ECS提供超全的振荡器输出类型指南

随着越来越多的生产厂家开始使用石英晶体振荡器,关于相关的资料知识有更多的人在关注,振荡器的主要参数选项有封装尺寸,频率,电源电压,频率公差,输出方式,工作温度等.只要选择正确的参数就能找到合适的晶振,除此之外,部分厂家会指定某个品牌,ECS晶振是目前市场上比较受欢迎的一家,其频率元件种类齐全,几乎可以找到任何一款想要的晶体和振荡器.同时ECS公司也会不定时的发布一些与晶振相关的文章,以下内容就是他们家关于振荡器输出类型全面的知识资料.

关于振荡器的最常见问题是:单端和差分输出之间有什么区别,它们最适合什么应用?

根据应用和所需的操作频率,有几种输出类型可供选择.这里更详细地介绍了一些不同的晶振输出,以更好地理解每个输出的好处和取舍.这应该使您更好地了解哪种类型最适合您的应用程序.

有两种主要的输出格式.

正弦波-如下图所示,创建了一个连续的模拟正弦波,以频率和幅度的速率扫描周期表示. 

方波-如下图所示,是振荡器输出的数字表示.它的信号以频率和幅度的速率由90度周期表示. 

我们将介绍的输出是:

单端输出:正弦波和削波正弦波

TTL(晶体管到晶体管逻辑)0.4~2.4V

CMOS(互补金属氧化物半导体)0.5~4.5V

HCMOS(高速CMOS)0.5~4.5V

LVCMOS(低压CMOS)0.5~4.5V

差分输出:

PECL(正发射极耦合逻辑)3.3~4.0V

LVPECL(低压PECL)1.7~2.4V

CML(电流模式逻辑)0.4~1.2V和2.6~3.3V

LVDS(低压差分信号)1.0~1.4V

HCSL(高速电流转向逻辑)0.0~0.75V

哪种石英晶体振荡器输出信号类型最适合您的应用?让我们看看它们的优缺点,我们将从基本开始,首先看一下单端选项:

正弦波和削波正弦波:

正弦波-是晶体或振荡器电路的标准或”自然”信号输出.它由一个基本正弦频率输出组成.线性正弦波输出可在所有输出中提供最佳的相位噪声性能.这些非常适合需要高质量输出信号的应用.削波正弦波-正弦波输出受到控制,因此不会达到其最大高电平或低电平.这样,您将创建一个方波输出,而不会牺牲任何所需的相位噪声性能.在此图中,您可以看到红色的正弦波和黄色的正弦波. 

CMOS,HCMOS和LVCMOS:

CMOS,HCMOS和LVCMOS都属于互补金属氧化物半导体类别.它们是最适合低频时钟(通常低于250MHz)的方波数字输出.这允许在时钟输出和芯片输入之间直接连接.在大多数情况下,可以使用低值串联电阻器来有效减少信号反馈并保持可靠的信号完整性.还有一些高速和低压选项可能更适合您的特定需求.

TTL或晶体管到晶体管逻辑:

这是一个较旧的数字输出标准,并且已被CMOS技术取代.这是因为CMOS提供了有源晶振较低的成本和更好的噪声性能.CMOS和TTL都非常适合低功耗,较高的输出摆幅以及相对较低的成本. 

差分输出信号选项:

差分输出提供双相异相180°的输出信号线.这对信号质量有很多好处,包括:

更好的上升和下降时间

出色的抖动和相位噪声性能

改进的共模噪声抑制

帮助减少电磁和射频干扰

ECL或发射极耦合逻辑:

ECL主要是作为TTL的一种很好的替代方法引入的.ECL电路可以非常快速地改变状态,这使其更适合于高速数据传输.差分晶振输出的缺点之一是它们需要明显更高的电源电流才能工作.ECL在使用过程中还会使用负电源.尝试连接到正极基础电源设备时,这可能会带来挑战.

PECL和LVPECL:

PECL输出经常在高速时钟分配电路中使用.这是因为PECL具有很高的抗噪能力,能够在较长的线路长度上驱动高数据速率,并且由于电压摆幅较大而具有良好的抖动性能.但是,PECL需要高功耗才能运行,这是主要缺点.LVPECL为千兆位以太网和光纤通道的使用奠定了良好的基础.LVPECL就像LVDS在电气上一样,但是提供更大的差分电压摆幅和稍低的电源效率.LVPECL的输出可能会带来挑战,因为需要端接来发射电压.同样,芯片中的差分电路可能具有不同的输入容差.确保检查是否正确端接以达到最佳性能.

电流模式逻辑(CML):

CML具有与LVPECL相似的性能.这里的主要区别是CML不需要外部偏置.当需要考虑低功耗时,这使得CML可以替代LVPECL.

低压差分信号(LVDS):

LVDS类似于LVPECL输出,但是LVDS的功耗较低,并且电压摆幅较小.LVDS通常用于满足时钟分配或背板收发器等高速数据传输需求.对于更高的数据速率,通常首选HCSL,CML或LVPECL,但比LVDS功耗更高.其他好处包括降低了对噪声的敏感性,并且易于在CMOSIC中实现.LVDS石英晶体振荡器的缺点是与PECL相比,其抖动性能降低,但是人们正在寻找新的技术来达到与LVPECL相同的抖动性能.

高速电流转向逻辑(HCSL):

HCSL具有较新的输出标准,例如LVPECL.HCSL的优点之一是其高阻抗输出和快速切换时间.建议使用10至30Ω的串联电阻,以减少可能的过冲和振铃.其他优势包括最快的开关速度,低功耗(介于LVDS和LVPECL之间)以及平均到良好的相位噪声性能. 

快速回顾:

为了易于使用:LVDS输出在接收器处只需要一个电阻,而LVPECL在发送器和接收器上都需要端接.对于更高的频率:LVDS,LVPECL和HCSL比CMOS具有更快的转换速度,但需要更多的功率.为了获得最低的功耗:如果您的频率高于150MHz,我们建议使用CMOS或LVDS.为获得最佳抖动性能:如果频率足够低,请选择LVPECL,LVDS和CMOS.

通过以上内容相信大家对有源晶振的输出逻辑都有了一定了解,如果还有不明白或者想知道更多的资料,欢迎大家在金洛鑫电子官网http://www.quartzcrystal.cn/欢迎探讨,我司做为专业的晶振厂家,非常乐意为大家解答疑惑.

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