fpga为什么使用差分时钟 "FPGA的差分时钟应用原因解析"

1、差分时钟的定义

差分时钟是指将时钟信号同时输入到两个电路的时钟输入端，并且两个时钟信号之间相差一个反向相位，通过比较两个时钟信号之间的时间相位差异，可以得到一个相对稳定的时钟信号。

在FPGA设计中，使用差分时钟的主要原因是减少时钟抖动和时钟偏移对电路带来的影响。

2、减少时钟抖动

时钟抖动是指时钟信号频率的不稳定，通常是由于时钟信号本身的波形失真、传输线干扰等因素导致的。

当FPGA使用普通的单端时钟信号时，由于时钟抖动的存在，可能会对电路的稳定性产生影响，例如时序失败和电位噪音等问题。

然而，如果使用差分时钟信号，就可以消除时钟抖动的影响，因为差分时钟信号消除了噪音和失真的共模部分，只留下了相对稳定的差分信号。

3、减小时钟偏移

时钟偏移是指时钟信号的频率相比于标准频率的偏移量。当时钟偏移很大时，可能会导致电路的时序失败。

在FPGA中，由于电源和温度的变化，时钟信号的频率可能会发生变化，这就可能导致时钟偏移的出现。

使用差分时钟可以减小时钟偏移的影响，因为差分时钟信号的两个端口是相互关联的，它们受到的环境因素的影响是相似的。这就可以使电路中对差分时钟信号的采样更加准确，从而降低时钟偏移的影响。

4、提高抗干扰能力

差分时钟信号的两个端口都被设计成是对称的，它们之间具有高度的相干性。这也就使得它们对于噪声和干扰具有更好的抗干扰能力。

在FPGA设计中，由于时钟信号的传输通常会受到长电缆、EMI干扰等因素的影响，如果使用差分时钟信号可以使电路对这些干扰具有更好的抗干扰能力。