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差分晶振与晶体振荡器间的关系

来源:http://www.taiheth.com 作者:泰河电子晶振 2018年10月31
  近几年来,在信息高速发展的网络时代,人脸识别,交通违规检测,数据上传等,无一不以图像数据传输中心,需要传感数据的高速传输.但”差分传输”这通常用于高速传输系统.随着现代生活的速度增加,即使在成为数据传输的参考时钟源的晶体振荡器中,对差分输出晶体振荡器(以下简称差分晶振)的需求也在持续增加.
  一般来说单相输出称之为晶体振荡器,并以正弦波或者CMOS波型(矩型波)输出为主要代表.
  剪切的正弦波输出具有类似圆角矩形的波形,并常用于RF电路,因为它抑制了不必要的谐波.TCXO(温度补偿晶体振荡器)被称为削波正弦波输出的产物.由于CMOS波输出是对应于数字信号处理的逻辑电子的信号输出,所以有利于数字信号的传送,并用于时钟,如CPU等.
  下面是假设边缘速度是由工艺常数(V/sec常数)产生而不管电压如何(图1)的时钟速率和信号电平的一个例子.
  如图1所示,增加时钟速率会降低幅度.为了适应高时钟速率,降低信号幅度非常重要.下面是CMOS输出波形,输出波形对应小振幅和规格(图2).
那对于差分晶振的认识,您认知多少呢?差分晶振输出波都有哪些特性呢?
  小振幅波形易受噪声影响.例如,在+3.3V的CMOS波形(在阈值+1.6V判定)中,即使有+1V的噪声也不会发生信号的误认,但是+1.8V的CMOS波形(在阈值+0.9V判定)中有+1V的GND噪声的话,超过了阈值的信号会反转,产生误认识.
噪音的影响(单输出)
   差分信号作为防止这种小幅度波形中的错误识别的手段是有效的.差分信号的特征在于从一个振荡器分别输出相位反转的逆相波形.其中一个振荡器相位反相.由于相等幅度和相反相位的信号成对传输并且差异很大,因此它们不易受外部噪声和GND的影响.
 以下的差分晶振即使受到GND噪声的影响,在输出的末端被取消时,作为没有噪声的信号所展示的样子,以及单输出振荡器受到噪声影响的样子.
噪音的影响(差分输出)
 这样,通过使用差分晶振,可以防止噪声的影响.
对于差分晶振的优势都有哪些呢?在使用的时候需要注意些什么?
 差分信号的优点是在结束时使用的时候,有不产生振荡的特征.相对来说,单输出信号不会结束,因此容易产生频率,从而导致高调波观测到EMI等.
 作为差分信号使用时需要注意的是,每个信号波形的对称性是很重要的.如果一个波形中存在延迟(SKEW),或者波形没有瞄准,则会影响EMI等信号质量的共模噪声(图5).
共模噪声
 使用单个输出的石英晶体振荡器,所述单输出信号,它可以在系统IC侧接受波形转换生成差分信号(波形),但由于在波形之间不发生延迟(SKEW)的电路将很难设计,因此被设计成专用的差分晶振出来使用振荡器的话,可以在波形之间得到延迟(SKEW)信号,可以降低系统的错误操作风险.另外,在高速化的D23存储器中,使用时钟的上升边缘和下边时传送数据的DTV(DoubleDataRatt)方式,但是在系统IC方面,取得立下边缘的波形很难,在这个领域中也可以使用差分晶振的输出信号的各自的上升边缘,可以实现DTV功能.


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