Silicon Labs的任意頻率低抖動時鐘發(fā)生器Si5332現在都帶有嵌入式SMD晶振晶體選項.本應用筆記將涵蓋組合使用的好處時鐘發(fā)生器和晶體在一個系統(tǒng)中.優(yōu)點包括減少解決方案占位面積,減少元件數量,降低電路復雜性,縮短設計時間提高系統(tǒng)性能.所有這些優(yōu)勢都具有高品質特點,選擇Silicon Labs晶振產品從中獲得優(yōu)勢以及強大的工程技術支持.

以下億金電子將詳細介紹Silicon晶體Si5332系列的有點,包括詳細分析嵌入式晶體減少組件數量、降低電路復雜性、減少董事會的房地產、提高系統(tǒng)性能等多方面.

1.簡介

石英晶體諧振器是時鐘發(fā)生器最受歡迎的反射器.他們高品質的信號和低成本證明了他們的使用價值,即使這意味著PCB中有額外的元件.隨著更精確的包裝制造技術,包括在內晶體和有源電路芯片在同一封裝中變得可行.對于Si533貼片晶振選項,封裝中包含來自外部供應商的高性能晶體.這帶來了許多優(yōu)點,例如縮短從晶振到時鐘發(fā)生器芯片的參考輸入路徑,并減小了解決方案的尺寸.下面描述貼片有源晶體振蕩器,時鐘晶體振蕩器的實際意義,以及他們如何促進時鐘系統(tǒng)發(fā)展應用.

2.設計優(yōu)勢

時鐘系統(tǒng)是幾乎所有現代高性能電子系統(tǒng)的基本模塊.增加時鐘系統(tǒng)的復雜性和性能要求使許多系統(tǒng)中的時鐘系統(tǒng)成為關鍵的組件塊.時鐘系統(tǒng)設計和實現中的錯誤可能會產生不希望的甚至是災難性的結果.細微的時鐘系統(tǒng)設計錯誤可能極難檢測和測試和驗證時鐘性能所需的工具不易使用或不易獲得.SMD封裝晶振Si5332與Clock Builder Pro™（CBPro）軟件一起,可以顯著減少許多時鐘的設計時間,精力和復雜性樹的設計.

2.1選擇合適的水晶（石英貼片晶振選擇）

使用鑲入式SMD晶體架構最直接的好處是您不再需要擔心晶體了！選擇一款晶振產品可不是一件簡單的事.以水晶作為時鐘樹的基礎,選錯了晶體可能成為許多系統(tǒng)問題的根源,例如增加的抖動,不可接受的頻率穩(wěn)定性,頻率衰減等增加對機械沖擊或振動的敏感性.選擇合適的晶振,有源晶體振蕩器涉及了解選擇標準如等效串聯(lián)電阻（ESR）,晶體切割,溫度系數,負載電容,雜散電容,驅動功率,基本與第三泛音操作,頻率穩(wěn)定性和晶體老化,僅舉幾例.它需要經驗豐富的設計師平衡所有因素并為應用選擇最佳晶振晶體.嵌入式晶體Si5332利用了Silicon Labs的堅固性時鐘生成和振蕩器設計方面的專業(yè)知識以及與晶體供應商的密切關系.最終,通過使用嵌入式晶體解決方案,您可能會消除一個最重要和最復雜模塊中的主要錯誤來源系統(tǒng).

2.2減少BOM,縮小占地面積,簡化PCB布局

如果沒有外部晶振和支持電容,BOM組件數量就會減少.圖2.1顯示了PCB的頂層外部和嵌入式晶體的Si5332評估板布局.沒有外部晶體意味著沒有額外的時間花在PCB布局期間復雜的晶體布局或屏蔽.完全內部晶體和支持電路,以及SiliconLabs時鐘發(fā)生器功能豐富的專業(yè)知識,比大多數競爭解決方案占用更小的空間.比較兩種布局,嵌入式晶體解決方案使用的面積小于外部晶體布局.

圖2.3 Si5332評估板的并排照片,外部（左）和嵌入式晶體（右）.嵌入式晶體占用的面積較小,無需外部元件.

2.3沒有痕跡,沒有憂慮

沒有外部晶體意味著您不需要補償晶體電路中的雜散電容,這可能導致頻率誤差,因為沒有外部電路.不需要PCB模擬或參數提取來獲得雜散電容值調整負載電容補償.沒有水晶PCB走線也意味著減少信號耦合或從其他板載或系統(tǒng)內電路“拾取”,從而在現實條件下實現更清晰的時鐘.

3.性能增強

3.1聲發(fā)射隔離

晶體諧振器由石英構成,石英是一種壓電材料,其電氣與機械應力相連結構.這種機電行為使晶體對PCB上的振動敏感,通常稱為聲學發(fā)射.聲發(fā)射可能由于PCB中的裂縫或其他缺陷而發(fā)生,并且可能顯著地干擾石英晶體諧振器的頻率.嵌入式晶體結構比直接焊接到PCB的外部晶體具有更高的聲發(fā)射隔離.對于高精度時鐘要求,最終的聲發(fā)射可能會破壞系統(tǒng)的運行,嵌入式晶體Si5332的穩(wěn)定性可為系統(tǒng)增添巨大價值.

3.2低ESR 50MHz晶體

對于嵌入式晶體,Si5332采用高端,低ESR,50MHz晶振.晶體經過精心挑選,以優(yōu)化性能,同時不會影響時鐘發(fā)生器的可靠性.50MHz更高的參考頻率,推動了支線VCO中的音調彼此相距較遠,通常在價格和/或收益方面存在缺陷.Silicon Labs在將所有嵌入式石英晶體振蕩器運送給客戶之前驗證其性能,因此無論晶體的產量如何,您都可以確保工作.

3.3更強大的耦合能力

封裝在封裝內部的晶體帶來額外的電磁屏蔽以防止干擾.在復雜的設計中,在哪里時鐘發(fā)生器存在于許多快速切換的數字信號中,額外的保護對于提供可靠的時鐘至關重要.數字耦合到焊盤的晶體是每個設計師都知道的問題之一,但它仍然是延遲的主要原因之一重工.通過更換PCB中的走線以實現封裝內的短接合線,嵌入式晶體Si5332為人口稠密產品中的耦合隔離提供了最佳解決方案.

4.Silicon Labs的性能和可靠的驗證

Silicon Labs竭盡全力確保其產品的性能.由于水晶是Silicon晶振公司提供的產品的一部分嵌入式晶體Si5332,完全納入產品驗證過程.選擇最好,最可靠的晶體供應商,進行溫度測試和負載電容器的自動微調是Silicon采取的額外步驟的例子實驗室保證嵌入式晶體時鐘發(fā)生器的出色性能.

4.1高性能日本晶體

Silicon Labs仔細選擇晶體.嵌入式解決方案中使用的所有晶體都來自日本水晶供應商,以供應商而聞名具有更高的性能和產量.請記住,在將時鐘發(fā)生器運送給客戶之前,所有產品都經過測試并且在內部驗證.晶體管的任何產量損失都會被Silicon Labs吸收,因此,您可以保證獲得工作時鐘.

4.2單獨頻率校準

Silicon Labs在出廠前測試并校準每個嵌入式晶體Si5332.包含在整體時鐘生成修整中例程是一個自動過程,可調整負載電容并設置石英晶體振蕩器的諧振頻率.當你選擇嵌入式晶體Si5332,您不再需要關注修整晶體負載電容,消除風險由于產品與產品之間的雜散電容的變化導致的異頻操作.可以使用嵌入式晶體Si5332跨越不同產品而不關心可能需要負載電容器修整的PCB差異.

5.結論

文中詳細介紹了嵌入式時鐘發(fā)生器晶體解決方案的許多優(yōu)點.對于許多工程設計而言,需要遵循太多事項以得到可靠的產品,而嵌入式石英晶體就解決了很多設計挑戰(zhàn).

嵌入式晶體解決方案占地面積較小,適用于擁擠的PCB設計或必須適合小尺寸的產品.直接轉化為減少時鐘系統(tǒng)設計時間（更快的上市時間）,更少的元件數量和更小的PCB面積提供高性能和強大的時鐘解決方案.