爱普生高频基本波振荡器,实现超低相位抖动和高信赖度

高频基本波石英晶体振荡器 ( High Frequency Fundamental Crystal Oscillator )

 

传统石英晶体振荡器会随着输出时脉频率信号增高时,其内部所搭载AT-Cut石英晶体厚度需要透过研磨或蚀刻,将石英晶体共振区透过薄型化制程处理,随着日新愈益各种高速资料串流信号所需特定高频时脉信号源,所对应的石英晶体持续使用传统机械加工制程愈渐困难。

石英晶体厚度控制和其振荡频率间关系,请参考 (图一)。高频基本波石英晶体透过反向蚀刻技术处理(Inverted MESA),使石英晶体能够达成基本波振荡模式的高频输出,它不会因为石英晶体因传统高频薄型化制程,牺牲了石英晶体元件的抗振强度。

 

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                                                   (图一)

 

高频基本波(HFF) 振荡优势:石英晶体元件采用基本波设计,高频基本波晶体振荡电路稳定性非常高,且可有效抑制相位噪音或是抖动特性(图二),提高了高速数据传输下封包资料的稳定性。

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                                          (图二)

一. 高频基本波 (High Frequency Fundamental) 技术


石英晶体设计厚度决定输出频率高、低,当输出频率越高时石英晶体厚度越薄,但受限机械加工困难度(晶体厚度越薄越容易于组装或是零件落下时破裂)设计时会利用石英振荡三倍频模式或特定基数倍频特性(图三),取得高频振荡信号输出设计方式。

考量产品耐用性和低相位抖动特性,爱普生研发高频基本波振荡器相关制程技术,以石英晶体振荡信号频谱中的主振基频,为信号源进行放大,同时采用反向蚀刻制造技术(图一),透过蚀刻将石英晶体元件振荡区进行厚度薄化加工,使晶体特定振荡区厚度控制达到输出频率,如此实现高频基本波元件设计和制造。

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(图三)

 

二. 高频基本波石英晶体特性和先天优势


1.       高频基本波(High Frequency Fundamental) 石英晶体设计采用基本波,相较于采用三倍频(3rd Over-Tone )振荡波,其石英晶体等效串连电阻(Equivalent Serial Resistance) 亦约相差三倍,所以,高频基本波元件设计的振荡信号相较使用三倍频振荡波,其振荡裕度( Negative R ) 设计更优异,振荡器信赖度也更佳。

2. 爱普生石英晶体电极面采用镀金(Au)原料设计制造,大幅提高晶振零件稳定性和降低经年频率老化问题。

3. 高频基本波信号振荡器,相较其它采用PLL电路的高频振荡器,可以大幅降低信号中谐振波衍生的问题。

        圖4.png

 

4. 推出多款高频基本波振荡器,控制IC内部已设计LDO,有效降低电源杂讯所造成信号抖动问题 (PSNR)。

5. 实现超低相位噪音、信号抖动,方便高速信号系统设计人员,能够有更多电路设计裕度。

圖5.png

    : SG3225EEN or SG2520EGN 156.250000MHz抖動值 < 70fSec. max. )

 

三. 主要差动式外部参考电路设计和输出信号

 

1.       LV-PECL

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2.       LVDS

 圖7.png

 3.       HCSL

  圖8.png

 四. 相关搭载高频基本波石英晶体振荡器产品图和参考资料

                                              圖9.jpg                                               圖10.jpg

SG2520VGN, SG2520VHN ( 2.5x2.0mm LVDS )        SG3225VEN ( 3.2x2.5mm LVDS )

SG2520EGN, SG2520EHN ( 2.5x2.0mm LVPECL )           SG3225EEN ( 3.2x2.5mm LVPECL )

   光通讯PAM4 or 400ZR模组用                                 100G ~ 400G交换器、PCI-e Gen. 5等

 

E-Series Differential Oscillator : https://support.epson.biz/td/api/doc_check.php?dl=brief_SG3225EEN&lang=en

F-Series Voltage Controlled Oscillator : https://support.epson.biz/td/api/doc_check.php?dl=brief_VG7050EFN&lang=en

G-Series Differential Oscillator : https://support.epson.biz/td/api/doc_check.php?dl=brief_SG2520EGN&lang=en

H-Series Differential Oscillator : https://support.epson.biz/td/api/doc_check.php?dl=brief_SG2520VHN&lang=en

Programmable Voltage Controlled Oscillator : https://support.epson.biz/td/api/doc_check.php?dl=brief_VG7050ECN&lang=en
2021-05-28