如何為定時(shí)技術(shù)選擇合適的PLL和振蕩器

　　十幾年前，頻率控制行業(yè)推出了基于鎖相環(huán)（PLL）的振蕩器，這是一項(xiàng)開拓性創(chuàng)新技術(shù)，采用了傳統(tǒng)晶體振蕩器（XO）所沒有的多項(xiàng)特性。憑借內(nèi)部時(shí)鐘合成器IC技術(shù)，基于PLL的XO可編程來支持更寬廣的頻率范圍。這一突破消除了為在特定頻率實(shí)現(xiàn)共振而切割和加工石英所需的材料加工工藝步驟。這一創(chuàng)新也使得對(duì)基于PLL的XO進(jìn)行頻率編程成為可能并且實(shí)現(xiàn)極短交貨周期。鑒于傳統(tǒng)振蕩器交貨周期可能接近14周或更長(zhǎng)，許多硬件設(shè)計(jì)人員渴望利用可編程振蕩器獲得顯著的交貨周期優(yōu)勢(shì)。不幸的是，嚴(yán)重的問題發(fā)生了。一些已經(jīng)從傳統(tǒng)XO遷移到基于PLL的XO的設(shè)計(jì)陷入了關(guān)聯(lián)抖動(dòng)（jitter-related）問題之中，這會(huì)引起關(guān)聯(lián)應(yīng)用（application-related）失效，涉及范圍從通信鏈路中的超高位錯(cuò)誤率到無法工作的SoC和處理器。這些問題迫使許多IC供應(yīng)商規(guī)定：基于PLL的振蕩器不能和他們的器件配合使用。這種形勢(shì)的變化使得想通過基于PLL的振蕩器獲得頻率靈活性和短交付周期優(yōu)勢(shì)的硬件工程師面臨挑戰(zhàn)。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？其原因在于來自不同供應(yīng)商的PLL技術(shù)差異極大。不合格的PLL設(shè)計(jì)導(dǎo)致過多的振蕩器相位噪聲和抖動(dòng)峰值，如圖1中左側(cè)畫面所示。這個(gè)特定的基于PLL的XO在12kHz-20MHz帶寬上的相位抖動(dòng)為150ps RMS。這種性能水平使它不適合為高速PHY提供時(shí)鐘，高速PHY通常需要《1ps RMS 抖動(dòng)的參考時(shí)鐘。XO的周期抖動(dòng)在圖1右側(cè)圖片中有顯示。這種雙峰周期抖動(dòng)可能是一個(gè)出現(xiàn)PLL穩(wěn)定性問題的信號(hào)，PLL穩(wěn)定性能夠?qū)κ褂眠@個(gè)XO的SoC產(chǎn)生有害的性能影響。與可編程振蕩器展現(xiàn)抖動(dòng)峰值有關(guān)的第二個(gè)領(lǐng)域是級(jí)聯(lián)PLL。當(dāng)這樣一個(gè)基于PLL的振蕩器被連接到一個(gè)后續(xù)電路中帶有PLL的IC 上時(shí)，抖動(dòng)可能會(huì)增加。