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部分SiTime振蕩器料號上升/下降時間調整
來自美國的SiTime公司自成立以來,一直致力于MEMS可編程振蕩器的研發,生產,銷售,創新和發展.目前正在供應的MEMS振蕩器料號多達上百種,每一款都是經常繁復的設計,檢驗和測試,才能保證產品能夠正常使用和功能發揮.雖然MEMS晶振目前的市場形勢越來越好,但大多數用戶對該系列產品仍知之甚少,以下我們將解讀關于SiTime振蕩器上升/下降時間這一重要參數.
可編程的上升/下降時間
時鐘信號的上升/下降時間是決定系統特性的重要參數之一.通常,為了改善時鐘信號的抖動特性,調整時鐘以使時鐘的上升/下降時間很短.但是,為了減少來自印刷電路板的電磁干擾(EMI)輻射,過渡時間可能會增加.
驅動容性負載的振蕩器輸出的上升/下降時間取決于,振蕩器輸出級的驅動能力和輸出負載電容.假設負載電容為15pF,SiTime單端CMOS輸出OSC振蕩器通常具有數據手冊中列出的上升/下降時間.但是,SiTime振蕩器旨在為用戶提供各種驅動能力選項,允許用戶根據負載容量優化上升/下降時間.
要選擇最佳驅動器功能,設計人員需要知道:
•上升/下降時間的系統要求
•總負載能力
•時鐘分配跟蹤和終止
加載驅動器最高60pF
SiTime振蕩器數據表列出了幾種負載容量的上升/下降時間,但對于SiTimeSiT8003,SiT8103和SiT9003器件,電容負載高達60pF,上升/下降時間在以下條件下定義(附錄表1至4).
•3.3V,2.8V,2.5V和1.8V電源電壓
•-40°C至85°C的完整工作溫度范圍
•四種驅動強度選項
使用表1至表4中的上升/下降時間數據,可以如下導出晶振輸出可以完全擺動的最大頻率.
圖1顯示了通過延遲上升/下降時間來降低諧波功率的效果.上升/下降時間顯示為時鐘周期的比率.如果比率為0.05,則信號非常接近方波.如果比率為0.45,則上升/下降時間將接近時鐘周期的一半,從而產生接近三角波的波形.例如,如果上升/下降沿從周期的5％增加到45％,則第11個時鐘諧波可以減少35dB.
圖1:諧波EMI降低與上升/下降時間較慢的關系
SiTime振蕩器可以在較低的電源電壓下運行,以獲得較慢的上升/下降時間.增加負載容量也會增加電流消耗,但上升/下降時間可能會延遲.使上升/下降時間變慢的最佳方法是選擇較低的驅動能力選項.由于不需要更大的負載容量,因此功耗不會浪費.您可以通過從表1-4中選擇適當的選項來實現此目的.SiTime還提供具有擴頻時鐘(SSC)功能的高精密性晶體振蕩器,不僅可以有效降低時鐘走線的EMI輻射,還可以有效降低整個網絡[2].
表1:上升/下降時間,VDD=3.3V±10％,T=-40°C至85°C
*標準設備的默認選項
表2:上升/下降時間,VDD=2.8V±10％,T=-40?C至85?C
*標準設備的默認選項
表3:上升/下降時間,VDD=2.5V±10％,T=-40?C至85?C
*標準設備的默認選項
表4:上升/下降時間,VDD=1.8V±10％,T=-40?C至85?C
*標準設備的默認選項
表5:不同負載和驅動強度選項的最大頻率,VDD=3.3V
*標準產品的默認選項
表6:不同負載和驅動強度選項的最大頻率,VDD=2.8V
*標準產品的默認選項
表7:不同負載和驅動強度選項的最大頻率,VDD=2.5V
*標準產品的默認選項
表8:不同負載和驅動強度選項的最大頻率,VDD=1.8V
*標準產品的默認選項
此外,表5至表8總結了每個電源電壓的不同驅動容量和負載容量可以完全擺動的最大頻率.使用這些表的排序方法如下.
1.選擇電源電壓表.
2.請參閱表1-4中突出顯示的列.這些色譜柱是標準的驅動能力.如果相對于負載能力的上升/下降時間足以滿足您的應用,請訂購此標準.
3.如果需要不同于標準SiTime晶振提供的上升/下降時間,請在表1至表4中查找具有應用所需的上升/下降時間的色譜柱,并參見表5至表8.估計可以完全擺動的最大頻率.例如,如果在45pF的負載下選擇VDD=2.5V(表3)的驅動器功能選項4,則可以完全擺動的最大頻率為75MHz,如選項4的列和表7中的45pF的列所述.它變成了.
4.確認上升/下降時間和最大頻率在可接受的限制范圍內后,在訂購所選驅動器功能選項時聯系SiTime.
3減少上升/下降時間以降低EMI
根據應用,可以通過選擇較慢的上升/下降時間來降低EMI.這是因為如果上升/下降時間被延遲,則時鐘信號的諧波分量減小,并且可以減少這些諧波處的EMI輻射.
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