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來源：http://www.mrncp.com 作者：康華爾電子 2019年11月16
ABRACON Oscillator優(yōu)化抖動(dòng)性能與尺寸的PLL方案
這幾年美國ABRACON晶振在我國市場知名度越來越高,成為最愛歡迎的美國晶振品牌之一,其產(chǎn)品的優(yōu)越性能深入人心,所以國內(nèi)不少廠家都是指定使用.ABRACON Oscillator系列產(chǎn)品獨(dú)具特點(diǎn),主要體現(xiàn)于他們的設(shè)計(jì),架構(gòu),開發(fā),解決方案等方面.接下來康華爾電子帶大家一起揭示,ABRACON石英晶體振蕩器產(chǎn)品,是如何優(yōu)化低相位時(shí)鐘抖動(dòng),封裝尺寸,PLL設(shè)計(jì)的.
由于越來越需要更小的外形尺寸,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨與參考時(shí)鐘抖動(dòng)相關(guān)的根本挑戰(zhàn):隨著參考振蕩器內(nèi)部石英晶體尺寸的減小,保持卓越的均方根抖動(dòng)性能的能力變得具有挑戰(zhàn)性.隨著對整體系統(tǒng)尺寸和功能的不斷需求,設(shè)計(jì)人員正在尋求能夠在小尺寸和抖動(dòng)性能方面達(dá)到最佳收斂的參考時(shí)鐘.
基于PLL的解決方案:
從一開始,Abracon就一直致力于始終如一地實(shí)現(xiàn)這種融合,并以微型尺寸形式提供超低均方根抖動(dòng)時(shí)鐘石英晶體振蕩器解決方案.2018年,Abracon在其Clear ClockTM系列下推出了兩種解決方案,分別是5x3.2mm和5x7mm封裝的AX5和AX7設(shè)備.這些器件基于先進(jìn)的PLL技術(shù),如圖1所示,產(chǎn)生了出色的均方根抖動(dòng)性能-在距載波12kHz至20MHz的頻率范圍內(nèi),通常優(yōu)于150fs.
圖1:基于PLL的AX5和AX7系列架構(gòu)
在上述PLL方法中,采用了一些技術(shù)來改善相位噪聲檢測器基底的限制,從而使相位噪聲斜率改善了收斂性-遠(yuǎn)離載波.AX5和AX7設(shè)備經(jīng)過優(yōu)化,可滿足50MHz至2.1GHz載波頻率之間的市場需求.可以在Abracon的生產(chǎn)工廠將這些設(shè)備配置為先前指定范圍之間的任何所需頻率.AX5和AX7解決方案具有提供業(yè)界領(lǐng)先的上限頻率的能力,非常適合要求時(shí)鐘參考頻率大于200MHz的應(yīng)用.
非基于PLL的解決方案:
但是,ABRACON晶振進(jìn)一步認(rèn)識到,對于要求100MHz和156.25MHz載波頻率,甚至比AX5和AX7設(shè)備更小的外形尺寸的客戶,其需求不斷增長.這些要求通常以PCIExpress(PCIe),光收發(fā)器,存儲和網(wǎng)絡(luò)客戶群為中心.
作為響應(yīng),Abracon開發(fā)了一種在微型封裝尺寸下具有卓越抖動(dòng)性能的解決方案.該公司最近推出了3.2x2.5x1.0mm封裝的AX3系列超低均方根抖動(dòng)時(shí)鐘.該系列提供LVPECL,LVDS或HCSL輸出配置.
使用LVDS或HCSL輸出時(shí),AX3器件可偏置為+1.8V,+2.5V或+3.3V,使用LVPECL輸出配置時(shí)可偏置為+2.5V和+3.3V.通過對市場需求的全面了解,Abracon在以下列出的AX3超低抖動(dòng)時(shí)鐘系列中開發(fā)了(12)個(gè)獨(dú)特的載波頻率:100.00、114.00、114.285、120.00、122.88、125.00、135.00、148.50、150.00、155.52、156.25和200.00MHz.
圖2:非基于PLL的AX3系列架構(gòu)
AX3性能的秘密在于其簡單性.精心設(shè)計(jì)的第三個(gè)泛音晶體坯料,以及對所需載波信號的正確捕獲,可確保在感興趣的載波上具有出色的均方根抖動(dòng)性能.如圖2所示,AX3架構(gòu)沒有采用典型的PLL方法,因此沒有“上變頻”.簡單來說,沒有小數(shù)或整數(shù)乘法用于生成的信號,因此,最終輸出頻率具有與第三泛音石英晶體的諧振頻率呈一一對應(yīng)關(guān)系.缺少小數(shù)乘法可以簡化設(shè)計(jì),并在3.2x2.5x1.0mm微型封裝中提供最佳的抖動(dòng).
Abracon在相同的包裝尺寸下將AX3系列的性能與主要競爭對手的解決方案進(jìn)行了比較.如圖3所示,AX3在156.25MHz載波上的均方根抖動(dòng)性能方面比主要競爭對手平均高出68％.
Abracon認(rèn)為,競爭對手的解決方案基于反向臺面晶體技術(shù),并且沒有采用第三泛音晶體架構(gòu)作為AX3系列.此外,競爭對手設(shè)備內(nèi)部的有源電路在距載波10kHz至1MHz的偏移之間表現(xiàn)出大約-135dBc/Hz的閾值.此限制有助于在所關(guān)注的帶寬(12kHz至20MHz)上降低均方根抖動(dòng)性能.
圖3:AbraconAX3系列性能與頂級競爭對手
為了確保在20年的產(chǎn)品使用壽命中符合±50ppm的全頻率穩(wěn)定性,Abracon優(yōu)化了第三泛音晶體并將其調(diào)理為在-20°C至+70°C的溫度范圍內(nèi)具有±15ppm的穩(wěn)定性和±25ppm的穩(wěn)定性在-40°C至+85°C的溫度范圍內(nèi),如圖4所示.在20年的產(chǎn)品壽命中,具有設(shè)定公差,回流焊切換,頻率牽引和推動(dòng)以及老化–這種優(yōu)化確保AX3系列有源晶振器件在20年內(nèi)在所需的±50ppm全包邊界條件下保持良好狀態(tài)年產(chǎn)品壽命.
圖4:AX3在-20°C至+70°C時(shí)具有±15ppm的穩(wěn)定性,在-40°C至+85°C時(shí)具有±25ppm的穩(wěn)定性
系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要滿足大小,性能和成本約束的創(chuàng)新時(shí)鐘SMD晶振解決方案.Abracon的Clear ClockTM系列設(shè)備提供了小尺寸和出色抖動(dòng)性能的理想融合.尤其是,AX3系列在100MHz和156.25MHz載波頻率上勝過競爭對手.最后告訴大家一個(gè)好消息,從今年8月份起,Abracon晶振公司將開始提供所有已開發(fā)的的頻率,通過各個(gè)國家的代理商和經(jīng)銷商供應(yīng),如有需要,可聯(lián)系康華爾電子:0755-27837162.
ABRACON Oscillator優(yōu)化抖動(dòng)性能與尺寸的PLL方案
這幾年美國ABRACON晶振在我國市場知名度越來越高,成為最愛歡迎的美國晶振品牌之一,其產(chǎn)品的優(yōu)越性能深入人心,所以國內(nèi)不少廠家都是指定使用.ABRACON Oscillator系列產(chǎn)品獨(dú)具特點(diǎn),主要體現(xiàn)于他們的設(shè)計(jì),架構(gòu),開發(fā),解決方案等方面.接下來康華爾電子帶大家一起揭示,ABRACON石英晶體振蕩器產(chǎn)品,是如何優(yōu)化低相位時(shí)鐘抖動(dòng),封裝尺寸,PLL設(shè)計(jì)的.
由于越來越需要更小的外形尺寸,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨與參考時(shí)鐘抖動(dòng)相關(guān)的根本挑戰(zhàn):隨著參考振蕩器內(nèi)部石英晶體尺寸的減小,保持卓越的均方根抖動(dòng)性能的能力變得具有挑戰(zhàn)性.隨著對整體系統(tǒng)尺寸和功能的不斷需求,設(shè)計(jì)人員正在尋求能夠在小尺寸和抖動(dòng)性能方面達(dá)到最佳收斂的參考時(shí)鐘.
基于PLL的解決方案:
從一開始,Abracon就一直致力于始終如一地實(shí)現(xiàn)這種融合,并以微型尺寸形式提供超低均方根抖動(dòng)時(shí)鐘石英晶體振蕩器解決方案.2018年,Abracon在其Clear ClockTM系列下推出了兩種解決方案,分別是5x3.2mm和5x7mm封裝的AX5和AX7設(shè)備.這些器件基于先進(jìn)的PLL技術(shù),如圖1所示,產(chǎn)生了出色的均方根抖動(dòng)性能-在距載波12kHz至20MHz的頻率范圍內(nèi),通常優(yōu)于150fs.
圖1:基于PLL的AX5和AX7系列架構(gòu)
非基于PLL的解決方案:
但是,ABRACON晶振進(jìn)一步認(rèn)識到,對于要求100MHz和156.25MHz載波頻率,甚至比AX5和AX7設(shè)備更小的外形尺寸的客戶,其需求不斷增長.這些要求通常以PCIExpress(PCIe),光收發(fā)器,存儲和網(wǎng)絡(luò)客戶群為中心.
作為響應(yīng),Abracon開發(fā)了一種在微型封裝尺寸下具有卓越抖動(dòng)性能的解決方案.該公司最近推出了3.2x2.5x1.0mm封裝的AX3系列超低均方根抖動(dòng)時(shí)鐘.該系列提供LVPECL,LVDS或HCSL輸出配置.
使用LVDS或HCSL輸出時(shí),AX3器件可偏置為+1.8V,+2.5V或+3.3V,使用LVPECL輸出配置時(shí)可偏置為+2.5V和+3.3V.通過對市場需求的全面了解,Abracon在以下列出的AX3超低抖動(dòng)時(shí)鐘系列中開發(fā)了(12)個(gè)獨(dú)特的載波頻率:100.00、114.00、114.285、120.00、122.88、125.00、135.00、148.50、150.00、155.52、156.25和200.00MHz.
圖2:非基于PLL的AX3系列架構(gòu)
Abracon在相同的包裝尺寸下將AX3系列的性能與主要競爭對手的解決方案進(jìn)行了比較.如圖3所示,AX3在156.25MHz載波上的均方根抖動(dòng)性能方面比主要競爭對手平均高出68％.
Abracon認(rèn)為,競爭對手的解決方案基于反向臺面晶體技術(shù),并且沒有采用第三泛音晶體架構(gòu)作為AX3系列.此外,競爭對手設(shè)備內(nèi)部的有源電路在距載波10kHz至1MHz的偏移之間表現(xiàn)出大約-135dBc/Hz的閾值.此限制有助于在所關(guān)注的帶寬(12kHz至20MHz)上降低均方根抖動(dòng)性能.
圖3:AbraconAX3系列性能與頂級競爭對手
圖4:AX3在-20°C至+70°C時(shí)具有±15ppm的穩(wěn)定性,在-40°C至+85°C時(shí)具有±25ppm的穩(wěn)定性
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