwender frustrierend, wenn er sich nicht einfach programmieren oder konfigurieren lässt. Mit IDTs Timing Commander Softwareplattform lassen sich Takt-ICs über eine intuitive und flexible grafische Benutzeroberfläche (GUI) konfigurieren und programmieren.

Bild 3 zeigt einen Screenshot der Plattform-GUI bei der Konfiguration des 8T49N241 als Synthesizer mit vier Ausgängen in SMPTE-424-Anwendungen. Die Kombination einer Fractional-Feedback PLL und einer Mischung aus Integer- (ganzzahligen) und Fractional-Output-Teilern ermöglicht dem 8T49N241, alle erforderlichen Ausgangsfrequenzen mit 0 ppb (parts per billion) additivem Synthesefehler zu erzeugen. Das gemessene Phasenrauschen der 10G-Ethernet- und SMPTE-424-Takte erfüllt die Anforderungen der Transceiver in der Xilinx-7-Serie.

Über den internen I2C-Programmiermodus lassen sich die Takt-ICs beim Einschalten ebenfalls programmieren. Bei Bedarf lässt sich die OTP-Konfiguration überschreiben und der Baustein umkonfigurieren. Anwender können auch eine unabhängige Streuspektrum-Funktion an jedem Ausgangspaar programmieren. Damit werden elektromagnetische und HF-Störungen (EMI/RFI) auf Systemebene gedämpft, was Zweifel bei der Auswahl des Takt-ICs ausräumt.

Die Programmierbarkeit unterstützt Entwickler von Multiprozessor-Systemen in vielerlei Hinsicht und beseitigt die Nachteile, wie sie bei einzelnen, unabhängigen Takt-ICs auftreten – ohne dabei die Gesamtleistungsfähigkeit des Systems zu beeinträchtigen. Die Programmierbarkeit unterstützt unterschiedliche Lastanforderungen mit einem einzigen Baustein. Die Frage, welcher Takt-IC für welche Last erforderlich ist, erübrigt sich somit. Frequenzen lassen sich genau zuschneiden und auch andere wichtige Spezifikationen, die einen Unterschied zwischen einem kosten-/leistungs-/energieeffizienten Design und einem Design mit zu vielen Kompromissen ausmachen, werden erfüllt.

* Baljit Chandhoke ist Product Line Manager für Timing Products bei Integrated Device Technologies (IDT).

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