ABRACON Oscillator優(yōu)化抖動性能與尺寸的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)品獨具特點,主要體現(xiàn)于他們的設(shè)計,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)化低相位時鐘抖動,封裝尺寸,PLL設(shè)計的.
　　由于越來越需要更小的外形尺寸,系統(tǒng)設(shè)計人員面臨與參考時鐘抖動相關(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)計人員正在尋求能夠在小尺寸和抖動性能方面達(dá)到最佳收斂的參考時鐘.
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現(xiàn)這種融合,并以微型尺寸形式提供超低均方根抖動時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時鐘.該系列提供LVPECL,LVDS或HCSL輸出配置.
　　使用LVDS或HCSL輸出時,AX3器件可偏置為+1.8V,+2.5V或+3.3V,使用LVPECL輸出配置時可偏置為+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超低抖動時鐘系列中開發(fā)了(12)個獨特的載波頻率: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)計的第三個泛音晶體坯料,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,并在3.2x2.5x1.0mm微型封裝中提供最佳的抖動.
　　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時具有±15ppm的穩(wěn)定性,在-40°C至+85°C時具有±25ppm的穩(wěn)定性

　　系統(tǒng)設(shè)計人員需要滿足大小,性能和成本約束的創(chuàng)新時鐘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.
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