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遥遥领先Skyworks利用高性能振荡器降低通信应用的开发风险

2023-09-23 16:45:10 

遥遥领先Skyworks利用高性能振荡器降低通信应用的开发风险

基于第四代DSPLL技术,新型振荡器产品解决了 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快速支持 随着互联网流量需求的增加,SerDes参考时钟的性能变得日益重要 重要。如果参考时钟抖动太高,会导致不可接受的高系统误码率(BER), 流量丢失或系统通信中断。此外,56G PAM4 PHYs,100G/200G/400G以太网, 和100G/400G OTN需要不同的频率混合,进一步增加了定时复杂性

高速通信和数据中心时序要求

Skyworks最新的Si54x超系列石英晶体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。这些高性能振荡器提供任何频率 合成、80 fs RMS的超低抖动,提供标准小尺寸振荡器 脚印。通过提供一流的抖动容限和频率灵活性,我们的Ultra系列让这一切变得简单 硬件设计人员可以放心设计,并降低产品开发风险。

高速通信和数据中心时序要求

图一。高速通信和数据中心时序要求


超系列DSPLL架构

图2超系列DSPLL架构

超系列DSPLL架构

图2显示了使用Skyworks专有的第四代DSPLL的替代方法 建筑。DSPLL技术采用双环路PLL架构,具有内环和外环,用于 实现低带宽抖动衰减PLL。内环作为数字控制振荡器工作 (DCO)为外环。内环是基于低相位噪声15GHz模拟的宽带PLL LC振荡器。振荡器不是用模拟电路控制VCO,而是用数字方式控制 使用高分辨率frac-N反馈分频器。frac-N反馈分频器以精确的步进进行调制 以使整个内环能够作为DCO运行。LC振荡器提供宽的调谐范围, 使得内环PLL能够在很宽的频率范围内工作。一种低成本的基本模式, 不可拉晶体用作内环参考。环路滤波器功能是数字实现的 而不需要分立元件。

DSPLL外环执行三个功能:与外部提供的参考同步 时钟、抖动衰减和时钟倍增。由于内环是数字控制的,所以DSPLL 外环同样可以使用高度数字化的架构来实现。DSPLL外部环路滤波器 完全采用先进的模数转换器(ADC)和数字信号在片上实现 基于处理(DSP)的架构,简化印刷电路板(PCB)布局和设计 最大限度地提高对电路板级噪声的抗扰度。这种架构的另一个好处是用户可编程性 关键PLL参数,如PLL环路带宽。有效频率调谐分辨率 这种架构的功耗为万亿分之一(ppt),支持非常精确的PLL控制。的另一个好处是 DSPLL架构不需要更改物料清单(BOM)来支持不同的输入和 输出频率和环路带宽.

图2提供了Skyworks全新Ultra系列第四代DSPLL的高级概述 建筑。与需要复杂批量制造的传统石英晶振振荡器方法不同 工艺和不同频率的不同晶体,Si54x架构结合了简单、高 质量固定频率晶体和Skyworks的最新一代的DSPLL产生任何频率。这 在输出测试期间,设备被编程并定制为目标频率。使用这种创新的 方法Si54x可以轻松地进行大规模定制,以满足每个客户的独特要求。这 Si54x Ultra系列支持从200 kHz到1.5 GHz的任何频率,使单一产品系列能够 轻松支持标准和定制频率应用。

第四代DSPLL采用业界领先的55纳米CMOS技术设计,利用高度 数字架构提供一流的频率灵活性和抖动性能。的输入 DSPLL的鉴相器从模拟转换为数字,使DSPLL能够完全工作在 数字领域。这种全数字方法有多种好处。首先,数控振荡器 (DCO)可以用小至< 1 ppb的步长精确控制,以跟踪之间的相位延迟 参考和反馈时钟,DCO增益很小,使电路不易受噪声影响 优于传统模拟PLL。其次,DSPLL支持创新的相位误差消除 该电路采用先进的数字信号处理技术来消除延迟、非线性和 温度效应。这些架构特征确保了整个过程中一致的器件性能, 电压和温度。因此,Skyworks贴片晶振的第四代DSPLL架构提供超低 整个工作范围内的抖动。

DSPLL架构的优势

与相比,单振荡器DSPLL架构具有无与伦比的集成度和灵活性 传统双振荡器模拟级联PLL架构。虽然这两种架构提供了 类似的功能,包括抖动衰减和时钟倍增,在 PCB尺寸、功耗和性能。

Si54x超系列XO抖动性能与频率的关系

图3。Si54x超系列XO抖动性能与频率的关系

为了进一步简化设备评估,Skyworks提供了XO相位噪声查找实用程序,可用于检索Skyworks振荡器在各种流行频率上的1000多个测量相位噪声图

集成电源噪声调节

第四代DSPLL拥有广泛的片内低压差调节器网络来提供电源 电源噪声抑制,确保即使在高噪声系统环境中也能持续低抖动工作。 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。

集成PSNR将附加抖动降至最低

图4。集成PSNR将附加抖动降至最低

多频支持

除了标准的单频振荡器,双频和四频振荡器利用 Skyworks的第四代DSPLL架构已经上市。这些设备可以替代两个或更多 单IC分立振荡器,最大限度降低BOM成本和复杂性。有多种好处 多频石英晶体振荡器:

支持单个设备的多协议SerDes
简化了设置/保持时间测试
频率裕度(例如156.25 MHz+50 ppm、156.25 MHz、156.25 MHz-50 ppm)
简化了原型设计。使用多频振荡器测试具有各种参考时钟的新型SerDes和ASIC。选择最终频率后,转换为固定的单频振荡器。

采用单电源的多种格式选项

Skyworks的Ultra系列振荡器具有高度灵活的输出驱动器,可在工厂定制,以 支持任何常见的信号格式:差分晶振LVDS,LVPECL,HCSL,CML,CMOS和双CMOS。此外, 输出驱动器支持宽电源电压范围。单个Si54x器件可以支持1.8V-3.3V 操作,使单个零件号能够取代多个固定电压1.8V、2.5V和3.3V振荡器。


晶振料号 品牌 系列 频率 输出 电压
545BAA200M000BBG Skyworks晶振 Si545 200 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAA000127BBG Skyworks晶振 Si545 644.53125 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545AAA125M000BAG Skyworks晶振 Si545 125 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545BCA000127BBG Skyworks晶振 Si545 644.53125 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545AAA40M8000BBGR Skyworks晶振 Si545 40.8 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545AAA50M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 50 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545AAC100M000BBGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545BAA100M000ABGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAA106M250ABGR Skyworks晶振 Si545 106.25 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAA25M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 25 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAA40M2500ABGR Skyworks晶振 Si545 40.25 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAA52M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 52 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAA80M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 80 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAB100M000BBGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545BAB122M880ABGR Skyworks晶振 Si545 122.88 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA100M000ABGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA100M000BBGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA25M0000ABGR Skyworks晶振 Si545 25 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA33M8688BBGR Skyworks晶振 Si545 33.8688 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA36M8640BBGR Skyworks晶振 Si545 36.864 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA40M2500ABGR Skyworks晶振 Si545 40.25 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA48M0000BBGR 振荡器 Si545 48 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA49M1520ABGR Skyworks晶振 Si545 49.152 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA50M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 50 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA62M5000ABGR Skyworks晶振 Si545 62.5 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545CAA75M0000ABGR Skyworks晶振 Si545 75 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545EAA100M000ABGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz HCSL 1.8V, 2.5V, 3.3V
545EAA100M000BBGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz HCSL 1.8V, 2.5V, 3.3V
545EAA16M8750BBGR Skyworks晶振 Si545 16.875 MHz HCSL 1.8V, 2.5V, 3.3V
545FAA22M5792BBGR Skyworks晶振 Si545 22.5792 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545FAA24M5760BBGR Skyworks晶振 Si545 24.576 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545GAA3M50000ABGR Skyworks晶振 Si545 3.5 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545GAA72M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 72 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545AAA12M2880BBGR Skyworks晶振 Si545 12.288 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545BAA106M250BBGR Skyworks晶振 Si545 106.25 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545AAA114M285BBGR Skyworks晶振 Si545 114.285 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545BAA125M000BBGR Skyworks晶振 Si545 125 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545AAA25M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 25 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545BAA78M1250BBGR Skyworks晶振 Si545 78.125 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545AAA100M000BBGR Skyworks晶振 Si545 100 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V
545CAA10M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 10 MHz CMOS 1.8V, 2.5V, 3.3V
545AAA40M0000BBGR Skyworks晶振 Si545 40 MHz LVPECL 2.5V, 3.3V


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