一種滿足通用和高性能應用的新時鐘技術

隨著時鐘頻率的持續增加，以及應用對越來越多不同頻率的需要，傳統的石英振蕩器正在達到極限。IDT公司的系列硅時鐘發生器正在成為低成本、通用應用及高性能數據通信、光纖網絡和存儲系統應用的晶振的有力替代品。

石英振蕩器技術的基本原理之一是石英越薄，頻率越高。因此，晶振廠商通過減少產品中石英晶體的厚度，以一定角度進行切割(AT或XT切割)，或者采用MESA架構來滿足高頻需求。所有這些方法的不利方面是耗費大量勞力并因此帶來高成本。這些方法也在制造工藝和產品可靠性方面的元件處理上面臨著更大挑戰。一種解決方案是采用諧波晶振，在一次諧波的倍頻上震蕩。雖然諧波晶振可能有助于實現更高的頻率，但是在設計過程中需要加倍小心“機械”晶振所無法無法克服的低可靠性問題。

更為穩妥的做法是用IDT硅時鐘發生器替代傳統的晶振。IDT產品系列包括低成本、低功耗、通用器件時鐘發生器和驅動器，可廣泛用于成本敏感的應用，如機頂盒、數字電視、DVD刻錄機、多功能打印機及其他消費電子產品。新型亞皮秒抖動性能的FemtoClock^TM系列產品的使用對象是高速通信應用。

硅時鐘發生器在生產和測試過程中也具有重要優勢，IDT產品線包括各種具備頻率裕度調節能力的片上可編程時鐘發生器。當時鐘頻率增加時，這些器件可測試系統的穩定性，以確保系統有足夠的裕量來保證可靠運行。與晶振相比，硅解決方案可顯著縮短交貨時間。IDT產品的一般交貨時間為6周，而晶振則為10至12周。

定制時鐘減小占板空間，降低成本

低成本IDT時鐘器件可以在兩方面降低成本。首先，硅時鐘發生器每個輸出頻率的單位成本要比晶振低，硅時鐘的靈活性和可編程性可減少元件總數。其次，包括IDT的制造商們在設計和開發定制時鐘解決方案時可提供快速轉換時間，以進一步減少量產應用的系統成本。

考慮一個有11個晶振，1個電壓控制晶振(VCXO)、零延遲緩沖器和1個音頻時鐘(見圖1a)的機頂盒應用。用IDT解決方案替代這種傳統配置只需要1個集成時鐘合成器、1個晶振和1個VCXO(見圖1b)。這就將整體元件數由14個減少到了3個，從而元件成本也由5美元降至2美元。

除了節約成本，硅時鐘也可節省占板空間并提高可靠性。一個晶振和8引腳MSOP振蕩器替代品的面積總和與5mm 7mm表面貼裝振蕩器的面積相似，而硅時鐘在功能方面的增加意味著這些器件可取代多個振蕩器。

驅動多頻率和電壓

IDT時鐘器件上可選倍頻器使其可在相同的電路中、在1．2V到3．3V的不同電源電壓的條件下，驅動多個不同時鐘頻率輸出。這些乘法器很精確，大多數器件都可以實現零ppm的合成誤差。輸出時鐘可以是以單端LVCMOS／LVTTL或差分PECL／LVPECL／LVDS電平。包括為PCIExpress而優化的HCSL輸出的一些器件具有降低EMI的展頻能力。

提高可能性，降低生產成本

硅時鐘的靈活性和可編程意味著一個標準可編程IDT時鐘器件可應用于各種應用，從而減少庫存情況并克服傳統晶振的交貨時間問題。

IDT時鐘產品集成了這些特征，不僅可降低制造成本，而且可以提高終端產品可靠性。頻率可調性可以支持生產測試階段的頻率裕度調節，從而大幅度減少現場失效并通過超頻獲得更高的性能。標準表面貼裝SOIC、TSSOP、QSOP、TSOT-23和QFN封裝使這些振蕩器替代品可避免晶振所需的手工焊接。

高速應用的低抖動FemtoClocks

IDT消費時鐘系列可以混合并匹配鎖相環以滿足所有消費時鐘需求，新型FemtoClock系列產品可實現高速數據傳輸應用中的超低相位噪聲性能。IDT FemtoClock產品是業界首批具有亞皮秒抖動性能的產品，可用于電信、光纖網絡及存儲應用。除了時鐘合成外，IDT也提供可消除背板時鐘噪聲的抖動衰減器元件。

除了對IDT時鐘產品線現有的卓越抖動性能的進一步改善外，IDT FemtoClock器件可提供500至900飛秒的典型的確定性抖動性能(見圖2)，這是任何其他硅時鐘都無法相比的，也是對SAW濾波器性能的一個顯著改善。這些產品支持1、2和4Gb光纖通道，以及1、10和12Gb以太網、串行ATA、SONET、SDH和XAUI等網絡標準。

IDT FemtoClock元件可接收來自高達35MHz的標準低成本晶體的輸入或外部時鐘參考。單輸出型號采用節省空間的3mm 3mm 8引線TSSOP封裝，而雙輸出和四輸出型號分別采用20和24腳的TSSOP封裝。一個IDT FemtoClock器件可以替代4個較高成本的高頻振蕩器。

評估工具

為了幫助工程師評估系統中FemtoClocks的性能，IDT開發了小型晶振替代品(COR)演示板，可直接安裝在現有的面積為5mm 7mm的標準LVCMOS／TTL振蕩器位置上。電路圖顯示了8腳TSSOP IDT FemtoClock產品可被用來在同一標準面積下去替代分立式晶體。

結語

采用硅時鐘發生或分發作為傳統振蕩器的替代品好處包括了增強的功能性、靈活性、可靠性及實用性，以及所有消費品和高速率數據傳輸應用中降低的單位成本和占板空間。比晶振更小更便宜的單個IDT器件可以不同頻率和電壓驅動多個輸出。消費時鐘產品系列包括具有頻率高達250MHz的9個輸出、并且一個或多個輸出可以工作在1．2V至3．3V之間。產品還有單端和差分版本，以及針對時鐘分發的扇出緩沖器和零延遲緩沖器。最新的IDT FemtoClock系列產品的抖動性能首次突破了1皮秒的障礙，為電信、光纖網絡和存儲應用帶來了硅時鐘的便利。