MEMS振荡器电路设计与布局优化指南
介绍
正确的去耦,旁路和电源降噪很重要应用来确保振荡器的最佳性能。 一个常见的策略是放置电容器靠近印刷电路板(PCB)上的高速设备。 这些电容器重要功能:
(1)向组件提供瞬时电流
(2)减少通过系统的噪声传播
(3)将电源噪声分流到GND
以下部分描述去耦,旁路,噪声抑制和电源SiTime单端和差分振荡器的条件建议。
去耦
诸如MEMS振荡器之类的快速开关器件可以对电源产生显着的需求。 高速时钟速率加上快速上升时间(通常在1ns范围内)使得电源难以及时获得所需电流。 因此,MEMS振荡器的电源电压将下降。 为了确保设备始终可以使用足够的电量,可以安装去耦电容器作为本地存储器。
SiTime建议在振荡器的VDD引脚和单端和差分振荡器的接地层之间使用0.1μF陶瓷去耦电容。 图1和图2显示了具有0603尺寸,0.1μF去耦电容C的SiTime 4引脚振荡器的样本布局图。图3显示了SiTime芯片级封装(CSP)的示例布局。所有迹线如图1所示 ,2和3需要用焊接掩模覆盖。 使用SiTime的4引脚,时钟的引脚1可用于支持输出使能,待机,扩展禁止,VCXO控制或自动校准等功能。 携带高边缘速率信号和噪声功率切换信号的轨迹应至少距离1 mm,并与引脚1迹线正交。 有关进一步的布局指南,请参阅第6节。
图1:板上具有去耦电容的SiTime-4引脚器件的布局示例制造允许在振荡器引脚之间进行迹线路由(1)
图2:当无缝时具有去耦电容器的SiTime器件的布局示例
图3:CSP设备的布局示例
图4:2012(QFN)设备的布局示例
旁路
今天的高处理器速度和数据传输速率,还有在系统中相当多的噪声。 由MEMS振荡器产生的近似方波形包含单位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以将这种瞬态能量分流到地。
在大多数应用中,0.1μF去耦电容为所有SiTime MEMS振荡器提供了足够的旁路能力。 不需要额外的旁路电容。
用户可以考虑对具有高要求(高于150MHz)的差分输出的SiTime振荡器使用额外的1 nF或10 nF旁路,以抑制电源网络上较高的时钟谐波。
电源降噪
在大多数应用中,VDD和GND之间的单个0.1μF电容将分流到GND电源可能存在的大部分噪声。 SiTime MEMS振荡器使用内部稳压器来减少电源噪声的影响。 然而,为了进一步最小化任何剩余电源噪声对振荡器输出抖动的影响,用户可以考虑RC或LC电源滤波策略。 SiTime建议对诸如高于6 Gbps波特率的串行接口(例如,8.5 Gbps光纤通道和串行10 Gbit以太网)的高速应用使用此类过滤。
了解更多MEMS振荡器选型手册的信息
