Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Инъекции замок и впрыск потянув являются частотными эффектами , которые могут возникнуть , когда гармонический осциллятор нарушаются вторым рабочим генератор на близлежащую частоте. Когда связь достаточно сильна, а частоты достаточно близки, второй генератор может захватывать первый генератор, заставляя его иметь практически ту же частоту, что и второй. Это блокировка впрыска. Когда второй осциллятор просто нарушает первый, но не улавливает его, эффект называется вытягиванием. Эффекты запирания и затягивания впрыска наблюдаются во многих типах физических систем, однако эти термины чаще всего связаны с электронными генераторами или лазерными резонаторами .

Блокировка инжекции использовалась полезными и умными способами при разработке первых телевизоров и осциллографов , позволяя синхронизировать оборудование с внешними сигналами при относительно низких затратах. Блокировка впрыска также использовалась в высокопроизводительных схемах удвоения частоты. Однако блокировка и вытягивание впрыска, когда они непреднамерены, могут ухудшить производительность контуров фазовой автоподстройки частоты и ВЧ интегральных схем .

Инъекция дедовских часов в лазеры [ править ]

Вытягивание и блокировка впрыска можно наблюдать во многих физических системах, где пары осцилляторов связаны вместе. Возможно, первым, кто задокументировал эти эффекты, был Христиан Гюйгенс , изобретатель маятниковых часов , который был удивлен, заметив, что два маятниковых часа, которые обычно показывают немного разное время, тем не менее, стали идеально синхронизированными, когда они были подвешены на общей балке. Современные исследователи подтвердили его подозрение, что маятники были связаны крошечными возвратно-поступательными колебаниями в деревянной балке. [1] Два тактовых генератора синхронизировались с общей частотой инжекции.

Генератор LC с перекрестной связью и выходом наверху

В современном генераторе, управляемом напряжением, сигнал блокировки инжекции может перекрывать его низкочастотное управляющее напряжение, что приводит к потере управления. При намеренном использовании синхронизация инжекции позволяет значительно снизить энергопотребление и, возможно, уменьшить фазовый шум по сравнению с другими методами проектирования синтезаторов частот и ФАПЧ . Аналогичным образом частотный выход больших лазеров может быть очищен путем инжекции, запирая их с помощью высокоточных эталонных лазеров (см. Инжекторную сеялку ).

Генератор с синхронизацией впрыска [ править ]

Инъекции автоподстройки генератора ( МОТ ), как правило , основаны на кросс-связанных LC осциллятора . Он использовался для частотного разделения [2] или уменьшения джиттера в системе ФАПЧ с вводом чисто синусоидального сигнала. Он использовался в непрерывном режиме тактовой частоты и восстановления данных (CDR) или восстановления тактовой частоты для восстановления тактовой частоты с помощью любой из предшествующих схем генерации импульсов для преобразования данных с невозвратным возвратом к нулю (NRZ) в псевдовозврат к нулю. (PRZ) формат [3] или неидеальная схема восстановления синхронизации, находящаяся на стороне передатчика, чтобы вводить тактовый сигнал в данные. [4]Недавно МОТ использовала схему восстановления тактовой частоты в импульсном режиме. [5]

Работа МОТ основана на том факте, что местное колебание может быть привязано к частоте и фазе внешнего сигнала впрыска при надлежащих условиях.

Блокировка нежелательного впрыска [ править ]

Высокоскоростные логические сигналы и их гармоники являются потенциальной угрозой для генератора. Утечка этих и других высокочастотных сигналов в генератор через подложку, сопровождающаяся непреднамеренной блокировкой, является нежелательной блокировкой инжекции.

Прирост за счет блокировки инъекции [ править ]

Блокировка впрыска также может обеспечить получение при низких затратах энергии в определенных приложениях.

Инъекционное вытягивание [ править ]

Инъекционное затягивание (также известное как частота) происходит, когда источник мешающей частоты нарушает работу генератора, но не может заблокировать его. Как видно на спектрограмме, частота генератора подтягивается к источнику частоты. Отказ блокировки может быть из-за недостаточной связи или из-за того, что частота источника инжекции находится за пределами окна блокировки генератора.

Спектрограмма вышеуказанного аудио

Увлечение [ править ]

Смещение используется для обозначения процесса синхронизации мод связанных управляемых генераторов, который представляет собой процесс, при котором две взаимодействующие колебательные системы, которые имеют разные периоды, когда они функционируют независимо, принимают общий период. Два осциллятора могут синхронизироваться , но возможны и другие соотношения фаз. Система с большей частотой замедляется, а другая - ускоряется.

Голландский физик Христиан Гюйгенс , изобретатель маятниковых часов , представил эту концепцию после того, как в 1666 году заметил, что маятники двух часов, установленных на общей плате, синхронизированы, и последующие эксперименты дублировали это явление. Он описал этот эффект как « странную симпатию ». Два маятниковых часа, синхронизированные с их маятниками, раскачивающимися в противоположных направлениях, на 180 ° не совпадают по фазе , но могут возникать и синфазные состояния. Увлечение происходит из-за того, что между двумя системами передается небольшое количество энергии, когда они не совпадают по фазе, так что возникает отрицательная обратная связь.. Поскольку они предполагают более стабильное фазовое соотношение, количество энергии постепенно уменьшается до нуля. В области физики наблюдения Гюйгенса связаны с резонансом и резонансной связью гармонических осцилляторов , которая также вызывает симпатические колебания .

Исследование наблюдений Гюйгенса в 2002 году показало, что устойчивое колебание в противофазе было в некоторой степени случайным и что есть другие возможные устойчивые решения, включая «состояние смерти», когда часы останавливаются, в зависимости от силы связи между часами. [6]

Синхронизацию мод между управляемыми генераторами можно легко продемонстрировать с помощью механических метрономов на общей, легко перемещаемой поверхности. [7] [8] Такая синхронизация мод важна для многих биологических систем, включая правильную работу кардиостимуляторов . [9]

Использование слова «увлечение» в современной литературе по физике чаще всего относится к перемещению одной жидкости или скоплению частиц другой (см. « Унос (гидродинамика)» ). Использование этого слова для обозначения синхронизации мод нелинейных связанных генераторов появляется в основном примерно после 1980 года и остается относительно редким в сравнении.

Подобное явление сцепления было характерно для слуховых аппаратов при использовании адаптивного подавления обратной связи . Этот хаотический артефакт (увлечение) наблюдается, когда коррелированные входные сигналы подаются на адаптивный компенсатор обратной связи.

В последние годы апериодическое увлечение было идентифицировано как альтернативная форма увлечения, представляющая интерес для биологических ритмов. [10] [11] [12]

См. Также [ править ]

  • Делитель частоты с синхронизацией впрыска
  • ФАПЧ с блокировкой впрыска
  • Генератор LC
  • Электронный генератор
  • Часы серийного режима и восстановление данных
  • Увлечение (гидродинамика)
  • Синхронизация мозговых волн
  • Синхронизация хаоса

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://phys.org/news/2016-03-huygens-pendulum-synchronization.html - Исследователи доказывают, что Гюйгенс был прав в отношении синхронизации маятника.
  2. ^ Tiebout, М. (2004). «Топология КМОП-генератора с синхронизацией прямого впрыска как высокочастотный маломощный делитель частоты». Журнал IEEE по твердотельным схемам . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). 39 (7): 1170–1174. Bibcode : 2004IJSSC..39.1170T . DOI : 10,1109 / jssc.2004.829937 . ISSN  0018-9200 .
  3. ^ Де Матос, М .; Begueret, JB .; Lapuyade, H .; Белот, Д .; Escotte, L .; Деваль, Ю. Фронтальный интерфейс SiGe-приемника 0,25 мкм для приложений 5 ГГц . SBMO / IEEE MTT-S Международная конференция по микроволновой и оптоэлектронике. IEEE. С. 213–217. DOI : 10.1109 / imoc.2005.1579980 . ISBN 0-7803-9341-4.
  4. ^ [54] Т. Габара, «КМОП-матрица 0,25 мкм с синхронизацией с тактовой частотой 5,6 Гбит / с и ячейкой восстановления данных», в симпозиуме по интегральным схемам и проектированию систем 1999, стр.
  5. ^ Дж. Ли и М. Лю, «Схема CDR с пакетным режимом 20 Гбит / с, использующая метод блокировки с инжекцией», на Международной конференции по твердотельным цепям (ISSCC) IEEE, стр. 46–586, 2007.
  6. ^ Беннетт, Мэтью; Schatz, Майкл Ф .; Роквуд, Хайди; Визенфельд, Курт (2002-03-08). «Часы Гюйгенса». Труды Лондонского королевского общества. Серия A: Математические, физические и технические науки . Королевское общество. 458 (2019): 563–579. Bibcode : 2002RSPSA.458..563. . DOI : 10.1098 / rspa.2001.0888 . ISSN 1364-5021 . 
  7. ^ Панталеоне, Джеймс (2002). «Синхронизация метрономов». Американский журнал физики . Американская ассоциация учителей физики (AAPT). 70 (10): 992–1000. Bibcode : 2002AmJPh..70..992P . DOI : 10.1119 / 1.1501118 . ISSN 0002-9505 . 
  8. ↑ Смотрите синхронизацию 32 метрономов CBS News, 10 сентября 2013 г.
  9. ^ Эрментроут, Великобритания; Ринзель, Дж. (1984-01-01). «За пределами увлечения кардиостимулятора: фаза прохождения». Американский журнал физиологии. Регуляторная, интегративная и сравнительная физиология . Американское физиологическое общество. 246 (1): R102 – R106. DOI : 10,1152 / ajpregu.1984.246.1.r102 . ISSN 0363-6119 . PMID 6696096 .  
  10. ^ Mainen, Z .; Сейновски, Т. (1995-06-09). «Надежность спайков в нейронах неокортекса». Наука . Американская ассоциация развития науки (AAAS). 268 (5216): 1503–1506. Bibcode : 1995Sci ... 268.1503M . DOI : 10.1126 / science.7770778 . ISSN 0036-8075 . PMID 7770778 .  
  11. ^ Мори, Тошио; Кай, Шоичи (10.05.2002). «Индуцированное шумом увлечение и стохастический резонанс в волнах человеческого мозга». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 88 (21): 218101. Bibcode : 2002PhRvL..88u8101M . DOI : 10.1103 / physrevlett.88.218101 . ISSN 0031-9007 . PMID 12059504 .  
  12. ^ Буцин, Николай С .; Хохендонер, Филипп; Огл, Кертис Т .; Хилл, Пол; Мазер, Уильям Х. (12 ноября 2015 г.). «Марширование к необычному барабану: захват синтетических генных осцилляторов шумным стимулом». Синтетическая биология ACS . Американское химическое общество (ACS). 5 (2): 146–153. DOI : 10.1021 / acssynbio.5b00127 . ISSN 2161-5063 . PMID 26524465 .  
  • Избегание увлечения фильтра с помощью алгоритма преобразования частотной области [1] [ постоянная мертвая ссылка ]
  • Избежание увлечения с помощью стабилизации полюса [2] [ постоянная мертвая ссылка ]
  • Избегание вовлечения с помощью алгоритма преобразования домена [3]
  • Избежание вовлечения с авторегрессивным фильтром [4] [ постоянная мертвая ссылка ]

Дальнейшее чтение [ править ]

* Волавер, Дэн Х. 1991. Проектирование схемы с фазовой синхронизацией , Prentice Hall, ISBN 0-13-662743-9 , страницы 95–105. 

  • Адлер, Роберт (июнь 1946 г.). «Исследование запирающих явлений в осцилляторах». Труды ИРЭ . 34 (6): 351–357. DOI : 10.1109 / JRPROC.1946.229930 .
  • Курокава, К. (октябрь 1973 г.). «Инжекционная синхронизация твердотельных генераторов СВЧ». Труды IEEE . 61 (10): 1386–1410. DOI : 10,1109 / PROC.1973.9293 .

* Ли, Томас Х. 2004. Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем , Кембридж, ISBN 0-521-83539-9 , страницы 563–566. 

Внешние ссылки [ править ]

  • Демонстрация блокировки впрыска.
  • Блокировка впрыска 100 метрономов