如何為您的時序應用選擇正確的PLL振蕩器

來源：金洛鑫瀏覽：- 發布日期：2025-08-27 09:23:34【大中小】

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如何為您的時序應用選擇正確的PLL振蕩器
十多年前,頻率控制行業推出了基于鎖相環(PLL)的振蕩器,這一創新開創了傳統石英晶體振蕩器(XO)以前無法提供的幾項功能.利用內部時鐘頻率合成器IC技術,可以對基于PLL的XO進行編程,以支持各種頻率.這一突破消除了切割和加工石英以使其在特定頻率下共振所需的材料加工步驟.這一創新還使得基于PLL的XO可以進行頻率編程,并在極短的交付時間內交付給客戶.鑒于傳統振蕩器的交付周期可能接近14周或更長,許多硬件設計人員由于可編程振蕩器具有顯著的提前期優勢,他們爭相利用可編程振蕩器.不幸的是,出現了重大問題.一些從使用傳統XO遷移到使用基于PLL的XO的設計遇到了抖動相關的問題,導致了應用相關的故障,從通信鏈路中過高的誤碼率到不可操作的SOC和處理器.這些這些問題迫使許多IC供應商規定,基于PLL的振蕩器不能與其器件結合使用.這種變化使得硬件設計人員很難利用基于PLL的振蕩器提供的頻率靈活性和短超前優勢.

抖動產生在級聯PLL應用中,如FPGA和PHY時鐘,XO參考時鐘抖動與FPGA/PHY的內部PLL抖動混合.從低抖動晶振XO參考開始(例如<<1psRMS相位抖動)最大限度地提高了FPGA/PHY內部PLL所能產生的容許抖動量,從而最大限度地提高了整體設計的裕量.抖動峰化當第一級和第二級PLL的環路帶寬相同時,級聯PLL存在抖動峰化導致抖動過大的風險.通過使用內部PLL帶寬相對較低的基于PLL的振蕩器,可以輕松降低這種風險.PLL應具有良好的阻尼,以確保峰化小于1%(小于0.1dB).普通SoC/FPGA中第二級PLL的帶寬通常為>1兆赫.使用具有低抖動峰化和低得多的內部帶寬的基于PLL的振蕩器,可確保其峰化不會與下游PLL的帶寬重疊.這種架構使第二級PLL能夠輕松跟蹤第一級PLL的變化,同時保持可接受的環路穩定性和相位裕量.
相位噪聲您如何知道基于PLL的振蕩器是否適合您的應用？使用示波器可以很容易地觀察到振蕩器的周期抖動.振蕩器相位噪聲可以用頻譜分析儀測量設備晶振.如果您沒有頻譜分析儀,請聯系您的頻率控制供應商進行相位噪聲測量.利用應用所需的相關抖動積分帶寬,可以直接從相位噪聲圖計算相位抖動.相位噪聲圖還顯示了參考時鐘的雜散性能.可以輕松測量雜散對相位抖動的影響,以確保滿足應用要求.相位噪聲圖還會顯示內部PLL的任何峰化效應.過阻尼PLL將呈現低峰值.選擇振蕩器時,一個重要的考慮因素是電源噪聲濾波.內置電源電壓調節功能的振蕩器提供噪聲抑制,確保器件在受到系統級噪聲影響時不會違反其規定的抖動規格,從而實現更具彈性的工作.

認證與質量標準
基礎認證:RoHS(環保),REACH(有害物質管控)
行業認證:工業級需符合IEC60068可靠性標準,車規需AEC-Q200認證,醫療設備需ISO13485認證
生產標準:選擇通過ISO9001質量管理體系認證的廠商,確保批量生產的一致性
從選型需求到落地
定義需求邊界:明確應用場景(消費/工業/汽車),目標頻率,溫度范圍,功耗上限,
篩選核心參數:按"頻率精度,相位噪聲/抖動,接口類型,封裝"的優先級,初步篩選型號
驗證兼容性:確認供電電壓,參考時鐘,后級芯片接口是否匹配,避免電路設計沖突
評估可靠性:檢查是否符合行業認證(如AEC-Q200),抗振動/沖擊性能是否滿足環境需求
優化成本與靈活性:若需后期調試,選擇可編程型號,若空間有限,優先小封裝

技術支持確認:選擇能提供選型指導,樣品測試支持的廠商,降低集成風險

如何為您的時序應用選擇正確的PLL振蕩器

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