MMCM
SPS 1 8 F VCO
---period or
= D
8MFIN ---period
1 8FVCOMIN
--- to 1 8FVCOMAX
---Maximum Phase Shift = 64(CLKOUT_DIVIDE)×360+(7×Phase Shift Value)
固定またはダ イ ナ ミ ッ ク モー ド の補間型フ ァ イ ン位相シ フ ト
補間型フ ァ イ ン位相シ フ ト (IFPS) モー ド の MMCM では、CLKOUT_DIVIDE の値に関係な く 一定 の比率で位相がシ フ ト し 、 位相シ フ ト の分解能は VCO の周波数にのみ依存 し ます。
こ のモー ド では、 出力 ク ロ ッ ク の位相を ずつ増加 さ せて、 ラ ウ ン ド ロ ビ ン方式で 360°回 転で き ます。
VCO の動作周波数が 600MHzの場合、 位相分解能は約 30ps (端数切 り 捨て) で、 動作周波数が 1.6GHz な ら 約 11ps (端数切 り 捨て) と な り ます。
位相シ フ ト 値は、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン時に固定値 と し てプ ロ グ ラ ムす る こ と も 、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後にアプ リ ケーシ ョ ンか ら の制御に よ っ て動作中に増減 さ せ る こ と も で き ます。 ダ イ ナ ミ ッ ク 位相シ フ ト は MMCM_ADV の PS イ ン ターフ ェ イ ス に よ っ て制御 さ れます。こ の位相シ フ ト モー ド は、USE_FINE_PS 属性を TRUE に設定し て こ のモー ド 用に選択し たすべての CLKOUT 出 力 ク ロ ッ ク に同 じ 影響を与え ます。各 CLKOUT カ ウ ン タ は、補間型位相シ フ ト モー ド 、上述の ス タ テ ィ ッ ク 位相シ フ ト モー ド 、位相シ フ ト な し のいずれかを個別に選択で き ます。こ のモー ド では分数 分周は利用で き ません。フ ィ ー ド バ ッ クパス で固定ま たはダ イ ナ ミ ッ ク 位相シ フ ト を行 う と 、すべて の出力 ク ロ ッ ク が CLKIN に対 し て負の方向に位相シ フ ト し ます。 ダ イ ナ ミ ッ ク 位相シ フ ト イ ン ターフ ェ イ スは、 位相シ フ ト モー ド が 「固定」 に設定 さ れてい る場合は使用で き ません。
ダ イ ナ ミ ッ ク 位相シ フ ト イ ン タ ー フ ェ イ ス
MMCM_ADV プ リ ミ テ ィ ブには、 ダ イ ナ ミ ッ ク フ ァ イ ン位相シ フ ト をサポー ト す る ための 3 つの 入力 と 1 つの出力があ り ます。CLKOUT と CLKFBOUT の各分周器は、 それぞれ個別に位相シ フ ト を 選 択 で き ま す。 ど の 出 力 ク ロ ッ ク を ダ イ ナ ミ ッ ク に 位 相 シ フ ト す る か は、
CLKOUT[0:6]_USE_FINE_PS 属性 と CLKFBOUT_USE_FINE_PS 属性で選択 し ます。 ダ イ ナ ミ ッ ク 位相シ フ ト 量は、 選択 し たすべての出力 ク ロ ッ ク で共通です。
可変位相シ フ ト は PSEN、PSINCDEC、PSCLK、PSDONE ポー ト で制御 し ます (図 2-5)。MMCM が ロ ッ ク 後の最初の位相は CLKOUT_PHASE 属性で決定 さ れます。 一般的には、 最初の位相シ フ ト 量は設定 し ません。MMCM 出力 ク ロ ッ ク の位相は、最初の位相ま たはダ イ ナ ミ ッ ク 位相シ フ ト 後 の位相を基準に、PSEN、PSINCDEC、PSCLK、PSDONE の関係に よ っ て増減 し ます。PSEN、 PSINCDEC、 お よ び PSDONE は PSCLK に同期 し てい ます。PSEN を PSCLK の 1 ク ロ ッ クサ イ
ク ル分アサー ト す る と 、 位相シ フ ト を イ ン ク リ メ ン ト ま たはデ ク リ メ ン ト で き る よ う にな り ます。
PSINCDEC が High の場合は イ ン ク リ メ ン ト さ れ、Low の場合はデ ク リ メ ン ト さ れます。MMCM ク ロ ッ ク 出力の位相シ フ ト 量は、1 回の イ ン ク リ メ ン ト につ き VCO 周期の 1/56 分増加 し ます。 同 様に各デ ク リ メ ン ト では VCO 周期の 1/56 分減少 し ます。PSEN は、 正確に PSCLK の 1 サ イ ク ル の間アサー ト し て く だ さ い。 位相シ フ ト が完了す る と 、PSDONE は 1 ク ロ ッ ク 周期分 High にな り ます。PSCLK サ イ ク ルの数は常に予測可能です。PSEN を アサー ト し て位相シ フ ト が開始 し た後、
PSDONE に よ っ て位相シ フ ト の完了が通知 さ れ る と 、MMCM 出力 ク ロ ッ ク の位相は最初の位相か ら 徐々に、 一定の比率で増減 し ます。 イ ン ク リ メ ン ト ま たはデ ク リ メ ン ト の完了は、PSDONE が High にな る こ と でわか り ます。PSDONE が High にな る と 、位相シ フ ト の イ ン ク リ メ ン ト ま たはデ ク リ メ ン ト を再び開始で き ます。 位相シ フ ト の最大値やオーバーフ ロ ーはあ り ません。 周波数に関 係な く 、 ク ロ ッ ク 周期全体 (360°) を常に位相シ フ ト で き ます。 周期の最後ま で達 し た ら 、 最初か ら 位相シ フ ト が行われます。
1 56FVCO
---,
カ ウ ン タ のカ スケー ド 接続
CLKOUT6 分周器 (カ ウ ン タ) は CLKOUT4 分周器 と カ ス ケー ド 接続で き ます。こ れに よ り 、128 よ り も 大 き い出力分周器が可能 と な り ます。CLKOUT6 には単純に、CLKOUT4 分周器の入力が供給 さ れます。 カ ス ケー ド 接続 し た分周器の出力 と それ以外の出力分周器 と の間には、 ス タ テ ィ ッ ク な 位相オ フ セ ッ ト があ り ます。
MMCM のプ ログ ラ ミ ング
安定性 と パフ ォーマ ン ス の確保 さ れた コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を行 う には、 一定の フ ロ ーに従っ て MMCM を プ ロ グ ラ ムす る 必要があ り ます。こ こ か ら は、具体的なデザ イ ン要件に基づいて MMCM のプ ロ グ ラ ム方法を説明 し ます。 デザ イ ン を イ ンプ リ メ ン ト す る には、GUI イ ン タ ーフ ェ イ ス (Clocking Wizard) を使用す る 方法 と MMCM を直接 イ ン ス タ ン シエー ト す る 方法の 2 通 り あ り ま す。 ど ち ら の方法で も 、MMCM のプ ロ グ ラ ムには次の情報が必要です。
• リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク 周期
• 出力 ク ロ ッ ク 周波数 (最大 7 つ)
• 出力 ク ロ ッ ク デ ュ ーテ ィ サ イ ク ル (デフ ォ ル ト 50%)
• 出力 ク ロ ッ ク の位相シ フ ト (最初の位相 0 を基準 と し た度数で指定)
• MMCM の帯域幅 (デフ ォ ル ト は OPTIMIZED。 帯域幅は ソ フ ト ウ ェ アで選択)
• 補正モー ド (ソ フ ト ウ ェ アで自動的に決定)
• UI 単位の リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク ジ ッ タ (リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク 周期のパーセ ン テージな ど)
入力周波数の決定
最初に入力周波数を決定 し ます。 次に、 入力周波数の最小値 と 最大値か ら D カ ウ ン タ の範囲を定義 し 、VCO 動作周波数の範囲か ら M カ ウ ン タ の範囲を求め、 出力カ ウ ン タ の範囲を定義す る と 、 可 能な出力周波数すべてが決定 し ます。 こ の時点では、 周波数の数は非常に多 く な る こ と が想定 さ れ ます。 た と えば整数分周を使用 し た場合、 最多で 80 x 64 x 128 = 655,360 通 り の組み合わせが考え ら れます。 実際には、M お よ び D カ ウ ン タ 範囲すべて を実現す る こ と は不可能であ り 、 かつ重複 し た設定 も あ る ため、 周波数の総数は減少 し ます。
X-Ref Target - Figure 2-5
図 2-5 : 位相シ フ ト の タ イ ミ ング図 PSCLK
PSEN
PSDONE
PSINCDEC
ug362_2_05_020409
例 と し て、FIN= 100MHzの場合を考え てみます。 最小 PFD 周波数が 10MHz であ る と 、D は 1 ～ 10 のみ と な り ます。
• D = 1 の場合、M の値の範囲は 4 ～ 16 に制限 さ れます。
• D = 2 の場合、M の値の範囲は 8 ～ 32 に制限 さ れます。
• D = 4 の場合、M の値は 16 ～ 64 に制限 さ れます。
さ ら に、D = 1 M = 4 は D = 2 M = 8、D = 4 M = 16、D = 8 M = 32 のサブセ ッ ト であ る ため、 こ れ ら のケース は除外で き ます。 こ の例では、D = 1、3、5、6、7、9 以外の値はすべて こ れ ら のサブ セ ッ ト であ る ため、 こ れ ら 6 つの値のみを考慮すれば よ い こ と にな り ます。 こ う す る と 、 可能な出 力周波数の数は大幅に減少 し 、最終的に出力周波数が決定 し てい き ます。目的 と す る 出力周波数は、
求め ら れた可能な出力周波数内であ る か を確認す る 必要があ り ます。 最初の出力周波数が決定す る と 、M お よ び D の値が さ ら に制限 さ れ、2 番目の出力周波数が制限 さ れ る こ と にな り ます。 すべて の出力周波数が選択 さ れ る ま で、 こ のプ ロ セ ス を繰 り 返 し ます。
M お よ び D 値の決定に使用す る 制約を次の等式に示 し ます。
式2-4
式2-5
式2-6
式2-7
M および D 値の指定
入力周波数の決定後、M お よ び D 値にはい く つかの可能性があ り ます。 次に、 最適な M お よ び D 値を指定 し ます。 まず M の開始値を決定 し ます。 こ の値は、VCO タ ーゲ ッ ト 周波数、 つま り VCO の理想的な動作周波数に基づいて決定 し ます。
式2-8
こ こ では、VCO の理想周波数に最 も 近 く な る M 値を探 し 出 し ます。 ま た、 プ ロ セ ス の開始には D の最小値を使用 し ます。ƒVCOを可能な限 り 高 く す る と 同時に、最小の D お よ び M 値を指定す る よ
う に し ます。
DMIN roundup fIN fPFD MAX
---=
DMAX rounddown fIN fPFD MIN
---=
MMIN roundup fVCOMIN fIN
---×DMIN
=
MMAX fVCOMAX fIN
---×DMAX
=
MIDEAL DMIN×fVCOMAX fIN
---=
MMCM のポー ト
表 2-3 に、MMCM のポー ト 一覧を示 し ます。表 2-4 には、MMCM の属性一覧を示 し ます。
表 2-3 : MMCM のポー ト(1)
ピ ン名 I/O 説明
CLKIN1 入力 通常の ク ロ ッ ク 入力。 詳細は 「CLKIN1 – プ ラ イ マ リ リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク 入力」 を
参照。
CLKIN2 入力 MMCM リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク のセカ ン ダ リ ク ロ ッ ク 入力。 詳細は 「CLKIN2 – セカ
ン ダ リ ク ロ ッ ク 入力」 を参照。
CLKFBIN 入力 フ ィ ー ド バ ッ ク ク ロ ッ ク 入力。 詳細は「CLKFBIN – フ ィ ー ド バ ッ ク ク ロ ッ ク 入力」を 参照。
CLKINSEL 入力
ク ロ ッ ク 入力マルチプ レ ク サの ス テー ト を 制御。High = CLKIN1、Low = CLKIN2。 MMCM リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク を ダ イ ナ ミ ッ ク に切 り 替え。 詳細は 「CLKINSEL – ク
ロ ッ ク 入力切 り 替え」 を参照。
RST 入力
MMCM の非同期 リ セ ッ ト 信号。 こ の信号が リ リ ース さ れ る と 、MMCM は同期 し て再 び有効にな る (MMCM の再 イ ネーブル)。入力 ク ロ ッ ク の条件 (周波数な ど) が変動 し た 場合で も リ セ ッ ト は不要。 詳細は 「RST – 非同期 リ セ ッ ト 信号」 を参照。
PWRDWN 入力 イ ン ス タ ン シエー ト さ れた未使用の MMCM への電力供給を停止。
詳細は 「PWRDWN – パ ワーダ ウ ン」 を参照。
DADDR[6:0] 入力
DADDR 入力バス は、ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンのア ド レ ス入力。使用 し ない場合はすべてのビ ッ ト を 0 にす る 必要があ る 。詳細は「DADDR[6:0] – ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ア ド レ ス」 を参照。
DI[15:0] 入力
DI バス は、 ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンのデー タ 入力。 使用 し ない場合は すべてのビ ッ ト を 0 にす る 必要があ る 。 詳細は 「DI[15:0] – ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンデー タ 入力」 を参照。
DWE 入力
DWE 入力ピ ンは、DI デー タ の DADDR ア ド レ スへの書 き 込みを制御す る イ ネーブル 信号。使用 し ない場合は Low に接続す る 必要があ る 。詳細は「DWE – ダ イ ナ ミ ッ ク リ
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン書き 込み イ ネーブル」 を参照。
DEN 入力
ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン機能を使用す る か ど う か を制御す る イ ネーブ ル信号。ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン機能を使用 し ない場合は、Low に接続 す る 必要があ る 。 詳細は 「DEN – ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン イ ネーブル
ス ト ロ ーブ」 を参照。
DCLK 入力 ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト の リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク 。 詳細は
「DCLK – ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン リ フ ァ レ ン ス ク ロ ッ ク 」 を参照。
PSCLK 入力 位相シ フ ト ク ロ ッ ク 。 詳細は 「PSCLK – 位相シ フ ト ク ロ ッ ク 」 を参照。
PSEN 入力 位相シ フ ト イ ネーブル。 詳細は 「PSEN – 位相シ フ ト イ ネーブル」 を参照。
PSINCDEC 入力 位相シ フ ト の増減を制御す る 。 詳細は 「PSINCDEC – 位相シ フ ト の増減制御」 を参照。
CLKOUT[0:6] 出力
ユーザー設定可能な ク ロ ッ ク 出力 (0 ～ 6)。ユーザー制御可能な VCO 位相出力を 1 (バ イ パス) ～ 128 の範囲で分周 し た も の。出力 ク ロ ッ ク は (位相シ フ ト し ない限 り) 互いに 位相が揃っ てお り 、適切な フ ィ ー ド バ ッ ク 構成に よ っ て入力 ク ロ ッ ク と も 位相が一致す
る 。 詳細は 「CLKOUT[0:6] – 出力 ク ロ ッ ク 」 を参照。