J'essaie de doubler la fréquence de mon horloge en utilisant uniquement des portes, des bascules ou autre

Commencez avec une horloge de 20 MHz (qui relève du parapluie "peu importe") et réduisez-le à 10 MHz là où c'est nécessaire en utilisant un diviseur d'horloge à bascule.

Une PLL est généralement nécessaire pour réaliser ce que vous voulez faire. Essayer d'utiliser uniquement la logique pour ce faire nécessite l'ajout de délais supplémentaires via les constantes de temps R / C pour amener les 2x impulsions à près de 50% du cycle de service. Cependant, cela ne se produira généralement pas à l'intérieur d'un FPGA sans amener certains signaux aux broches sur la partie où le R / C peut être connecté puis réinjecté dans d'autres broches. Une autre limitation est qu'un tel schéma ne sera pas correct sur un cycle de service de 50% et pour un ensemble donné de valeurs R / C ne sera utile que dans une plage étroite particulière de fréquences d'entrée.

Doubler la fréquence peut être aussi simple que ceci:

grâce au délai de propagation de la porte (je l'ai en fait utilisé pour overclocker un TRS-80 quand j'étais young).

La résolution du problème du cycle de service pourrait se faire (approximativement) en modifiant le nombre de portes en série, mais ne fonctionnerait que pour une fréquence (et serait probablement sensible aux caractéristiques des composants, à la température, etc. .)

Vous pouvez doubler la fréquence deux fois et la diviser une fois avec une bascule pour obtenir un signal parfaitement carré, comme l'a dit Andy.

Pour doubler proprement la fréquence d'une horloge d'entrée appliquée, il faudrait un circuit PLL, FLL ou autre. Selon ce que vous essayez de faire, cependant, si vous devez générer deux événements d'horloge en réponse à un stimulus d'horloge externe sur lequel vous n'avez aucun contrôle, deux approches que j'appelle «putt-putt-wait» et «putt- putt-skip "pourrait être mieux.

Pour" putt-putt-skip ", vous avez besoin d'un oscillateur libre qui tourne plus de trois fois (de préférence plus de quatre fois) plus vite que l'horloge d'entrée . Comptez combien d'impulsions ont été reçues sur l'horloge d'entrée et combien ont été émises. Sur chaque horloge de l'oscillateur local, verrouillez le nombre de comptages de l'entrée de référence et émettez une impulsion si le comptage précédemment verrouillé n'est pas égal à la moitié du nombre d'impulsions en sortie. Notez que baser l'impulsion de sortie sur le compte précédemment verrouillé ajoutera une valeur d'horloge locale supplémentaire de retard de phase, mais évitera toute possibilité de sortie d'impulsions d'horloge métastables ou "runt".

Pour "putt-putt -wait ", vous avez besoin d'un oscillateur qui peut être démarré et arrêté en douceur; l'oscillateur doit fonctionner chaque fois que le nombre de références n'est pas égal à la moitié du nombre d'impulsions en sortie, et s'arrêter chaque fois qu'il est égal. Si l'oscillateur peut démarrer et s'arrêter en douceur, cette approche peut produire une relation de phase plus cohérente entre les formes d'onde d'entrée et de sortie que ne le ferait putt-putt-skip. Il peut également être plus économe en énergie.

Ces deux approches produiront des sorties dont la relation de phase n'est pas aussi claire par rapport à l'onde de référence que le serait une PLL ou FLL qui a eu le temps d'acquérir un verrou . D'autre part, si l'horloge de référence peut être démarrée et arrêtée, une PLL ou FLL nécessiterait un certain temps pour réacquérir un verrou à chaque fois que l'onde de référence s'arrête et redémarre, et jusqu'à ce que le verrou soit réacquis, sa phase de sortie serait essentiellement aléatoire par rapport à l'entrée. En revanche, les approches putt-putt-skip ou putt-putt-wait produiront une paire d'impulsions qui suivent dans des fenêtres bien définies chaque impulsion d'horloge d'entrée reçue, que ces impulsions forment un train continu ou qu'elles démarrent et s'arrêtent périodiquement. .

Pour doubler la fréquence d'horloge en utilisant uniquement des portes logiques, on peut simplement la faire passer à travers un tampon avec un délai de propagation égal à un quart de la période d'horloge, puis simplement xnou les deux horloges pour obtenir le double de la fréquence.