数字控制振荡器如何在现代电子技术中产生作用和影响

2024-10-29 12:13:43700

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      无论是协调国际空中交通,还是操作广播或电信设备,如果电子系统不能达到性能目标,不能精确可靠地运行,就会出现问题。这些挑战可能会延伸到下游的互联系统,从而可能导致运行故障或中断。要使电子系统顺利运行,就必须把握好时间。但如何做到呢?

什么是数字控制振荡器?

       数字控制振荡器(DCO)可以帮助您克服高级应用中的时序难题,但要了解 DCO,首先需要了解振荡器。振荡器使用精确频率的波形,为系统提供定时参考。它们对于优化数据流和系统性能非常重要。DCO 是振荡器的一种,通过输入信号控制振荡频率输出,特别是锁相环 (PLL),或根据输入频率不断调整的电路。它们用于频率合成、信号调制或脉冲发生。

       DCO 允许在运行期间对频率进行系统内调整。用户可以根据拉动频率对输出频率进行编程,为设计人员提供了极大的灵活性。本文可作为 DCO 功能的复习资料,阐明 DCO 的重要性及其在电子设备中的应用。

DCO 和 VCXO 有什么区别?

DCO 与模拟振荡器(压控振荡器,VCXO)类似,但它们使用的不是模拟输入信号,而是通过 I2C 串行通信总线或串行外设接口 (SPI) 驱动电压引脚的数字输入信号。

与模拟驱动的 VCXO 相比,数字驱动 DCO 的优势包括

  • 更精细的频率分辨率,可最大限度地减少累积时间误差,这对更精确地同步定时至关重要,可低至 5E-12

  • 系统成本更低,因为 DCO 在串行接口上运行时不需要数模转换器 (DAC)。这就减少了元件数量和电路板空间。

  • 输出信号噪声更低,减少了频率偏差。VCXO 引脚和信号路由跟踪容易受到系统噪声耦合的影响。由于 DCO 频率控制是通过数字接口进行的,因此不会受到模拟噪声耦合的影响。

  • 完美的线性频率拉力提高了闭环操作的动态性能。

  • 利用 PLL 中的分数反馈分频器,可实现高达 ±3200 脉冲位置调制 (ppm) 的超宽拉频范围,消除任何拉频非线性。

    数字控制振荡器可用于各种计时设备

       虽然不同类别的振荡器功能相似,但它们完成工作的方式却各不相同。除DCXOVCXO 外,温控振荡器 (TCXO)还使用电路来补偿可能影响频率稳定性的温度变化。恒温振荡器 (OCXO)通过在环境温度波动时保持几乎恒定的温度来管理频率,这与预热烤箱的概念类似。选择合适的振荡器取决于您独特的时序需求和目标应用。但是,如果您能拥有最好的振荡器呢?除了振荡器的核心功能外,器件还可以具有不同的工作模式,这些模式涵盖了其他振荡器类别的优点。事实上,一些 SiTime 产品支持多达三种操作模式。这种框架从振荡器扩展到其他 SiTime 时序产品。事实上,SiTime时钟发生器抖动清除器和网络同步器都可以包含 DCO 工作模式。

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SiTime 产品,包括 TCXO、OCXO 和时钟,支持多达三种工作模式,包括 DCO 功能


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具有 DCO 模式的 SiT95314、四路 PLL、四路输出抖动消除器示例

DCO 为何重要:SiTime 的优势

      由于时序是电子系统的心脏,因此以精确和低噪声调整频率的能力非常重要。从通信系统中的数据传输到复杂电子设备中的同步操作,这种精确性都会产生影响。SiTime DCO 和跨多个产品类别的 DCO 功能为当今需要动态频率控制的系统提供了关键优势。它们可提供低噪声定时精度,从而推动技术进步。在您挑战极限的过程中,了解和利用 DCO 的精度将对应用的成功起到至关重要的作用。


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