以下部分介绍了SiTime单端和差分定时器件的去耦、旁路、噪声抑制和电源条件建议。
时钟振荡器等快速开关设备对电源的要求很高。 高时钟速率加上快速上升时间(通常在 1 ns 范围内)使电源难以及时提供所需的电流。 结果,设备上的电源电压电平将下降。 为确保设备始终有足够的电荷可用,可以安装去耦电容器作为本地蓄水池。
SiTime 建议在振荡器的 VDD 引脚和单端和差分设备的接地层之间使用 0.1 μF 陶瓷去耦电容器。 图 1 和图 2 显示了带有 0603 尺寸、0.1 μF 去耦电容器 C 的 SiTime 4 引脚振荡器的示例布局。图 3 显示了 SiTime 芯片级封装 (CSP) 的示例布局。 图 1、2 和 3 中显示的所有走线都需要用阻焊层覆盖。 对于 SiTime 的 4 引脚器件,时钟的引脚 1 可用于支持诸如输出启用、待机、扩展禁用、VCXO 控制或自动校准等功能。 承载高边沿速率信号和嘈杂电源开关信号的走线应布线至少 1 毫米远,并与引脚 1 走线正交。 有关进一步的布局指南,请参阅第 6 节。
图 1:当电路板制造允许振荡器引脚之间的走线布线时,带有去耦电容器的 4 引脚 SiTime 器件的布局示例
图 2:当电路板生产不允许振荡器引脚之间的走线时,带有去耦电容器的 SiTime 设备的布局示例
图 3:CSP 设备的布局示例
图 4:2012 (QFN) 器件的布局示例
凭借当今的高处理器速度和数据速率,系统中存在大量噪声。 时钟振荡器产生的近似方波包含单元的基频以及信号的高次谐波分量。 为了限制通过系统传播的噪声量,需要旁路电容器来提供低阻抗路径,将这种瞬态能量分流到地。
在大多数应用中,0.1 µF 去耦电容器为所有 SiTime 器件提供足够的旁路能力,不需要额外的旁路电容器。
图 5:RC 电源滤波器
RC 滤波,如图 5 所示,使用起来很简单。 需要选择 R 以使电阻上的标称压降在标称电源电压的 5% 范围内。 表 1 显示了不同 SiTime 振荡器的值。
表 1:RC 电源滤波器的推荐元件值
图 6:LC 电源滤波器
LC滤波,如图 6 所示,特别适用于具有较高电流消耗的设备,例如差分振荡器。电感器的低串联电阻(通常小于1Ω)以小于50mV 的压降向器件提供直流电源电压。 LC滤波器还有一个额外的优势,可以最大限度地减少来自电源网络的潜在振荡器开关噪声。 与电感器并联的电阻器旨在减少 LC 电路谐振频率处的峰值。 表 2 列出了一些 SiTime 差分终端设备的 LC 电源滤波器的推荐组件值。 同一个滤波器也可以与其他 SiTime 差分或单端振荡器(有和没有扩频功能)和 VCXO 控制一起使用。
表 2:LC 电源滤波器的推荐元件值
不建议从中间电势和/或以极慢的斜坡速率启动 SiTime 振荡器。 在这些条件下通电可能会导致振荡器发生故障。
以下是 PCB 布局的一些常见指南:
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