采用CyClockWizard軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和時鐘管理方法介紹

時鐘是幾乎所有電子系統(tǒng)的心臟，而時鐘管理則是整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。由于時鐘準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和整體信號質(zhì)量都會影響系統(tǒng)性能，因此選擇可滿足應(yīng)用設(shè)計(jì)需求的適當(dāng)計(jì)時解決方案是至關(guān)重要的。 

選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)時解決方案包括四大基本步驟： 

· 明確系統(tǒng)時鐘需求。

· 明確哪些時鐘組件能夠滿足系統(tǒng)要求。

· 獲取時鐘組件樣品。

· 評估樣品，明確其是否合格。

 不同的系統(tǒng)應(yīng)用都有其獨(dú)特的特性、性能和成本要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須回答包括以下問題在內(nèi)的諸多問題，來確定應(yīng)用的組合要求。

 · 我需要什么樣的頻率？

· 最大頻率差異容限是多少？

· 需要什么樣的信號電壓和接口標(biāo)準(zhǔn)？

· 抖動和/或相噪聲系統(tǒng)有什么要求？

· 功耗或EMI規(guī)定是否為重要問題？

· 封裝尺寸是否為首要問題？

· 解決方案的成本是否為首要問題？

· 樣品推出的速度是否為首要問題？ 

例如，通信、消費(fèi)和移動應(yīng)用的時鐘需求各不相同，差異很大。無線基站等通信系統(tǒng)可能不需要最小型化的封裝尺寸，但需要確保較低的抖動和相噪聲。上述要求與打印機(jī)等消費(fèi)應(yīng)用差異很大，消費(fèi)應(yīng)用考慮最多的是EMI合規(guī)性或成本問題。當(dāng)然，上述要求也與強(qiáng)調(diào)封裝尺寸和功耗的移動電話大不相同。

 一旦明確了系統(tǒng)時鐘要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的下一個重大挑戰(zhàn)就是明確時鐘組件需求，這些組件將提供所需的特性和性價比?？紤]到目前可用的計(jì)時解決方案非常豐富，這項(xiàng)任務(wù)還是非常艱巨的。

 賽普拉斯半導(dǎo)體公司為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了一個簡單解決方案，用于對專為滿足應(yīng)用需求的定制解決方案進(jìn)行查找、配置并編程。賽普拉斯的最新計(jì)時解決方案軟件向?qū)Чぞ逤yClockWizard使用戶能定制計(jì)時解決方案，只需三個簡單的步驟就能滿足各種獨(dú)特的要求：

 · 通過參數(shù)搜索引擎明確適當(dāng)?shù)臅r鐘組件。

· 通過直觀的GUI定制配置指定的器件。

· 對進(jìn)行器件編程，實(shí)施工程設(shè)計(jì)評估。

CyClockWizard可從賽普拉斯網(wǎng)站下載。該工具為用戶提供了賽普拉斯的全系列計(jì)時解決方案，包括晶體振蕩器、時鐘生成器和緩沖器等。用戶可指定頻率、電壓、信號類型、封裝和溫度范圍等參數(shù)，從而快速找到適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。通過提出特殊的性能要求，如針對降低EMI的擴(kuò)頻調(diào)制類型等，我們還可進(jìn)一步改進(jìn)搜索功能。

 例如，我們要搜索一款采用SOIC封裝的8輸出CMOS零延遲緩沖器，且該產(chǎn)品應(yīng)支持工業(yè)溫度范圍，輸入/輸出頻率為100 MHz，這樣我們就能找到CY2308SXI-1緩沖器。但是，如果指定50MHz的輸入而不改變其他參數(shù)，那么搜索結(jié)果就會變?yōu)镃Y2308SXI1-4緩沖器。

 在某些情況下，如果對時鐘頻率有獨(dú)特要求或者其他方面存在要求，我們將建議用戶采用可編程的解決方案，進(jìn)而通過相關(guān)配置滿足自身具體需求。一旦確定了時鐘組件，CyClockWizard GUI將可讓用戶定義引腳分配細(xì)節(jié)（即將引腳配置為斷電或輸出啟用功能）和具體配置（即頻率），并編輯可用來對組件進(jìn)行編程的JEDEC文件。

 賽普拉斯最新系列可編程、低相噪聲時鐘FleXO（頻率高達(dá)690 MHz，典型RMS相位抖動為0.6 ps）就是一個較好地突顯了CyClockWizard綜合搜索和配置功能的例子。FleXO作為晶體振蕩器（XO）推出，采用6引腳的5.0mm x 3.2mm LCC封裝，此外也可作為采用8引腳和16引腳的TSSOP封裝的時鐘生成器。盡管賽普拉斯的FleXO系列旗下產(chǎn)品非常豐富，但CyClockWizard能根據(jù)高性能時鐘的獨(dú)特要求確定最合適的FleXO產(chǎn)品。

 FleXO的引腳分配、頻率、電壓和輸出類型以及I2C選擇或可通過引腳選擇的頻率容限（即能以0.2 ppm的步進(jìn)改變頻率，滿足系統(tǒng)測試需求）在GUI中提供了多種選擇和配置方案。此外，用戶還可就FleXO選擇最適合系統(tǒng)要求的相位噪聲，如配置示例截屏所示（圖1）。

 
圖1. 用CyClockWizard優(yōu)化賽普拉斯的低相位噪聲CY2X014 XO配置

獲得滿足具體系統(tǒng)要求的時鐘樣品是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在確認(rèn)解決方案之后所面臨的挑戰(zhàn)之一。經(jīng)銷商通常具有標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)時產(chǎn)品的存貨，但如果需要滿足定制非標(biāo)準(zhǔn)時鐘要求，則通常需要8到10周的交付周期，才能滿足設(shè)計(jì)修改和制造時間要求。CyClockWizard能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在庫存的空白芯片樣品上直接編程，或者生成必需的配置，讓經(jīng)銷商或銷售部門創(chuàng)建編程樣品，從而縮短了交付周期。

在上述FleXO例子中，一旦芯片配置最終完成，就能立即通過CY3675- CLKMAKER對FleXO器件進(jìn)行編程。CY3675- CLKMAKER是一款便攜式時鐘器件編程器，可通過USB線纜連接到PC或筆記本電腦，并得到了CyClockWizard的完全支持。如果CyClockWizard檢測到CY3675-CLKMAKER連接到電腦上，那么用戶可以立即啟動樣品編程。