只需了解三件事減少高頻抖動給晶振帶來的負面影響

時鐘抖動會對以太網PCI Express和USB3.0等高速協議產生不利影響,時間就是一切,這就是抖動扭曲一切的原因,抖動是系統(tǒng)中預期和實際時序邊沿之間的差異,電子元器件石英晶振變得越糟糕-它會對你的系統(tǒng)產生更大的負面影響,抖動與較低的電壓閾值成正比,與時鐘頻率成正比,是高頻GHz系統(tǒng)中誤碼率(BER)的主要來源.

第1點:高性能信號要求接收器具有低抖動

數字系統(tǒng)需要來自石英晶體或晶體振蕩器的高精度時鐘源,例如,40Gb以太網需要一個抖動小于0.3ps的時鐘源,當參考時鐘出現抖動時,它會被PHY中的時鐘定時器和PLL放大(圖1),因為鎖相環(huán)響應時鐘邊沿,異相時鐘通常會使GHz信號偏離接收端的可接受規(guī)格,數據速率越高,源定時源必須越準確.也就是說;隨著數據速率的提高,抖動要求會收緊,較低的抖動意味著較低的BER,較低的BER更好.

第2點:從發(fā)射器的低抖動時鐘源開始

如果HDMI(~10Gbits/s)或USB3.0(5Gbits/s)等GHz信號需要發(fā)送器的低抖動,減少時鐘晶振抖動的最佳方法是從超"干凈"低抖動時鐘源開始,雖然抖動在發(fā)送端有許多可能的來源,但最大的"降壓"可以通過源時鐘實現,高質量的時鐘源可以擴大系統(tǒng)的抖動容限,減少了石英晶體振蕩器擴展和極其復雜的工程工作量的需要,以減少二階和三階抖動源,如交叉-PCB中的耦合痕跡或導入的皮膚效應,圖2顯示了Pericom Semiconductor的晶體振蕩器演示板,其具有156.25MHz XO源,該板上安裝的XO規(guī)格的最大RMS抖動比40Gb以太網所需的最大RMS抖動低0.2ps-30％,在以太網鏈路上提供了舒適的Rx余量.

要點3:了解如何在系統(tǒng)中使用XO

典型的GHz系統(tǒng)如圖4所示,超低抖動XO為時鐘緩沖器供電,為各種GHz設備提供多個時鐘,包括40GbEPHY,以太網交換機和三態(tài)內容可尋址存儲器(TCAM),第3層路由器的一部分,Pericom的UX7系列XO是低抖動系統(tǒng)的核心,在石英貼片晶振12K-20MHz之間的抖動約為0.1ps(RMS),如圖3所示.為了避免在系統(tǒng)中使用多個XO,PI6C49S1510時鐘緩沖器可提供多達10個輸出時鐘(圖4中顯示了三個),具有0.03ps的極低附加抖動-基本上將XO的低抖動復制到所有輸出.

創(chuàng)建低抖動系統(tǒng)的另一種方法是使用圖4所示的系統(tǒng),Pericom的FlexOut時鐘發(fā)生器,將XO和時鐘晶體振蕩器緩沖組合到一個封裝中,所涉及的頻率和對超清晰(低抖動)時鐘的需求是FlexOut PI6CXG05F62a具有比前面描述的XO更低的抖動規(guī)格的原因(從12K到20的~0.1ps{典型值} /0.15ps{最大值}MHz)并支持LVPECL和LVDS配置中的多達六個輸出.

不需要外部XO(這就是重點!),既不需要XO跟蹤終端也不需要XO功率濾波器,該振蕩器器件采用Pericom專有的晶振定時源,特殊的時鐘IC縮小為小型LQFP封裝,小于它取代的兩個器件.無論設計人員使用哪種架構-XO,XOplus時鐘緩沖器,或者像FlexOut-lowBERGHz系統(tǒng)這樣的奇特組合設備都需要低抖動,從發(fā)射器開始,就在時鐘源處.