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用模拟标准单元法设计0.8μmCMOS数模混合PLL

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西安电子科技大学学报 1998年第1期25卷 47-50页

作者：来新泉李玉山高德远西安电子科技大学电路CAD所西北工业大学计算机科学与工程系

采用模拟标准单元法设计了同步数字体系专用的０．８μｍＣＭＯＳ数模混合锁相环．讨论了电路实现过程，给出了有关结果．

关键词：设计 CMOS 数模混合锁相环专用集成电路

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基于NTP的网络授时服务器的设计与实现

基于NTP的网络授时服务器的设计与实现

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作者：欧阳雄武汉理工大学

学位级别：硕士

网络时间同步是指通过互联网提供时间同步服务,使互联网上的设备与国际标准时间UTC保持一致。网络时间同步技术从提出至今已经经历了三十多年的发展,随着技术的发展和成熟,该技术被广泛的应用于诸多重要领域。在电力系统中,时间同步技... 详细信息

网络时间同步是指通过互联网提供时间同步服务,使互联网上的设备与国际标准时间UTC保持一致。网络时间同步技术从提出至今已经经历了三十多年的发展,随着技术的发展和成熟,该技术被广泛的应用于诸多重要领域。在电力系统中,时间同步技术为实时数据采集的一致性提供了保障,极高时间分辨率提高了系统的故障分析能力,使系统的运行和控制更加稳定;在大数据领域,时间同步技术将系统的各个节点时间统一到国际标准时间,保证了各种消息、事件发生时序记录的正确性,为整个系统提供了重要的支撑。NTP是当前应用最广泛,功能最优良和完善的网络时间协议。当前国内外NTP时间服务器主要以卫星时间为外部时间参考源,通过铷钟或恒温晶振来保持服务器时间的准确度,选用普通铷钟时钟误差为6ms/天,老化率为-115*10/月,恒温晶振时钟误差为1ms/天,老化率为-910/月。铷钟虽然稳定度高但是价格昂贵,恒温晶振初始准确度高,但随着老化等因素的影响,准确度会降低。为此,本文提出了一种基于嵌入式的NTP网络授时服务器方案。在本方案中,授时服务器使用GPS接收机获取卫星时间作为外部时间参考源。并设计了一种基于数模混合锁相环的守时方案,该方案使用TDC模块测量晶振秒脉冲和GPS秒脉冲之间的时间偏差,通过MCU进行滑动平均滤波消除干扰并将时间偏差量化为频率偏差,并由DAC将频率偏差转换为电压控制型恒温晶振的控制电压,微调晶振的输出频率,将其工作频率锁定在标定频率,有效的降低晶振老化带来的影响。在微调之前先通过MCU测量并粗调晶振频率,提高TDC测量范围内的采样次数,保证了滑动平均滤波的有效性。守时单元具有高精度的时间保持能力,当GPS在无法接收到卫星信号时守时单元也能提供精准的时间。授时单元平台采用嵌入式系统,从而降低了成本。服务器在填充NTP报文过程中使用外部中断的方式获取时间戳,提高服务器的授时精度。本文完成了嵌入式NTP网络授时服务器整体结构设计和实现,并对服务器的授时功能和守时性能进行了测试。选用的10MHz恒温晶振初始的秒脉冲偏差为76ns,以GPS秒脉冲为基准,经过守时单元的校正之后,晶振的秒脉冲偏差降低至1ns,锁频误差约为0.01Hz,守时精度约为0.1ms/天,实现了高精度守时,满足设计要求。授时服务器以服务器/客户端的工作模式完成授时服务,局域网内的授时精度可达毫秒级,同时每秒通过串口输出一次UTC时间信息。

关键词：授时服务器数模混合锁相环 TDC 时间间隔测量高精度守时

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基于FPGA的分布式采集系统时钟同步控制技术研究与实现

基于FPGA的分布式采集系统时钟同步控制技术研究与实现

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作者：刘懿成都理工大学

学位级别：硕士

随着电子技术的快速发展,各种电子设备对时间精度的要求日益提升。在卫星发射、导航、导弹控制、潜艇定位、各种观测、通信等方面,时钟同步技术都发挥着极其重要的作用,得到了广泛的推广。对于分布式采集系统来说,中心主站需要对来自于... 详细信息

随着电子技术的快速发展,各种电子设备对时间精度的要求日益提升。在卫星发射、导航、导弹控制、潜艇定位、各种观测、通信等方面,时钟同步技术都发挥着极其重要的作用,得到了广泛的推广。对于分布式采集系统来说,中心主站需要对来自于不同采集设备的采集数据进行汇总和分析,得到各个采集点对同一事件的采集时间差异,通过对该时间差异的分析,最终做出对事件的准确判断。如果分布式采集系统中的各个采集设备不具有统一的时钟基准,那么得到的各个采集时间差异就不能反映出实际情况,中心主站也无法准确地对事件进行分析和判断,甚至得出错误的结论。因此,时钟同步是分布式采集系统正常运作的必要前提。目前国内外时钟同步领域常用的技术有GPS授时技术,锁相环技术和IRIG-B码等。GPS授时技术虽然精度高,抗干扰性强,但是由于需要专用的GPS接收机,若单纯使用GPS授时技术做时钟同步,就需要在每个采集点安装接收机,成本较高。锁相环是一种让输出信号在频率和相位上与输入参考信号同步的技术,输出信号的时钟准确度和稳定性直接依赖于输入参考信号。IRIG-B码是一种信息量大,适合传输的时间码,但是由于其时间精度低,不适合应用于高精度时钟同步的系统。基于上述分析,本文结合这三种常用技术,提出了一种基于FPGA的分布式采集系统时钟同步控制技术。该技术既保留了GPS授时的高精确度和高稳定性,又具备IRIG-B时间码易传输和低成本的特性,为分布式采集系统中的时钟同步提供了一种新的解决方案。本文中的设计采用了Ublox公司的精确授时GPS芯片LEA-5T,通过对GPS芯片串行时间信息解码,获得准确的UTC时间,并实现了分布式采集系统中各个采集设备的精确时间打码。为了能够使整个分布式采集系统具有统一的高精度数据采集时钟,本论文采用了数模混合的锁相环技术,将GPS接收芯片输出的高精度秒信号作为参考基准,生成了与秒信号高精度同步的100MHZ高频时钟。本文在FPGA中完成了IRIG-B码的编码部分,将B码的准时标志与GPS秒信号同步,提高了IRIG-B码的时间精度。在分布式采集系统中, IRIG-B时间码能直接通过串口或光纤将各个采集点时间与UTC时间统一,节约了各点布设GPS接收机的高昂成本。最后,通过PC104总线对时钟同步控制卡进行了数据读取和测试,通过实验结果的分析,提出了改进方案。实验表明,改进后的时钟同步控制方案具有很高的时钟同步精度,对时钟同步技术有着重大的推进意义!

关键词： GPS 数模混合锁相环 IRIG-B码 FPGA 时钟同步

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