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為基于FPGA的設計選擇最佳內(nèi)部或外部時鐘解決方案

返回列表 來源：金洛鑫 瀏覽：- 發(fā)布日期：2025-08-27 14:57:54【大 中 小】
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為基于FPGA的設計選擇最佳內(nèi)部或外部時鐘解決方案

          控制平面定時FPGA內(nèi)部PLL為高速邏輯,數(shù)字信號處理和嵌入式存儲器等功能模塊提供低偏斜時鐘源.內(nèi)部PLL也用于產(chǎn)生全局和區(qū)域時鐘以及其它高扇出,低偏斜控制信號.驅(qū)動這些內(nèi)部PLL需要外部輸入?yún)⒖紩r鐘.通常使用簡單的固定頻率振蕩器來提供這些基準電壓.當選擇振蕩器來提供FPGA控制平面時序時,開發(fā)人員應考慮三個關鍵標準:長期可靠性FPGAs通常用于生命周期較長的應用,因此確保所有板級器件的額定性能能夠長期工作非常重要.振蕩器是一個關鍵問題,因為在許多電子應用中,基于石英晶體的元件是場回報率最高的原因.晶體易受污染問題的影響,可能會影響啟動和隨時間和溫度的頻率漂移.為確保長期可靠性,開發(fā)人員應選擇能保證長期工作的振蕩器.合適的振蕩器應保證至少10年的工作壽命,并規(guī)定在加速溫度(例如40攝氏度或更高)下的壽命老化.

A

          進口skyworks晶體電路板級抗擾度FPGAs通常工作在開關電源包圍的高噪聲環(huán)境中.此外,FPGAs會產(chǎn)生噪聲,影響VDD和接地層.最小化這種噪聲可能相對昂貴,并且不能完全消除.選擇振蕩器時,一個重要的考慮因素是電源噪聲濾波.內(nèi)置電源電壓調(diào)節(jié)功能的振蕩器提供噪聲抑制,確保器件在受到系統(tǒng)級噪聲影響時不會違反其規(guī)定的抖動規(guī)格,從而實現(xiàn)更具彈性的工作.有效性由于與石英加工,模具組裝和封裝相關的材料密集,復雜的制造過程,振蕩器可能需要花費大量時間來采購.定制頻率振蕩器可能需要更長時間才能獲得.選擇可快速交貨的振蕩器,無論是經(jīng)銷商的庫存還是供應商可快速編程的振蕩器.快速的元件可用性簡化了原型制作,并加快了設計速度skyworks環(huán)保晶振收發(fā)器時鐘除了可靠性,電源噪聲抑制性能和可用性,開發(fā)人員還應該考慮基于FPGA的收發(fā)器時鐘應用的其他因素.對于高速串行數(shù)據(jù)通信(例如10/40/100G以太網(wǎng),光傳輸網(wǎng)絡[OTN],3G-SDI,CPRI和PCIExpress),參考時鐘選擇至關重要,因為時鐘抖動會對收發(fā)器誤碼率產(chǎn)生不利影響.更復雜的是,多速率應用需要一系列不同的參考頻率.

B

          硬件設計人員通常有三種收發(fā)器參考時鐘選項:內(nèi)部整數(shù)或小數(shù)PLL高性能FPGAs內(nèi)置整數(shù)/小數(shù)PLL,可用于收發(fā)器時鐘.在整數(shù)模式下工作時,這些PLL的抖動最低.用于小數(shù)時鐘合成時,會犧牲一些抖動性能.雖然這種解決方案的抖動性能在某些應用中是可以接受的,但分立振蕩器和時鐘可以提供更低的抖動,并更好地優(yōu)化FPGA收發(fā)器性能.振蕩器單頻振蕩器可用于固定速率的時鐘應用.對于多速率收發(fā)器,可串行編程至較寬頻率范圍的I2C可編程晶振是一種出色的解決方案.I2C可編程振蕩器的一個好處是可以與FPGA的整數(shù)PLL配合使用.振蕩器可以提供低抖動小數(shù)時鐘合成,FPGA的內(nèi)部PLL可以進一步提供整數(shù)時鐘乘法和低偏斜時鐘路由.

11

          時鐘發(fā)生器/抖動衰減時鐘IC為多個FPGA收發(fā)器提供時鐘的最高性能方法是使用多路輸出時鐘發(fā)生器/抖動衰減時鐘.頻率捷變時鐘發(fā)生器除了提供控制平面時鐘以外,還可以用于收發(fā)器的時鐘.要求同步的應用(如SONET/SDH,同步以太網(wǎng),廣播視頻和CPRI)需要抖動衰減時鐘IC.這些器件集成超低相位噪聲壓控振蕩器(VCO)和低帶寬PLL(典型值為0.1Hz至1kHz),除了超低抖動頻率合成之外,還提供抖動/漂移濾波.抖動衰減時鐘還提供無中斷切換,這是一種在切換期間吸收兩個輸入時鐘之間相位差的功能.這可以最大限度地降低下游低帶寬PLL因時鐘重排而失鎖的風險.最后,抖動衰減時鐘提供保持參考時鐘功能,確保收發(fā)器在參考時鐘不可用時仍能正常工作.這一關鍵功能對于要求99.999%可用性的通信應用來說至關重要.

為基于FPGA的設計選擇最佳內(nèi)部或外部時鐘解決方案

510BBA156M250BAGR Skyworks Si510 XO 156.25 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511FBA000330BAGR Skyworks Si511 XO 125 MHz LVDS
 2.5V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA100M000BAG Skyworks Si511 XO 100 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA125M000AAG Skyworks Si511 XO 125 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA100M000AAG Skyworks Si511 XO 100 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA200M000AAG Skyworks Si511 XO 200 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
530BB125M000DG Skyworks Si530 XO 125 MHz LVDS 3.3V ±20ppm -40°C ~ 85°C
531BC125M000DG Skyworks Si531 XO 125 MHz LVDS 3.3V ±7ppm -40°C ~ 85°C
545BAA200M000BBG Skyworks Si545 XO 200 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V ±20ppm -40°C ~ 85°C
570BAB000544DG Skyworks Si570 XO 156.25 MHz LVDS 3.3V ±50ppm -40°C ~ 85°C
510BBA125M000AAGR Skyworks Si510 XO 125 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
510BBA156M250AAGR Skyworks Si510 XO 156.25 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511ABA156M250AAGR Skyworks Si511 XO 156.25 MHz LVPECL 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA200M000BAGR Skyworks Si511 XO 200 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
510MCA50M0000AAGR Skyworks Si510 XO 50 MHz CMOS 3.3V ±20ppm -40°C ~ 85°C
511BCA160M000BAGR Skyworks Si511 XO 160 MHz LVDS 3.3V - -40°C ~ 85°C
510KBA100M000BAG Skyworks Si510 XO 100 MHz CMOS 1.8V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA74M2500BAG Skyworks Si511 XO 74.25 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
510BBA125M000BAG Skyworks Si510 XO 125 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511FBA125M000BAG Skyworks Si511 XO 125 MHz LVDS 2.5V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA125M000BAG Skyworks Si511 XO 125 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
510BBA100M000BAG Skyworks Si510 XO 100 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511FBA100M000BAG Skyworks Si511 XO 100 MHz LVDS 2.5V ±25ppm -40°C ~ 85°C
510FBA125M000BAG Skyworks Si510 XO 125 MHz LVDS 2.5V ±25ppm -40°C ~ 85°C
510KCA125M000BAG Skyworks Si510 XO 125 MHz CMOS 1.8V ±20ppm -40°C ~ 85°C
511BBA000110BAG Skyworks Si511 XO 148.35165 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
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511JBA125M000BAG Skyworks Si511 XO 125 MHz LVDS 1.8V ±25ppm -40°C ~ 85°C
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511JBA100M000BAG Skyworks Si511 XO 100 MHz LVDS 1.8V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511FCA25M0000BAG Skyworks Si511 XO 25 MHz LVDS 2.5V ±20ppm -40°C ~ 85°C
511FCA100M000BAG Skyworks Si511 XO 100 MHz LVDS 2.5V ±20ppm -40°C ~ 85°C
511SBA156M250BAG Skyworks Si511 XO 156.25 MHz CMOS 1.8V ±50ppm -40°C ~ 85°C
511JBA135M000BAG Skyworks Si511 XO 135 MHz LVDS 1.8V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511JBA200M000BAG Skyworks Si511 XO 200 MHz LVDS 1.8V ±25ppm -40°C ~ 85°C
540BAA000274BBG Skyworks Si540 XO 322.265625 MHz LVDS 1.8V, 2.5V, 3.3V ±20ppm -40°C ~ 85°C
530BA125M000DG Skyworks Si530 XO 125 MHz LVDS 3.3V ±50ppm -40°C ~ 85°C
531BC106M250DG Skyworks Si531 XO 106.25 MHz LVDS 3.3V ±7ppm -40°C ~ 85°C
535AC100M000DG Skyworks Si535 XO 100 MHz LVPECL 3.3V ±7ppm -40°C ~ 85°C
510CBA25M0000BAGR Skyworks Si510 XO 25 MHz CMOS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
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510CBA125M000BAGR Skyworks Si510 XO 125 MHz CMOS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
510CBA100M000AAGR Skyworks Si510 XO 100 MHz CMOS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
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510KBA28M6363BAG Skyworks Si510 XO 28.6363 MHz CMOS 1.8V ±25ppm -40°C ~ 85°C
511BBA106M250BAG Skyworks Si511 XO 106.25 MHz LVDS 3.3V ±25ppm -40°C ~ 85°C
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