數據通信的“指揮官”

- 第83期 -

數據通信快速發(fā)展，相關應用迅速普及，為滿足海量的數據吞吐需求，改善傳輸延時，通信系統(tǒng)和數據中心的傳輸速度和處理能力變得至關重要。時鐘芯片作為這些高性能通信系統(tǒng)和數據中心中必不可少的核心芯片，其性能及可靠性將直接影響系統(tǒng)的誤碼率和穩(wěn)定性。

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5G通信與時鐘同步

5G基站設備相比于4G基站，設備的功耗和傳輸容量增加，基站站點的配套設備需要進行相應的升級擴容。通過采用多載波聚合和大規(guī)模天線陣列等技術來實現高速率、低延時。它匯聚了多頻點協同傳輸數據和多天線通道同步收發(fā)數據等技術，而這些技術都對時鐘有高度嚴格的同步要求。

矽力杰最新推出SQ82201 是一款10路輸出的高性能時鐘發(fā)生器，集成模擬鎖相環(huán)，具有強大的頻率合成、抖動濾除、超低時延等功能。廣泛應用于5G AAU，小基站，通信系統(tǒng)，服務器等。有效滿足各類通信設備的時鐘同步需求。

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矽力杰時鐘發(fā)生器方案

SQ82201 是一款10路輸出的高性能時鐘發(fā)生器，其中包括3路LVPECL差分輸出和7路單端輸出。SQ82201內部集成低噪聲鑒相器(PFD)，電荷泵(CP)，環(huán)路濾波器，低相位噪聲高頻壓控振蕩器(VCO)和輸出整數分頻器。

SQ82201

高性能10路輸出時鐘發(fā)生器

◆ 7路單端LVCMOS輸出：

? 一個單端LVCMOS的33.33 MHz CPU時鐘

?六路單端LVCMOS輸出用于參考時鐘緩沖

◆3路差分LVPECL輸出對

◆可選擇的外部晶體或單端輸入參考源

◆為25MHz并聯諧振晶體設計的晶振接口

◆ 156.25MHz輸出, RMS相位抖動: <0.15ps (12kHz~20MHz)

◆電源噪聲抑制PSRR: -80dBc

◆電源電壓: 3.3V

◆ 緊湊型封裝: QFN6×6-40

◆工作溫度: -40~85°C

如圖為SQ82201系統(tǒng)框圖，SQ82201能夠通過硬件管腳選擇本地無源晶振或者外部參考時鐘。同時也支持通過硬件管腳選擇輸出頻點組合以及輸出使能。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計中，各個數字芯片需要的工作時鐘信號頻率各不相同。在設計中采用多個獨立的晶振時鐘源給各個數字芯片提供時鐘信號，往往會造成系統(tǒng)成本高，電路板面積大，設計復雜，且會產生各芯片間時鐘無法同步的問題，給系統(tǒng)設計帶來額外的開銷。

當系統(tǒng)采用SQ82201時鐘發(fā)生器，即可通過其中的高性能高頻VCO鎖定輸入選定的參考時鐘。同時產品內部集成整數分頻器，可實現輸出多路頻率各不相同的高性能時鐘，滿足系統(tǒng)多個芯片的時鐘頻點和性能需求。高集成度的時鐘發(fā)生器，能夠進一步縮小芯片及外圍電路尺寸，有助于滿足現有和未來的基站通信的設計需求。

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應用場景

在衡量時鐘信號質量時經常會提到抖動和相位噪聲，二者分別從時域和頻域的維度表征時鐘信號短期頻率穩(wěn)定度。

SQ82201差分輸出抖動分別如下所示：

156.25MHz: 109fs (12kHz~20MHz)

100MHz:116fs(12KHz~20MHz)

目前主流的數據通信系統(tǒng)中，由于各個系統(tǒng)的數據速率、收發(fā)通道時鐘恢復電路的帶寬不同，對于鏈路時鐘抖動的要求和積分帶寬會略有不同。

SQ82201優(yōu)越的抖動性能，符合當前所有主流通信系統(tǒng)時鐘抖動的要求，為客戶提供高集成度，極簡外圍電路的時鐘發(fā)生器解決方案，有效滿足5G通信等應用領域的時鐘同步需求。