優(yōu)勢(shì)一：GPS時(shí)鐘采用恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)

所有專(zhuān)為驅(qū)動(dòng)LED同步時(shí)鐘而設(shè)計(jì)的IC都提供恒定電流，其中絕大多數(shù)是基于電感和電荷泵的解決方案，這兩種解決方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。我們不討論兩種同步時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)方案的優(yōu)劣，只是從原理上分析它的來(lái)龍去脈。

同步時(shí)鐘之恒流電荷泵驅(qū)動(dòng)器

電荷泵，也稱(chēng)為無(wú)電感式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，它是利用電容作為儲(chǔ)能元件的特殊類(lèi)型的開(kāi)關(guān)DC/DC變換器。電荷泵解決方案利用分離電容器將電源從輸入端傳送至輸出端，整個(gè)過(guò)程不需使用任何電感，所以是受歡迎的解決方案。電荷泵電源的體積很小，設(shè)計(jì)也很簡(jiǎn)單，

選擇組件時(shí)通常只需根據(jù)組件規(guī)格從中挑選適當(dāng)?shù)碾娙萜鳌ｋ娙菔诫姾杀猛ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實(shí)現(xiàn)電壓提升，采用電容器來(lái)儲(chǔ)存能量。電荷泵是無(wú)需電感的，但需要外部電容器。由于工作于較高的頻率，因此可使用小型陶瓷電容器（1mF），占用空間小，使用成本低。電荷泵僅用外部電容器即可提供±2倍的輸出電壓，其損耗主要來(lái)自電容器的ESR（等效串聯(lián)電阻）和內(nèi)部開(kāi)關(guān)晶體管的RDS(ON)。電荷泵轉(zhuǎn)換器不使用電感，因此其輻射EMI可以忽略。輸入端噪聲可用一只小型電容器濾除。它的輸出電壓是在工廠生產(chǎn)時(shí)精密預(yù)置的，調(diào)整能力是通過(guò)后端片上線性調(diào)整器實(shí)現(xiàn)的，因此電荷泵在設(shè)計(jì)時(shí)可按需要增加電荷泵的開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)，以便為后端調(diào)整器提供足夠的活動(dòng)空間。同步時(shí)鐘選用電荷泵時(shí)必然會(huì)考慮以下幾個(gè)要素：

① 轉(zhuǎn)換效率要高。無(wú)調(diào)整電容式電荷泵的轉(zhuǎn)換效率為90%，可調(diào)整電容式電荷泵為85%，開(kāi)關(guān)式調(diào)整器為83%。

② 靜態(tài)電流要小，可以更省電；輸入電壓要低，盡可能利用電池的潛能；噪聲要小，對(duì)整體電路無(wú)干擾；功能集成度要高，提高單位面積的使用效率。

③ 具有足夠的輸出調(diào)整能力，電荷泵不會(huì)因工作在滿負(fù)荷狀態(tài)而發(fā)燙。

④ 安裝成本低，包括周邊電路占PCB面積小，走線少而簡(jiǎn)單。

⑤ 具有關(guān)閉控制端，可在長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)狀態(tài)下關(guān)閉電荷泵，使供電電流消耗近乎為零。

電荷泵解決方案的主要缺點(diǎn)是：只能提供有限的輸出電壓范圍，絕大多數(shù)電荷泵的轉(zhuǎn)換比率最多只能達(dá)到輸入電壓的2倍，這表示輸出電壓不可能高于輸入電壓的2倍，因此，若想利用電荷泵驅(qū)動(dòng)一個(gè)以上的白光LED時(shí)鐘，就必須采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的方式。利用只能對(duì)輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓的電荷泵驅(qū)動(dòng)多個(gè)白光LED時(shí)，必須使用鎮(zhèn)流電阻來(lái)防止電流分配不平均，但這些電阻會(huì)縮短電池的使用時(shí)間。

優(yōu)勢(shì)二：GPS時(shí)鐘采用TCP/IP組網(wǎng)同步

時(shí)鐘組網(wǎng)TCP連接的建立過(guò)程：

要使用TCP協(xié)議進(jìn)行時(shí)鐘通信，在傳輸數(shù)據(jù)之前，要先建立一條TCP連接。 TCP連接的建立過(guò)程和打電話的過(guò)程類(lèi)似。例如，你要給朋友張三打電話（建立與張三的連接），先撥通張三的號(hào)碼（發(fā)送初始化報(bào)文段）；張三接通，習(xí)慣的問(wèn)一聲：“喂"（服務(wù)器端發(fā)送一個(gè)帶確認(rèn)的初始化報(bào)文段）；你聽(tīng)到后也說(shuō)一聲：“喂"（接到服務(wù)器帶確認(rèn)的初始化報(bào)文段）；然后就可以把你想說(shuō)的事情告訴張三。網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘TCP連接的建立是一個(gè)分為三個(gè)步驟的過(guò)程，稱(chēng)為“三次握手過(guò)程"。 其示意圖描述了這樣一個(gè)“三次握手過(guò)程"，該圖中主機(jī)A要發(fā)起一個(gè)和主機(jī)B之間的TCP連接。

(1)主機(jī)時(shí)鐘A先向主機(jī)時(shí)鐘B發(fā)送一個(gè)初始化報(bào)文段，這個(gè)報(bào)文段是一個(gè)控制報(bào)文段，不包括任何數(shù)據(jù)，這個(gè)報(bào)文段可以形式化的表示成“SYN, ISN = 100，MSS = 1024"， 這個(gè)報(bào)文段有以下特點(diǎn)：

● 控制標(biāo)志位中的SYN位置1，表示這是一個(gè)初始化報(bào)文段；此時(shí)序號(hào)字段中的序號(hào)稱(chēng)為初始序列號(hào)（Initiative Sequence Number，ISN），本例中 ISN 為 100；

● 沒(méi)有數(shù)據(jù)字段；

● 其他控制標(biāo)志位均必須置0；由于ACK位、UGR位都置0，所以確認(rèn)序號(hào)字段、緊急指針字段都沒(méi)有意義，一般全部置0；

● 選項(xiàng)字段為MSS報(bào)文段長(zhǎng)度值，告訴服務(wù)器端發(fā)送報(bào)文段時(shí)，發(fā)送的數(shù)據(jù)量不能大于這個(gè)值。

(2)當(dāng)主機(jī)時(shí)鐘B收到主機(jī)時(shí)鐘A發(fā)來(lái)的初始化報(bào)文段后，它知道主機(jī)A要建一個(gè)到它的TCP連接，也要向主機(jī)A發(fā)送一個(gè)初始化報(bào)文段。由于要遵循“帶重傳的肯定確認(rèn)"傳輸原則，除了SYN位置1外，它的ACK位也要置1，序號(hào)字段內(nèi)容是它的初始序列號(hào)，本例為300，

確認(rèn)字段應(yīng)該是A的ISN加1，即101。所以它的報(bào)文段表示為“SYN，ISN = 300，ACK = 101，MSS=1024"。

(3)A收到B的初始化報(bào)文段，要發(fā)送一個(gè)對(duì)應(yīng)的確認(rèn)報(bào)文段，這時(shí)，它不在是初始化報(bào)文，不用設(shè)置SYN位，它的序號(hào)SEQ應(yīng)該是101，ACK位置1，確認(rèn)序號(hào)為 301。可以表示為“SEQ = 101，ACK = 301"。 這樣，一個(gè)從主機(jī)時(shí)鐘A到主機(jī)B時(shí)鐘的TCP連接就建成了。

2、時(shí)鐘組網(wǎng)TCP連接的終止

當(dāng)主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送部數(shù)據(jù)之后，就要發(fā)起終止連接的操作了。由于TCP連接的數(shù)據(jù)傳輸是全雙工數(shù)據(jù)傳輸，因此，任何一方都可以自己停止發(fā)送，但是仍然可以接收另一臺(tái)主機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，直到它也停止發(fā)送。整個(gè)連接關(guān)閉的過(guò)程如圖所示。

接上面的例子，假定主機(jī)A主機(jī)B發(fā)送了 299 個(gè)報(bào)文段，則主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送的個(gè)數(shù)據(jù)段確認(rèn)報(bào)文的序號(hào)是599，確認(rèn)號(hào)應(yīng)該是 400。 主機(jī) A 沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，就要發(fā)送一個(gè) FIN 數(shù)據(jù)流結(jié)束報(bào)文段，其中控制標(biāo)志位中的FIN位置1，表示發(fā)送方數(shù)據(jù)流結(jié)束；ACK標(biāo)志位置1，確認(rèn)序號(hào)位600，序號(hào)是400。報(bào)文段可以表示為“FIN，SEQ=400，ACK=600"。 主機(jī)B收到該FIN報(bào)文，要發(fā)送一個(gè)確認(rèn)報(bào)文段，ACK置1，SEQ = 600，ACK = 401，報(bào)文段表示為“ACK=401"。 主機(jī)B也沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，就發(fā)送自己的FIN報(bào)文段，SEQ = 600，ACK = 401，報(bào)文段表示為“FIN，SEQ=601，ACK=401"。 主機(jī)A確認(rèn)該FIN報(bào)文段，SEQ = 401，ACK = 601。