遙遙領先的Skyworks電子為基于FPGA的設計選擇最佳解決方案
Skyworks進口晶振。現場可編程門陣列(FPGA)廣泛應用于從嵌入式計算到高速串行數字通信的各種應用中。FPGA具有可重構硬件和密集的高速邏輯功能，是實現高性能、靈活設計的理想選擇。作為其高密度架構的一部分，FPGA包含內部整數和分數
鎖相環(pll)用于頻率合成。
這種架構導致了一個簡單的問題:為了優化性能和簡化設計，基于FPGA的設計應該在什么時候使用內部鎖相環，而不是分立振蕩器或時鐘IC?控制平面時序FPGA內部鎖相環為包括高速邏輯、數字信號處理和嵌入式存儲器在內的功能塊提供低傾斜時鐘源。內部鎖相環也用于產生全局和區域時鐘和其他高扇出，低傾斜控制信號。需要外部輸入參考時鐘來驅動這些內部鎖相環。如圖1所示，通常使用簡單的定頻石英晶體振蕩器來提供這些參考。開發人員在選擇振蕩器以提供FPGA控制平面時序時應考慮三個關鍵標準:
長期可靠性
FPGA通常用于具有長生命周期的應用中，這使得確保所有板級組件的額定長期運行非常重要。振蕩器是一個關鍵問題，因為基于石英晶體的組件在許多電子應用中負責最高的場回報率。晶體容易受到污染問題的影響，這會影響啟動和頻率隨時間和溫度的漂移。為了保證長期的可靠性，開發人員應該選擇保證長期運行的振蕩器。適當的振蕩器應保證至少10年的工作壽命，并指定在加速溫度下(例如，40攝氏度或更高)的壽命老化
板級抗擾度
FPGA通常在開關電源包圍的嘈雜環境中工作。此外，FPGA會產生影響VDD和地平面的噪聲。盡量減少這種噪音的成本相對較高，而且無法完全消除。在選擇振蕩器時，一個重要的考慮因素是電源噪聲濾波。具有內部電源電壓調節的振蕩器提供噪聲抑制，通過確保設備在受到系統級噪聲時不違反其規定的抖動規格，從而實現更有彈性的操作。
可用性
由于與石英加工、模具組裝和包裝相關的材料密集型、復雜的制造過程，振蕩器可能需要花費大量時間來采購。定制頻率振蕩器可能需要更長的時間才能獲得。選擇可用于快速，快速交付的振蕩器，無論是在分銷商庫存還是由供應商快速編程。快速的組件可用性簡化了原型設計并實現了更快的設計

收發器時鐘
除了可靠性、電源噪聲抑制性能和可用性外，開發人員還應該考慮基于FPGA的收發器時鐘應用的其他因素。對于高速串行數據通信(例如，10/40/100G以太網，光傳輸網絡[OTN]， 3G-SDI, CPRI和PCI Express)，參考時鐘選擇至關重要，因為時鐘抖動會對收發器誤碼率產生不利影響。更復雜的是，多速率應用需要一系列不同的參考頻率。如圖1所示，硬件設計人員通常有三種收發器參考時鐘選項:
內部整數或分數鎖相環
高性能FPGA包括內部整數/分數鎖相環，可用于收發器時鐘。這些鎖相環在整數模式下工作時提供最低的抖動。當用于分數時鐘合成時，犧牲了一些抖動性能。雖然該解決方案的抖動性能在某些應用中是可以接受的，但分立振蕩器和時鐘可以提供更低的抖動并更好地優化FPGA收發器性能。
石英晶體振蕩器
單頻振蕩器可用于時鐘固定速率的應用。對于多速率收發器，串行可編程到寬頻率范圍的I2C可編程振蕩器是一種優越的解決方案。I2C可編程振蕩器的一個好處是它們可以與FPGA的整數鎖相環結合使用。振蕩器可以提供低抖動的分數時鐘合成，FPGA的內部鎖相環可以提供進一步的整數時鐘乘法和低傾斜時鐘路由。
時鐘發生器/抖動衰減時鐘IC
對多個FPGA收發器進行時鐘處理的最高性能方法是使用多輸出時鐘發生器/抖動衰減時鐘。除了提供控制平面時鐘外，頻率敏捷時鐘發生器還可用于時鐘收發器。對于需要同步的應用(例如，SONET/SDH，同步以太網，廣播視頻和CPRI)，需要抖動衰減時鐘IC。這些器件將超低相位噪聲壓控振蕩器(vco)與低帶寬鎖相環(0.1 Hz至1 kHz典型)集成在一起，除了超低抖動頻率合成外，還提供抖動/徘徊濾波。抖動衰減時鐘還提供無命中切換，該特性在切換期間吸收兩個輸入時鐘之間的相位差。這最大限度地降低了下游低帶寬鎖相環由于時鐘重排而失去鎖的風險。最后，抖動衰減時鐘提供了一個保留參考時鐘功能，確保收發器在參考時鐘不可用的情況下保持正常運行。這個關鍵任務特性對于需要99.999%可用性的通信應用程序是必不可少的。

型號	描述	輸出頻率	相位抖動
Si510/11	單頻低抖動XO	0.1 – 250 MHz	0.8 ps
Si514	I2C-可編程的低抖動XO	0.1 – 250 MHz	0.8 ps
Si530/31	單頻超低抖動XO	10 – 1417 MHz	0.3 ps
Si570	I2C-可編程低抖動XO	10 – 1417 MHz	0.3 ps
Si53306	通用時鐘緩沖區/電平轉換器，4個輸出	1 – 725 MHz	45 fs
Si53301	通用時鐘緩沖區/電平轉換器，6個輸出
Si53302	通用時鐘緩沖區/電平轉換器，10個輸出
Si5335	任意頻率，任意輸出時鐘發生器，引腳控制	1 – 350 MHz	1 ps
Si5338	任意頻率，任意輸出時鐘發生器, I2C 控制	0.160 – 710 MHz	1 ps
Si5317	抖動更清晰，引腳控制	1 – 710 MHz	0.3 ps
Si5326	任意頻率的抖動衰減時鐘, I2C/SPI 控制	0.002 – 1417 MHz
Si5328	10/40/100G 同步以太網時鐘, I2C/SPI	0.008 – 808 MHz

結論
最終，由硬件工程師為其基于FPGA的應用選擇正確的內部和外部時鐘解決方案組合。現在硬件設計師比以往任何時候都有更廣泛的時間選擇來優化他們的下一次設計

Skywork原廠編碼	生產商	型號	類型	頻率	輸出	電源電壓	頻率穩定度
510KBA25M0000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	25 MHz	CMOS	1.8V	±25ppm
511BBA125M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA125M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510ABA148M500BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	148.5 MHz	LVPECL	3.3V	±25ppm
510BBA156M250BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	156.25 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA000330BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
511BBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511BBA125M000AAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511BBA100M000AAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511BBA200M000AAG	Skyworks晶振	Si511	XO	200 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
530BB125M000DG	Skyworks晶振	Si530	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±20ppm
531BC125M000DG	Skyworks晶振	Si531	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±7ppm
570BAB000544DG	Skyworks晶振	Si570	XO	156.25 MHz	LVDS	3.3V	±50ppm
510BBA125M000AAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510BBA156M250AAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	156.25 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511ABA156M250AAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	156.25 MHz	LVPECL	3.3V	±25ppm
511BBA200M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	200 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510MCA50M0000AAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	50 MHz	CMOS	3.3V	±20ppm
511BCA160M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	160 MHz	LVDS	3.3V	-
510KBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	100 MHz	CMOS	1.8V	±25ppm
511BBA74M2500BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	74.25 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510BBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
511BBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510BBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	100 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510FBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510KCA125M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	CMOS	1.8V	±20ppm
511BBA000110BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	148.35165 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA156M250BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	156.25 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
511BBA148M500BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	148.5 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511JBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	1.8V	±25ppm
511FBA200M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	200 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510BBA200M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	200 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511JBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	1.8V	±25ppm
511FCA25M0000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	25 MHz	LVDS	2.5V	±20ppm
511FCA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	2.5V	±20ppm
511SBA156M250BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	156.25 MHz	CMOS	1.8V	±50ppm
511JBA135M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	135 MHz	LVDS	1.8V	±25ppm
511JBA200M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	200 MHz	LVDS	1.8V	±25ppm
530BA125M000DG	Skyworks晶振	Si530	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±50ppm
531BC106M250DG	Skyworks晶振	Si531	XO	106.25 MHz	LVDS	3.3V	±7ppm
535AC100M000DG	Skyworks晶振	Si535	XO	100 MHz	LVPECL	3.3V	±7ppm
510CBA25M0000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	25 MHz	CMOS	3.3V	±25ppm
510CBA100M000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	100 MHz	CMOS	3.3V	±25ppm
510CBA125M000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	CMOS	3.3V	±25ppm

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