【经验】一文讲述高性能时钟树设计原则、参考时序、自由运行和同步时钟树对比

时间： 2019-09-05 来源：Silicon Labs

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

SILICON LABS（亦称"芯科科技"）近期发布了多款时钟系列产品，可以满足数据中心和通信设备对高性能、低功耗计时解决方案的严格要求。

时钟树设计原则

在高性能应用中，例如通信、无线基础设施、服务器、广播视频以及测试和测量装置，当系统集成更多功能并需要提高性能水平时，硬件设计就变得日益复杂，为系统提供参考时序的板级时钟树也走向这种趋势。在进行时钟树设计时，"一成不变"的策略并不适用，优化时钟树以满足性能和成本的要求取决于多种因素，包括系统架构、集成电路（IC）时序需求（频率、信号格式等）和终端应用的抖动需求。

参考时序-何时使用晶体或时钟

第一个设计原则是理清硬件设计的参考时钟需求，并选择用于系统中处理器、FPGA、ASIC、PHY、DSP和其他组件的参考时钟类型。如果IC已集成振荡器和片上锁相环（PLL）用于片内时序，那么通常可以使用石英晶体。石英晶体具有成本效益，因其优异的相位噪声特性而被广泛使用，他们放在靠近IC的地方，以简化电路板布局。然而，晶体的缺点之一是在整个温度范围内频率有显著变化，超出许多串化器/并化器（SerDes）应用中高精度ppm等级的稳定性需求。在许多要求高稳定性的高速SerDes应用中，推荐使用晶体振荡器（XO），因其可以确保比无源晶体更可靠的稳定性。

当需要多个参考频率时，通常使用时钟发生器和时钟缓冲器。在某些应用中，FPGA/ASIC有多个时钟域用于数据通路、控制平面和存储控制器接口，需要多个特定参考频率。如果IC不提供晶体输入接口，或者当IC需要与外部参考（同步源应用）同步时，又或者当所需高频参考值很难由晶体生成时，时钟发生器和缓冲器也是优先选择。

自由运行对比同步时钟树

一旦硬件设计确定下来，并且为部分器件选择了晶体，接下来的步骤就是为剩下的时钟选择时序架构：自由运行或同步。对于需要一个或多个独立参考时钟，且没有任何特殊锁相环或同步需求的应用来说，XO、时钟发生器和时钟缓冲器是理想选择。处理器、存储控制器、SoC和外围组件（例如，USB和PCIExpress转换器）通常使用XO、时钟发生器和时钟缓冲器组合，为自由运行和异步的应用提供参考时序。

如果应用需要一到两个定时源，XO是最好的选择；而时钟发生器和缓冲器更适合同时需要多个独立时钟的应用。时钟发生器能够合成多个不同频率的时钟，但与由时钟缓冲器加上XO组成的时钟树相比，牺牲部分抖动性能。时钟缓冲器可以与XO参考联合分配多个相同频率的时钟，并且为多输出时钟树实现最低抖动。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 7
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（7）

MagicMoon Lv8 2018-09-18

学习
用户18396822 Lv8 2018-07-15

支持
海锋 Lv9. 科学家 2018-04-01

学习了
用户67900951 Lv5. 技术专家 2017-12-14

nice
用户67900951 Lv5. 技术专家 2017-12-14

nice

用户67900951 Lv5. 技术专家 2017-12-14

nice
duanmaxie Lv8. 研究员 2017-11-01

不错哦

没有更多评论了

【经验】如何使用CBPro软件配置时钟发生器Si5332的晶体输入端电容

Silicon Labs的时钟发生器Si5332支持外置晶体/晶振/参考时钟输入，也支持内置晶体的版本，目前使用较多的是内置晶体版本，但部分用户在设计时由于自身需求仍然选择外置晶体，而选择外置晶体时通常会发现配置的晶体无法正常启动或者启动时间不太理想，如果使用CBPro软件适当配置Si5332，可以避免大部分问题。本文就将介绍如何使用CBPro软件配置Si5332的晶体输入端电容。

设计经验发布时间 : 2019-09-24

【经验】时钟发生器Si5332接地PAD引起的频率计划烧录失败问题及解决方式

Si5332支持多个输出端，每个输出端有独立的输出电压，使用ClockBuilder Pro可以快速轻松地配置频率计划，并且有专门的烧录器可通过I²C接口烧录到芯片内的NVM，但是有时候接地PAD引起的频率计划烧录失败，本文将简要分析。

设计经验发布时间 : 2022-01-29

【经验】如何实现SI534X/SI538X时钟发生器SPI在线编程？

Silicon Labs SI534X、SI538X时钟发生器包括基于模拟PLL的SI5340、SI5341和基于DSPLL技术的SI5342、SI5344 、SI5345、SI5342H、SI5344H、SI5346、SI5347、SI5348以及无线专用时钟SI5380、SI5382、SI5386等时钟芯片产品。目前在光通信、数据中心、服务器、小基站、光模块等产品中有广泛的应用

设计经验发布时间 : 2018-04-01

【选型】Silicon Labs 时钟和振荡器芯片选型指南

目录- 计时解决方案晶体振荡器（XO）压控晶体振荡器（VCXO）时钟发生器时钟缓冲器抖动衰减器无线时钟网络同步器

型号- SI56X,SI5382,SI5383,SI5380,SI5381,SI5386,SI5331X,SI5384,SI590,SI5315X,SI591,SI595,SI510,SI598,SI511,SI596,SI597,SI514,SI515,SI512,SI513,SI516,SI52142,SI52143,SI52144,SI51210,SI5394,SI5391,SI5392,SI5397,SI5332X,SI5395,SI569,SI54X,SI567,SI52111,SI52112,SI570,SI571,SI5344H,100G,SI53212,SI5332,SI53208,SI5330X,SI5335,SI53204,SI5334,SI5338,SI547,SI545,SI546,SI549,SL18860,SI5311X,SI5342,SL18861,SI5340,SI52208,SI5341,SI5346,SI52202,SI5347,SI5344,SI52204,SI5345,SI550,SI5348,SI554,SI552,SI5342H,SI5350,SI53306,SI5351,SI53102-AX,SI52212,SI5336X,SI561,SI562,SI560,SI565,SI566,SI564,SI51214,SI51211,SI51218,SI52146,SI52147,SI532,SI533,SI530,SI531,SI534,SI5334X,SI540,SI544,SI541,SI542

选型指南 - SILICON LABS PDF 中文下载

Silicon Labs（芯科科技） Si53340/41/42/43/44/45低抖动时钟缓冲器数据手册

型号- SI53340-B-GM,SI53344-B-GM,SI53342-B-GM,SI53343-B-GM,SI53341,SI53342,SI53343,SI53344,SI53344-B-GM,SI53340,SI53341-B-GM,SI53342-B-GM,SI53345-B-GM,SI53345,SI53345-B-GM,SI53343-B-GM,SI53340-B-GM,SI53341-B-GM

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.2 - 2016年12月21日 PDF 英文下载

时钟发生器款型多，如何轻松选出理想款？

时钟发生器是电子系统中的核心组件之一，通过内置的锁相环（PLL）和分频器，基于已知的本地参考时钟，生成满足应用需求的精准时钟信号。面对琳琅满目的时钟发生器，如何才能准确、快速地选出一款适合自己产品需求的时钟发生器呢？

器件选型发布时间 : 2024-09-30

【产品】最具频率弹性可编程的CMOS时钟发生器Si5351，非常适用于对成本敏感的消费性电子应用

Si5351采用优异的时钟技术，非常适用于对成本敏感的消费性电子应用，可在不牺牲性能的情况下大幅降低系统成本、功耗并能满足空间需求。

新产品发布时间 : 2016-04-26

【IC】锐星微新推低抖动20路时钟缓冲器RS2CB19020系列，专为高性能计算和数据中心应用设计

锐星微新推出的RS2CB19020是专为高性能计算和数据中心应用的下一代英特尔平台设计推出的低抖动时钟缓冲器，是锐星微电子首款符合DB2000QL标准的国产PCIe 6.0时钟缓冲器，产品为72pin封装，分为阻抗85Ω和100Ω两款芯片可选，20对LP_HCSL输出，时钟输出无需匹配，并且可以有效降低功耗。。

产品发布时间 : 2024-01-20

【技术】电科星拓带您认识时钟发生器和缓冲器

本文中电科星拓尝试给大家梳理时钟的起源和发展史，并带大家认识时钟发生器和缓冲器，以及电科星拓的时钟产品介绍，希望能解除大家心中疑惑。

技术探讨发布时间 : 2023-08-17

芯科Silicon Labs低抖动时钟芯片 | 晶体振荡器 | 压控振荡器 | 时钟发生器 | 时钟缓冲器

芯科科技Silicon Labs时钟芯片代理商世强，提供Silicon Labs低抖动时钟芯片参数选型服务，芯科低抖动时钟芯片供应服务，芯科低抖动时钟芯片资料。业界抖动系数超低的低抖动时钟芯片，包括XO/VCXO晶体振荡器/压控振荡器、Clock/JA Clock时钟发生器、Buffer时钟缓冲器。推荐Si53xx系列，Si5342H，Si5344H，Si5347，Si5332，Si5381。

原厂动态发布时间 : 2018-06-27

时钟发生器Si5351的版本B和版本A有什么变化，推荐使用哪个版本？

时钟发生器Si5351目前主推版本B，版本B和版本A的主要变化有：(1)RevB：频率输出范围是2.5 kHz到200 MHz；RevA：8 kHz 到160 MHz。(2)输出阻抗RevB是50欧姆，RevA是85欧姆。(3)RevB不支持24-QSOP封装。

技术问答发布时间 : 2017-05-05

【经验】时钟发生器SI5332利用FS_INTx硬件管脚进行不同频率选择

Si5332是Silicon Labs公司的一款经典时钟发生器，支持内置多个频率profile的存储。实际使用时，我们往往只针对其中几个或一个输出，或者针对同一分频器的几个输出进行调整，不需要通过切换到新的整个profiles方式实现。这种情况下，利用FS_INTx硬件管脚进行不同频率选择是更好的切换方式。

设计经验发布时间 : 2021-06-25

【经验】Silicon Labs时钟芯片Si5335型号定制方法

Silicon Labs 时钟发生器Si5335输出可配置多达四个输出频率，范围为1~350MHz,单一型号可以最多指定3个唯一的器件配置，因此Si5335可以代替3个独立时钟发生器或缓冲器.此外，易于使用的ClockBuilder Pro配置实用工具,使si5335成为业界最容易定制的时钟解决方案，本文将重点介绍型号定制的方法。

设计经验发布时间 : 2019-01-21

【经验】时钟发生器SI5338的LVDS匹配问题的分析测试案例

SI5338是Silicon Labs推出的一款经典的时钟发生器芯片，是一款目前广泛用于通信基站、传输网、政企网、数据中心、消费电子等多行业通用的时钟芯片。日常使用偶尔会碰到较多SI5338的应用问题，有寄存器配置的，也有输出匹配不一致的，对于寄存器问题，一般配合寄存器列表，可以简单较为容易的解决，对于匹配问题，也是SI5338时钟输出的重点关注部分，日前就有工程师碰到了一起LVDS输出匹配问题。

设计经验发布时间 : 2019-11-26