在选择电子元件时，你首先想到的是什么?很有可能是处理器或系统中心的其他东西。您可能不会考虑计时组件，即使时钟提供系统中所有信号所依赖的心跳。
选择这些重要的计时组件似乎是一个简单的过程，但是必须考虑许多影响系统性能的因素。那么，最重要的规范和注意事项是什么?这里有一个简短的纲要，上面的振荡器参数和为什么他们是重要的。当然，还有更多的细节需要考虑，所以我们创建了一个深入的术语表涵盖了更广泛的振荡器特性(图1）.
1.工程师在选择振荡器时应考虑这八个参数。
1.频率
对于任何振荡器来说，最基本的参数是频率，频率是振荡器输出信号的重复频率(周期)。频率以赫兹(Hz)表示，即每秒的周期。SiTime的目前，对于低功率器件，振荡器的频率低至1 Hz，高至725 MHz。SiTime振荡器的频率在这个范围内可编程，精度可达六小数点。
使用自定义频率可以优化系统性能。频率可以由SiTime工厂编程，由关键分销商编程，或在客户的实验室使用振荡器的程序员．
2.频率稳定度
频率稳定性是振荡器的基本性能指标。它通常用参考标称输出频率的百万分之一(ppm)或十亿万分之一(ppb)表示。它表示输出频率由于外部条件而偏离其理想值。因此，稳定性数值越小，性能越好。
外部条件的定义对于不同的振荡器类别可能不同，但它通常包括25°C的温度变化和初始偏移。它还可能包括频率随时间的老化，焊接下频移，以及供电电压变化和输出负载变化等电气条件。
3.抖动和相位噪声
相位噪声及其时域对应物抖动，通常被认为是振荡器频率稳定性之后最重要的特性。相位噪声和抖动直接影响系统性能，影响串行数据系统的误码率等参数。相位噪声和抖动是度量时钟信号噪声的两种方法。相位噪声在频域测量时钟噪声;抖动测量噪声对时钟在时域的影响。
因为抖动和相位噪声是造成系统定时误差的主要因素，所以在评估总定时预算时，考虑这个时钟噪声是至关重要的。这并不一定是一个简单的问题。并非所有振荡器制造商都以相同的方式指定抖动。抖动需求因应用而异，在频域中测量的综合相位抖动有各种类型和不同的积分范围。
为了帮助解决这个问题，SiTime术语表包括周期到周期(C2C)抖动、集成相位抖动(IPJ)、长期抖动、周期抖动和相位噪声的定义。还有SiTime的应用说明，”时钟抖动的定义和测量方法，会提供更多的信息。SiTime也提供在线服务相位噪声和抖动计算器生成特定频率下家族的相位噪声图。集成相位抖动(IPJ)也可以计算标准的集成范围和用户指定的集成范围。
4.输出信号格式
芯片组供应商可以指定所需的输出信号模式为定时芯片，或系统设计者可能有一些灵活性。输出类型分为两类:单端输出或差分输出。单端振荡器成本较低，易于实现，但也有局限性。它们对板噪声有点敏感，因此通常更适合低于166兆赫兹的频率。
低压CMOS (LVCMOS)是最常见的单端输出类型，摆动轨到轨。SiTime还提供了类似于LVCMOS的NanoDrive输出，但具有可编程的输出摆动至200 mV，以匹配下游芯片的输入要求，并最大限度地降低功耗。
差分信令是一种更昂贵的选择，但它可以实现更好的性能，更适合于更高频率的应用。由于任何对两个差分跟踪共同的噪声将被归零，这种模式对外部噪声不太敏感，并产生较低水平的抖动和EMI。最常用的差分信号类型有LVPECL、LVDS和HCSL。
5.电源电压
电源电压，以伏特(V)表示，是振荡器运行所需的输入电源。电源电压通过VDD引脚为振荡器供电，因此有时被称为VDD。单端振荡器的标准电压包括1.8 V、2.5 V和3.3 V。现代差分振荡器的电压一般在2.5 V到3.3 V之间。
SiTime振荡器的工作电压低至1.2 V，适用于稳压供电应用，如硬币电池或超级电容电池备份。该公司大多数振荡器系列的电源电压都是可编程的，这减少了对电平转换器或电压调节器等外部组件的需求。
6.电源电流
电源电流是振荡器的最大工作电流。在最大供电电压(有时为标称供电电压)下，测量单位为μ A或毫安。典型的供电电流是在无负载情况下测量的。
7.工作温度
工作温度范围指定设备预期工作的环境温度，并满足数据表规格。常见的温度范围有:
- 商用，汽车4级:0到+70°C
- 扩展商用:−20 ~ +70℃
- 工业、汽车3级:−40 ~ +85℃
- 2级扩展工业，汽车:−40 ~ +105°C
- 汽车等级1:−40℃~ +125℃
- 军事:−55℃~ 125℃
- 汽车等级0:−40 ~ 150℃
8.包
振荡器通常封装在金属、陶瓷或塑料封装中。它们具有各种行业标准的包尺寸。焊盘(引脚)的安排可能因供应商而异，但总的x-y尺寸是标准化的。单端振荡器的常见封装尺寸，通常有四个引脚，包括。
- 2016: 2.0 × 1.6 mm
- 2520: 2.5 × 2.0 mm
- 3225: 3.2 × 2.5 mm
- 5032: 5.0 × 3.2 mm
- 7050: 7.0 × 5.0 mm
差动振荡器，有六个引脚，通常可在较大的3225,5032，和7050封装尺寸。
一些特殊的振荡器，如烤箱控制晶体振荡器(ocxo)，被封装在更大的封装中。它们的尺寸通常为25.4 × 25.4毫米，范围从9.7 × 7.5毫米到135 × 72毫米(图2）.
2.振荡器有各种各样的封装类型。
除了这些标准包大小之外，SiTime还提供了一些独特的包来解决困难的设计挑战。一种是微型的1508 (1.5 × 0.8 mm)芯片级封装(CSP)，这是现有最小的振荡器封装。另一种选择是引入SOT23-5封装，用于要求更高的板级可靠性和更容易在板组装过程中进行视觉检测的应用。
其他参数
列出的八个参数是设计人员在选择振荡器时最常见的规格。但根据应用程序的不同，可能还需要考虑许多其他特征和功能。这些功能包括降低电磁干扰功能、微调频率的拉程选项、启动时间和质量/可靠性(Q、DPPM、MTBF、FIT率)。
对于高性能应用，除了基本的频率稳定性外，还应该考虑许多与稳定性相关的附加规范。这些包括老化、频率与温度的斜率(ΔF/ΔT)、热滞后、艾伦偏差、阿达玛方差、滞留和回溯。
要了解这些参数和更多信息，请参阅SiTime术语表——可用的最广泛的振荡器定义指南之一。
吉姆·霍尔布鲁克(Jim Holbrook)是该公司定制工程总监SiTime．
