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从SerDes到SoC,全场景适配的FCom差分晶振设计全解

2025-06-09 18:38:33
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FCom FCO系列差分输出晶体振荡器涵盖2.5×2.0至7.0×5.0多种封装,提供LVPECL、LVDS与HCSL三种标准接口,频率支持13.5MHz至220MHz,并具有出色的相位抖动指标(典型值0.15~0.3 ps RMS)。本指南将基于应用场景总结输出类型、电气匹配建议及典型芯片平台,辅助系统设计工程师快速完成时钟器件选型。

一、差分输出格式选择建议

  • LVPECL:推荐用于高速SerDes与光模块,驱动能力强,需终端电阻至VDD-2V。
  • LVDS:低功耗、低EMI,适合ADC/DAC、PHY、同步SoC等差分输入器件,建议100Ω差分端接。
  • HCSL:专为PCIe总线接口设计,使用50Ω至GND端接,适用于主板类系统。

二、电源布局与信号布线建议

  • 在VDD与GND之间紧贴晶振器件放置0.1μF去耦电容,可显著抑制电源噪声传导。
  • 差分输出建议使用等长等阻抗布线(100Ω),避免跨层不连续与异层参考地问题。
  • HCSL信号需每路接入50Ω至GND的终端电阻。

三、参考原理图结构

原理图布局结构

四、封装与系统平台部署建议

  • FCO-2L:适合SFP光模块、无线模组、尺寸敏感设计
  • FCO-3L:主流嵌入式平台与同步接口控制模块
  • FCO-5L:网络设备、交换机主板、工业控制系统
  • FCO-7L:高频服务器主板、基站控制板、大功耗场景

五、差分晶体振荡器典型芯片匹配方案

在差分晶体振荡器的系统设计中,确保时钟信号与接收芯片的电气特性完美匹配,是保证整体时序稳定与抖动抑制的关键。FCom在长期产品应用过程中,归纳出覆盖SerDes、高速ADC/DAC、以太网PHY、时钟清理器、SoC平台、光通信控制器及PCIe等多个核心应用的推荐芯片搭配表。

应用类型

芯片型号

芯片特点与说明

FCom推荐型号

推荐频率

推荐输出模式

SerDes芯片Analog Devices ADN2817SONET/SDH CDR,需LVPECL时钟输入FCO-2L155.52 MHzLVPECL
SerDes芯片Semtech GN210410G/25G SerDes,常用于SFP+/QSFP模块FCO-2L156.25 MHzLVPECL
SerDes芯片MACOM M3704628G/56G SerDes,应用于高速有源线缆FCO-2L161.1328 MHzLVPECL
SerDes芯片TI DS100BR4103.125~10.3Gbps差分驱动器FCO-3L100 MHzLVDS
光模块控制器Semtech GN2104集成CDR,适用于10G光模块FCO-2L155.52 MHzLVPECL
高速ADC/DACADI AD920814-bit, 3GSPS JESD204B接口FCO-5L122.88 MHzLVDS
高速ADC/DACTI DAC38RF82JESD204B高速DACFCO-5L122.88 MHzLVDS
PHY芯片Marvell 88X3310多速率以太网PHYFCO-3L156.25 MHzLVDS
SoC芯片NXP LX2160A16核网络处理器FCO-5L100 MHzLVDS
时钟芯片TI LMK04828低抖动时钟清理分配器FCO-3L100 MHzLVDS
PCIe控制器Renesas 9DB206x16 PCIe缓冲芯片FCO-7L100 MHzHCSL

六、常见问题与解决方案

问题

可能原因

建议措施

输出抖动大电源噪声或布局不良靠近VDD放置去耦电容,走线对称
频率漂移明显未终端或负载影响确认终端阻抗,选用±25ppm或更严精度型号
启动无输出OE引脚控制逻辑错误拉高或悬空OE测试基本功能
信号摆幅不符接口类型配置不匹配核对输出模式与接收芯片规范
温度变化频偏选型温宽不足选用-40~125℃宽温版本

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