有源晶振输出信号类型详解

时间： 2024-07-17 来源：晶科鑫官网

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有源晶振选择哪种信号类型取决于应用的具体需求，本文中，让晶科鑫来带大家详细了解每种有源晶振输出信号的类型，以更好地了解它们的优点和用途。这将使您更清楚地了解哪种类型最适合您的需求。

单端：正弦波和削波正弦波（Sinewave & Clipped Sinewave）

这是晶体振荡器电路的标准或“原始”信号输出。它仅由一个基频组成，不存在任何谐波。这将提供振荡器可以预期的最大频谱波动。正弦波输出非常适合要求苛刻的低相位噪声应用。

单端：互补金属氧化物半导体（CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor）、HCMO和LVCMOS

互补金属氧化物半导体（CMOS）输出适用于较短的走线长度和较低频率的时钟源（低于220MHz）。这将允许时钟输出和接收器输入之间直接连接。在大多数情况下，可以使用低值串联电阻器来有效减少反射并保持可靠的信号。此外，还有高速（HCMOS）和低压（LVCMOS）输出，可能更适合您的特定需求。

CMOS信号输出波形

单端：晶体管到晶体管逻辑（TTL：Transistor-to-Transistor Logic）

在大多数情况下，TTL已经被CMOS淘汰了。这是因为CMOS比TTL具有更低的成本和更好的抗噪性。CMOS和TTL都非常适合低功耗、高输出摆幅和相对较低的成本需求。

差分：发射极耦合逻辑（ECL：Emitter Coupled Logic）

ECL主要是作为TTL的良好替代品引入的。ECL电路可以非常快速地改变状态，这使得它们更能满足非常高速的数据传输需求。然而，ECL确实有一些缺点。它需要相当高的电流才能运行，并使用负电源，这在尝试连接到正极基极电源设备时可能会带来挑战。

差分：正发射极耦合逻辑（PECL：Positive Emitter Coupled Logic）和LVPECL

正发射极耦合逻辑（PECL）输出经常用于高速时钟分配电路。这是因为PECL具有高抗噪性、在长线路长度上驱动高数据速率的能力，以及由于电压摆幅大而具有的良好抖动性能。PECL的主要缺点是需要高功耗才能运行。

低压PECL（LVPECL）为千兆以太网（GbE）和光纤通道的使用奠定了良好的基础。LVPECL在电气上与低压差分信号（LVDS）相似，但提供更大的差分电压摆幅和略低的电源效率。LVPECL的输出可能会出现一些挑战，因为需要端接来发射电压。另请注意，不同制造商的差分接收器可能具有不同的输入容差。所以，请一定记住你所需要的规格，了解哪种接收器最适合您！

LVPECL信号输出波形

差分：电流模式逻辑（CML：Current-Mode Logic）

CML具有与LVPECL相似的性能。主要区别在于CML不需要外部偏置。这使得CML在低功耗问题时成为LVPECL的良好替代品。

差分：低压差分信号（LVDS：Low Voltage Differential Signaling）

LVDS与LVPECL类似，但LVDS的功耗较低，电压摆幅往往较小。此输出通常用于高速数据传输需求，如时钟分配或背板收发器。对于更高的数据速率，通常需要高速电流转向逻辑（HCSL）、CML或LVPECL，但需要比LVDS更高的功耗。

LVDS还降低了对噪声的敏感性，并且易于在CMOS集成电路（IC）中实现。LVDS的一个缺点是与PECL相比，其抖动性能降低，但正在研究新技术，以实现与LVPECL相同水平的抖动性能。

LVDS信号输出波形

高速电流转向逻辑（HCSL：High Speed Current Steering Logic）

HCSL是一种较新的输出标准，类似于 LVPECL。HCSL的一个优点是其高阻抗输出和快速开关时间。建议使用10至30欧姆串联电阻器，以减少可能的过冲和振铃。其他优势包括最快的开关速度、平均功耗（介于LVDS和LVPECL之间）以及中等到良好的相位噪声性能。

HCSL信号输出波形

哪种振荡器输出信号类型适合您的需求？

差分与单端

●正弦波通常提供最佳的相位噪声，其次是CMOS，然后是差分。

●更高的频率往往需要差分信号。

●差分信号具有更好的上升和下降时间。

●差分信号对共模噪声的抵抗力更强。

●差分信号的EMI(电磁干扰)问题较少。

易用性

LVDS只需要在接收器上设置一个电阻器，而LVPECL需要在发射器和接收端同时端接。

速度最快

LVDS比CMOS更快，HCSL和LVPECL比LVDS速度更快，但可能需要更高的功率。

功耗最低

LVPECL速度更快，但功耗更高，因此我们建议使用CMOS或LVDS来实现低功耗。

抖动性能

如果是从抖动性能来看，LVPECL信号输出是可以获得最佳抖动性能，然后是LVDS，然后是CMOS。

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