Silicon Labs的任意频率低抖动时钟发生器Si5332现在都带有嵌入式SMD晶振晶体选项.本应用笔记将涵盖组合使用的好处时钟发生器和晶体在一个系统中.优点包括减少解决方案占位面积,减少元件数量,降低电路复杂性,缩短设计时间提高系统性能.所有这些优势都具有高品质特点,选择Silicon Labs晶振产品从中获得优势以及强大的工程技术支持.

以下亿金电子将详细介绍Silicon晶体Si5332系列的有点,包括详细分析嵌入式晶体减少组件数量、降低电路复杂性、减少董事会的房地产、提高系统性能等多方面.

1.简介

石英晶体谐振器是时钟发生器最受欢迎的反射器.他们高品质的信号和低成本证明了他们的使用价值,即使这意味着PCB中有额外的元件.随着更精确的包装制造技术,包括在内晶体和有源电路芯片在同一封装中变得可行.对于Si533贴片晶振选项,封装中包含来自外部供应商的高性能晶体.这带来了许多优点,例如缩短从晶振到时钟发生器芯片的参考输入路径,并减小了解决方案的尺寸.下面描述贴片有源晶体振荡器,时钟晶体振荡器的实际意义,以及他们如何促进时钟系统发展应用.

2.设计优势

时钟系统是几乎所有现代高性能电子系统的基本模块.增加时钟系统的复杂性和性能要求使许多系统中的时钟系统成为关键的组件块.时钟系统设计和实现中的错误可能会产生不希望的甚至是灾难性的结果.细微的时钟系统设计错误可能极难检测和测试和验证时钟性能所需的工具不易使用或不易获得.SMD封装晶振Si5332与Clock Builder Pro™（CBPro）软件一起,可以显着减少许多时钟的设计时间,精力和复杂性树的设计.

2.1选择合适的水晶（石英贴片晶振选择）

使用镶入式SMD晶体架构最直接的好处是您不再需要担心晶体了！选择一款晶振产品可不是一件简单的事.以水晶作为时钟树的基础,选错了晶体可能成为许多系统问题的根源,例如增加的抖动,不可接受的频率稳定性,频率衰减等增加对机械冲击或振动的敏感性.选择合适的晶振,有源晶体振荡器涉及了解选择标准如等效串联电阻（ESR）,晶体切割,温度系数,负载电容,杂散电容,驱动功率,基本与第三泛音操作,频率稳定性和晶体老化,仅举几例.它需要经验丰富的设计师平衡所有因素并为应用选择最佳晶振晶体.嵌入式晶体Si5332利用了Silicon Labs的坚固性时钟生成和振荡器设计方面的专业知识以及与晶体供应商的密切关系.最终,通过使用嵌入式晶体解决方案,您可能会消除一个最重要和最复杂模块中的主要错误来源系统.

2.2减少BOM,缩小占地面积,简化PCB布局

如果没有外部晶振和支持电容,BOM组件数量就会减少.图2.1显示了PCB的顶层外部和嵌入式晶体的Si5332评估板布局.没有外部晶体意味着没有额外的时间花在PCB布局期间复杂的晶体布局或屏蔽.完全内部晶体和支持电路,以及SiliconLabs时钟发生器功能丰富的专业知识,比大多数竞争解决方案占用更小的空间.比较两种布局,嵌入式晶体解决方案使用的面积小于外部晶体布局.

图2.3 Si5332评估板的并排照片,外部（左）和嵌入式晶体（右）.嵌入式晶体占用的面积较小,无需外部元件.

2.3没有痕迹,没有忧虑

没有外部晶体意味着您不需要补偿晶体电路中的杂散电容,这可能导致频率误差,因为没有外部电路.不需要PCB模拟或参数提取来获得杂散电容值调整负载电容补偿.没有水晶PCB走线也意味着减少信号耦合或从其他板载或系统内电路“拾取”,从而在现实条件下实现更清晰的时钟.

3.性能增强

3.1声发射隔离

晶体谐振器由石英构成,石英是一种压电材料,其电气与机械应力相连结构.这种机电行为使晶体对PCB上的振动敏感,通常称为声学发射.声发射可能由于PCB中的裂缝或其他缺陷而发生,并且可能显着地干扰石英晶体谐振器的频率.嵌入式晶体结构比直接焊接到PCB的外部晶体具有更高的声发射隔离.对于高精度时钟要求,最终的声发射可能会破坏系统的运行,嵌入式晶体Si5332的稳定性可为系统增添巨大价值.

3.2低ESR 50MHz晶体

对于嵌入式晶体,Si5332采用高端,低ESR,50MHz晶振.晶体经过精心挑选,以优化性能,同时不会影响时钟发生器的可靠性.50MHz更高的参考频率,推动了支线VCO中的音调彼此相距较远,通常在价格和/或收益方面存在缺陷.Silicon Labs在将所有嵌入式石英晶体振荡器运送给客户之前验证其性能,因此无论晶体的产量如何,您都可以确保工作.

3.3更强大的耦合能力

封装在封装内部的晶体带来额外的电磁屏蔽以防止干扰.在复杂的设计中,在哪里时钟发生器存在于许多快速切换的数字信号中,额外的保护对于提供可靠的时钟至关重要.数字耦合到焊盘的晶体是每个设计师都知道的问题之一,但它仍然是延迟的主要原因之一重工.通过更换PCB中的走线以实现封装内的短接合线,嵌入式晶体Si5332为人口稠密产品中的耦合隔离提供了最佳解决方案.

4.Silicon Labs的性能和可靠的验证

Silicon Labs竭尽全力确保其产品的性能.由于水晶是Silicon晶振公司提供的产品的一部分嵌入式晶体Si5332,完全纳入产品验证过程.选择最好,最可靠的晶体供应商,进行温度测试和负载电容器的自动微调是Silicon采取的额外步骤的例子实验室保证嵌入式晶体时钟发生器的出色性能.

4.1高性能日本晶体

Silicon Labs仔细选择晶体.嵌入式解决方案中使用的所有晶体都来自日本水晶供应商,以供应商而闻名具有更高的性能和产量.请记住,在将时钟发生器运送给客户之前,所有产品都经过测试并且在内部验证.晶体管的任何产量损失都会被Silicon Labs吸收,因此,您可以保证获得工作时钟.

4.2单独频率校准

Silicon Labs在出厂前测试并校准每个嵌入式晶体Si5332.包含在整体时钟生成修整中例程是一个自动过程,可调整负载电容并设置石英晶体振荡器的谐振频率.当你选择嵌入式晶体Si5332,您不再需要关注修整晶体负载电容,消除风险由于产品与产品之间的杂散电容的变化导致的异频操作.可以使用嵌入式晶体Si5332跨越不同产品而不关心可能需要负载电容器修整的PCB差异.

5.结论

文中详细介绍了嵌入式时钟发生器晶体解决方案的许多优点.对于许多工程设计而言,需要遵循太多事项以得到可靠的产品,而嵌入式石英晶体就解决了很多设计挑战.

嵌入式晶体解决方案占地面积较小,适用于拥挤的PCB设计或必须适合小尺寸的产品.直接转化为减少时钟系统设计时间（更快的上市时间）,更少的元件数量和更小的PCB面积提供高性能和强大的时钟解决方案.