進(jìn)入到21世紀(jì)之后,開戶了全民通信的時(shí)代,無論相隔多遙遠(yuǎn)都可以聽到對(duì)方的聲音,隔著屏幕見到對(duì)方的容貌,這一切得益于高速發(fā)展的通信技術(shù),以及數(shù)據(jù)傳送輸出的速度.現(xiàn)在的通信不單單只是說實(shí)現(xiàn)個(gè)人與個(gè)人的溝通聯(lián)系,還包括船舶呼救,近/遠(yuǎn)距離對(duì)講,但無論是哪一個(gè)模塊,都需要應(yīng)用石英晶振這種頻率元器件,它是時(shí)鐘系統(tǒng)里不可缺少的元件,通常應(yīng)用到通信產(chǎn)品身上的晶振不止一種,諧振器和晶體振蕩器都有用到.市場(chǎng)上可以應(yīng)用到通信模塊的石英晶體振蕩器和晶體非常多,如何正確的應(yīng)用,解決通信系統(tǒng)選擇振蕩器?答案就在這篇文章里.

隨著通信和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用向更高數(shù)據(jù)速率過渡以支持快速增長的互聯(lián)網(wǎng)流量需求,SerDes參考時(shí)鐘性能變得越來越重要.如果參考時(shí)鐘抖動(dòng)太高,則會(huì)導(dǎo)致不可接受的高系統(tǒng)誤碼率(BER),流量丟失或系統(tǒng)通信丟失.此外,56GPAM4PHY,100G/200G/400G以太網(wǎng)和100G/400GOTN需要多種頻率組合,進(jìn)一步增加了時(shí)序復(fù)雜性.高性能石英晶體振蕩器提供任意頻率合成,80fsRMS的超低抖動(dòng),并提供標(biāo)準(zhǔn)的小型振蕩器封裝.通過提供同類最佳的抖動(dòng)余量和頻率靈活性, Ultra系列使硬件設(shè)計(jì)人員可以輕松地進(jìn)行設(shè)計(jì),降低產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn).

圖1.高速通信和數(shù)據(jù)中心時(shí)序要求

*注:直接從參考時(shí)鐘或發(fā)射器眼圖閉合規(guī)范計(jì)算預(yù)算閉眼50/50確定性/均方根和33％/67％時(shí)鐘/發(fā)射機(jī)每個(gè)原始(FEC前)BER要求.

Ultra系列DSPLL架構(gòu)

圖2.Ultra系列DSPLL架構(gòu)

圖2提供了新Ultra系列第4代DSPLL架構(gòu)的高級(jí)概述.與需要復(fù)雜批量制造工藝和不同頻率的不同晶體的傳統(tǒng)振蕩器方法不同,Si54x架構(gòu)結(jié)合了簡單,高質(zhì)量的固定頻率晶振和的最新一代DSPLL,可產(chǎn)生任何頻率.在輸出測(cè)試期間,設(shè)備被編程并定制為目標(biāo)頻率.使用這種創(chuàng)新方法,Si54x可以輕松定制,以滿足每個(gè)客戶的獨(dú)特要求.Si54xUltra系列支持200kHz至1.5GHz的任何頻率,使單個(gè)產(chǎn)品系列能夠輕松支持標(biāo)準(zhǔn)和定制頻率應(yīng)用.采用業(yè)界領(lǐng)先的55nmCMOS技術(shù)設(shè)計(jì),第四代DSPLL利用高度數(shù)字架構(gòu)提供同類最佳的頻率靈活性和抖動(dòng)性能.DSPLL相位檢測(cè)器的輸入從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字,使DSPLL完全在數(shù)字域中運(yùn)行.這種全數(shù)字化方法具有多種優(yōu)勢(shì).

首先,數(shù)字控制振蕩器(DCO)可以通過小于<1ppb的步長精確控制,以跟蹤參考時(shí)鐘和反饋時(shí)鐘之間的相位延遲.DCO增益很小,使得電路比傳統(tǒng)模擬PLL更不易受噪聲影響.其次,DSPLL支持創(chuàng)新的相位誤差消除電路,該電路使用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理來消除由于延遲,非線性和溫度影響引起的PLL噪聲.這些架構(gòu)特性可確保器件在整個(gè)過程,電壓和溫度范圍內(nèi)的性能因此,的第四代DSPLL架構(gòu)可在整個(gè)工作范圍內(nèi)提供超低抖動(dòng).

具有超低抖動(dòng)的頻率靈活性

下圖顯示了Ultra系列抖動(dòng)性能與工作頻率和溫度的關(guān)系.通訊網(wǎng)絡(luò)晶振有兩種性能等級(jí)可供選擇.Si545/6/7器件的相位抖動(dòng)性能典型值為80fsRMS(12kHz-20MHz),而Si540/1/2器件的抖動(dòng)性能典型值為125fsRMS(12kHz-20MHz).鑒于其抖動(dòng)性能,Si54x可最大限度地提高抖動(dòng)余量,使客戶可以放心地進(jìn)行設(shè)計(jì).

圖3.Si54xUltra系列XO抖動(dòng)性能與頻率的關(guān)系

為了進(jìn)一步簡化器件評(píng)估,晶體制造商提供了一個(gè)XO相位噪聲查找實(shí)用程序,可用于在各種常用頻率下檢索振蕩器的>1000個(gè)測(cè)量相位噪聲圖.

集成電源噪聲調(diào)節(jié)

第四代DSPLL具有廣泛的片上低壓差穩(wěn)壓器網(wǎng)絡(luò),可提供電源噪聲抑制,即使在嘈雜的系統(tǒng)環(huán)境中也能確保始終如一的低抖動(dòng)操作.集成電源噪聲調(diào)節(jié)的另一個(gè)好處是簡化了電源濾波,PCB設(shè)計(jì)和布局.

圖4.集成的PSNR最大限度地減少了附加抖動(dòng)

多頻支持

除標(biāo)準(zhǔn)單頻振蕩器外,還提供利用第四代DSPLL架構(gòu)的雙頻和四頻振蕩器.這些器件可以用一個(gè)IC代替兩個(gè)或多個(gè)分立振蕩器,從而最大限度地降低了BOM成本和復(fù)雜性.多頻振蕩器有多種好處:

1.支持單協(xié)議的多協(xié)議SerDes

2.簡化的設(shè)置/保持時(shí)間測(cè)試

3.頻率裕度(例如156.25MHz+50ppm,156.25MHz,156.25MHz-50ppm)

4.簡化原型設(shè)計(jì).使用多頻振蕩器測(cè)試具有各種參考時(shí)鐘的新型SerDes和ASIC.選擇最終頻率后,轉(zhuǎn)換到固定的單頻振蕩器.

具有單電壓電源的多種格式選項(xiàng)

Ultra系列石英振蕩器具有高度靈活的輸出驅(qū)動(dòng)器,可在工廠定制,以支持任何常見的信號(hào)格式:LVDS,LVPECL,HCSL,CML,CMOS和雙CMOS.此外,輸出驅(qū)動(dòng)器支持寬電源電壓范圍.單個(gè)Si54x器件可支持1.8V-3.3V工作,使單個(gè)器件編號(hào)可替代多個(gè)固定電壓1.8V,2.5V和3.3V振蕩器.

現(xiàn)在第5代通信協(xié)議5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始到來了,還沒普及5G網(wǎng)絡(luò),我國已經(jīng)有團(tuán)隊(duì)研發(fā)更快更好的6G,未來需要更高技術(shù),更高性能的晶體振蕩器加持.現(xiàn)今海內(nèi)外的晶振技術(shù)水平都在不斷的提高,開發(fā)出許多新型的振蕩器產(chǎn)品,還有專門為通信網(wǎng)絡(luò)模塊研發(fā)的無線通信模塊晶振系列.相信再過不久,世界將再一次被科技與通信顛覆!