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AR# 21594

Spartan-3、DCM - CLKIN 入力に過剰なジッターがあると CLKFX で不正な周期が出力される

説明

間違った周期のクロック パルスが DCM CLKFX から出力されることがあります。この原因は何でしょうか。

ソリューション


CLKIN 入力に過剰なジッターがあると、CLKFX 出力が突然シフトすることがあります。このシフトは、各クロック 「コヒーレンス」で発生する可能性があります。クロック コヒーレンスとは、入力クロックと出力クロックの立ち上がりエッジが同位相にあるとき (またはあるべき) のことを指します。これは CLKIN の D サイクルごと、CLKFX の M サイクルごとに発生します。

CLKFX が M=7 および D=5 の場合の例を次の図で説明します。

ハード位相アライメント図 1
ハード位相アライメント図 1


DCM DFS 回路 (CLKFX を出力を作成する) には、各クロック コヒーレンスを決めるロジックがあります。各コヒーレンスで、CLKIN 立ち上がりエッジは CLKFX 立ち上がりエッジに自動的に転送され、CLKFX と CLKIN の位相関係は保たれます。つまり、CLKIN 入力に過剰なジッターがあると、各コヒーレンスでそのジッター クロックの位相と CLKFX 出力が一致するようになります。このため、次の図に示すように、出力パルスに突然増減が見られる可能性があります。

ハード位相アライメント図 2
ハード位相アライメント図 2

クロック コヒーレンスでこうした突然のシフトを回避するには、DCM 入力ピンのジッターがデバイス データシートにある CLKIN のジッター要件を超過しないようにします。DFS は適応性が高いため、ジッターが仕様値より高くても継続して CLKFX を出力することができますが、求める値が出力されるとは限りません。入力ジッターが高い状態のとき、コヒーレンスで大きなシフトが起きるとき (通常は CLKFX 周期のシフトよりも大きい)、CLKFX 出力がトグルしなくなります。CLKFX がトグルしなくなると、 STATUS[2] ビットがアサートされ、CLKIN と CLKFX 周期ジッターの差が DFS で補正されなくなります。
DCM の DLL 部分も続いて入力クロック周期ドリフトになります。しかし、M および D 値の両方が大きいと、周波数補正が弱まり、周波数ドリフトに及ばなくなります。このため、M および D 値が大きいと DCM で突然のシフトが発生しやすくなり、極端な場合は CLKFX が停止状態になることがあります。CLKFX の停止状態は、DCM 入力ピンへの入力クロック ジッターが CLKIN の入力要件を超えたときにのみ見られる点に留意してください。

DCM からの STATUS 出力信号を常に監視するようにしてください。STATUS[2] が High になると、CLKFX 出力が停止したということなので、DCM のリセットが必要になります。LOCK 出力が Low になると、DCM が周波数または位相アライメントと入力クロックへのキャリブレーションを失ったということになるので、DCM のリセットが必要になります。どちらのケースでも、リセットにより DCM は入力クロックの LOCK を取得し、標準動作を再開することができるようになります。

DMC ジッターの詳細は (ザイリンクス アンサー 19827) を参照してください。
AR# 21594
日付 12/15/2012
ステータス アクティブ
種類 一般
デバイス
  • Spartan-3A
  • Spartan-3A DSP
  • Spartan-3AN
  • Spartan-3E
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