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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Taktgeneratoren sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 5 Hersteller von Taktgeneratoren und deren Firmenranking.
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Ein Taktgenerator ist eine Schaltung, die aus einem einzigen Quellentaktsignal Takte mit mehreren Frequenzen erzeugt. Der typischerweise erzeugte Frequenzbereich liegt zwischen einigen KHz und mehreren GHz.
Taktgeneratoren werden hauptsächlich in den folgenden Anwendungen eingesetzt:
Taktgeneratoren werden am häufigsten in der CPU eingesetzt, dem Herzstück des Computers, in dem sich eine große Anzahl von Registern und anderen Speicherelementen befindet, an die jeweils ein vom Taktgenerator erzeugtes Taktsignal angeschlossen ist.
Je nach Taktung des Taktsignals durchläuft der Ausgang jedes Speicherelements verschiedene logische und arithmetische Operationsschaltungen und wird in die nächste Stufe von Speicherelementen eingegeben. Diese Schaltungsstruktur wird als Synchronschaltung bezeichnet, und der Taktgenerator löst den Betrieb dieser Synchronschaltung aus und ist für die Synchronisierung verantwortlich.
Taktgeneratoren werden nicht nur in CPUs eingesetzt, sondern auch in digitalen Geräten wie Fernsehern, Smartphones und DVDs sowie in allgemeinen Haushaltsgeräten und Industrieanlagen, die von Mikrocontrollern gesteuert werden.
Die Uhr ist für die Übermittlung des Zeitplans an die verschiedenen elektronischen Geräte verantwortlich, die als Ganzes funktionieren, indem sie ihre jeweiligen Operationen entsprechend diesem Zeitplan ausführen. Taktgeneratoren, die in der Lage sind, Signale über ein breites Frequenzband präzise zu oszillieren, sind für den Betrieb verschiedener elektronischer Geräte unverzichtbar.
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Video- und Musiksignalen gestiegen und es wurden hochwertige, teure Taktgeneratoren auf den Markt gebracht, um diesen Bedarf zu decken. Insbesondere beim Datenaustausch zwischen Geräten mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen ist es notwendig, die Geräte mit Hilfe eines Taktgenerators zu synchronisieren, um Rauschverschmutzungen durch fehlende Daten zu vermeiden.
Ein Taktgenerator besteht im Wesentlichen aus einem Resonanzkreis und einem Verstärkungskreis.
Als Resonanzkreis werden häufig Kristalloszillatoren verwendet. Kristalloszillatoren werden auch in Quarzuhren verwendet und nutzen den piezoelektrischen Effekt, bei dem der Kristall beim Anlegen einer Spannung eine Schwingung mit einer Eigenfrequenz erzeugt. Die Eigenfrequenz hängt von den physikalischen Eigenschaften des Kristalls ab, z. B. von seiner Form und dem Kristallquerschnitt, aus dem er geschliffen wurde. Ein Oszillator mit der erforderlichen Eigenfrequenz kann jedoch mit einem synthetischen Kristall erzielt werden, der mit einem hohen Reinheitsgrad kristallisiert wurde.
Die Schwingungsform ist eine Sinuswelle, die für die Verwendung in digitalen Schaltungen in Taktgeneratoren zu einer Rechteckwelle geformt wird. Im Generator erzeugen ein Frequenzteiler und ein Multiplizierer ein Taktsignal mit einer Frequenz, die das M/N-fache der ursprünglichen Frequenz beträgt (M und N sind natürliche Zahlen), das durch eine Verstärkerschaltung verstärkt und ausgegeben wird.
Taktgeneratoren unterscheiden sich nicht nur durch den Frequenzbereich, den sie erzeugen, sondern auch durch die Versorgungsspannung und die Anstiegs-/Abfallzeit der Rechteckwelle, die je nach Verwendungszweck ausgewählt werden muss.
Ein solcher Punkt ist der Taktjitter. Der Taktjitter ist die Schwankung jeder Rechteckwelle in Richtung der Zeitachse und ist ein Indikator dafür, wie gut der Takt weiterhin eine geordnete Frequenz überträgt, weshalb er einen geringen Jitter aufweisen muss.
Der Jitter kann in Form von Jitter zwischen steigenden Flanken, Jitter zwischen fallenden Flanken usw. gemessen werden und je nach Anwendung im Hinblick auf ein qualitativ hochwertigeres System untersucht werden.
Eine neue Technologie sind Taktgeneratoren mit MEMS-Oszillatoren - MEMS (englisch: Micro Electro Mechanical Systems) sind Geräte, die winzige mechanische Komponenten, Sensoren, elektronische Schaltungen usw. auf einem einzigen Substrat integrieren und durch Anwendung der Halbleiter-Mikrofabrikationstechnologie MEMS.
Im Gegensatz zu Kristallen, die eine Eigenfrequenz haben, haben MEMS-Oszillatoren den Vorteil, dass die Frequenz in der letzten Phase des Herstellungsprozesses programmiert werden kann, wodurch sich Kosten und Vorlaufzeiten verringern. Außerdem können durch den Einbau eines Temperatursensors im Inneren Änderungen der Temperatureigenschaften besser unterdrückt werden als bei Quarzkristallen und MEMS-Oszillatoren sollen Quarzkristall-Oszillatoren in Bezug auf Qualität und Zuverlässigkeit überlegen sein.
*einschließlich Lieferanten etc.
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Rangliste in Deutschland
Ableitungsmethode| Rang | Unternehmen | Aktie lecken |
|---|---|---|
| 1 | SI Scientific Instruments GmbH | 30% |
| 2 | ROHM Semiconductor GmbH | 30% |
| 3 | MUTEC GmbH | 20% |
| 4 | ROTH automation GmbH | 10% |
| 5 | Texas Instruments Incorporated | 10% |
Ableitungsmethode
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