Si5324设计的精密时钟去抖动技术
时钟和定时芯片降低抖动提高精度
时钟和定时芯片降低抖动提高精度时钟和定时芯片降低抖动提高精度时钟和定时芯片是现代电子产品中不可或缺的组成部分。
它们在各种应用中都具有重要的作用，如通信设备、计算机、汽车电子以及工业自动化等领域。
然而，由于各种因素的干扰，时钟和定时芯片在实际应用中可能会出现抖动问题，从而降低了精度。
本文将讨论抖动的原因以及如何通过各种方法来降低抖动，以提高时钟和定时芯片的精度。
一、抖动的原因抖动是指时钟或定时芯片在其理想频率周围产生的随机时间偏差。
其主要原因包括以下几个方面：1. 外部干扰：时钟和定时芯片可能会受到来自电源波动、信号干扰、温度变化等外部因素的干扰，从而导致抖动。
2. 设计缺陷：在时钟和定时芯片的设计中，可能存在电路设计不合理、布局问题或者材料质量等方面的缺陷，这些都可能对抖动产生影响。
3. 阻尼问题：时钟和定时芯片内部的振荡器可能存在阻尼不足的问题，从而导致抖动的产生。
4. 时钟信号传输问题：当时钟信号被传输到其他电路或系统时，可能会受到传输线路质量、噪声等因素的影响，从而引起抖动。
二、降低抖动的方法为了提高时钟和定时芯片的精度，需要采取相应的措施来降低抖动。
以下是几种常见的方法：1. 选择合适的振荡器：振荡器是时钟和定时芯片的关键组件，选择合适的振荡器对降低抖动至关重要。
一般而言，TCXO（温度补偿型晶体振荡器）和OCXO（精确温度补偿型晶体振荡器）具有较高的精度和稳定性，可用于要求较高精度的领域。
2. 优化电路设计：在时钟和定时芯片的设计过程中，需要注意电路的布局、功耗管理以及环境干扰等因素，优化电路设计可以有效减少抖动问题的发生。
3. 降低干扰影响：通过合理的防护措施，例如添加滤波电容、隔离干扰源等，可以有效降低外部干扰对时钟和定时芯片的抖动影响。
4. 传输线路优化：对于需要传输时钟信号的场景，应注意优化传输线路的设计，减少噪声干扰和信号失真，从而避免抖动问题的产生。
5. 使用校准技术：校准技术可以通过对时钟和定时芯片的输出进行实时校准，从而提高其精度和稳定性。
正确理解锁相环Jitter
Application Report
ZHCA492 – JAN 2013
正确理解时钟器件的抖动性能
Steven Shi China Telecom Application Team
摘
要
在选择时钟器件时，抖动指标是最重要的关键参数之一。但不同的时钟器件，对抖动的描述不尽相同，如不带 锁相环的时钟驱动器有附加抖动指标要求，而带锁相环实现零延时的时钟驱动器则有周期抖动和周期间抖动指。同 时，不同厂家对相关时钟器件的抖动指标定义条件也不一样，如在时钟合成器条件下测试，还是在抖动滤除条件下 测试等。 为了正确理解时钟相关器件的抖动指标规格，同时选择抖动性能适合系统应用的时钟解决方案，本文详细介绍 了如何理解两种类型时钟驱动器的抖动参数，以及从锁相环输出噪声特性理解时钟器件作为合成器、抖动滤除功能 时的噪声特性。
2 时钟抖动和锁相环噪声模型
对时钟器件而言，抖动和锁相环是两个最基本的概念。
2.1 抖动
如图 1 所示，时钟抖动可分为三种抖动类型：时间间隔误差 TIE（Time Interval Error）、周期抖动 PJ （Period Jitter）和相邻周期间抖动 CCJ（Cycle to Cycle Jitter）。周期抖动是多个周期内对时钟周期的变化 进行统计与测量的结果，相邻周期间抖动是时钟相邻周期的周期差值进行统计与测量的结果，由于这两种 抖动是单个周期或相邻周期的偏差，表征的是短期抖动行为。时间间隔误差又称为相位抖动（ Phase Jitter），是指信号在电平转换时，其边沿与理想时间位置的偏移量，通常表征的是长期抖动行为。
Silicon Lab Si5395 12路超低抖动时钟倍频器解决方案
Silicon Lab公司的Si5395/94/92抖动衰减器组合了第四代DSPLL™和Multi-Synth™技术,提供了超低抖动(69fs),可用于高性能的应用如56G SerDes.所有的PLL元件集成在单片上,从而消除和分立解决方案有关的噪音耦合问题.器件级别J/K/L/M/E集成了基准以节省板的空间,提高系统可靠性,降低由温度梯度所引起的声发射噪声效应,而级别A/B/C/D/P则采用外接晶体(XTAL)或晶体振荡器(XO)基准.级别P的抖动为69fs RMS,级别E的抖动为71fs RMS.输入频率范围,差分为8 kHz 到 750 MHz, LVCMOS为8 kHz 到 250 MHz;而输出频率范围,差分为100Hz 到 1028 MHz, LVCMOS为100Hz 到 250 MHz.器件满足G.8262, E.8262.1 EEC标准.主要用在56G/112G PAM4 SerDes时钟,OTN多发探测仪和转发器,10/40/100/200/400G网络线路卡, 10/40/100/400 GbE同步以太网(ITU-TG.8262),医疗图像和测试测量.本文介绍了Si5395/94/92主要特性,简化框图和框图,典型56G SerDes应用电路和同步线路卡SyncE电路图以及评估板Si5394 EVB主要特性,功能框图和电路图与材料清单.The Si5395/94/92 Jitter attenuators combine fourth-generation DSPLL™ and Multi-Synth™ technologies to deliver ultra-low jitter (69 fs) for highperformance applications like 56G SerDes. They are used in applicationsthat demand the highest levelof integration and jitter performance. All PLL components are integrated on-chip,eliminating the risk of noise coupling associated with discrete solutions. Devicegrades J/K/L/M/E have anintegrated reference to save board space, improve systemreliability andreduces the effect of acoustic emissions noise caused bytemperatureramps. Grades A/B/C/D/P use an external crystal (XTAL) orcrystal oscillator(XO) reference.The Si5395/94/92 support free-run, synchronous and holdover modes as well as enhancedhitless switching, minimizing the phase transientsassociated when switching between input clocks. These devices areprogrammable via a serial interface with incircuit programmable non-volatile memory (NVM) so they always power up withaknown frequency configuration. Programming the Si5395/94/92 is easy with SiliconLabs’ ClockBuilderTM Pro software. Factory preprogrammed devices are also available.Si5395/94/92主要特性:• Generates any combination of outputfrequencies from any inputfrequency• Ultra low phase jitter:• 69 fs RMS (Grade P)• 71 fs RMS (Grade E)• 85 fs RMS (integer mode)• 100 fs RMS (fractional mode)• Enhanced hitless switching minimizes outputphase transients (0.2 ns typ)Silicon Lab Si5395 12路超低抖动时钟倍频器解决方案• Input frequency range• Differential: 8 kHz to 750 MHz• LVCMOS: 8 kHz to 250 MHz• Output frequency range• Differential: 100 Hz to 1028 MHz• LVCMOS: 100 Hz to 250 MHz• Meets G.8262, E.8262.1 EEC Standards• Status monitoring• Si5395: 4 input, 12 output• Si5394: 4 input, 4 output• Si5392: 4 input, 2 output• External reference: Grades A/B/C/D/P• Integrated reference: Grades J/K/L/M/E• Drop-in compatible with Si5345/44/42Si5395/94/92应用:• 56G/112G PAM4 SerDes clocking• OTN muxponders and transponders• 10/40/100/200/400G networking line cards• 10/40/100/400 GbE Synchronous Ethernet (ITU-T G.8262)• Medical imaging• Test and measurement 图1:Si5395/94/92框图图2:Si5395/94/92简化框图Si5395/94/92详细特性如下:• Generates any output frequency in any format from any inputfrequency • External XTAL or XO reference (A/B/C/D/P)• Integrated reference (J/K/L/M/E)• Ultra-low phase jitter of 69 fs (P-Grade)• Dynamic phase adjust• Input frequency range• Differential: 8 kHz–750 MHz• LVCMOS: 8 kHz–250 MHz• Output frequency range• Differential: 100 Hz to 1028 MHz• LVCMOS: 100 Hz to 250 MHz• Programmable jitter attenuation bandwidth: 0.1 Hz to 4 kHz • Meets requirements of:• ITU-T G.8262 (SyncE) EEC Options 1 and 2• ITU-T G.8262.1 (Enhanced SyncE) eEEC• Highly configurable outputs compatible with LVDS, LVPECL, LVCMOS, CML, and HCSL with programmable signal amplitude• Status monitoring (LOS, OOF, LOL)• Enhanced hitless switching for 8 kHz, 19.44 MHz, 25 MHz inputsand other frequencies• Locks to gapped clock inputs• Free-run and holdover modes• Drop-in compatible with Si5345/44/42• Optional zero delay mode• Fast-lock acquisition for low nominal bandwidths• Independent Frequency-on-the fly for each MultiSynth• DCO mode: as low as 0.001 ppb step size• Core voltage• VDD: 1.8 V ±5%• VDDA: 3.3 V ±5%• Independent output clock supply pins• 3.3 V, 2.5 V, or 1.8 V• Serial interface: I2C or SPI• In-circuit programmable with non-volatile OTP memory• ClockBuilder Pro software simplifies device configuration • Si5395: 4 input, 12 output• Grade A/B/C/D/P: 64-QFN 9×9 mm• Grade J/K/L/M/E: 64-LGA 9x9 mm• Si5394: 4 input, 4 output• Grade A/B/C/D/P: 44-QFN 7×7 mm• Grade J/K/L/M/E: 44-LGA 7x7 mm• Si5392: 4 input, 2 output• Grade A/B/C/D/P: 44-QFN 7×7 mm• Grade J/K/L/M/E: 44-LGA 7x7 mm• Temperature range: –40 to +85 ℃• Pb-free, RoHS-6 compliant图3:典型56G SerDes应用电路图4:同步线路卡SyncE电路图。
Silicon Labs Si534xH 相干光时钟产品介绍说明书
新闻稿Silicon Labs降低相干光市场定时技术的成本和复杂度-单芯片Si534xH时钟系列产品为100G/400G收发器提供高性能、频率灵活的定时解决方案-中国，北京-2016年4月26日-Silicon Labs（芯科科技有限公司，NASDAQ：SLAB）日前推出一系列简化100G/400G相干光线卡（coherent optical line card）和模块设计的抖动衰减时钟，通过提供高频率、灵活的时钟解决方案，显著降低系统成本和复杂度。
Silicon Labs新型Si534xH相干光时钟可以为数据转换器提供低抖动参考定时，可替代依赖于昂贵、大封装尺寸的压控SAW振荡器（VCSO）的分立定时解决方案。
与仅支持单一固定频率的VCSO不同，新型Si534xH时钟提供很宽的频率范围，支持频率高达2.7GHz，且无需改变物料清单（BOM）元器件。
Si5344H和Si5342H时钟提供最佳的频率灵活性和无与伦比的50fs RMS抖动性能。
这些时钟芯片简化了器件采购过程，可采用较短的、两周交货时间的单个时钟IC解决方案替代多个定制的、较长交货时间的VCSO。
凭借抖动衰减PLL、高频率输出驱动器、分数频率合成和数字控制振荡器（DCO）技术，Si534xH系列产品为相干光收发器应用提供所需的全部时钟功能，与竞争对手解决方案相比降低了40%的占用面积及40%的功耗。
获取Silicon Labs Si534xH相干光时钟的更多详细信息，包括数据手册、支持文档和开发工具等，请访问网站：/timing。
通信市场中最大增长驱动因素之一是业内城域网络和数据中心互联（DCI）领域从10G 到100G的转变。
相干光学技术可用于100G和400G应用，因为它使得服务提供商能够通过现有的光纤发送更多的数据，减少为带宽扩展而进行网络升级的成本和复杂性。
当前用于相干光的定时解决方案在成本和尺寸方面还未达到最优化，需要VCSO、时钟发生器和分立器件的多样化组合。
电子时钟的原理
电子时钟的原理电子时钟是一种常见的现代时间计量设备，其计时精确度高、使用方便，并且提供多种附加功能，如报警、温度显示等。
本文将介绍电子时钟的原理及其工作机制。
一、概述电子时钟是通过电子元件来测量和显示时间的装置。
其原理基于晶体振荡器和计数器的组合，通过内部的时基电路来产生稳定的时间基准信号，然后通过计数器将时间信号转换为可读取的形式。
二、晶体振荡器电子时钟的核心是晶体振荡器。
晶体振荡器是由一个石英晶体和适当的电路组成。
当施加电压时，石英晶体会以固定的频率振荡。
振荡频率的精确性对于电子时钟的准确性至关重要。
三、时基电路时基电路是为了产生精确的时间基准信号而设计的。
它通常由稳压电源、稳流源和频率修正电路组成。
稳压电源用于提供稳定的电压，稳流源用于提供稳定的电流，而频率修正电路则用于校正晶体振荡器的频率，以确保时基信号的稳定性和准确性。
四、计数器与显示计数器是用于将时基信号转换为可读取的形式的电路。
它通常采用二进制计数器，根据时基信号的频率进行计数，并将计数结果转换为可供显示的数字形式。
在电子时钟中，常见的显示形式是通过LED或LCD显示屏来展示时间信息。
五、按键与控制电子时钟通常配备了一组按键，用于设置时间、调节闹钟、切换显示模式等功能。
按键与控制电路相连，通过按键的操作来控制电子时钟的各项功能。
六、附加功能除了基本的时间显示功能外，电子时钟还可以提供一些附加功能。
例如，闹钟功能可以让用户设定特定时间时，触发声音或振动提醒；温度显示功能可以测量环境温度并显示在屏幕上；闪灯功能可以在设定时间点闪烁LED灯等。
七、总结电子时钟的原理是基于晶体振荡器和计数器的工作机制。
晶体振荡器提供稳定的时间基准信号，时基电路保证了时基信号的稳定性和准确性，计数器将时基信号转换为数字形式并通过显示屏展示出来。
此外，电子时钟还可以提供一些附加功能，提高其实用性和便利性。
通过这些原理和工作机制，电子时钟成为了我们日常生活中不可或缺的计时工具，为我们提供了精确的时间信息，并方便我们管理和安排时间。
一种宽带亚皮秒级抖动时钟发生器的设计
作者： 罗阳
作者机构： 中国电子科技集团公司第四十一研究所,山东青岛266555
出版物刊名： 科技创新与应用
页码： 48-49页
年卷期： 2013年 第19期
主题词： 高速时钟 亚皮秒 低抖动
摘要：文章采用10MHz高稳晶振、集成VCO的低相位噪声锁相环芯片HMC832及高速时钟发生芯片HMC1035,实现具有亚皮秒级抖动性能的25MHz～2.5GHz宽带时钟发生器设计。
文中给出了该时钟发生器的原理框图,并详细论述了降低时钟抖动的方法。
该时钟电路已应用于某总线综合测试仪的OTN模块中,实际测试及工程应用均表明,整体指标达到设计要求。
Si5324设计的精密时钟去抖动技术
Si5324设计的精密时钟去抖动技术本文介绍了Si5324 主要特性,方框图以及I2C 控制模式和SPI 控制模式的典型应用电路图.Silabs 公司的Si5324 是精密时钟倍频器/抖动衰减器,用于陡动性能小于1ps 的应用. Si5324 采用两个时钟输入,频率范围从2 kHz 到710 MHz,产生两个输出时钟,频率范围从2 kHz 到945 MHz,选择频率可到1.4GHz,回路带宽4– 525 Hz,满足ITU-T G.8251 和Telcordia GR253-CORE 抖动指标.I2C 或SPI 编程,单电源1.8 ±5%, 2.5 ±10%或3.3 V ±10%工作,主要用在广播视频如3G/HD/SD-SDI,包光纤传输系统(P-OTS), SONET OC-48/192/768, SDH/STM-16/64/256 线路卡, GbE/10/40/100G 同步以太网,数据转换,无线基站和测试测量等.Si5324 应用roadcas t video –3G/HD/SD-SDI, Gen P acket Optical Transport Systems (P-OTS), OTU-1/2/3/4 Asynchronous Demapping (Gapped SO N ET OC-48/192/768, SDH/STM-16/64/256 line cards1/2/4/8/10G Fibre Channel line cards GbE/10/40/100G Synchronous Ethernet (LAN/WAN D ata converter clockin Wireles s base s tationandmeasurement 图1.Si5324 方框图图2.Si5324 典型应用电路图(I2C 控制模式)图3.Si5324 典型应用电路图(SPI 控制模式)tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
SiTime MEMS硅晶振：时钟抖动定义与测量方法
时钟抖动定义与测量方法1引言抖动是时钟信号边沿事件的时间点集合相对于其理想值的离散时序变量。
时钟信号中的抖动通常是由系统中的噪声或其他干扰导致的。
具体因素包括热噪声、电源变化、负载条件、器件噪声以及相邻电路耦合的干扰等。
2抖动类型时钟信号抖动定义有多种主要是：∙周期抖动 (Period Jitter）∙相邻周期抖动(Cycle to Cycle Period Jitter)∙长期抖动(Long Term Jitter)∙相位抖动(Phase Jitter)∙时间间隔误差(Time Interval Error or TIE)2.1周期抖动周期抖动是时钟信号的周期时间相对于一定数量、随机选定的理想时钟信号周期的偏差。
如果我们能对一定数量的时钟周期进行测量，就可以计算出这一段时间测量窗口内的平均时钟周期以及其标准偏差与峰峰值。
我们通常将标准偏差和峰峰值分别称作 RMS 值和 Pk-Pk 周期抖动。
许多已发表的文献中往往将周期抖动定义为测得的时钟周期与理想周期之间的差异，但在实际应用中，想要量化理想周期往往有困难。
如果用示波器观察设定频率为 100 MHz 的振荡器的输出，测得的平均周期可能是 9.998 ns，而非理想周期的 10 ns。
因此，在实际测量中可将测量时间窗口内的平均周期视为理想周期。
周期抖动应用2.1.1周期抖动在数字系统中的时序冗余度计算方面非常实用。
例如，在一个基于微处理器的系统中，处理器在时钟上升之前需要 1 ns 的数据建立时间。
如果时钟的周期抖动为 -1.5 ns ，则时钟的上升沿可能发生在数据有效前，因而微处理器可能得到不正确的数据。
该实例如图 1 所示。
图 1：因时钟抖动造成的数据建立时间冲突同样，如果另一个微处理器的数据保持时间要求为 2 ns ，但时钟抖动为 +1.5 ns ，则数据保持时间缩短至 0.5 ns 。
微处理器也会得到不正确的数据。
这种情况如图 2 所示。
基于噪声分析的低抖动全数字锁相环的设计
基于噪声分析的低抖动全数字锁相环的设计
邓小莺;杨军;陈鑫;时龙兴
【期刊名称】《微电子学》
【年(卷),期】2008(38)4
【摘要】设计了一个用于时钟产生的全数字锁相环（ADPLL），其数控振荡器（DCO）采用9级环形振荡器，每级延迟单元的延迟时间均是可调的，各级倒相器的尺寸经过精确设计。
该电路基于SMIC0．13μm CMOS工艺，采用1．2V 电源供电，整个芯片的面积为0．13485mm^2。
示波器测试结果表明，锁相环的捕获频率范围为100-500MHz，输出频率为202．75MHz时，峰一峰值抖动为133ps，RMS抖动为46ps。
【总页数】5页(P600-604)
【关键词】全数字锁相环;时钟产生;数控振荡器;噪声;抖动
【作者】邓小莺;杨军;陈鑫;时龙兴
【作者单位】东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.8
【相关文献】
1.基于锁相环电源噪声引起的周期抖动分析 [J], 朱剑
2.基于改进延迟锁相环的高速低抖动时钟电路的开发与设计 [J], 沈学锋
3.基于FPGA的低抖动时钟锁相环设计方法 [J], 安书董;李明;王宛人;吴波;索晓杰
4.一种基于Ring-VCO结构的宽频带低抖动锁相环的设计与实现 [J], 刘颖;田泽;吕俊盛;邵刚;胡曙凡;李嘉
5.用90nm CMOS数字工艺实现的低抖动时钟锁相环设计(英文) [J], 尹海丰;王峰;刘军;毛志刚
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高性能流水线ADC中低抖动时钟占空比稳定器的设计
高性能流水线ADC中低抖动时钟占空比稳定器的设计
张明文;林权;陈红梅;尹勇生;邓红辉
【期刊名称】《怀化学院学报》
【年(卷),期】2018(037)005
【摘要】基于SMIC 0.13μm CMOS工艺,设计了一种适用于高性能流水线ADC 中低抖动时钟占空比稳定器,并分析了内部电路参数变化对时钟电路性能的影响.在Cadence Spectre下仿真表明:该稳定器可实现20～250 MHz的有效方波输出,时钟占空比精度为(50±0.25)％,在250 MHz输入信号频率下,其均方根值抖动为56 fs,对输入时钟信号的要求低,可根据需要选择信号传输路径来节省功耗,非交叠时间可控.
【总页数】6页(P66-71)
【作者】张明文;林权;陈红梅;尹勇生;邓红辉
【作者单位】武夷学院机电工程学院, 福建武夷山 354300;武夷学院机电工程学院, 福建武夷山 354300;合肥工业大学微电子所, 安徽合肥 230009;合肥工业大学微电子所, 安徽合肥 230009;合肥工业大学微电子所, 安徽合肥 230009【正文语种】中文
【中图分类】TN432.1
【相关文献】
1.高速ADC的低抖动时钟设计 [J], 赵继勇;彭飞
2.用于高速流水线ADC的低抖动多相时钟产生电路 [J], 戴立新;冯立康;洪国东;陈
珍海;叶爱民
3.低功耗高速流水线ADC中低回踢噪声动态比较器设计 [J], 王任;戴庆元;许洁皓
4.250 MHz 时钟产生电路中低抖动锁相环的仿真与设计 [J], 高静;王彬;张晰泊;姚素英
5.宽带ADC低抖动时钟驱动电路的分析与设计 [J], 程龙;罗磊;任俊彦
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Si5324 设计的精密时钟去抖动技术
本文介绍了Si5324 主要特性,方框图以及I2C 控制模式和SPI 控制模式
的典型应用电路图.Silabs 公司的Si5324 是精密时钟倍频器/抖动衰减器,用于
陡动性能小于1ps 的应用. Si5324 采用两个时钟输入,频率范围从2 kHz 到710 MHz,产生两个输出时钟,频率范围从2 kHz 到945 MHz,选择频率可到1.4GHz,回路带宽4– 525 Hz,满足ITU-T G.8251 和Telcordia GR253-CORE 抖动指标.I2C 或SPI 编程,单电源1.8 ±5%, 2.5 ±10%或3.3 V ±10%工作,主要用在广播视频如3G/HD/SD-SDI,包光纤传输系统(P-OTS), SONET OC- 48/192/768, SDH/STM-16/64/256 线路卡, GbE/10/40/100G 同步以太网,数据转换,无线基站和测试测量等.
Si5324 应用:
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Broadcast video –3G/HD/SD-SDI, Genlock
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Packet OpTIcal Transport Systems (P-OTS), MSPP

OTN OTU-1/2/3/4 Asynchronous Demapping (Gapped Clock)
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SONET OC-48/192/768, SDH/STM-16/64/256 line cards

1/2/4/8/10G Fibre Channel line cards
。