工程师选择石英晶体振荡器应考虑的主要参数

选择这些基本时序组件似乎是一个简单的过程,但必须考虑影响系统性能的许多因素.那么,最重要的规格和注意事项是什么?这里是顶部石英晶体振荡器参数的简要概述及其重要性的原因.当然,还有更多细节需要考虑,因此我们创建了一个深入的 术语表,涵盖了更广泛的振荡器特性(图1).

1.选择振荡器时,工程师应考虑的参数.

1.频率

任何振荡器的最基本参数是频率,即振荡器输出信号的重复率(周期).频率以赫兹(Hz)为单位测量,即每秒周期数.SiTime的振荡器目前可用于低功率器件的低至1 Hz的频率,高达725 MHz.SiTime振荡器的频率可在此范围内编程为精度的六位小数.

使用自定义频率可以优化系统性能.频率可由SiTime Crystal在工厂编程,由主要分销商编程,或使用振荡器编程器在客户实验室中编程为较低容量 .

2.频率稳定性

频率稳定性是振荡器的基本性能规范.它通常以百万分率(ppm)或十亿分之一(ppb)表示,以标称输出频率为参考.它表示由于外部条件导致的输出频率与理想值的偏差.因此,较小的稳定性数意味着更好的性能.

外部条件的定义可能因不同的振荡器类别而异,但通常包括温度变化和25°C时的初始偏移.它还可能包括频率随时间老化,焊接频率偏移以及电源电压变化和输出负载变化等电气条件.

3.抖动和相位噪声

相位噪声及其时域对应物抖动通常被认为是频率稳定后振荡器最重要的特性.相位噪声和抖动对系统性能有直接影响,影响串行数据系统中的误码率(BER)等参数.相位噪声和抖动是量化时钟信号噪声的两种方法.相位噪声测量频域中的时钟噪声; 抖动测量时域中对时钟晶振的噪声影响.

由于抖动和相位噪声是系统时序误差的主要原因,因此在评估总时序预算时考虑此时钟噪声至关重要.这不一定是一件简单的事情.并非所有石英晶体振荡器制造商都以相同的方式指定抖动.抖动要求因应用而异,并且在频域中测量的集成相位抖动存在各种类型的抖动和不同的积分范围.

为了帮助解决这个问题,SiTime术语表包括周期间(C2C)抖动,集成相位抖动(IPJ),长期抖动,周期抖动和相位噪声的定义.SiTime应用笔记“ 时钟抖动定义和测量方法 ”提供了更多信息.SiTime还提供在线相位噪声和抖动计算器,可生成特定频率系列的相位噪声图.还可以针对标准积分范围以及用户指定的积分范围计算积分相位抖动(IPJ).

4.输出信号格式

芯片组供应商可以为定时芯片指定所需的输出信号模式,或者系统设计者可能有一些余地.输出类型分为两类:单端或差分.单端振荡器成本更低,更容易实现,但也有局限性.它们对电路板噪声有些敏感,因此通常更适合166 MHz石英晶振以下的频率.

低压CMOS(LVCMOS)是最常见的单端输出类型,可以轨到轨摆动.SiTime还提供NanoDrive输出,类似于LVCMOS,但可编程输出摆幅低至200 mV,以满足下游芯片的输入要求,同时最大限度地降低功耗.

差分信号是一种更昂贵的选择,但它可以实现更好的性能,并且是高频应用的首选.由于差分走线共有的任何噪声都将归零,因此该模式对外部噪声不太敏感,并产生较低的抖动和EMI.最常用的差分信号类型是LVPECL,差分晶振LVDS和HCSL.