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SDTV與HDTV串行通信的Si554四頻VCXO晶振設計

來源：金洛鑫瀏覽：- 發布日期：2019-09-20 09:57:29【大中小】

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在智能手機沒有出現之前,液晶電視是我們最主要的娛樂工具之一,那幾年液晶電視的規格和形態也一直不斷的變化,甚至分了很多種類型,如今液晶電視也跨越變成智能電視.曾經SDTV數字標準清晰度電視和HDTV高清晰度數字電視,是許多家庭里必備的電器,當時的SDTV和HDTV已經在使用Si554四頻的VCXO振蕩器了.市場上VCXO晶振已經算是常用的一種振蕩器了,那么什么是Si554四頻VCXO呢?在本文里將會仔細的描述.

電影電視工程師協會(SMPTE)已經規定了用于電視視頻設備的線速定時抖動指標.這些抖動指標允許公司設計用于互操作性的設備.抖動被指定為給定抖動帶寬上的最大峰-峰時序偏差,并且取決于串行線速率(即圖像格式).

定時抖動和相位噪聲

定時抖動可以在時域或頻域中測量.由于SMPTE抖動規范規定了測量帶寬,因此考慮抖動的頻域表示是很自然的.相位波動的頻域測量稱為相位噪聲(L(f)).晶振相位噪聲顯示抖動頻譜中1Hz頻帶的相位變化功率.總功率只是頻譜中所有功率的總和.遺憾的是,相位噪聲不能直接產生峰峰值抖動-對噪聲機制的更透徹的理解可以提供峰值與-RMS比率(即波峰因數)的指示.然而,如果假設噪聲是高斯噪聲,則可以估計峰值與RMS的比率.

PLL帶寬

相位噪聲計算所關注的測量帶寬在很大程度上取決于驅動線速的多路復用器的PLL環路帶寬(通常為20:1).實際上,多路復用器將在其環路帶寬之上過濾其參考定時的相位噪聲.典型的線性PLL具有在不同抖動頻率下由不同源控制的噪聲分布.在PLL的環路帶寬之下,抖動由參考定時源控制,并且在環路帶寬之上,抖動由PLL的石英晶體振蕩器控制系統”用于關于生成和傳輸的抖動的相關討論”.

對于1.485Gbps線路速率,典型的20:1MUX將具有接近1MHz的環路帶寬.因此,其參考的適當帶寬低于1MHz,低端由10Hz的SMPTE規范限制.表1顯示典型Si550 VCXO Oscillator在74.1758MHz時的相位噪聲,CMOS輸出和Kv等于45ppm/V.在此頻段內,集成抖動為2.62psRMS.假設噪聲遵循高斯分布,那么對于1012個邊緣,只有一個邊緣可能偏離±18.34ps.作為比較,SMPTE344M抖動規范要求370ps,SMPTE292M抖動規范要求673ps.此外,相關的SMPTE259M抖動規范甚至不那么嚴格.

表1.載波的頻率偏移

載波頻率偏移	相位噪聲(dBc/Hz)
10Hz	-70
100Hz	-94
1kHz	-115
10kHz	-128
100kHz	-135
1MHz	-139
10MHz	-143

為了估計總輸出抖動,有必要取濾波參考抖動的平方和與MUX固有抖動之和的平方根.一旦計算出RMS,就可以假設噪聲是高斯估計峰-峰值.

XO和VCXO器件因其靈活的頻率和出色的抖動性能而非常適合許多應用.74.25MHz和74.1758MHz的典型頻率以及10MHz和1.4GHz之間的任何速率都可以作為工業標準5x7mm封裝的XO或低抖動VCXO晶振.這些器件的抖動性能遠遠超過SMPTE標準所要求的,并且在單個封裝中提供高達四種速率的器件可以在需要時輕松切換圖像格式.

VCXO是Voltage controlled crystal oscillator,即是壓控晶體振蕩器的意思,這是一種具有電壓控制,保持頻率和溫度穩定的功能特性,屬于比較高級的石英晶振類型,專門應用到高要求,多功能,性能高的產品身上.大部分料號都可以達到高頻率范圍,常用頻點是100.000MHz,125.000MHz,133.000MHz,156.250MHz,200MHz等,常搭載LVDS,LV-PECL等差分輸出,滿足不同高端產品的需求.

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