來自美國的SiTime公司自成立以來,一直致力于MEMS可編程振蕩器的研發(fā),生產(chǎn),銷售,創(chuàng)新和發(fā)展.目前正在供應(yīng)的MEMS振蕩器料號多達上百種,每一款都是經(jīng)常繁復(fù)的設(shè)計,檢驗和測試,才能保證產(chǎn)品能夠正常使用和功能發(fā)揮.雖然MEMS晶振目前的市場形勢越來越好,但大多數(shù)用戶對該系列產(chǎn)品仍知之甚少,以下我們將解讀關(guān)于SiTime振蕩器上升/下降時間這一重要參數(shù).

可編程的上升/下降時間

時鐘信號的上升/下降時間是決定系統(tǒng)特性的重要參數(shù)之一.通常,為了改善時鐘信號的抖動特性,調(diào)整時鐘以使時鐘的上升/下降時間很短.但是,為了減少來自印刷電路板的電磁干擾(EMI)輻射,過渡時間可能會增加.

驅(qū)動容性負載的振蕩器輸出的上升/下降時間取決于,振蕩器輸出級的驅(qū)動能力和輸出負載電容.假設(shè)負載電容為15pF,SiTime單端CMOS輸出OSC振蕩器通常具有數(shù)據(jù)手冊中列出的上升/下降時間.但是,SiTime振蕩器旨在為用戶提供各種驅(qū)動能力選項,允許用戶根據(jù)負載容量優(yōu)化上升/下降時間.

要選擇最佳驅(qū)動器功能,設(shè)計人員需要知道:

•上升/下降時間的系統(tǒng)要求

•總負載能力

•時鐘分配跟蹤和終止

加載驅(qū)動器最高60pF

SiTime振蕩器數(shù)據(jù)表列出了幾種負載容量的上升/下降時間,但對于SiTimeSiT8003,SiT8103和SiT9003器件,電容負載高達60pF,上升/下降時間在以下條件下定義(附錄表1至4).

•3.3V,2.8V,2.5V和1.8V電源電壓

•-40°C至85°C的完整工作溫度范圍

•四種驅(qū)動強度選項

使用表1至表4中的上升/下降時間數(shù)據(jù),可以如下導(dǎo)出晶振輸出可以完全擺動的最大頻率.

圖1顯示了通過延遲上升/下降時間來降低諧波功率的效果.上升/下降時間顯示為時鐘周期的比率.如果比率為0.05,則信號非常接近方波.如果比率為0.45,則上升/下降時間將接近時鐘周期的一半,從而產(chǎn)生接近三角波的波形.例如,如果上升/下降沿從周期的5％增加到45％,則第11個時鐘諧波可以減少35dB.

圖1:諧波EMI降低與上升/下降時間較慢的關(guān)系

SiTime振蕩器可以在較低的電源電壓下運行,以獲得較慢的上升/下降時間.增加負載容量也會增加電流消耗,但上升/下降時間可能會延遲.使上升/下降時間變慢的最佳方法是選擇較低的驅(qū)動能力選項.由于不需要更大的負載容量,因此功耗不會浪費.您可以通過從表1-4中選擇適當?shù)倪x項來實現(xiàn)此目的.SiTime還提供具有擴頻時鐘(SSC)功能的高精密性晶體振蕩器,不僅可以有效降低時鐘走線的EMI輻射,還可以有效降低整個網(wǎng)絡(luò)[2].

表1:上升/下降時間,VDD=3.3V±10％,T=-40°C至85°C

*標準設(shè)備的默認選項

表2:上升/下降時間,VDD=2.8V±10％,T=-40?C至85?C

*標準設(shè)備的默認選項

表3:上升/下降時間,VDD=2.5V±10％,T=-40?C至85?C

*標準設(shè)備的默認選項

表4:上升/下降時間,VDD=1.8V±10％,T=-40?C至85?C

*標準設(shè)備的默認選項

表5:不同負載和驅(qū)動強度選項的最大頻率,VDD=3.3V

*標準產(chǎn)品的默認選項

表6:不同負載和驅(qū)動強度選項的最大頻率,VDD=2.8V

*標準產(chǎn)品的默認選項

表7:不同負載和驅(qū)動強度選項的最大頻率,VDD=2.5V

*標準產(chǎn)品的默認選項

表8:不同負載和驅(qū)動強度選項的最大頻率,VDD=1.8V

*標準產(chǎn)品的默認選項

此外,表5至表8總結(jié)了每個電源電壓的不同驅(qū)動容量和負載容量可以完全擺動的最大頻率.使用這些表的排序方法如下.

1.選擇電源電壓表.

2.請參閱表1-4中突出顯示的列.這些色譜柱是標準的驅(qū)動能力.如果相對于負載能力的上升/下降時間足以滿足您的應(yīng)用,請訂購此標準.

3.如果需要不同于標準SiTime晶振提供的上升/下降時間,請在表1至表4中查找具有應(yīng)用所需的上升/下降時間的色譜柱,并參見表5至表8.估計可以完全擺動的最大頻率.例如,如果在45pF的負載下選擇VDD=2.5V(表3)的驅(qū)動器功能選項4,則可以完全擺動的最大頻率為75MHz,如選項4的列和表7中的45pF的列所述.它變成了.

4.確認上升/下降時間和最大頻率在可接受的限制范圍內(nèi)后,在訂購所選驅(qū)動器功能選項時聯(lián)系SiTime.

3減少上升/下降時間以降低EMI

根據(jù)應(yīng)用,可以通過選擇較慢的上升/下降時間來降低EMI.這是因為如果上升/下降時間被延遲,則時鐘信號的諧波分量減小,并且可以減少這些諧波處的EMI輻射.