遥遥领先的Skyworks电子为基于FPGA的设计选择最佳解决方案
Skyworks进口晶振。现场可编程门阵列(FPGA)广泛应用于从嵌入式计算到高速串行数字通信的各种应用中。FPGA具有可重构硬件和密集的高速逻辑功能，是实现高性能、灵活设计的理想选择。作为其高密度架构的一部分，FPGA包含内部整数和分数
锁相环(pll)用于频率合成。
这种架构导致了一个简单的问题:为了优化性能和简化设计，基于FPGA的设计应该在什么时候使用内部锁相环，而不是分立振荡器或时钟IC?控制平面时序FPGA内部锁相环为包括高速逻辑、数字信号处理和嵌入式存储器在内的功能块提供低倾斜时钟源。内部锁相环也用于产生全局和区域时钟和其他高扇出，低倾斜控制信号。需要外部输入参考时钟来驱动这些内部锁相环。如图1所示，通常使用简单的定频石英晶体振荡器来提供这些参考。开发人员在选择振荡器以提供FPGA控制平面时序时应考虑三个关键标准:
长期可靠性
FPGA通常用于具有长生命周期的应用中，这使得确保所有板级组件的额定长期运行非常重要。振荡器是一个关键问题，因为基于石英晶体的组件在许多电子应用中负责最高的场回报率。晶体容易受到污染问题的影响，这会影响启动和频率随时间和温度的漂移。为了保证长期的可靠性，开发人员应该选择保证长期运行的振荡器。适当的振荡器应保证至少10年的工作寿命，并指定在加速温度下(例如，40摄氏度或更高)的寿命老化
板级抗扰度
FPGA通常在开关电源包围的嘈杂环境中工作。此外，FPGA会产生影响VDD和地平面的噪声。尽量减少这种噪音的成本相对较高，而且无法完全消除。在选择振荡器时，一个重要的考虑因素是电源噪声滤波。具有内部电源电压调节的振荡器提供噪声抑制，通过确保设备在受到系统级噪声时不违反其规定的抖动规格，从而实现更有弹性的操作。
可用性
由于与石英加工、模具组装和包装相关的材料密集型、复杂的制造过程，振荡器可能需要花费大量时间来采购。定制频率振荡器可能需要更长的时间才能获得。选择可用于快速，快速交付的振荡器，无论是在分销商库存还是由供应商快速编程。快速的组件可用性简化了原型设计并实现了更快的设计

收发器时钟
除了可靠性、电源噪声抑制性能和可用性外，开发人员还应该考虑基于FPGA的收发器时钟应用的其他因素。对于高速串行数据通信(例如，10/40/100G以太网，光传输网络[OTN]， 3G-SDI, CPRI和PCI Express)，参考时钟选择至关重要，因为时钟抖动会对收发器误码率产生不利影响。更复杂的是，多速率应用需要一系列不同的参考频率。如图1所示，硬件设计人员通常有三种收发器参考时钟选项:
内部整数或分数锁相环
高性能FPGA包括内部整数/分数锁相环，可用于收发器时钟。这些锁相环在整数模式下工作时提供最低的抖动。当用于分数时钟合成时，牺牲了一些抖动性能。虽然该解决方案的抖动性能在某些应用中是可以接受的，但分立振荡器和时钟可以提供更低的抖动并更好地优化FPGA收发器性能。
石英晶体振荡器
单频振荡器可用于时钟固定速率的应用。对于多速率收发器，串行可编程到宽频率范围的I2C可编程振荡器是一种优越的解决方案。I2C可编程振荡器的一个好处是它们可以与FPGA的整数锁相环结合使用。振荡器可以提供低抖动的分数时钟合成，FPGA的内部锁相环可以提供进一步的整数时钟乘法和低倾斜时钟路由。
时钟发生器/抖动衰减时钟IC
对多个FPGA收发器进行时钟处理的最高性能方法是使用多输出时钟发生器/抖动衰减时钟。除了提供控制平面时钟外，频率敏捷时钟发生器还可用于时钟收发器。对于需要同步的应用(例如，SONET/SDH，同步以太网，广播视频和CPRI)，需要抖动衰减时钟IC。这些器件将超低相位噪声压控振荡器(vco)与低带宽锁相环(0.1 Hz至1 kHz典型)集成在一起，除了超低抖动频率合成外，还提供抖动/徘徊滤波。抖动衰减时钟还提供无命中切换，该特性在切换期间吸收两个输入时钟之间的相位差。这最大限度地降低了下游低带宽锁相环由于时钟重排而失去锁的风险。最后，抖动衰减时钟提供了一个保留参考时钟功能，确保收发器在参考时钟不可用的情况下保持正常运行。这个关键任务特性对于需要99.999%可用性的通信应用程序是必不可少的。

型号	描述	输出频率	相位抖动
Si510/11	单频低抖动XO	0.1 – 250 MHz	0.8 ps
Si514	I2C-可编程的低抖动XO	0.1 – 250 MHz	0.8 ps
Si530/31	单频超低抖动XO	10 – 1417 MHz	0.3 ps
Si570	I2C-可编程低抖动XO	10 – 1417 MHz	0.3 ps
Si53306	通用时钟缓冲区/电平转换器，4个输出	1 – 725 MHz	45 fs
Si53301	通用时钟缓冲区/电平转换器，6个输出
Si53302	通用时钟缓冲区/电平转换器，10个输出
Si5335	任意频率，任意输出时钟发生器，引脚控制	1 – 350 MHz	1 ps
Si5338	任意频率，任意输出时钟发生器, I2C 控制	0.160 – 710 MHz	1 ps
Si5317	抖动更清晰，引脚控制	1 – 710 MHz	0.3 ps
Si5326	任意频率的抖动衰减时钟, I2C/SPI 控制	0.002 – 1417 MHz
Si5328	10/40/100G 同步以太网时钟, I2C/SPI	0.008 – 808 MHz

结论
最终，由硬件工程师为其基于FPGA的应用选择正确的内部和外部时钟解决方案组合。现在硬件设计师比以往任何时候都有更广泛的时间选择来优化他们的下一次设计

Skywork原厂编码	生产商	型号	类型	频率	输出	电源电压	频率稳定度
510KBA25M0000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	25 MHz	CMOS	1.8V	±25ppm
511BBA125M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA125M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510ABA148M500BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	148.5 MHz	LVPECL	3.3V	±25ppm
510BBA156M250BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	156.25 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA000330BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
511BBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511BBA125M000AAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511BBA100M000AAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511BBA200M000AAG	Skyworks晶振	Si511	XO	200 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
530BB125M000DG	Skyworks晶振	Si530	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±20ppm
531BC125M000DG	Skyworks晶振	Si531	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±7ppm
570BAB000544DG	Skyworks晶振	Si570	XO	156.25 MHz	LVDS	3.3V	±50ppm
510BBA125M000AAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510BBA156M250AAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	156.25 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511ABA156M250AAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	156.25 MHz	LVPECL	3.3V	±25ppm
511BBA200M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	200 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510MCA50M0000AAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	50 MHz	CMOS	3.3V	±20ppm
511BCA160M000BAGR	Skyworks晶振	Si511	XO	160 MHz	LVDS	3.3V	-
510KBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	100 MHz	CMOS	1.8V	±25ppm
511BBA74M2500BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	74.25 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510BBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
511BBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
510BBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	100 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510FBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510KCA125M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	CMOS	1.8V	±20ppm
511BBA000110BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	148.35165 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511FBA156M250BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	156.25 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
511BBA148M500BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	148.5 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511JBA125M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	125 MHz	LVDS	1.8V	±25ppm
511FBA200M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	200 MHz	LVDS	2.5V	±25ppm
510BBA200M000BAG	Skyworks晶振	Si510	XO	200 MHz	LVDS	3.3V	±25ppm
511JBA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	1.8V	±25ppm
511FCA25M0000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	25 MHz	LVDS	2.5V	±20ppm
511FCA100M000BAG	Skyworks晶振	Si511	XO	100 MHz	LVDS	2.5V	±20ppm
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510CBA25M0000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	25 MHz	CMOS	3.3V	±25ppm
510CBA100M000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	100 MHz	CMOS	3.3V	±25ppm
510CBA125M000BAGR	Skyworks晶振	Si510	XO	125 MHz	CMOS	3.3V	±25ppm

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