IL PLL
Alcune modalità di clock contengono PLL nella loro sigla e
questo indica la possibilità di utilizzare un sistema di
moltiplicazione del clock a Phase Locked Loop (PLL). Questo speciale
circuito è previsto per ottenere 40 MHz a partire da un ingresso di 10 MHz,
ovvero moltiplica per 4. La frequenza in uscita è utilizzata per il core
del processore e per gli I/O che richiedono frequenze elevate, come ad
esempio l' interfaccia USB.
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Il modo PLL è generalmente richiamabile con
- HSPLL
- XTPLL
- INTOSC1PLL
- INTOSC2PLL
- ECPLL
- ECIOPLL
ma i diversi chip possono avere più o meno opzioni. In
particolare i tipi dotati di USB hanno una struttura del clock molto
complessa, ad esempio con la disponibilità di post scaler per
derivare i clock interni dal PLL. Questo permette, ad esempio, al
processore alla porta USB di usare differenti valori di clock
derivati da un unica sorgente comune. (Il postscaler dei modi HT, HS
e EC può essere scelto solo tra 2, 3 , 4 e 6).
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Con l' uso del PLL è necessario tener conto di alcune
avvertenze:
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AVVERTENZ
E
:
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Il PLL
è programmabile
come attività, ma non come valore, in quanto,
se inserito
ha un fattore di
moltiplicazione fisso uguale a 4.
Occorrerà che nei modi con
componenti esterni, il quarzo non superi il valore di 10MHz (4 x 10 =
40MHz) o comunque la frequenza massima prevista per quel chip (ved. più
avanti).
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Inoltre possono esistere alcune limitazioni nell' uso del
PLL.
Ad esempio per la famiglia PIC18F4321, il clock derivato dall'
oscillatore interno prevede l' aggancio del PLL solamente se è
stata scelta la frequenza di 4 o 8 MHz (ottenendo così rispettivamente 16
o 32 MHz), ma non per gli altri valori di clock selezionabili con il
registro OSCCON.
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Sempre per la famiglia PIC18F4321, nel caso di cristallo
esterno, la selezione è possibile solo avendo configurato FOSC3:0 di
CONFIG1H per il modo HSPLL
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Le pagine delle caratteristiche elettriche danno altre
informazioni sul PLL, in particolare la TABLE 26-7
In particolare va notato che il tempo di stabilizzazione del
PLL è dato con un massimo di 2 ms (param. F12), ovvero, da quando viene
attivato a quando l' oscillazione si è stabilizzata, potrebbe trascorrere
questo intervallo di tempo.
Il param. F13 indica che il jitter (ovvero la stabilità)
del clock generato dal PLL può oscillare in un massimo del +/- 2 %.
La Frequenza Massima
La frequenza massima di funzionamento dipende dal chip e dalla
tensione di alimentazione.
Con una tensione di funzionamento minore sarà ridotta anche
la corrente assorbibile dal chip e questo riduce verso l' alto l' estensione
della frequenza di funzionamento.
Per contro, con una frequenza minore ed una tensione minore si otterrà un
consumo minore di potenza.
Il costruttore fornisce un grafico come questo per
visualizzare l' area di operatività garantita:
Questo diagramma rappresenta la gamma della frequenza di
lavoro per un PIC della famiglia 18LF4321.
Si nota bene come la
massima frequenza garantita si abbassi sensibilmente con l' abbassarsi della
tensione di alimentazione (i modelli LF arrivano ad operare da 5.5 V ad un
minimo di soli 2 V): a 2 volt non viene certificata la possibilità
di lavorare con clock superiore a 4 MHz.
e solo la soglia di tensione di 4.2 V ripristina la possibilità di arrivare
ai 40 MHz.
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Ne consegue che debba essere verificato che il clock scelto sia
adeguato alle condizioni di funzionamento.
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Per PIC18F4321, la cui tensione di funzionamento deve essere
compresa tra 5.5 e 4.2V, è applicabile tutta la gamma di frequenze di
clock.
Da qui risulta più chiara la principale differenza tra i
chip con F e con LF nella sigla.
In particolare, Microchip consiglia di andare cauti con la
commutazione del divisore interno di INTOSC (bit IRCF di OSCCON) con
tensioni inferiori ai 3 volt in quanto, come abbiamo visto, non è detto che
la frequenza scelta sia adeguata alla tensione di alimentazione del
processore. Se si esce dai limiti indicati nelle tabelle del foglio dati il
funzionamento del sistema può essere instabile o problematico.
Prove pratiche hanno permesso di verificare che un
PIC18LF2321P a 3.3V di alimentazione e temperatura ambiente attorno ai 20 C
funziona regolarmente con un quarzo esterno da 10MHz sia in modalità HS che
HSPLL (40MHz), ma, secondo il foglio dati, è una condizione non regolare e
quindi non garantita dal costruttore.
