如何判斷是否需要使用分立式晶振和振蕩器呢？

你在解決系統(tǒng)計(jì)時(shí)問(wèn)題時(shí)，是不是需要使用分立式晶振和振蕩器呢？對(duì)于大多數(shù)硬件設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，這看起來(lái)的確是一個(gè)顯而易見(jiàn)的方法，又有誰(shuí)會(huì)到互聯(lián)網(wǎng)上費(fèi)時(shí)費(fèi)力地搜尋那些包括時(shí)鐘發(fā)生器IC和緩沖器/分布器件的經(jīng)優(yōu)化時(shí)鐘樹(shù)解決方案呢。雖然節(jié)省時(shí)間，但是這個(gè)使用分立式晶振和振蕩器的方法經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致物料清單 (BOM) 成本的增加，并且會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的性能。WEBENCH? Clock Architect（時(shí)鐘架構(gòu)師）是業(yè)內(nèi)首款時(shí)鐘和定時(shí)工具；這個(gè)工具建議用戶(hù)使用一個(gè)包含TI廣泛計(jì)時(shí)產(chǎn)品庫(kù)中器件的系統(tǒng)時(shí)鐘樹(shù)解決方案。這個(gè)已獲專(zhuān)利的多部分推薦算法—這款工具的精髓所在—為那些尋找高性能、靈活計(jì)時(shí)解決方案的設(shè)計(jì)師們提供快速解決方案，以及順暢的使用體驗(yàn)。

除了推薦經(jīng)優(yōu)化的時(shí)鐘樹(shù)解決方案，這款工具特有先進(jìn)鎖相環(huán) (PLL) 濾波器設(shè)計(jì)功能和相位噪聲仿真功能，從而使你能夠仿真并優(yōu)化時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)，以滿足系統(tǒng)的需求。我們來(lái)一起看一看最近升級(jí)后的某些新特性。

現(xiàn)在你可以輸入與外部基準(zhǔn)有關(guān)的定制相位噪聲系統(tǒng)配置，比如說(shuō)晶體振蕩器 (XO)、壓控晶體振蕩器 (VCXO) 和壓控振蕩器 (VCO)。外部基準(zhǔn)源的準(zhǔn)確建?？梢詷O大地提升器件輸出時(shí)鐘相位噪聲/抖動(dòng)仿真結(jié)果的精度。請(qǐng)見(jiàn)圖1。

圖1.輸入與基準(zhǔn)時(shí)鐘有關(guān)的定制相位噪聲

WEBENCH Clock Architect讓你從一個(gè)下拉列表中選擇一個(gè)特定的TI計(jì)時(shí)器件（或者使用常規(guī)表示法的多個(gè)器件）。圖2是你在選擇所需器件、敲入輸入和輸出頻率、并且設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)路濾波器或仿真相位噪聲時(shí)的屏幕截圖。

圖2：器件過(guò)濾器

在這款工具中得出的相位噪聲仿真值與實(shí)際芯片性能進(jìn)行緊密匹配。然而，直到最近，分?jǐn)?shù)倍分頻鎖相環(huán) (fractional-N PLL) 的相位噪聲仿真并不包含雜散。對(duì)WEBENCH Clock Architect的最近一次升級(jí)包括PLL相位檢測(cè)器的建模， 以及針對(duì)大多數(shù)器件的分?jǐn)?shù)、次分?jǐn)?shù)和其它部件特有雜散的建模。我們一直努力提高這款工具的雜散建模水平，并且不斷升級(jí)與特定產(chǎn)品相關(guān)的功能。圖3顯示的是一個(gè)分?jǐn)?shù)倍分頻鎖相環(huán)的示例，以及它所生成的帶有雜散的輸出時(shí)鐘相位噪聲曲線圖。

圖3：帶有雜散的輸出時(shí)鐘相位噪聲曲線圖

我們也對(duì)PLL濾波器設(shè)計(jì)功能進(jìn)行了某些升級(jí)。在最近發(fā)布的版本中，如圖4的屏幕截圖中所示，高級(jí)用戶(hù)能夠定制PLL帶寬、相位裕量和gamma值等環(huán)路濾波器參數(shù)。你可以輸入定制環(huán)路濾波器組件值或者從一個(gè)整數(shù)值列表中選擇（如果這款器件提供這些數(shù)據(jù)的話），然后通過(guò)仔細(xì)查看波特圖來(lái)檢查環(huán)路穩(wěn)定性（圖5）。由于包含有PLL鎖定時(shí)間建模功能，你可以驗(yàn)證環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)策略對(duì)于PLL鎖定時(shí)間（以及相位噪聲）的影響，并考慮必要的設(shè)計(jì)均衡與取舍（圖6）。

圖4：定制環(huán)路參數(shù)選擇

圖5：定制環(huán)路濾波器組件選擇和仿真

圖6：鎖定時(shí)間仿真和估算

直到近期，WEBENCH Clock Architect還只能夠支持無(wú)源環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在，由于最新的一次升級(jí)，這個(gè)工具支持有源環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)（在Advanced（高級(jí)）設(shè)置下）。相對(duì)于有源環(huán)路濾波器，無(wú)源環(huán)路濾波器通常由于其低成本、簡(jiǎn)單性和帶內(nèi)相位噪聲等因素而受到用戶(hù)歡迎。不過(guò)，在特定情況下—當(dāng)VCO需要的調(diào)諧電壓高于PLL電荷泵所能提供的電壓時(shí)，或者當(dāng)VCXO的輸入阻抗不足時(shí)—就必須使用有源濾波器了。請(qǐng)見(jiàn)圖7中的下拉菜單。

圖7：有源環(huán)路濾波器選型和仿真

對(duì)WEBENCH Clock Architect的最后一個(gè)重大升級(jí)就是可以與其他用戶(hù)分享設(shè)計(jì)。只需單擊圖8中顯示的Share Project（分享項(xiàng)目）按鈕，你就可以生成一個(gè)包含所有設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的PDF格式的報(bào)告。

圖8：分享設(shè)計(jì)

為了滿足應(yīng)用的嚴(yán)格要求，TI具有一個(gè)健康的產(chǎn)品庫(kù)，其中包含靈活且高性能時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)鐘抖動(dòng)消除器、射頻 (RF) PLL/合成器、時(shí)鐘緩沖器和振蕩器。

我所中意的時(shí)鐘發(fā)生器和可編程振蕩器分別是LMK03328和LMK61E2。這些器件具有超低RMS抖動(dòng)性能（典型值100fs）、靈活性（集成EEPROM和ROM），以及豐富特性（支持頻率裕量設(shè)定）。當(dāng)你的下一個(gè)設(shè)計(jì)使用這些器件以及TI.com內(nèi)所提供的很多其它器時(shí)，你可以用WEBENCH Clock Architect來(lái)仿真這個(gè)設(shè)計(jì)的相位噪聲。