Silicon新型Ultra Series™振荡器可提高通信产品开发成功率
　　网络与通信早已成为现代化社会构成的重要框架,而且影响生活和工作的方方面面,不断的提高通信模块的技术,是每个科技强国都积极参与的项目.除了通信本身的技术需要提高之外,周边的一些产品也不容忽视,Silicon晶振公司长期与通信企业合作,提供高性能的石英晶体振荡器,最新开发出来的Ultra Series™振荡器系列,可以降低通信和网络设备的开发风险.康华尔电子将为您详细的介绍.
　　采用第四代DSPLL技术的新型振荡器产品可应对25/40/50/100/400Gbps时序挑战,随着通信和数据中心应用过渡到更高的数据速率以支持快速增长的Internet流量需求,Ser Des参考时钟性能变得越来越重要.如果参考时钟抖动过高,则会导致无法接受的高系统误码率(BER),流量丢失或系统通信丢失.此外,56GPAM4PHY,100G/200G/400G以太网和100G/400GOTN需要多种频率组合,从而进一步增加了时序复杂性.
高速通信和数据中心时序要求:
　　Silicon Labs最新Si54x-Ultra系列振荡器产品专为这些要求苛刻的高速通信和数据中心应用而设计.这些高性能振荡器提供任意频率合成,80fs RMS的超低抖动,并提供标准的小尺寸贴片晶振尺寸.通过提供一流的抖动裕度和频率灵活性,我们的Ultra系列使硬件设计师可以轻松地进行充满信心和低风险的产品开发设计.

图1.高速通信和数据中心时序要求

　　*注:直接根据参考时钟或发送器眼图闭合规格计算得出预算,即每个原始(FEC之前)BER要求闭眼50/50确定性/均方根值和33％/67％时钟/发送器.

Ultra系列DSPLL架构

图2.Ultra系列DSPLL架构

　　图2概述了Silicon晶振的新型Ultra系列第4代DSPLL架构.与传统的振荡器方法不同,传统的振荡器方法要求复杂的批生产工艺和不同频率的不同晶体,Si54x体系结构将简单,高质量的固定频率晶体与Silicon Labs的最新一代DSPLL结合在一起以产生任意频率.在输出测试期间,将设备编程并定制为目标频率.使用这种创新方法,Si54x可以轻松进行批量定制,以满足每个客户的独特需求.Si54x-Ultra系列支持200kHz至1.5GHz的任何频率,从而使单个产品系列轻松支持标准和定制频率应用.采用业界领先的55nm CMOS技术设计,第四代DSPLL利用高度数字化的架构来提供一流的频率灵活性和抖动性能.DSPLL鉴相器的输入从模拟转换为数字,从而使DSPLL可以完全在数字域中工作.这种全数字化的方法有很多好处.
　　首先,可以以小于1ppb的步长精确控制数字振荡器(DCO),以追踪参考时钟和反馈时钟之间的相位延迟.DCO增益很小,因此与传统的模拟PLL相比,该电路不易受到噪声的影响.其次,DSPLL支持创新的相位误差消除电路,该电路使用先进的数字信号处理来消除由于延迟,非线性和温度影响而产生的PLL噪声.这些架构特性可确保整个过程,电压和温度下的设备性能始终如一.结果,Silicon Labs的第四代DSPLL架构在整个工作范围内提供了超低抖动.
超低抖动的频率灵活性:
　　下图显示了Ultra系列抖动性能与工作频率和温度的关系.有两种性能等级.Si545/6/7器件可提供典型值为80fsRMS(12kHz至20MHz)的相位抖动性能,而Si540/1/2晶振可提供典型值为125fs RMS(12kHz至20MHz)的抖动性能.鉴于其抖动性能,Si54x使抖动容限最大化,并使客户放心设计.

图3.Si54x-Ultra系列XO抖动性能与频率的关系

集成电源噪声调节:
　　第四代DSPLL具有广泛的片上低压差稳压器网络,可提供电源噪声抑制功能,即使在嘈杂的系统环境中,也可确保始终稳定的低抖动操作.集成电源噪声调节的另一个好处是简化了电源滤波,PCB设计和布局.

图4.集成的PSNR最小化加性抖动

　　除了标准的单频振荡器,还可以利用Silicon Labs的第四代DSPLL架构的双频和四频振荡器.这些器件可以用单个IC代替两个或多个分立振荡器,从而将BOM成本和复杂性降至最低.多频振荡器具有多个优点:
通过单个设备支持多协议SerDes
　　简化的设置/保持时间测试
　　频率裕度(例如156.25MHz+50ppm,156.25MHz,156.25MHz-50ppm)
　　简化的原型制作.使用多频振荡器,以各种参考时钟测试新的SerDes和ASIC.一旦选择了最终频率,便过渡到固定的单频振荡器.
　　单电源供电,提供多种格式选择:
　　Silicon Labs的Ultra系列振荡器具有高度灵活的输出驱动器,可以在工厂定制以支持任何常见的信号格式:差分晶振输出LVDS,LVPECL,HCSL,CML,CMOS和双CMOS.此外,输出驱动器支持较宽的电源电压范围.单个Si54x器件可以支持1.8V至3.3V的工作电压,从而使单个部件号即可取代多个固定电压的1.8V,2.5V和3.3V振荡器.
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