可程式振盪器簡介
可程式振盪器是20世紀90年代早期為克服常規振盪器製造時間長的缺點而推出的。任意頻率的常規振盪器通過可程式的鎖相環(PLL)、分頻、輸出累加和輸出緩衝生成任意頻率。
可程式振盪器發展歷程
說到可程式振盪器,它的最大特點是幾分鐘內就能定置它的頻率。這種"一種型號全部搞定"器件的誘惑力是可想而知的。以單個多用途部件代替庫存幾百種部件的方式為設計者、承包加工廠和其它從事大批量生產的電子公司帶來巨大的靈活性,並創造出潛在的節約效果。
但是,切實可行地實現可程式振盪器替代固定頻率元件只不過是最近才出現的。象每一種新興技術一樣,可程式振盪器也經歷了成長的磨難。一致性問題就曾困擾了整整第一代設計產品。1998年,一家廠商風風火火地推出了第二代可程式振盪器,可由於過高的抖動使其在一些對噪聲敏感的套用中失敗了。
幸虧關於可程式振盪器可靠性的指責是完全不符合實際的,除掉一些特例,現在的可程式振盪器能滿足大多數樣機的需要,適合大多數生產套用。
美國SITIME可程式振盪器優勢
可程式
頻點豐富
精度高
受溫度影響頻點漂移非常小
耐衝擊
體積小(採用積體電路封裝工藝)
供貨周期短而且穩定。
SiTime可程式振盪器與石英振盪器相比
1、 全自動化半導體工藝(晶片級),無氣密性問題,永不停振!
2、 集成了溫度補償電路,全溫度範圍無溫漂,-40℃-85℃全溫保證;
3、 平均無故障工作時間(MFTB)長達5億小時!
4、 低抖動、低功耗、耐高溫、高壓、高濕、抗震性能好
5、 支持1-800MHZ任一頻點,精確致小數點後5位輸出。(如:65.53500MHz)。
6、 支持1.8V、2.5V、2.8V、3.3V多種工作電壓匹配!
7、 支持±10PPM、±20PPM、±25PPM、±30PPM、±50PPM等各種精度匹配!
8、 國際標準QFN封裝:7050、5032、3225、2520
9、 無需任何PCB設計,直接替代板上石英組件;
10、 300%的市場增長率,三年內有望替代80%以上的石英振盪器市場。
11、 提供全球最短交貨周期,4周左右量產交貨周期。
12、 性能提升25倍,成本下降10%
工程師們如何充分享用可程式振盪器
把抖動困擾降到最小可程式振盪器幾乎在每一類、每一項技術規範上都能與固定頻率的器件相匹敵,但抖動(相位噪聲)卻是個例外。可程式器件的抖動有一部份來源於編程過程,或者更具體地說,來源於編程算法。
當算法中用到乘法時,抖動值突然顯著增大,這主要是因為抖動被乘上了編程算法設定特定頻率時所用的係數。雖然為了得到所要的振盪器輸出頻率,算法中通常既需要用到乘法也需要用到除法,但除法並不加大抖動。通過把編程算法的乘法係數減到最小,來自可程式器件的相位噪聲可以做到和傳統的固定頻率器件很接近,這主要是晶體及振盪器電路產生的抖動。
SaRonix公司已規範了類似的編程過程。保證可程式振盪器的每件產品都具有穩定一致的性能--這也同樣具有重要意義,Sa Ronix公司通過採用自動設計流程以保證相同的編程算法用於有相同輸出頻率的所有部件。
由於有了這樣的技術進步,現在幾乎每個電路上都可採用可程式振盪元件--甚至可用於通信設備的某些電路中,例如,XDSL數據機。雖然振盪器可能影響一個對抖動敏感的通信鏈路,但就在同一塊電路板上,也可能有一個由振盪器驅動的DSP晶片,這個晶片則完全不受抖動的影響。
由於自身研製周期短,這些可程式振盪器能跟上保證設計計畫按期完成的日程。儘管有這個靈活性,但在大批量條件下,固定頻率的器件仍然比較便宜。另一方面,在進行樣機生產時,可程式器件要比固定頻率器件便宜。
因此,精明的戰略是製造樣機的時候在設計上採用可程式器件來驗證電路,同時還把可程式振盪器作為生產後備部件。隨著設計評價的完成,再可以大量生產特定的固定頻率器件以供批量使用。
憑藉可程式器件可實現一種高效益的保險策略,以解決生產中關鍵部件短缺的問題。可程式振盪器較短的研製周期使得生產部門能在大量訂購通常所用的固定頻率元件之前先採辦替代部件,這樣就無需支付額外費用,只要在生產最後期限迫近時迅速補充標準部件就行了。
可程式振盪器件的未來
雖然可程式振盪器件不可能完全取代固定頻率振盪器,但可程式的概念肯定有足夠的優點使得半導體生產商和主要振盪器生產公司不會放棄它的。有理由相信,它的性能和價格將一代一代地得到改善。
伴隨著抖動特性改善、價格進一步降低,新的優點將會使可程式器件更有吸引力。一種節電的休眠模式--對依賴電池的移動設備至關重要--已經出現在可以供應現貨的產品目錄上。一些其它特性諸如頻率範圍的擴展、可程式的雙路輸出和多路輸出以及更大選擇範圍的輸出驅動特性,都將大大提高生產、設計的靈活性。
理智的態度應該是對於可程式振盪器是否能在每個場合都起作用不抱成見,另方面,為了確定可程式振盪器能在什麼地方有效地發揮作用,應該特別注意它們在每一個電路中的套用。在進行設計的時候就判斷這個套用是不是對抖動過於敏感,同時選定一個可程式振盪器,這種方式將有助於一個工程師最大限度發揮可程式振盪器的長處,實現當初選用它的初衷。