高性能抖動衰減器和時鐘發(fā)生器的推薦晶體、TCXO和OCXO參考手冊（之一）

本文檔的目的是提供一份經(jīng)過測試并符合Silicon Labs高性能抖動使用條件的晶體、TCXO和OCXO清單

衰減器和時鐘發(fā)生器。對本文件的更改將附有流程變更通知（PCN）。

此處提供的信息基于測試樣本。客戶應隨著時間的推移監(jiān)控規(guī)范合規(guī)性和質(zhì)量。客戶還應驗證

所選的晶體或振蕩器與它們的應用非常匹配。

有關(guān)外部參考布局建議，請參閱相關(guān)數(shù)據(jù)表、參考手冊和應用說明“AN905:Si534x外部參考：優(yōu)化性能”。

相關(guān)文件

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?Si538x參考手冊

?Si539x參考手冊

?AN905:Si534X外部參考：優(yōu)化性能

?AN1093：使用Si5342-47抖動衰減器的振蕩器參考實現(xiàn)低抖動

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高性能抖動衰減器和時鐘發(fā)生器的推薦晶體、TCXO和OCXO參考手冊

推薦水晶

1.推薦水晶

定時晶體（XTAL）是指利用壓電效應工作的石英晶體：其兩端的電壓會引起機械擾動，進而導致其兩端產(chǎn)生電壓。XTAL需要由電路驅(qū)動以維持其振蕩。這提供了一個穩(wěn)定的頻率源，并在鎖相環(huán)中用作參考。

下表列出了目前推薦的XTAL。符合本文件所述規(guī)格的XTAL可提交給Silicon Labs，以供將來與Si534x/7x/9x/83/84/88/89時鐘一起使用。此表中的大多數(shù)零件號都是為Silicon Labs定制的。表中包含零件族信息，以便在供應商網(wǎng)站上進行搜索。用戶還可以直接聯(lián)系供應商，詢問列出的具體零件號。

表1.1。所有Si534x/7x/9x/83/84/88/89設備的推薦XTALS

有關(guān)XTAL規(guī)格以及如何為您的應用選擇最佳XTAL的信息，請參閱附錄A。一般來說，滿足附錄a中ESR與C0數(shù)字要求且具有適用數(shù)據(jù)表中規(guī)定的最大額定功率的XTAL保證會振蕩。

對于Silicon Labs Si534x/7x/9x P/Q級器件，請選擇總壽命精度低于100ppm的XTAL。這個數(shù)字包括初始偏移、高溫（85°C）下的老化、溫度穩(wěn)定性、拉拔靈敏度、回流效應和活性下降。

某些應用可能需要在整個溫度范圍內(nèi)逐步測試的XTAL，以確保XTAL諧振頻率在任何2°C溫差下的變化都是有界的。這被稱為活動下降測試，可能會增加XTAL的成本。Si534x/7x/9x/83/84/88/89產(chǎn)品設計用于正常測試的XTAL和活性浸漬測試的XTALs。

XTAL驅(qū)動電路和布局建議請參考相關(guān)數(shù)據(jù)表、參考手冊和AN905。

2.推薦的振蕩器

最基本和最精確的定時基準是XTAL。然而，僅靠XTAL無法維持振蕩以提供穩(wěn)定的時鐘。需要添加驅(qū)動電路以獲得連續(xù)穩(wěn)定的振蕩。這形成了一個基本的XTAL振蕩器（XO）。XTAL振蕩器基于其可調(diào)性和溫度穩(wěn)定性有許多不同的版本。

有關(guān)XTAL振蕩器規(guī)格以及如何為您的應用選擇最佳XO的信息，請參閱附錄B。

2.1推薦地層3/3E OCXO/TCXO

下表列出了已批準與Si534x/7x/8x/9x系列成員一起使用的低頻Stratum 3 TCXO和Stratum 3E OCXO。這些器件，如Si5348，具有與XA-XB接口不同的單獨參考時鐘輸入。

此表中的一些零件號是為Silicon Labs定制的。表中包含零件族信息，以便在供應商網(wǎng)站上進行搜索。用戶還可以直接聯(lián)系供應商，詢問列出的具體零件號。

表2.1。推薦的第3/3E層振蕩器

2.2推薦的第3層高頻TCXO

下表列出了高頻Stratum 3 TCXO，當在XA輸入端連接時，這些TCXO已被批準與Si534x/8x/9x系列一起使用。請參閱相應的TCXO至XA輸入接口電路參考手冊。

此表中的一些零件號是為Silicon Labs定制的。表中包含零件族信息，以便在供應商網(wǎng)站上進行搜索。用戶還可以直接聯(lián)系供應商，詢問列出的具體零件號。

Table 2.2. Recommended Stratum 3/3E TCXOs

2.3推薦的XO

下表是已批準在XA輸入端連接時與Si534x/8x/9x系列一起使用的XO列表。有關(guān)XO到XA輸入接口電路，請參閱相應的參考手冊。

此表中的一些零件號是為Silicon Labs定制的。表中包含零件族信息，以便在供應商網(wǎng)站上進行搜索。用戶還可以直接聯(lián)系供應商，詢問列出的具體零件號。

表2.3。推薦XO

高性能抖動衰減器和時鐘發(fā)生器的推薦晶體、TCXO和OCXO參考手冊

附錄A——如何為您的應用程序選擇合適的XTAL

3.附錄A——如何為您的應用選擇合適的XTAL

選擇XTAL需要研究XTAL的屬性和性能。本節(jié)的目的是列舉XTAL的屬性及其對最終性能的影響。XTAL通過壓電效應工作，因此XTAL的電氣和機械方面都在決定其是否適用于給定目的方面發(fā)揮作用。

數(shù)據(jù)表電氣規(guī)格頻率：

XTAL的標稱工作頻率由XTAL模型中的內(nèi)部L-C諧振決定，如下文XTAL等效模型一節(jié)所述。XTAL可以在基頻或基頻的泛音下工作?；綳TAL通常具有更好的抖動和相位噪聲性能。

頻率精度：

構(gòu)造和制造過程決定了XTAL的精度和性能。這些因素可以根據(jù)它們從XTAL的理想工作點引起的變化進行分析。

頻率誤差是一個累積值，是多個因素的組合。該數(shù)字需要在Si534x/7x/8x/9x規(guī)定的限制范圍內(nèi)，以確保PLL正常工作和規(guī)定的性能。精度以百萬分率（ppm）或十億分率（ppb）表示。

ppm誤差=（（實際頻率-理想頻率）/理想頻率）x106

ppm誤差=（（實際頻率-理想頻率）/理想頻率）x109

由于XTAL精度直接影響自由運行期間的輸出精度，因此XTAL誤差對溫度漂移和總ppm誤差的控制非常重要。影響頻率精度的因素有：

?初始偏移或頻率容差：XTAL生長中的雜質(zhì)、切割過程中的不精確性和加工XTAL的不均勻厚度導致一批XTAL的標稱振蕩頻率略有不同。通常在25°C的典型室溫下指定。

?溫度下的頻率穩(wěn)定性：XTAL振蕩頻率隨溫度呈三階函數(shù)變化。數(shù)據(jù)表規(guī)范給出了25°C下初始頻率上下的最小和最大變化。

?老化：XTAL是機電設備，因此會因許多內(nèi)部和外部因素而老化。老化通常在操作的最初幾個小時內(nèi)更高，隨著時間的推移會減慢。由于老化是以多種方式指定的，因此最合適的值是XTAL在系統(tǒng)中承受的最高溫度下的長期老化規(guī)范。

?拉動靈敏度或拉動能力或CL不匹配XTAL的振蕩頻率取決于負載電容，并將受到負載電容器在溫度范圍內(nèi)的容差的影響。它通常以電容變化的ppm/pF表示。

?高溫回流的影響：回流過程使XTAL經(jīng)受高溫焊接，然后冷卻。這可能會導致頻率（以ppm為單位）的小幅偏移。本規(guī)范還可能列出在測量中考慮了多少回流，以考慮返工。

?活動傾角（頻率擾動）：XTAL振蕩水平在整個溫度范圍內(nèi)變化很小，通常稱為“活動傾角”。對于性能最高的應用，這些可能需要在應用中使用之前由XTAL制造商進行測試。然而，許多應用程序不需要這種額外的測試。

總頻率誤差是除了參考時鐘中的誤差之外的這些單獨誤差的總和。

讓我們考慮一個例子來了解如何計算總誤差。假設48 MHz XTAL的頻率容限為±13 ppm，溫度范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性為±30 ppm，在115°C下的長期老化為±15 ppm，牽引靈敏度為17 ppm/pF，頻率擾動為±2 ppm，回流后的頻率漂移為±2 ppm。假設負載電容器的容差為1.2 pF，對于8 pF的標稱值，這是15%的合理估計。

XTAL的總誤差是所有這些因素的總和，即13+30+15+（1.2*17）+2+2=82.4ppm。

工作溫度：這是根據(jù)數(shù)據(jù)表規(guī)范保證XTAL運行的溫度范圍。該溫度范圍應足夠?qū)?，以滿足預期的系統(tǒng)工作溫度范圍。

XTAL等效模型

石英XTAL可以電氣建模為串聯(lián)RLC，并聯(lián)電容指示連接，如下圖所示。

圖3.1。XTAL符號及其等效電氣模型