有源时钟振荡器可有效降低通信应用开发风险的应用

电子设计 2018-10-11 08:18 次阅读

随着通信和数据中心应用升级至更高的数据传输率以支持迅速增长的互联网流量需求,SerDes 参考时钟的性能正变得日益重要。如果参考时钟抖动太高,会导致比特误码率 (BER) 过高、流量丢失或系统通信丢失。此外,56G PAM4 PHY、100G/200G/400G 以太网和 100G/400G OTN 需要多种频率组合,进一步增加了时序的复杂性。

为此,Silicon Labs提供了全新有源时钟振荡器,其采用第四代 DSPLL 技术驱动,有效解决了 25/40/50/100/400Gbps 时序问题。本篇技术文章-“使用高性能有源时钟振荡器降低通信应用开发风险”将详细分析高速通信和数据中心的时序要求,并介绍Silicon Labs经市场验证的时钟振荡器解决方案,帮助工程人员克服日益艰钜的高速网络定时设计挑战。

高速通信和数据中心的时序要求

Silicon Labs 的最新 Si54x Ultra Series 有源时钟振荡器产品专为这些要求高的高速通信和数据中心应用而打造。这些高性能有源时钟振荡器具有任意频率合成和 80 fs RMS 超低抖动的特点,有标准尺寸和小封装尺寸有源时钟振荡器供选择。Ultra Series 具有领先的抖动容限和频率灵活性,可为硬件设计者带来设计自信,同时降低产品开发风险。

有源时钟振荡器可有效降低通信应用开发风险的应用
图 1. 高速通信和数据中心的时序要求

*注意:直接根据参考时钟或传输器眼闭规格计算,符合原始(未经 FEC)的 BER 要求,眼闭预算为 50/50 的确定性抖动/rms 抖动和 33%/67% 的时钟/传输器。

有源时钟振荡器可有效降低通信应用开发风险的应用
图 2 Ultra Series DSPLL 体系结构

图 2 为 Silicon Labs 全新 Ultra Series 第四代 DSPLL 的体系结构。不同于需要复杂批次制造过程、不同频率使用不同晶体的传统有源时钟振荡器技术,Si54x 体系结构结合了简单的高质量固定频率晶体和 Silicon Labs 最新一代的 DSPLL,可产生任意频率。输出测试期间,设备可设为自定义的目标频率。采用这种创新方法,可轻松对 Si54x 进行批量自定义,以满足不同客户的不同需求。Si54x Ultra Series 支持 200 kHz 至 1.5 GHz 之间的任意频率,仅通过一个产品系列便可轻松同时支持标准频率和自定义频率应用。

采用行业领先的 55 nm CMOS 技术设计,第四代 DSPLL 利用高度数字化的体系结构来实现最优的频率灵活性和抖动性能。DSPLL 相位探测器的输入会从模拟输入转换为数字输入,使 DSPLL 完全在数字域内运行。这种全面数字化方法有诸多优点。首先,可用低于 1 ppb 的步长来精确控制数字控制有源时钟振荡器 (DCO),以追踪参考时钟与反馈时钟之间的相位延迟。DCO 增益较小,因此电路出现噪声的可能性较传统模拟 PLL 更低。其次,DSPLL 支持创新型相位误差消除电路,利用高级数字信号处理器来消除延迟、非线性和温度影响导致的 PLL 噪声。这些体系结构特点确保设备在不同过程、电压和温度下有一致的性能。因此,Silicon Labs 的第四代 DSPLL 体系结构在整个运行范围都可实现超低抖动。

兼具频率灵活性和超低抖动

下图为 Ultra Series 抖动性能与运行频率和温度对比图。有两个可用性能等级。Si545/6/7 设备的典型相位抖动性能为 80 fs RMS(12kHz - 20MHz),而 Si540/1/2 设备的典型相位抖动性能为 125 fs RMS (12kHz - 20MHz)。由于其抖动性能,Si54x 可将抖动容限最大化,为硬件客户带来设计自信。

有源时钟振荡器可有效降低通信应用开发风险的应用
图 3 Si54x Ultra Series XO 抖动性能与频率

为了进一步简化设备评估,Silicon Labs 提供了 XO 相位噪声查找实用工具,可用于检索超过 1000 个常见频率范围下的 Silicon Labs 有源时钟振荡器相位噪声图。若想使用此免费实用工具,请访问:

集成电源噪声控制

第四代 DSPLL 有广泛的集成低压差稳压器网络,具备电源噪声抑制特性功能,确保即使在有噪声的系统环境下也始终可实现低抖动运行。集成电源噪声抑制的另一个优点是可简化电源滤波、PCB设计和布局。

有源时钟振荡器可有效降低通信应用开发风险的应用
图 4 最小化附加抖动的集成 PSNR

多频支持

除标准单频有源时钟振荡器外,也有使用 Silicon Labs 第四代 DSPLL 体系结构的双频或四频有源时钟振荡器。这些设备可用一个 IC 替代两个或更多离散有源时钟振荡器,将 BOM 成本和复杂性降至最低。多频有源时钟振荡器有多个优点:

  • 采用单个设备即可支持多协议SerDes

  • 简化设置/保持时间测试

  • 频率容限(例如:156.25 MHz + 50 ppm,156.25 MHz,156.25 MHz -50ppm)

  • 简化原型设计。使用一个多频有源时钟振荡器用多种参考时钟测试新的 SerDes 和 ASIC。选定最终频率后,转换为固定单一频率有源时钟振荡器

单一电源

Silicon Labs 的 Ultra Series 有源时钟振荡器有一个高度灵活的输出驱动器,可以在工厂自定义,以支持任何常用信号格式:LVDS、LVPECL、HCSL、CML、CMOS 和双 CMOS。此外,输出驱动器支持的电源电压范围较宽。一个 Si54x 设备即可支持 1.8V-3.3V 的运行电压范围,仅使用单一部件编号的有源时钟振荡器即可替代 1.8V、2.5V 和 3.3V 等固定电压的多个有源时钟振荡器。


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的头像 电子设计 发表于 10-14 09:48 409次 阅读
一种高性价比的LED驱动器设计

各大汽车冲压车间内都很火的先进技术!

激光检测是一种不影响被测物体运动的非接触式测量,具有精度高、测量范围大、检测时间短的优势,同时具有很....

的头像 OFweek工控 发表于 10-11 17:14 719次 阅读
各大汽车冲压车间内都很火的先进技术!

51单片机期末考试试卷及答案考来复习吧!

一、 填空题 1、设X=5AH,Y=36H,则X与Y“或”运算为7EH,X与Y的“异或”运算为6C....

发表于 10-10 08:00 86次 阅读
51单片机期末考试试卷及答案考来复习吧!

晶体管是什么?有什么作用?《新概念模拟电路》晶体管电子教材

先说名字。本书称之为《新概念模拟电路》,仅仅是为了起个名字,听起来好听些的名字,就像多年前我们学过的....

发表于 10-09 08:00 159次 阅读
晶体管是什么?有什么作用?《新概念模拟电路》晶体管电子教材

一些外围电路中减少噪音的设计指南

稳定的电源和接地是指在宽频带(特别是高频率)的极低的阻抗水平,以及在带宽的所有点上达到均匀电势的导体....

的头像 电子发烧友网 发表于 10-08 16:02 837次 阅读
一些外围电路中减少噪音的设计指南

TS04 四通道自校准电容式触摸传感器的详细数据手册免费下载

RBIAS与电阻器连接以决定振荡器和内部偏置电流。因此,可以利用RB来调整检测频率、内部时钟频率和电....

发表于 10-08 08:00 65次 阅读
TS04 四通道自校准电容式触摸传感器的详细数据手册免费下载

TSM12 12通道自校准电容式触摸传感器的详细数据手册免费下载

RBIAS连接到电阻器以决定振荡器和内部偏置电流。因此,可以利用RB来调整检测频率、内部时钟频率和电....

发表于 10-08 08:00 77次 阅读
TSM12 12通道自校准电容式触摸传感器的详细数据手册免费下载

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RBIAS连接到电阻器以决定振荡器和内部偏置电流。因此,可以利用RB来调整检测频率、内部时钟频率和电....

发表于 10-08 08:00 77次 阅读
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13001和13003可以替换吗 三极管13001管脚排列

BVCEO是三极管基极开路时,集电极-发射极反向击穿电压。如果在使用中加在集电极与发射极之间的电压....

的头像 沈丹 发表于 09-29 15:09 1969次 阅读
13001和13003可以替换吗 三极管13001管脚排列

Silicon Labs发布Wireless Xpress快速联网方案

物联网(IoT)解决方案供应商Silicon Labs发布有助于开发人员能够在一天内连接并运行物联网....

的头像 罗欣 发表于 09-29 11:08 744次 阅读
Silicon Labs发布Wireless Xpress快速联网方案

怎样用UPC1651制作超高频压控振荡器

压控振荡器是频率合成器中的关键电路。在制作业余无线电通信设备时。为了使本振得到较小的相位噪声和微小的....

的头像 39度创意研究所 发表于 09-28 09:52 557次 阅读
怎样用UPC1651制作超高频压控振荡器

NASA开发可观测宇宙形成和结构的新型探测器

据麦姆斯咨询报道,美国国家航空航天局正在开发一款可观测宇宙形成和结构的新型探测器。宇宙中众多辐射与机....

的头像 MEMS 发表于 09-26 16:52 621次 阅读
NASA开发可观测宇宙形成和结构的新型探测器

如何减少振荡器的电磁干扰

问题: 微控制器的振荡器是噪声源。当一个人试图降低石英或陶瓷谐振器的功率时,可以使用几种技术。谐振器....

的头像 汽车电子硬件设计 发表于 09-23 16:19 655次 阅读
如何减少振荡器的电磁干扰

Silicon Labs Wireless Xpress模块免编程实现蓝牙和Wi-Fi连接

Silicon Labs(亦称“芯科科技”,NASDAQ:SLAB)日前发布了全新的Wireless....

的头像 罗欣 发表于 09-20 17:03 1113次 阅读
Silicon Labs Wireless Xpress模块免编程实现蓝牙和Wi-Fi连接

555定时器脉宽可调振荡器EWB电路仿真图的详细资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是555脉宽可调振荡器EWB电路仿真图的详细资料免费下载。

发表于 09-19 10:52 162次 阅读
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温补晶振的参数要求,我们应如何选择

精度、低功耗和小型化,仍然是温补晶振一尘不变的研究课题。在小型化与片式化方面,面临不少困难,其中主要....

的头像 电子设计 发表于 09-19 08:08 564次 阅读
温补晶振的参数要求,我们应如何选择

50个应用电路图经典案例分析包括了:简单电感量测量装置资料免费下载

在电子制作和设计,经常会用到不同参数的电感线圈,这些线圈的电感量不像电阻那么容易测量,有些数字万用表....

发表于 09-18 08:00 395次 阅读
50个应用电路图经典案例分析包括了:简单电感量测量装置资料免费下载

贸泽电子ATmega4809 8位单片机,能够在极端温度条件下提供高达20 MHz的稳定性能

贸泽备货的Microchip ATmega4809 8位单片机基于高性能8位AVR® RISC CP....

发表于 09-14 14:29 177次 阅读
贸泽电子ATmega4809 8位单片机,能够在极端温度条件下提供高达20 MHz的稳定性能

Multisim使用教程之Multisim在电路实验中如何应用?有什么作用?

针对电路实验教学的的特点 ,引入电路仿真软件 Multisim,建立了虚拟电路实验平台。介绍了 Mu....

发表于 09-14 11:34 136次 阅读
Multisim使用教程之Multisim在电路实验中如何应用?有什么作用?

贸泽备货Silicon Labs Si3406x POE+受电设备产品 可支持多功能物联网产品

商贸泽电子(Mouser Electronics)即日起备货Silicon Labs的Si3406x....

的头像 人间烟火123 发表于 09-07 14:48 2541次 阅读
贸泽备货Silicon Labs Si3406x POE+受电设备产品 可支持多功能物联网产品

LinearLT3697输入降压型开关稳压器的特点介绍

凌力尔特公司(Linear Technology Corporation)推出35V输入降压型开关稳....

的头像 电子设计 发表于 09-03 09:56 1045次 阅读
LinearLT3697输入降压型开关稳压器的特点介绍