定时裕度、抗噪声性和电磁干扰（EMI）？

一个典型的系统设计
假设您已经完成了系统的体系结构并选择了关键组件。它接口到现实世界，所以至少有一个放大器，A/D或D/A，某种类型的人接口、MCU和/或DSP、存储器、无线和/或有线互联网连接以及相关电源管理（见图1）。模拟的加电和断电序列、信噪比、计算速度、内存带宽和功耗均符合规范要求。你几乎已经准备好进入电路板布局来模拟布局寄生效应，并确保它们不会干扰性能。您还计划遵循布局指南以最大限度地减少EMI，但因为很难建模，你仍然祈祷该系统将通过FCC监管EMI测试期间的限制。

进入布局前的最后一步是为所有组件。一些设备仅具有需要外部进口晶体振荡器的Clock IN引脚，并且一些被设计为与外部时钟或晶体一起工作。你的同事讲了一个故事关于在特定温度和电压下调试晶体振荡器启动问题以前设计中的角。当与特定的晶体和负载一起使用。你肯定想避免这个问题！此外，质量保证小组警告晶体的机械不可靠性.你数频率需要，总共八个，A/D、D/A、MCU、存储器、LAN和WLAN组件各一个，以及两个用于DSP/SOC。如果你能从一个时钟发生器中产生所有这些频率并将它们路由到各种组件，您可以节省大量面积和组件成本如通过使用单晶来提高可靠性。但是这个系统还能工作吗？时钟发生器可以提供每个组件所需的频率和信号质量，以及其他优势或缺点可能会出现吗？
如果你曾经经历过这种不确定性，你并不孤单。每一个有良知的人都会要求系统设计者在试图以最低的总频率优化频率生成性能时成本，包括部件数量、面积、可制造性和可靠性。虽然每个系统是不同的，考虑以下有助于做出该决定的指南。
频率生成器基础知识为了理解将频率源整合到时钟生成器中的权衡，我们需要了解替代来源的好处和局限性，如图2所示。离散谐振器被设计为与半导体增益电路协同工作连接到谐振器的两个端子。增益电路的输出最初被放大其输入处的噪声。谐振器材料的压电和物理特性允许用作电子滤波器的振动谐振器，使其通带中的频率分量通过回到放大器的输入端。在环路增益>1且相位为为360度，谐振器开始振荡，在放大器处产生稳定的频率源输出.

可用的两种最常见的离散谐振器是陶瓷谐振器（通常由铅锆钛或PZT制成）和石英晶体谐振器（由二氧化硅或SiO2制成）。这个主要的区别是陶瓷谐振器的成本较低，与初始谐振器相比精度要低得多精度>5000ppm，并且它们随着温度和年龄的变化而显著漂移（在商业应用）。晶体谐振器更精确，精度＜50ppm，包括AT切割晶体的温度和老化。晶体谐振器也用于某些设计的ASIC改变引脚上的电容以控制频率的小偏差（<+/-150ppm）压控晶体振荡器（VCXO）。
离散谐振器的主要缺点之一是需要努力和开发时间确保增益电路、谐振器和电路板布局（均来自不同制造商）正确匹配。分析包括验证可靠的启动和温度、过程的准确性和电压。此外，分析需要确保晶体不会被过度驱动，这将加速老化。此外，外部信号的较低振幅和正弦波形导致缓慢的信号边缘，这使得离散谐振器对外部噪声更敏感。这个离散谐振器的优点包括良好的接近相位噪声谐振频率和低功耗。
离散振荡器将上述半导体放大器与相同的包装。晶体谐振器是最常见的谐振器类型，尽管表面声学波（SAW）谐振器和最近的微机电系统（MEMS）谐振器有时使用。SAW谐振器工作在较高频率（>400MHz），MEMS谐振器提供与晶体类似的性能，具有更小、更大的冲击力抵抗的.

分立振荡器的一个关键优点是放大器、谐振器和连接电容可以在工厂进行匹配，以确保独立于电路板的可靠启动和频率精度布局当然，与离散谐振器。由于大多数振荡器只产生一个频率，因此需要通过将频率合并为一个或两个时钟，通常可以更好地服务于多个频率发电机。

与单一电源相比，允许混合电压电源驱动不同的输出电压电平电压.

浏览各种可用的时钟生成器，并尝试将它们与您的系统相匹配需求可能是一项艰巨的任务。因此，强烈建议与时钟供应商合作它提供了大量可用的时钟生成器组合，以确保最佳解决方案。有只有几家半导体公司提供全面的时钟发生器组合，Skyworks就是其中之一。
以下决策树将有助于缩小频率源的选择范围并制定最佳计划用于最小化系统中的频率源组件和相关成本。
标准1：如果您的系统只需要一个或两个＜50MHz的频率，则离散晶体或振荡器是成本最低的解决方案。如果频率>50 MHz，或多个副本或需要对频率进行特殊控制，则扇出缓冲器或时钟发生器将提供成本更低的解决方案。特殊功能包括在系统运行或测试期间更改频率，以及用于减少EMI的扩频技术。

标准2：如果你的系统中有一些组件会拉离散晶体的频率离散晶体是您唯一的选择。确保使用ASIC供应商推荐的或与他们指定的详细晶体参数相匹配。
标准3：如果您的系统中有组件需要非常精确的时钟（<20ppm）超过温度和电压，然后使用外部振荡器，如温控晶体
将需要振荡器（TCXO）。如果您的系统需要一个高精度之外的频率TCXO通常可以用作时钟发生器的参考以节省成本。必须小心以使TCXO信号电平与时钟发生器输入电平匹配，并使耦合最小化噪声进入主TCXO信号路径。
标准4：需要具有特定相位噪声要求的频率的部件（通常用于无线通信参考）通常需要来源于石英晶体振荡器或基于LC的频率发生器，如图3所示。由于成本较低的基于环的时钟生成器通常使用晶体振荡器作为参考，大多数时钟发生器直接输出该频率（而不经过PLL）以提供低相位噪声信号。

但是，如果同一时钟产生具有不同频率的多个输出发电机，一定要检查参考频率输出频谱中的杂散内容确保它不会干扰或别名到相邻的无线信道。支线位置将根据生成的频率的组合而改变。如果支线水平或位置与应用程序不兼容，将部分时钟生成移到第二个时钟生成器中可以解决问题。否则，需要分立谐振器或分立振荡器。
标准5：需要具有严格“均方根抖动”要求的参考频率的部件也可以由时钟发生器提供。这是高速数字的通用规范通信系统。抖动是时钟边沿相对于“完美”时钟信号，均方根相位抖动是特定频率上相位噪声的积分带（见图4）。源于Sonet数据传输的一种非常常见的均方根抖动规范应用，并且它在12KHz到20MHz频带上被指定为＜1psrms。自此该标准已经存在了几十年，许多半导体元件将其指定为默认抖动限制，而不实际计算真实的系统抖动要求。

有了多个可用的频率生成源，就可以优化系统时钟要求最低的总体成本，同时保持卓越的系统性能。在许多情况下，只需要无源谐振器，而在许多系统中，尤其是那些需要两个或频率越高，无源谐振器最好用时钟等硅定时器件代替发电机和扇出缓冲器。除了减少频率产生和EMI抑制成本，硅频率发生器为BOM合并提供了额外的能力，系统可配置性和传出测试。了解更多关于Skyworks振荡器、时钟发生器上的其他计时设备。