Wie kommt der takt zustande

[AlexanderBehm]

Hi, ich würde gerne wissen wie der takt zustande kommt, was ich mit FSB und Multiplikator mache ist ja dneke ich jedem hier klar, aber was verändert der Multiplikator genau. Der fSB ist ja die anbindung der CPU nahc draussen oder? Was genau ist der Multiplikator technisch?

[Endorphine]

Um es dir wirklich erklären zu können müsste ich dir jetzt ein Semester Digitaltechnik-Grundlagen eintrichtern :D

Als kurzen Abriss: man kann über Schwingquarze und Frequenzteiler praktisch beliebige Frequenzen herausteilen. Frequenzteiler kann man aus T-Flipflops aufbauen.

[GloomY]

Äh ja, so in etwa ;)

Ich habe mal ein Bildchen aus einem Artikel über PLLs angehängt, ich weiss leider nicht mehr genau, welcher das war. Ist leider schon etwas länger her...

[MechWOLLIer]

Könntest du veilleicht das Bild mal kurz erklären? Ich verstehe da nur Bahnhof:)

[GloomY]

Original geschrieben von MechWOLLIer
Könntest du veilleicht das Bild mal kurz erklären? Ich verstehe da nur Bahnhof:) Ok, ich weiss zwar nicht mehr so genau bescheid, kann es aber mal probieren:

Schauen wir uns zuerst mal den hintersten Teil an: Da ist ein Oszillator, der von einer (Gleich-)Spannung gesteuert wird (VCO = voltage controlled oscillator). Je nachdem, wie hoch die Spannung ist, die an seinem Eingang anliegt, desto höher ist die erzeugte Frequenz. Wenn keine Spannung an seinem Eingang anliegt, so produziert er eine feste Frequenz, die von der Bauart abhängt. Bei negativer Spannung wird die erzeugte Frequenz verringert, bei positiver Spannung erhöht.

Diese Frequenz wird an den Phase Detector zurückgegeben (vergiss den Teiler erstmal, der kommt später). Was der PLL als ganzes nun macht, ist, dass er die Ausgangsfrequenz des VCOs so einstellt, dass diese mit der Eingangsfrequenz übereinstimmt. Das geschieht nun über die folgende Rückkopplung.

Der Phase Detector vergleicht die beiden Frequenzen miteinander. Wenn es einen Phasen- oder/oder Taktunterschied gibt, gibt er ein "Fehlersignal" (wie das nun genau aussieht weiss ich nicht; hier wie gesagt bin ich bisher nur Laie) aus, das an den Loop-Filter weitergegeben wird. Dieser besteht aus einem Low-Pass Filter und einem (Gleichstrom-)Verstärker. Letzterer füttert nun wieder den Eingang des VCOs, womit der Kreislauf geschlossen wäre. (Der Loop-Filter ist eigentlich nur eine elektrische Konvertierung, damit der VCO den Phase Detector "versteht")

Der Effekt ist nun, dass der VCO sich auf Grund des Ausgangs des Phase Detectors auf die Frequenz einstellt, die am Eingang anliegt. Eine Schaltung, die als Ausgang die gleiche Frequenz und Phase wie ihr Eingang besitzt, ist sicher nichts Geniales ;) , aber nun kommt der Teiler bei der Rückkopplung ins Spiel. Dieser verringert die Freuqenz um einen ganzzahligen Faktor (indem er nur jede n-te Flanke weitergibt). Der Phase Detector bekommt nun als Rückkopplung ein n-tel der Ursprungsfrequenz zurück. Das bedeutet natürlich, dass hier die Frequenzen nicht übereinstimmen. Sein Ausgang bewirkt nun, dass der VCO eine höhere Spannung als Eingangssignal bekommt und somit seine Frequenz erhöht. Er erhöht sie solange, bis beim Phase Detektor eine Frequenz- und Phasengleichheit zu stande kommt.

Und wann ist das der Fall? Naja, das ist genau dann der Fall, wenn die vom VCO erzeugt Frequenz genau n-Mal so hoch ist, wie die Eingangsfrequenz (denn die Rückkoppel-Frequenz wird ja durch den Teiler auf ein n-Tel reduziert).

Insgesamt kann man also hiermit ein (ganzzahliges) Vielfaches der Eingangsfrequenz erzeugen. Und wenn man nun nicht nur ganzzahlige Vielfache erzeugen will, so setzt man vor den Eingang der Schaltung eben noch einen zweiten Teiler, der die Frequenz auf ein m-tel reduziert.

Wenn man diese beiden Parameter m und n irgendwie wählt, so erhällt man eben bei einer Eingangsfrequenz f als Ausgangsfrequenz

n / m * f

Ich hoffe, das war einigermaßen verständlich =)

edit: Noch ein paar Sachen verbessert :)

[AlexanderBehm]

Thx das kapier ich jetzt großteils. Echt gute Antwort danke.

[MechWOLLIer]

THX, verstehe zwar noch nicht alles aber deutlich mehr als zuvor:)

[GloomY]

Endorphine, hast du zufällig ein paar weiterführende Infos über die Schwingquarze?

[Rhönpaulus]

schwingquarze dienen zur erzeugung von schwingungen mit exakt definierter frequenz bei hoher stabilität gegenüber umwelteinflüssen wie temperatur,alter und luftdruck.
ihre genauigkeit liegt um mehrere größenordnungen höher als es mit herkömmlichen schwingkreisen auf l-c oder r-c -basis möglich ist.
ihre funktion besiert auf dem piezoelektrischen effekt von bestimmten einkristallen.
legt mann an diesen einristallen in polarer richtung zum gittergefüge eine spannung an verbiegen sich diese mechanisch wobei der effekt auch umkehrbar ist.
die quarze bilden meschanisch schwingfähige körper mit exakt definierbarer resonanzfrequenz.
der schwingquarz wird nun von außen durch einen rc-schwingkreis fremderregt wobei die frequenz in der nähe der resonanzfrequenz liegen muß.
dadurch kommt es zu einem energietransfer quarz-erregerschwinkreis welcher dazu führt,das der quarz die frequenz stabilisiert und fast exakt auf seine resonanzfrequenz zieht.
als material für die einkristalle wird neben quarz auch turmalin,seignettsalz und gesintertes bariumtitanat verwendet.
der mögliche frequenzbereich liegt zwischen wenigen herz und etwa 300 mhz.
die elektronischen armbanduhren tragen wegen diesem bauteil den namen quarzuhr.
durch diese wurde erst eine ausreichend genaue zeitbasis möglich.

zur ausgangsfrage hier:
die cpu besitzt keine eigene takterzeugung.
sie bekommt ihren takt von außen (fsb-takt)zugeführt.
der multiplikator arbeitet ähnlich wie eine frequenzteilerschaltung,nur erhöht er die frequenz um einen festen faktor anstatt sie zu teilen.
dadurch ist es möglich,einzelne baugruppen einer digitalen schaltung mit unterschiedlichen taktfrequenzen synchronisiert zu betreiben.

[del_4901]

Original geschrieben von Rhönpaulus
schwingquarze dienen zur erzeugung von schwingungen mit exakt definierter frequenz bei hoher stabilität gegenüber umwelteinflüssen wie temperatur,alter und luftdruck.
ihre genauigkeit liegt um mehrere größenordnungen höher als es mit herkömmlichen schwingkreisen auf l-c oder r-c -basis möglich ist.
ihre funktion besiert auf dem piezoelektrischen effekt von bestimmten einkristallen.
legt mann an diesen einristallen in polarer richtung zum gittergefüge eine spannung an verbiegen sich diese mechanisch wobei der effekt auch umkehrbar ist.
die quarze bilden meschanisch schwingfähige körper mit exakt definierbarer resonanzfrequenz.
der schwingquarz wird nun von außen durch einen rc-schwingkreis fremderregt wobei die frequenz in der nähe der resonanzfrequenz liegen muß.
dadurch kommt es zu einem energietransfer quarz-erregerschwinkreis welcher dazu führt,das der quarz die frequenz stabilisiert und fast exakt auf seine resonanzfrequenz zieht.
als material für die einkristalle wird neben quarz auch turmalin,seignettsalz und gesintertes bariumtitanat verwendet.
der mögliche frequenzbereich liegt zwischen wenigen herz und etwa 300 mhz.
die elektronischen armbanduhren tragen wegen diesem bauteil den namen quarzuhr.
durch diese wurde erst eine ausreichend genaue zeitbasis möglich.

zur ausgangsfrage hier:
die cpu besitzt keine eigene takterzeugung.
sie bekommt ihren takt von außen (fsb-takt)zugeführt.
der multiplikator arbeitet ähnlich wie eine frequenzteilerschaltung,nur erhöht er die frequenz um einen festen faktor anstatt sie zu teilen.
dadurch ist es möglich,einzelne baugruppen einer digitalen schaltung mit unterschiedlichen taktfrequenzen synchronisiert zu betreiben.

naja der Programmle Interrupt Timer hat schon nen Takterzeuger, das müsste ein 1,4blahblah Hz (oder warns Mhz?) naja ist ja auch egal, die CPU braucht das Teil für zeitgesteuerte Interrupts.

[LOCHFRASS]

Mal ne Frage, ich will die Eingangsfrequenz eines PLLs stufenlos steuern, was fuer ne Schaltung/ICs braucht man dafuer?

[Rhönpaulus]

du meinst den osszilator?
kleine frequenzabweichungen von wenigen prozent kannst du mit einem in reihe zum quarz geschaltetten trimmerkondensator im zweistelligen picofarradbereich realisieren,unter unständen auch mit einer kapazitätsdiode (-> sperrschichtkapazität regelbar durch die angelegte gleichspannung).
ansonnsten mußt du das mit dem frequenzteiler hinter dem osszialtor machen wobei die anzahl der teilerverhältnisse natürlich begrenzt ist weswegen keine stufenlose einstellung möglich ist.
alternativ bleibt noch die möglichkeit den quarzosszilator durch einen anderen mit entsprechend deinen erfordernissen großen einstellbereich zu ersetzen.
es bieten sich die üblichen lc oder rc-schwingkreise an.
soll das ganze per gleichspannung von außen reglebar sein sind kapazitätsdioden für c sinnvoll wie sie auch in tv/radiotunern verwendet werden.