Sinal de relógio
Cristal e CI gerador de frequência (clock) numa placa-mãe de computador.
Em eletrônica e especialmente em circuitos digitais síncronos, o sinal de relógio (em inglês, clock signal) é um sinal usado para coordenar as ações de dois ou mais circuitos eletrônicos. Um sinal de relógio oscila entre os estados alto e baixo, normalmente usando um ciclo de trabalho (duty cicle) de 50%, e gerando uma onda quadrada. Circuitos que usam o sinal de relógio para sincronização podem se tornar ativos no ápice, na queda ou em ambos os momentos do sinal de relógio (por exemplo, uma DDR SDRAM).
Índice
1 Circuito Digital
1.1 Sinal de relógio monofásico
1.2 Sinal de relógio bifásico
1.3 Sinal de relógio tetrafásico
1.4 Multiplicador de sinais de relógio
1.5 Mudança de frequência dinâmica
2 Outros Circuitos
3 Distribuição
4 Ligações externas
Circuito Digital |
A maioria dos circuitos integrados complexos o suficiente usa um sinais de relógio para sincronizar as diferentes partes do circuito. Em alguns casos, mais do que um ciclo de relógio é necessário para executar uma ação previsível. Como os circuitos integrados se tornaram mais complexos, o problema de fornecer sinais de relógio precisos e sincronizados para todos os circuitos torna-se cada vez mais difícil. O exemplo mais proeminente das tais circuitos complexos é o microprocessador, o componente central de computadores modernos, que se baseia em um sinal de relógio, a partir de um oscilador de cristal. As únicas exceções são os circuitos assíncronos, tais como as CPU assíncronas.
Um sinal de relógio também pode ser fechado, isto é, combinado com um sinal de controle, que ativa ou desativa o sinal de relógio em uma determinada parte de um circuito. Esta técnica é frequentemente usada para economizar energia desligando efetivamente partes de um circuito digital quando não estão em uso.
Sinal de relógio monofásico |
A maioria dos circuitos síncronos modernos usam apenas um sinal de relógio monofásico. Em outras palavras, eles transmitem todos os sinal de relógio em (efetivamente) 1 fio.
Sinal de relógio bifásico |
Em circuitos síncronos, um sinal de relógio bifásico refere-se a sinal de relógio distribuídos em 2 fios, cada um com pulsos não sobrepostos. Tradicionalmente, um fio é chamado "fase 1", o outro fio transporta o sinal da "fase 2".
Sinal de relógio tetrafásico |
O sinal de relógio tetrafásico tem sinais distribuídos em 4 fios.
Em alguns microprocessadores primitivos, tais como a família IMP-16 da National Semiconductor, um sinal de relógio multifásico foi utilizado. No caso do IMP-16, o sinal de relógio tinha quatro fases, cada uma com 90 graus separando-se da outra, a fim de sincronizar as operações do núcleo do processador e dos seus periféricos.
No entanto, a maioria dos microprocessadores e microcontroladores modernos usam um sinal de relógio monofásico.
Multiplicador de sinais de relógio |
Muitos microcomputadores modernos utilizam um "multiplicador de sinais de relógio", que multiplica o sinal de relógio externo (com um frequência inferior) à frequência de relógio adequada do microprocessador. Isso permite que a CPU opere em uma frequência muito maior do que o resto do computador, o que proporciona ganhos de desempenho em situações que a CPU não precisa esperar por um fator externo (como memória ou entrada / saída).
Mudança de frequência dinâmica |
A grande maioria dos dispositivos digitais não exige um sinal de relógio de frequência constante (fixa). Enquanto os tempos mínimos e máximos de sinal de relógio são respeitados, o tempo entre os picos pode variar muito de uma ponta a outra e vice-versa. Tais dispositivos digitais funcionam tão bem com um gerador de sinais de relógio que modifica sua frequência (como espalhamento espectral, PowerNow!, Cool'n'Quiet, Passorrápido, etc.). Dispositivos que usam a lógica estática nem mesmo têm um tempo máximo de sinal de relógio; tais dispositivos podem ser retardados e parados por tempo indeterminado, e em seguida retomar a velocidade de sinal de relógio completa em qualquer momento posterior.
Outros Circuitos |
Alguns circuitos integrados híbridos sensíveis, como conversores analógico-digitais de precisão, usam senoides em vez de ondas quadradas como sinal de relógio, uma vez que as ondas quadradas possuem harmônicas de alta frequência que podem interferir com circuitos analógicos e causar ruído.
Distribuição |
A maneira mais efetiva de transportar um sinal de relógio para todas as partes necessárias de um circuito integrado com a menor inclinação (em inglês clock skew) é uma grade metálica. Num processador de grandes dimensões, a energia usada para transportar o sinal de relógio pode ser superior a 30% do total de energia gasto pelo circuito integrado. A estrutura toda com as portas nos finais e todos os amplificadores no meio precisam ser carregados e descarregados a cada ciclo. Para poupar energia, o clock gating desliga temporariamente parte da estrutura.
Os sinais de relógio são tipicamente carregados com o maior fan-out e operam com as maiores velocidades de qualquer sinal dentro do sistema de sincronia. Desde que os sinais de dados são fornecidos com uma referência temporal pelos sinais de relógio, as formas de onda do sinal de relógio precisam de ser particularmente limpas e nítidas.
Ligações externas |
Clock na NetPédia. Acessado em 30 de julho de 2007. ► LINK QUEBRADO
- MANO, Rui. Lógica Temporizada em PUC-Rio, 21 de maio de 1998. Acessado em 14 de junho de 2008 ► LINK QUEBRADO
