从SerDes到SoC,全场景适配的FCom差分晶振设计全解
FCom FCO系列差分输出晶体振荡器涵盖2.5×2.0至7.0×5.0多种封装,提供LVPECL、LVDS与HCSL三种标准接口,频率支持13.5MHz至220MHz,并具有出色的相位抖动指标(典型值0.15~0.3 ps RMS)。本指南将基于应用场景总结输出类型、电气匹配建议及典型芯片平台,辅助系统设计工程师快速完成时钟器件选型。
一、差分输出格式选择建议
- LVPECL:推荐用于高速SerDes与光模块,驱动能力强,需终端电阻至VDD-2V。
- LVDS:低功耗、低EMI,适合ADC/DAC、PHY、同步SoC等差分输入器件,建议100Ω差分端接。
- HCSL:专为PCIe总线接口设计,使用50Ω至GND端接,适用于主板类系统。
二、电源布局与信号布线建议
- 在VDD与GND之间紧贴晶振器件放置0.1μF去耦电容,可显著抑制电源噪声传导。
- 差分输出建议使用等长等阻抗布线(100Ω),避免跨层不连续与异层参考地问题。
- HCSL信号需每路接入50Ω至GND的终端电阻。
三、参考原理图结构

四、封装与系统平台部署建议
- FCO-2L:适合SFP光模块、无线模组、尺寸敏感设计
- FCO-3L:主流嵌入式平台与同步接口控制模块
- FCO-5L:网络设备、交换机主板、工业控制系统
- FCO-7L:高频服务器主板、基站控制板、大功耗场景
五、差分晶体振荡器典型芯片匹配方案
在差分晶体振荡器的系统设计中,确保时钟信号与接收芯片的电气特性完美匹配,是保证整体时序稳定与抖动抑制的关键。FCom在长期产品应用过程中,归纳出覆盖SerDes、高速ADC/DAC、以太网PHY、时钟清理器、SoC平台、光通信控制器及PCIe等多个核心应用的推荐芯片搭配表。
应用类型 |
芯片型号 |
芯片特点与说明 |
FCom推荐型号 |
推荐频率 |
推荐输出模式 |
SerDes芯片 | Analog Devices ADN2817 | SONET/SDH CDR,需LVPECL时钟输入 | FCO-2L | 155.52 MHz | LVPECL |
SerDes芯片 | Semtech GN2104 | 10G/25G SerDes,常用于SFP+/QSFP模块 | FCO-2L | 156.25 MHz | LVPECL |
SerDes芯片 | MACOM M37046 | 28G/56G SerDes,应用于高速有源线缆 | FCO-2L | 161.1328 MHz | LVPECL |
SerDes芯片 | TI DS100BR410 | 3.125~10.3Gbps差分驱动器 | FCO-3L | 100 MHz | LVDS |
光模块控制器 | Semtech GN2104 | 集成CDR,适用于10G光模块 | FCO-2L | 155.52 MHz | LVPECL |
高速ADC/DAC | ADI AD9208 | 14-bit, 3GSPS JESD204B接口 | FCO-5L | 122.88 MHz | LVDS |
高速ADC/DAC | TI DAC38RF82 | JESD204B高速DAC | FCO-5L | 122.88 MHz | LVDS |
PHY芯片 | Marvell 88X3310 | 多速率以太网PHY | FCO-3L | 156.25 MHz | LVDS |
SoC芯片 | NXP LX2160A | 16核网络处理器 | FCO-5L | 100 MHz | LVDS |
时钟芯片 | TI LMK04828 | 低抖动时钟清理分配器 | FCO-3L | 100 MHz | LVDS |
PCIe控制器 | Renesas 9DB206 | x16 PCIe缓冲芯片 | FCO-7L | 100 MHz | HCSL |
六、常见问题与解决方案
问题 |
可能原因 |
建议措施 |
输出抖动大 | 电源噪声或布局不良 | 靠近VDD放置去耦电容,走线对称 |
频率漂移明显 | 未终端或负载影响 | 确认终端阻抗,选用±25ppm或更严精度型号 |
启动无输出 | OE引脚控制逻辑错误 | 拉高或悬空OE测试基本功能 |
信号摆幅不符 | 接口类型配置不匹配 | 核对输出模式与接收芯片规范 |
温度变化频偏 | 选型温宽不足 | 选用-40~125℃宽温版本 |
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2025-02-16 01:37:35
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