一個不尋常的電路，“tanktwanger”，提供了一些優于傳統時鐘合成方法的時鐘產生和調整優勢。您可以針對眾多應用調整主電路，但在構建此VHF設計時必須注意。

當您考慮時鐘合成時，通常會想到簡單的數字分頻或PLL。然而，使用線延遲線和稱為“tanktwanger”的異常電路，您可以生產出具有眾多優勢的時鐘發生器，包括連續可變的相位。雖然最初設計用于評估同步光網絡（SONET）OC1/OC3（51.84/155.52-Mbps）光纖接收器的誤碼率性能，但該電路還可用作以太網數據包的時鐘啟動器。 ，從20MHz晶體生成光纖分布式數據接口（FDDI）125-MHz時鐘，并進行頻移。使用與表面貼裝ECLinPS（皮秒級ECL）邏輯系列（摩托羅拉，鳳凰城）相同的技術將電路的操作擴展到OC12頻率（622.08 Mbps）及更高頻率。

在位 - 的情況下錯誤率測試（BERT）設備，該電路允許您在旋鈕轉動時將測試設備的位時鐘定位在數據眼圖的任何位置。然后，您可以使用此時鐘驅動BERT接收器，并掃描眼圖上的時鐘采樣邊沿或將邊緣定位在中心，同時監控示波器上觸發此時鐘邊沿的兩個信號。這種方法優于將短長度同軸電纜拼接在一起的切割方式，以使時鐘進入您需要進行測試的階段。

原來的術語“tanktwanger”適用于數據包數據，時鐘恢復電路，當關閉水箱的直流電時，它會在第一位開始時立即啟動LC水箱振鈴偏壓釋放被壓抑的磁通量。效果類似于敲琴弦，因此得名。該術語也適用于通過一系列共振脈沖對LC水箱進行溫和的數字泵送，類似于每隔一個或第三個周期用一把弓撫摸小提琴或將孩子推到秋千上。您可以使用此技術來乘法，加法和減去頻率（外差），從而使您免受僅用于時鐘合成的數字除法和PLL的限制。

為了產生奇次諧波，您通常會驅動坦克來自對稱（50％占空比）的數字方波。如果需要均勻諧波，則可以使用非對稱脈沖驅動油箱，該脈沖來自異或門，延遲線等于所需諧波周期的一半。

平衡線圈的物理膨脹（正溫度）系數）與電容器有意選擇的負溫度系數使得水箱的溫度穩定性足夠緊，以滿足大多數實際需要。各種負溫度系數的射頻質量電容器隨時可用;從NP0或C0G（每攝氏度變化小于30 ppm）到N1500（負1500 ppm/°C）或更高，以穩定LC儲能電路。兩個不同系數的并聯電容器具有適當選擇的皮法電壓比，可以產生您需要的任何非標準溫度系數。

Tanktwanger將ECL與LC罐相結合

圖1中的tanktwanger相移電路使用但不限于Motorola 10H ECL家族。您還可以在OC12速率（622.08 MHz）和更高頻率下使用這種時鐘合成方法，仔細構建并使用ECLinPS邏輯系列而不是10H系列。該圖未說明IC引腳編號，因為物理布局因應用和尺寸要求而異。您必須選擇引腳編號和IC的物理方向，以最大限度地減少非同軸引線長度。有關終端下拉電阻和傳輸線效應的基本知識，請參閱適用的Motorola數據手冊和參考1。

圖1a基于“tanktwanger”和延遲線的操作，該相移電路產生一個可變相位時鐘，可用于調整數據眼圖的采樣邊緣以進行制作誤碼率測試設備測量。您可以將此技術擴展到其他時鐘生成電路，它也可以用于生成誤碼浴缸曲線。

圖1b時序圖顯示了一些重要的波形。

請注意，電路接地連接到測試設置的公共，接地和臺式設備底盤接地。兩個電壓，2V和-3.2V，為電路供電。 ECL具有開路發射極輸出，可在±5V系統中將幾百歐姆驅動至V EE 。但是，ECL輸出也可以驅動50歐姆到V TT ，比V CC <負2V的電壓/子>。通過將V CC 定義為2V，V TT 變為系統地，這提供了方便50歐姆跳線和測試設備終端50歐姆到系統地。即使在您的面包板上，您也會發現使用這個單電阻可以很容易地終止50Ω傳輸線。

從BERT發送器提供155.52-MHz差分時鐘的50歐姆同軸電纜終止于電路接地。 IC 1A 的線路接收器緩沖時鐘，IC 2 的雙D翻轉-flop將其除以4到38.88 MHz。 IC 2B 的輸出驅動一個LC諧振電路，調諧到38.88 MHz諧振。電壓相關電容器（變容二極管）是儲能電容網絡的一部分。當您調整其偏置電壓時，該電容會將諧振頻率略微高于或低于38.88 MHz。這種調節可使油箱正弦波的相位延遲或提前超過±45°。

緩沖放大器IC 1B 使正弦波平方。該ECL線路接收器通常以其輸入對稱關于V BB 進行操作（比V CC ），但其共模范圍允許它在使用2和-3.2V電源時在地面附近工作。這兩個電源電壓簡化了電路，因為兩個緩沖輸入均直接接地，一個通過線圈，不需要偏置電阻。這些電源電壓設置還允許通過簡單地直接焊接到接地層來輕松機械安裝微調電容器和空氣纏繞線圈。

方形38.88-MHz信號驅動端接延遲線長度等于155.52-MHz時鐘周期的一半，或3.215納秒。該線路僅為64.3厘米的RG174同軸電纜，其傳播延遲為1納秒/20厘米。 IC 3 對延遲線的輸入和輸出進行異或操作，在每次輸入轉換時產生3.215納秒寬的脈沖。

此脈沖它具有豐富的均勻諧波和四倍于155.52 MHz的倍頻槽。每隔一個周期，XOR脈沖會對油箱進行振動，并且油箱本身會響起以填補缺失的脈沖。 IC 4 中的緩沖放大器正弦波正弦波 - 不要重復使用IC的部分 1 避免串擾抖動 - 為測試設備產生可調節相位的OC3時鐘輸出，其中同軸電纜以50歐姆端接到臺式（接地）地。由于38.88-MHz時鐘可以至少擺動±45o，因此乘以4的時鐘至少可以旋轉±180°，即大于一個完整的時鐘周期。

如果你使用51.84-MHz OC1時鐘輸入而不是155.52-MHz時鐘，那么38.88-MHz坦克會以12.96 MHz的三次諧波振鈴，而不是基頻，電路仍然產生OC3時鐘。只需在IC 6 處添加一個線或或，3分頻，雙D觸發器計數器，即可創建相位可調的51.84-MHz時鐘，允許電路很容易適應OC1。

考慮其他tanktwanger應用

圖2 ，3和4中的簡化示意圖顯示了其他內置和測試坦克的可能性。這些數字并沒有顯示所有電路細節，只是一般的想法。

圖2這款基于tanktwanger的10Base-T以太網數據包的時鐘啟動瞬間響起，第一位的時鐘邊沿在眼中心后半個符號時間立即可用。

圖2中的電路 - 術語“tanktwanger”的真正靈感 - 在以太網數據包間隙期間對直流電感器進行直流偏置。第一個輸入數據位的第一個邊沿時鐘IC 3A 并強制輸出IC 2A 從低到開收集器。此動作使坦克立即振鈴，并且該第一位的時鐘邊緣在眼睛中心稍后立即可用半個符號時間。 ECL緩沖區作為正ECL（PECL）運行;串聯二極管將輸入置于此緩沖器的共模范圍內。

25 ns的有效延遲線和異或門，IC 1A ，從每個數據邊緣生成脈沖。將這些脈沖施加到罐上可在包的持續時間內保持振鈴。這種使用數據邊緣振蕩油箱的技術是眾所周知的，但由于油箱的Q（品質因數）而導致啟動延遲。油箱的Q是電抗與電阻損耗之比。但是，直流偏置關斷的額外沖擊確保了即時時鐘。這種額外的沖擊是你試圖通過在它們上面放置一個二極管來抑制繼電器線圈的現象。此步驟可防止繼電器線圈的關斷尖峰（實際上是繼電器線圈和雜散電容形成的振蕩電容）導致開關晶體管死亡。

圖3晶振驅動坦克達到100 MHz的五次諧波，從20 MHz晶振產生一個125 MHz的FDDI時鐘。

圖3從20 MHz晶振產生FDDI 125-MHz時鐘。晶體驅動坦克達到100 MHz的五次諧波。電路緩沖該信號，將其除以4得到25 MHz，并用100 MHz信號對結果進行異或。 XOR在頻域中進行外差，產生輸入頻率的和與差。 125 MHz的總和振蕩第二個儲能電路，緩沖器在儲能正弦波上平方，產生125 MHz的FDDI時鐘。

圖4要從16.384 MHz輸入產生57.6 KHz采樣時鐘，您可以將此基于頻率移位器的頻率移位器調諧到其九次諧波。這里示出了不同的偏置布置，其允許ECL級從“標準”單電源供電。在銅線pcb原料上做這個時，權衡是線圈和微調帽的Vtt地平面機械錨點的損失 - 如果使用slug調整現成的線圈，這不是問題。

圖4的移頻器將數據專用交換機的16.384-MHz主時鐘除以256，以生成64 kHz的RS-232C采樣時鐘。通過將主時鐘頻率移至14.7456 MHz，該電路對于暫時將采樣時鐘移至57.6 kHz，恰好是標準9600波特率的六倍的測試是必要的。主時鐘必須保持鎖相到實驗室網絡參考，需要主電壓控制晶體振蕩器（VCXO）/PLL，不能用函數發生器代替。問題是那個特殊頻率的VCXO沒有時間。圖57.6 kHz恰好是64 kHz的十分之九。電路將主時鐘移位相同的比率除以10（前5個，然后是50％對稱波形為2），然后用tanktwanger乘以9，產生14.7456 MHz的移位主時鐘。

構建測試夾具

分析所有這些tanktwanger電路的工作原理相對簡單;實際上，從真實的物理布局中實現您想要的電路性能需要技巧。您需要知道如何構建此VHF/ECL電路，如何安裝和調整儲罐，如何正確地進行互連，以及最后如何探測和調試電路。這些項目在高頻率下都不是微不足道的。通過遵循以下建議的做法，您可以構建高效的面包板，以便在ECL和其他寬帶模擬或數字技術中運行良好。

本討論重點介紹了構建以下所需的物理布局和設計實踐。相當簡單但專業的測試夾具。有時，可能只需要一個特殊測試電路的副本，并且在這種情況下，如果您可以在穿孔板上手工構建電路板，那么鋪設電路板幾乎不值得。但是在涉及VHF頻率和ECL的地方，穿孔板并沒有完全削減它。如果電路完全可以工作，那么只有一個實心銅接地層。

這個測試夾具使用標準DIP封裝的ECL 10H系列，便于組裝，盡管你可以調整兩種技術。通孔和表面貼裝RF IC。您可以通過將0805尺寸的電阻替換為1206種類型來實現面包板表面貼裝封裝。您需要使用鑷子而不是尖嘴鉗，穩定的手是一種資產。此外，使用細尖烙鐵，薄無焊劑焊料和免清洗助焊劑，并盡可能降低熱量，以避免損壞組件。熟練的匯編程序的服務在這里是個好主意，盡管即使是最笨手指的工程師也應該能夠處理DIP封裝。

準備面包板和IC引腳

從一塊雙面銅包層開始， 1 / 16 -in。印刷電路板材料切割成您認為需要的兩倍大。像tanktwanger這樣的電路往往會增加附加功能;留出足夠的空間用于設計即用型添加物。當您完成并調試電路后，那時你才應該用鋼鋸小心地切掉多余的印刷電路板。確定IC物理位置并選擇電路引腳，以最大限度地減少非同軸引線長度。為每個儲能電路留出足夠的空間（1英寸 2 ）。

頂部元件側銅平面接地。這個平面是焊接大多數以地面為參考的零件以進行機械支撐的地方。它連接到工作臺設備和地面。底面平面用于分配2V電源。每個ECL IC封裝的引腳1和16穿過元件側的埋頭孔（使用帶＃68鉆頭的旋轉手動工具鉆孔），然后將引腳焊接到該下側平面（圖5）。使用 3 / 16 -in執行地平面的counters孔。手鉆夾頭中的鉆頭足夠深，以防止IC引腳在通過時短路到地平面。將IC的剩余引腳（不是1和16）向外彎曲90°并切斷它們的“尾部”以留下 1 / 8 -in.-long”pinpads“用于電線和元件連接。將自粘橡膠支腳放在底部平面的角落和中間，以便將您的電路板支撐在工作臺上，并在探測時防止其滑動或短路。

圖5IC和元件的布局和布線對這些VHF電路尤其重要。使銅板Vtt接地的頂部和底部進行配電。焊接電容直接從IC接地。將50歐姆端接/下拉電阻焊接到引腳下方和Vtt接地層。

安裝準備好的IC時，將每個封裝的引腳1和16從地面推入預先鉆好的埋頭孔 - 平面側，將它們折疊，并將它們焊接到2V底面。每次添加下一個芯片時，請測量從2V到地的電阻，以確保不會造成任何短路。

當所有IC都安裝好后，安裝去耦電容（圖5的）。您可以在每個IC電源引腳和接地層之間直接焊接這些0.01至0.1 mF，1206尺寸的表面貼裝型。使用低熱量快速小心地焊接，以避免電容器陶瓷開裂。每個芯片使用三個電容 - 一個用于兩個V CC 引腳，另一個用于V EE pin。安裝每個電容器后，用DVM檢查是否有短路。在卡上安裝至少一個10至100μF的鉭電容，電壓從2V到接地;用于IC電源引腳的2V孔鉆孔和埋頭孔。

使用28到30 AWG絕緣線，從中心點以星形方式將-3.2V分配到所有IC的引腳8。將機械大的10至100μF鉭電容焊接到接地層（記住將正極引線接地）和-3.2V焊接作為濾波器和中央機械連接點。

將紅線焊接到2V平面，將綠線焊接到地平面，將黑線焊接到-3.2V連接點，以連接到兩個實驗室電源。標記電線的功能，并使用細尖氈標記將它們直接寫在印刷電路板上，以最大限度地減少某人有朝一日用不正確的電源連接炸毀電路板的可能性。如果發生反極性電壓應用，每個電源對地和一對保險絲的反向偏置功率二極管也可以很長時間地保護您的工作。

安裝油箱

您的電路板現已準備好用于儲能電路（圖6）。安裝38.88 MHz的第一個儲罐及其變容二極管網絡。完成足夠的布線以測試并使第一個坦克產生共振是個好主意;然后，安裝足夠的布線和第二個坦克并使其共振，依此類推。在每個構造步驟中驗證電路比在一次性構建的面包板上同時確定多個錯誤的來源要好得多。

圖6對于儲罐本身，使用連接調節螺釘的端子將修整器電容器焊接到接地層。對于電感器，您可以將總線導線纏繞在鉛筆 1 上。

使用電氣連接到調節螺釘的端子將微調電容器焊接到接地層。這種連接是必要的，因此用金屬工具接觸調節對調諧的影響最小;當您移除工具時，由于雜散電容的變化，您不希望調整發生變化。使電容靠近緩沖放大器輸入引腳。您應該放置整個油箱部分，包括驅動ECL輸出和緩沖輸入引腳，以允許該區域的最小引線長度。

接下來，用鉛筆或白板上的裸鍍錫母線纏繞油箱線圈標記，在每個繞組之間放置一些空間，使相鄰的轉彎不會相互短路。風額外轉彎（總共七或八）并在共振后切掉多余的部分。在一端彎曲一英尺，用于焊接到地平面。如果防止意外的物理糖化，可以接受細線。重型導線可以提高Q和戰艦的穩健性。

更高的Q提高了最終信號的光譜純度，但只要合理（20或更高），Q值并不重要。不要使用有損陶瓷諧振電容器;只使用良好的射頻質量，固定陶瓷或微調電容來保持良好的Q值。確保電容器損耗由制造商在射頻頻率而非1 kHz下規定。

注意傳輸線互連

您必須使用微型50歐姆同軸電纜（RG174是常見類型）進行長度超過一英寸或兩英寸的連接，該電纜終止于驅動源的最遠端一個49.9歐姆，1％1206表面貼裝電阻到接地層。您使用的所有ECL輸出都需要此下拉電阻，即使連接物理上太短而無法保證傳輸線。然而，這種要求的優點在于，在傳輸線環境中并且正確選擇電源電壓，下拉電阻也可以兼作匹配線端接，防止線路反射及其相關問題。這種使用長線的能力允許您創建精確的延遲線，因為同軸電纜上的傳播延遲（光速為66％或每20厘米為1納秒）。再次，閱讀參考1了解更多的傳輸線理論和設計實踐。

在面包板上，50歐姆的終端電阻非常適合放在它們之間接地層和芯片鍵盤的下側。小心焊接兩者。將同軸電纜的中心導體焊接到插針的頂部，并將同軸屏蔽編織層焊接到附近的接地層。

保持同軸電纜編織連接和露出的中心導體盡可能短。使用鋒利的造型刀準備同軸末端以減少 1 / 4 in。絕緣夾克。盡量不要剪斷任何編織線 - 兩根或三根斷線都可以。不要讓股線在印刷電路板上滾動，它們將落在芯片下并最終導致短路。在每個電纜末端將編織線分成兩組，以焊接到地平面;與單個編織連接相比，這種連接提供了更安全的電纜固定。剝去中心導體絕緣層以留下編織分裂的絕緣層 1 / 16 in。 -off point。

焊接時需要注意RG174同軸電纜。耐熱特氟龍電纜也很容易買到，但使用特氟隆的難度超過了RG174。如果過熱保護編織線并且電纜末端存在物理應力，RG174的中心電介質可能會在焊接過程中熔化。結果是中心導體和地之間短路。為避免此問題，請在尖嘴鉗的手柄周圍纏上橡皮筋，用散熱片夾住護罩（圖7）。 （您可能還記得以這種方式焊接鍺晶體管。）

圖7在尖嘴鉗的手柄周圍纏繞橡皮筋以形成散熱片可防止RG174同軸電纜的中心電介質在屏蔽編織線焊接過程中熔化。

最后，您可以使用雙面銅包覆印刷電路板材料的碎片為敏感的模擬接收器前端構建屏蔽“房屋”（ 1 / 32 -in。厚度為此目的是優選的）。您甚至可以使用錫罐或薄型沙丁魚罐作為印刷電路板外殼或焊接到地平面的薄型印刷電路板區域屏蔽。電源引線可以通過穿通電容器穿過屏蔽墻，您可以切割金屬中的槽口以允許信號電纜退出。

調整儲罐

坦克的共振頻率f o 等于1/（2π√LC）。為了正常運行，需要將每個油箱調整到頻率。具有可調磁塞的已知值的線圈是容易獲得的。然而，對于實際的VHF值，幾圈剛性＃12至＃18母線的一端剛性焊接到接地平面很容易制造，這是必要的。調整微調或選擇最接近的標準固定電容值，并通過線圈的物理失真和抽頭選擇進行調諧。

您如何知道調諧的方式？使用10：1示波器探頭監測儲罐正弦波并計算循環時間。嘗試將一小塊鐵氧體放入線圈中以提高其電感并降低其共振頻率或一小塊黃銅以達到相反的效果。將匝稍微靠近以提高電感，然后將它們像彈簧一樣拉伸以降低它。觀察正弦波，你想要的頻率，或其諧波，開始從泥漿中升起并變成純凈的音調，同時你將坦克調整為精確的共振。

一旦找到任何諧波通過了解您的儲能電容，您可以計算出線圈的電感，并從中計算出所需的電容，將其調諧到所需的諧波。但是，圍繞鉛筆或白板標記繞五圈或六圈更容易，在使用5到100-pF微調電容器搜索所需的諧振頻率時，稍微用它來找到合適的線圈抽頭點。

在探測儲能緩沖器輸出時的方波時，通過觸發原始時鐘源的范圍并注意緩沖時鐘的相對相移，同時通過調諧儲能槽來找到精確的調諧諧振。將相位定位在其可調范圍的中間位置。您應該將38.88-MHz信號中心調諧，并將相位調節電位器設置為其相位擺動范圍的中心。

圖1中的儲能電路與其驅動器之間的10 pF耦合電容提供峰值到峰值的振鈴約為300到500 mV，以確保緩沖放大器完全削波。該電容的值取決于油箱的Q值和倍頻系數，但該值并不重要。嘗試一些值，找出最適合你的線圈;在大多數情況下，10 pF應該足夠了。

如果使用可調鐵氧體磁芯調諧，請確保使用正確尺寸的塑料校準工具。使用錯誤的工具，特別是金屬螺絲刀，是保證核心裂縫并將其緊緊鎖定在適當位置的保證方法。

如果你真的想使用商店購買的slug調諧線圈，最后要小心而不是纏繞你自己的高Q，空芯瞬間特價：當你將塞子擰入并通過繞組時，電感將上升然后再次下降。如果儲能電容太小，儲能電路可能看起來接近共振但從未到達那里。對于trimcap來說情況也是如此，它可以調整到最大值或最小值，然后遠離最大值或最小值。確保在中間調整點附近有兩個共振峰，因為鐵氧體螺栓穿過線圈，或者每360°修整旋轉有兩個共振峰。

探測和調試電路

請記住，您的示波器探頭會增加大約10 pF的儲能電容，因此當您取下探頭時，請重新加注或添加一個10 pF的固定電容。確保您的探頭使用探頭套件附帶的彈性小物件，以獲得堅固，無噪音的示波器軌跡。探測時，將彈簧向下按到印刷電路板接地層上。不要使用4英寸。您可以在高速CMOS環境中使用探針接地線。對于免提探頭固定，請使用從IC插座中切出的空心圓形銷（圖8）。將引腳焊接到地平面;然后，示波器探頭彈簧滑入插座銷并保持相當牢固。使用相同的設置來保持裸露的探頭尖端直接戳過探頭彈簧。

圖8用于免提探測你可以使用從IC插座獲得的引腳。將引腳焊接到接地層后，示波器探頭彈簧滑入插座并保持住。

如果要顯示ECL輸出，可以從該點移除50歐姆端接電阻，并將其替換為端接在示波器50歐姆輸入端的焊接RG174電纜，以獲得最準確，無噪聲的示波器顯示。

您可以通過焊接一個450歐姆的電阻（ 1 / 8 W軸引線，非表面貼裝）在測量點與RG174同軸電纜串聯，RG174同軸電纜由示波器的50歐姆輸入端接（圖8）。該探頭以500歐姆的負載加載被測電路，與普通的50歐姆負載相比幾乎可以忽略不計。保持電阻器引線和外露的同軸中心導體和屏蔽只需要足夠長的時間來完成工作。不要用這種方法測量坦克正弦波;坦克需要高阻抗負載才能在諧振環處振鈴。

RG174微型50歐姆同軸電纜推薦用于OC3頻率及以下的設備互連，因為它們非常靈活，可以輕松放在臺面上。保持這些電纜長度相同（2m是一個良好的通用長度），以避免時鐘與數據測量錯誤導致不同長度的時間偏差。 20厘米電纜的時間偏差相當于1 ns。等長電纜對差分信號同軸電纜對尤為重要。

注意事項：

1。線圈通常為一至六圈AWG12-16裸露的實心母線，圍繞白板標記或鉛筆形成，具有1/8至1/4英寸的轉彎間距。實際轉數取決于所需的共振頻率和微調值。只要通過調整實現共振，絕對LC值并不重要。
選擇帶有微調電容的合適線圈抽頭，調諧到所需的諧振頻率。然后，您可以切斷多余的轉彎。
如果需要最大油箱Q，則保持銅平面上方的半個線圈直徑高度。通常不重要。
您可以調整10pF電容值，以獲得300至600 mV的峰峰值正弦波。最終值取決于罐Q和倍增因子。 10pF適用于大多數應用。
理論上，較大的C/L比率可以提供更高的負載Q，但ECL放大器負載已經很輕，我從未在實驗上改變C/L比率看到太大差異。