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Abracon低抖動(dòng)石英晶體振蕩器可以提高帶寬

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-07-15 09:05:27【大中小】

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通過(guò)提供高Q值,穩(wěn)定的諧振和寬頻率范圍,石英晶體可以為高性能市場(chǎng)提供低抖動(dòng)石英晶體振蕩器.出于適當(dāng)原因應(yīng)用正確類(lèi)型有助于優(yōu)化高性能設(shè)計(jì).以下是石英振蕩器的類(lèi)型以及它們?cè)诟邘拺?yīng)用中最有利的時(shí)候.

1.第三次泛音

第三個(gè)泛音石英晶體振蕩器利用振蕩模式,該振蕩模式以基波頻率的三倍諧振.通過(guò)低噪聲振蕩器電路捕獲第三個(gè)泛音并保持振蕩可能是棘手的.石英坯料必須具有非常高的質(zhì)量,高純度和良好的拋光.否則,振蕩器電路可能不振蕩.

然而,以這么高的頻率驅(qū)動(dòng)石英晶振確實(shí)是典型頻率范圍的三倍.第三泛音(在大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)晶體中通常從大約20MHz到80MHz)可以容易地將頻率擴(kuò)展到大約200MHz.在高性能應(yīng)用中,從較高的基頻開(kāi)始可以實(shí)現(xiàn)較低的乘法,并且隨著時(shí)鐘傳播到所有必要的子系統(tǒng),最終會(huì)增加噪聲.這些器件可以以較低的成本和較小的占地面積制造.簡(jiǎn)單的振蕩器電路產(chǎn)生很少的過(guò)量噪聲,從而實(shí)現(xiàn)良好的低抖動(dòng)和低噪聲設(shè)計(jì).如果尺寸和低噪聲很重要,那么第三個(gè)泛音可能是要走的路,在你不需要大于200MHz的情況下.

2.鎖相環(huán)解決方案

由于晶體的基本振蕩器頻率具有接近80MHz的上限而沒(méi)有進(jìn)入精品技術(shù),因此許多電路被設(shè)計(jì)為倍增基本基頻的頻率并增加范圍.最常用的是鎖相環(huán)(PLL).

PLL是專用反饋系統(tǒng),在反饋路徑中采用分頻器.由于閉環(huán)的傳遞函數(shù)是反饋的反函數(shù),因此系統(tǒng)成為乘數(shù).這聽(tīng)起來(lái)像是從低頻基站獲得更高頻率的簡(jiǎn)單方法.雖然這種技術(shù)很常見(jiàn),但確實(shí)需要付出代價(jià).

PLL本身可能很復(fù)雜,與基本有源晶振振蕩器芯片相比,這增加了成本.此外,它會(huì)增加噪音.PLL將晶體的基本相位噪聲相乘,然后引入稱為PLL駝峰的本底噪聲.該樓層往往成為高性能系統(tǒng)的限制因素.

最后,PLL消耗功率.當(dāng)乘法更高,噪聲更低并且乘法更精細(xì)時(shí),需要更多功率.盡管增加了成本,功耗,尺寸,復(fù)雜性和噪聲,但PLL已經(jīng)在高性能系統(tǒng)中發(fā)揮作用,特別是在需要高頻時(shí).超過(guò)200MHz的頻率被認(rèn)為是精品.良好的PLL設(shè)計(jì)具有低于130fs的超低相位噪聲,例如AX5或AX7,可以輕松支持一些最低抖動(dòng)要求,同時(shí)提供50MHz至2.1GHz的任何頻率.

3.高頻基頻

隨著石英晶體被推向越來(lái)越高的共振頻率,有一點(diǎn)不能被認(rèn)為是普通的晶體技術(shù).雖然大多數(shù)石英晶體諧振器以基本模式工作(與第三泛音相比),但超過(guò)100MHz的振蕩需要納米尺度和光刻技術(shù),這些技術(shù)被認(rèn)為是精品.結(jié)果是產(chǎn)量較低的制造方法產(chǎn)生薄晶體.精品技術(shù)不靈活,需要為每個(gè)頻率空白生成微調(diào).它還引入了成本.HFF技術(shù)可能不被視為主流.盡管如此,200MHz以上的一些低噪聲應(yīng)用已經(jīng)從采用該技術(shù)中受益.

大多數(shù)超低抖動(dòng)解決方案可通過(guò)低成本和低噪聲的第三泛音技術(shù)或頻率靈活的PLL技術(shù)來(lái)解決.選擇主要取決于頻率范圍.選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以改善系統(tǒng)設(shè)計(jì),同時(shí)保持最低的功耗和最小的占用空間.

通過(guò)提供高Q值,穩(wěn)定的諧振和寬頻率范圍,石英晶體可以為高性能市場(chǎng)提供低抖動(dòng)振蕩器.出于適當(dāng)原因應(yīng)用正確類(lèi)型有助于優(yōu)化高性能設(shè)計(jì).以下是石英晶體振蕩器的類(lèi)型以及它們?cè)诟邘拺?yīng)用中最有利的時(shí)候.

1.第三次泛音

然而,以這么高的頻率驅(qū)動(dòng)石英確實(shí)是典型頻率范圍的三倍.第三泛音(在大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)晶體中通常從大約20MHz到80MHz)可以容易地將頻率擴(kuò)展到大約200MHz振蕩器.在高性能應(yīng)用中,從較高的基頻開(kāi)始可以實(shí)現(xiàn)較低的乘法,并且隨著時(shí)鐘傳播到所有必要的子系統(tǒng),最終會(huì)增加噪聲.這些器件可以以較低的成本和較小的占地面積制造.簡(jiǎn)單的振蕩器電路產(chǎn)生很少的過(guò)量噪聲,從而實(shí)現(xiàn)良好的低抖動(dòng)和低噪聲設(shè)計(jì).如果尺寸和低噪聲很重要,那么第三個(gè)泛音可能是要走的路,在你不需要大于200MHz的情況下.

2.鎖相環(huán)解決方案

由于晶振的基本振蕩器頻率具有接近80MHz的上限而沒(méi)有進(jìn)入精品技術(shù),因此許多電路被設(shè)計(jì)為倍增基本基頻的頻率并增加范圍.最常用的是鎖相環(huán)(PLL).

PLL本身可能很復(fù)雜,與基本振蕩器芯片相比,這增加了成本.此外,它會(huì)增加噪音.PLL將晶體的基本相位噪聲相乘,然后引入稱為PLL駝峰的本底噪聲.該樓層往往成為高性能系統(tǒng)的限制因素.

3.高頻基頻

隨著石英晶體被推向越來(lái)越高的共振頻率,有一點(diǎn)不能被認(rèn)為是普通的晶體技術(shù).雖然大多數(shù)石英貼片晶振以基本模式工作(與第三泛音相比),但超過(guò)100MHz的振蕩需要納米尺度和光刻技術(shù),這些技術(shù)被認(rèn)為是精品.結(jié)果是產(chǎn)量較低的制造方法產(chǎn)生薄晶體.精品技術(shù)不靈活,需要為每個(gè)頻率空白生成微調(diào).它還引入了成本.HFF技術(shù)可能不被視為主流.盡管如此,200MHz以上的一些低噪聲應(yīng)用已經(jīng)從采用該技術(shù)中受益.

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