Chorus-Taktgeneratoren

Ein herkömmlicher Taktgenerator verwendet einen quarzbasierten Oszillator oder Resonator als Eingangsreferenz für die Takterzeugung. Durch die Integration eines MEMS-Resonators beseitigen Chorus ™ -Taktgeneratoren die Abhängigkeit von Quarz sowie die damit verbundenen Leistungs- und Zuverlässigkeitsprobleme. Chorus bringt die Vorteile von MEMS und Systemintegration in Rechenzentrums-, KI- und Core-/Edge-/Access-Netzwerkanwendungen.

Chorus-Taktgeneratoren sind für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und geringem Jitter konzipiert. Diese flexiblen Taktgeber verfügen über konfigurierbare Ausgangsfrequenz, Ausgangspuffertypen, Ausgangsversatzsteuerung und Versorgungsspannung sowie andere programmierbare Funktionen, um spezifische Designanforderungen zu erfüllen.

• Geringer RMS-Phasenjitter : 70 fs oder 150 fs typisch (12 kHz bis 20 MHz)
• Flexible Frequenz : Programmierbare Frequenz von 1 MHz bis 700 MHz
• Hervorragende Frequenzstabilität : ±20 ppm und ±50 ppm von -40 °C bis 105 °C
• Flexible Versorgungsspannung : Programmierbar, 1,8 V, 2,5 V oder 3,3 V
• Flexible Ausgangstypen : Bis zu vier differentielle (LVPECL, LVDS, LPHCSL) oder acht LVCMOS-Ausgänge oder eine Kombination aus jedem
• Reduzierter Stromverbrauch und vereinfachte Schaltung : Der FlexSwing™-Ausgang reduziert den Stromverbrauch und macht Abschlusswiderstände überflüssig
• EMI-Reduzierung : Konfigurierbare Spread-Spectrum-Taktgenerierung
• Bessere Unterdrückung von Netzteilrauschen (PSNR) : 0,01 ps/mv
• Entspricht dem neuesten PCIe-Standard : Generation 1 bis 6
  

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Vollständig integrierte Lösung

Chorus-Taktgeneratoren bieten eine Single-Chip-Lösung durch die Kombination von Silizium-MEMS-Resonator und PLL-Technologie. Dies vereinfacht die Systemtaktarchitektur, reduziert die Stückliste und verkürzt die Entwicklungszeit um bis zu sechs Wochen. Durch die Integration der bewährten MEMS-Resonatortechnologie von SiTime in den Takt-IC wird die Abhängigkeit von externen Quarzkristallen und damit alle damit verbundenen Probleme wie kapazitive Fehlanpassung, Aktivitätseinbrüche, Anfälligkeit für Stöße, Vibrationen und elektromagnetische Störungen eliminiert. Entwickler müssen sich nicht mehr um mehrere Design- und Testzyklen kümmern, um eine ordnungsgemäße Fehlanpassung der Quarzoszillatorschaltung und der Lastkapazität sicherzustellen, die zu Ungenauigkeiten bei den Ausgangsfrequenzen des Takt-IC führen kann.

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Blockdiagramm des Chorus SiT91211/13 Taktgenerators mit integriertem MEMS-Resonator

Zu den wichtigsten Elementen der Chorus-Taktgeneratorarchitektur gehören:

• Integrierte MEMS-Resonatoren und Oszillatorschaltung
• Vollständig programmierbare rauscharme PLL
• Vier Integer-Teiler erzeugen hochleistungsfähige, jitterarme Ausgänge
• Programmierbare Taktausgänge mit geringem Taktversatz, jeweils mit eigener Stromversorgung (bis zu 4 differentielle oder 8 unsymmetrische)
• On-Chip-NVM, das ein hohes Maß an Flexibilität ermöglicht und mehrere Konfigurationen unterstützt, um Änderungen am Taktbaum vor Ort zu berücksichtigen
• On-Chip-Regler bieten eine ausgezeichnete Unterdrückung von Stromversorgungsrauschen (PSNR) und gewährleisten geringen Jitter auch unter lauten Bedingungen
• Chip-Statusüberwachung mehrerer interner Parameter über GPIO-Pins oder direkter Zugriff auf interne Register über I2C/SPI

50 % kleinerer Platzbedarf

Platinenplatz ist immer ein kostbares Gut, da Systeme immer mehr Funktionalität auf kleinerem Raum packen. Herkömmliche Taktbaumdesigns verwenden normalerweise Takt-ICs, die von einem externen Quarzresonator (Kristall) oder von diskreten Oszillatoren angetrieben werden. Im Gegensatz dazu kann der Single-Chip-Taktgenerator Chorus – mit seinem internen MEMS-Resonator und Oszillatorschaltkreis – entweder den Bedarf an einem externen Resonator eliminieren oder bis zu vier Oszillatoren ersetzen. Sein kompaktes 4 mm x 4 mm großes Gehäuse kann den gesamten Platzbedarf des Taktbaums um bis zu 50 % verringern.

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Chorus SiT91211/13 Taktgenerator in einem industrieüblichen 24-poligen QFN-Gehäuse mit 4 mm x 4 mm x 0,5 mm Abstand (benetzbare Flanke)

10-mal höhere Zuverlässigkeit

Herkömmliche Takt-ICs benötigen Quarzkristallresonatoren als Eingangstaktreferenz. Diese Abhängigkeit verursacht viele Probleme hinsichtlich Systemzuverlässigkeit, Design und Leistung. Im Gegensatz dazu machen Chorus-Taktgeneratoren Quarzkristallreferenzen überflüssig, die anfällig für Feldausfälle sind. Die hohe Qualität und Zuverlässigkeit von SiTime wurde durch die Auslieferung von mehr als 3 Milliarden Einheiten bewiesen, mit Ausfallraten von weniger als 1 DPPM und MTBF von über 1 Milliarde Stunden. Diese Zuverlässigkeit gehört zu den besten in der Halbleiterindustrie und ist um eine Größenordnung besser als die von Quarzkristallen.

10x widerstandsfähiger

Chorus-Uhren mit ihrem integrierten MEMS-Resonator beheben die Einschränkungen herkömmlicher Taktgeneratoren, die auf Quarzkristallreferenzen angewiesen sind. Beim Entwurf einer Leiterplatte mit einer externen Quarzkomponente werden empfindliche analoge Knoten freigelegt, die einen Pfad für die Einkopplung von EMI und Platinenrauschen in den Schwingkreis bieten. Ein ordnungsgemäßes Leiterplattendesign muss sichergestellt werden, um eine solche Einkopplung zu minimieren. Chorus-Uhren mit der besten Stromversorgungsrauschunterdrückung ihrer Klasse von 0,01 ps/mV beseitigen Probleme wie Rauschen und Leistungseinbußen des Systems aufgrund von EMI. Darüber hinaus weisen Chorus-Uhren keine Aktivitätseinbrüche (Frequenzsprünge) auf, sind praktisch immun gegen mechanische Stöße und Vibrationen und viel weniger anfällig für eine Verbiegung der Platine.