时钟无缝切换系统

摘要

时钟无缝切换系统，包括高精度移相电路(1)、参考时钟电路(2)、FPGA电路(3)、积分式模拟延展电路(4)、异步串行通信电路(5)、参数存储电路(6)和主时钟输出电路(7)。由于系统时钟基准信号通常为正弦信号，在传统的时钟切换技术中，受限于切换时间，切换输出信号时会出现“死区”，导致输出时钟信号畸变，进而影响后级系统的正常工作。本技术综合使用高精度移相技术、精密相位测量技术和数字无缝切换技术，通过精密测相和高精度移相使主、备时钟之间的相位对齐，再通过数字切换技术实现时钟之间的无缝切换，避免了切换的过程对输出主时钟信号产生畸变的影响，从而有效地提高了时间频率系统的可靠性。

主权项

时钟无缝切换系统，其特征在于包括：高精度移相电路(1)、参考时钟电路(2)、FPGA电路(3)、积分式模拟延展电路(4)、异步串行通信电路(5)、参数存储电路(6)和主时钟输出电路(7)；所述的高精度移相电路(1)包括主、备两路信号调理与变换电路和DDS精密调相电路；每路信号调理与变换电路对外部输入的时钟基准进行调理变换成差分时钟信号，差分时钟信号作为该路DDS精密调相电路的参考时钟，DDS精密调相电路在FPGA电路(3)的控制下生成相位可精密调整的标准CMOS电平的时钟信号给FPGA电路(3)；参考时钟电路(2)：将外部输入的参考时钟信号转变为标准CMOS电平的时钟信号输出至FPGA电路(3)；FPGA电路(3)：根据接收的主时钟信号和参考时钟信号生成一路相位差脉冲，根据备时钟信号和参考时钟信号生成另一路相位差脉冲；并将生成的两路相位差脉冲发送至积分式模拟延展电路(4)；接收积分式模拟延展电路(4)返回的两路积分脉冲并分别计数测量，记为t1、t2，当t1、t2相等且从上位计算机接收到主备时钟切换指令时，进行主备时钟切换，输出方波时钟信号至主时钟输出电路(7)；否则根据t1、t2得到主备时钟信号之间的相位差，并根据相位差生成相位调整指令，控制备份通路中的DDS精密调相电路进行相位调整；积分式模拟延展电路(4)：在一个相位差脉冲时间间隔内，对积分电容进行充电，在相位差脉冲结束后，积分电容进行放电，积分电容的充电和放电过程形成积分电压，并将积分电压比较整形成标准CMOS电平的积分脉冲，并将该积分脉冲发送至FPGA电路(3)；异步串行通信电路(5)：将FPGA电路(3)和上位计算机串口相连，用于与上位计算机通信，实时上报输入信号的状态、当前主时钟设置参数以及当前主备时钟之间的相位差；同时接收上位计算机发出的主备时钟切换指 令；参数存储电路(6)：与FGAP电路(3)相连接，用于存储延迟修正参数和主时钟设置参数；主时钟输出电路(7)：将FPGA电路送至的的方波时钟信号进行放大和滤波，变换成正弦交流时钟信号。