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4-2019

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren Programmierbare Takt-ICs mit integriertem Quarz Die VersaClock-Familie programmierbarer Takt-ICs mit integriertem Quarz von IDT wird sukzessive erweitert. 2018 kam z. B. das Produkt VersaClock 6E hinzu. Programmierbare Takt- ICs mit integriertem Quarz sind in vielen Consumer- Applikationen einsetzbar. Quellen: Baljit Chandhoke, Sebastian Gerstl: Programmierbare Takt-ICs mit integriertem Quarz, „Elektronikpraxis” 3/2016 „IDT Expands Award- Winning VersaClock Family of Programmable Clock Generators with New VersaClock 6E“, www.idt.com/ about/press-room Die VersaClock-6E-Serie fällt durch mehrere neue Features, Möglichkeiten und Optionen auf. So sind auch Frequenzen im Kilohertzbereich möglich, und es gibt einen optionalen integrierten Quarz. Dies alles macht die VersaClock-6E- Produkte optimal geeignet für Daten-Center und Netzwerk- Equipment, wie beispielsweise industrielle Test- und Messaufbauten, digitale Videorecorder, professionelle Videodisplays und andere consumer-orientierte Kommunikationsanwendungen mit strengsten Anforderungen an Kosten, Leistungsaufnahme und Jitter. Schlüsselparameter Die Reihe VersaClock 6E zeichnet sich aus durch: • Ausgangsfrequenzen bis in den Kilohertzbereich, sodass Anwendungen in Audio, Realtime-Clock- und anderen Applikationen mit sehr präziser Synchronisation möglich werden. • einen optionalen integrierten Quarz, was den Vorteil einer möglichen Platzersparnis bedeutet. Von Vorteil ist weiter die Kombination mit einem kalibrierten Eingang, sodass auch Highend-Consumer-Anwendungen günstig umgesetzt werden können. • Auswahl zwischen vier Produkten (5P49V6965, 5P49V6967, 5P49V6968 und 5P49V6975) • Crystal-on-Die bedeutet fortschrittlichen, inneren Aufbau ohne Verzicht auf Leistungsfähigkeit und geringe Abmessungen. Hintergrund Üblicherweise entsteht ein Takt durch einen festen Quarzoszillator oder ein einfaches Takt- IC. Jedoch benötigen heutige komplexe Systeme oft mehrere Taktsignale für verschiedene Schnittstellen, wie USB oder Ethernet, als auch interne Funktionen. Doch die Verwendung mehrerer Quarzgeneratoren verlangt entsprechend Platz auf der Leiterplatte, abgesehen von Kosten und komplexeren Layouts. Besser ist daher ein einziger Taktgenerator mit mehreren Ausgangsignalen, ausgehend von nur einem Quarz. Noch einen Schritt weiter gehen programmierbare Taktgeneratoren. Sie sind nicht auf feste Ausgangsfrequenzen fixiert, sondern der Anwender kann Ausgangsfrequenzen gemäß seinen Wünschen festlegen. Wird hier jedoch ein externer Quarz verwendet, ist das Ganze nicht unproblematisch: • zusätzlicher Platzbedarf • Störanfälligkeit aufgrund der Quarz-Anschlussleitungen • garantierte Leistungsfähigkeit des Quarz-Taktgenerator-Paars • keine Feinabstimmung des Schaltkreises erforderlich • Layout unabhängig von Besonderheiten des Quarzes • Wiederverwendbarkeit für andere Designs, dadurch minimale Entwicklungszeit • mögliche Fertigungsprobleme, um eine dauerhafte Leistungsfähigkeit zu erzielen, wenn verschiedene Quarz-Anbieter in Frage kommen Denn Quarze unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller mehr oder weniger in ihren Spezifikationen, was oft übersehen wird. Alles in einem Gehäuse Bringt man Quarz und programmierbaren Taktgenerator in einem Gehäuse unter, erhält man eine komplette Multi-Output-Taktquelle von der Größe eines üblichen Taktgenerators. Der Quarz wird dabei neben oder über dem Taktgenerator integriert. Fortschritte in der Gehäusetechnik ermöglichen dies. Diese Integrationstechnik ließ sich bis vor kurzem jedoch nur für Taktgenerator-ICs mit einer Ausgangsfrequenz anwenden. Auch die VersaClock-6E-Serie überwindet dieses Problem. Hier ist ein integrierter sogenannter co-packaged Quarz unter einem Multi-Output-Taktgenerator angebracht. Das ermöglicht die Verwendung eines Standardgehäuses mit dem gleichen Footprint von z. B. 4 × 4 mm und der üblichen Bauhöhe von 0,9 mm eines konventionellen Taktgenerator-ICs. Auch elektrisch ist das Ganze kompromisslos. So werden etwa bis zu vier unabhängige Ausgangssignale, von denen jedes in der Frequenz (z.B. bis 350 MHz) und für LVDS, LVPECL, HCSL oder Dual-LVCMOS mit einer 16 hf-praxis 4/2019

Quarze und Oszillatoren individuell wählbaren Spannung (1,8/2,5/3,3 V) konfigurierbar ist. Hinzu kommen u.a.: • individuell programmierbare Ausgangsfreigabe • Reglung der Anstiegsgeschwindigkeit • Streuspektrum-Funktion Der Phasen-Jitter ist so gering, dass alle Anforderungen von 1G/10G-Ethernet und PCI Express Gen 1, 2, 3 sowie für zahlreiche SoCs und FPGAs erfüllt werden und zwar ohne Kompromisse bei der Stromaufnahme (Core-Stromverbrauch z.B. 30 mA). Auch die Gefahr einer unerwünschten Interaktion mit einem anderen Bauteil infolge sehr geringen Abstands ist nun minimal. Blockaufbau eines VersaClock 6E Fazit Bei den programmierbaren Takt- ICs mit integriertem Quarz ist die Platzierung des Chips oberhalb des Quarzes gelungen, ohne die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems zu beeinträchtigen. Die Produkte von IDT, etwa aus der VersaClock-6E-Serie, bieten nicht nur kompromisslos, sondern sogar vorteilhaft das, was für einen programmierbaren Taktgenerator mit mehreren Ausgängen und mit externem Quarz üblich ist. Sie stellen eine robuste Lösung ohne Leistungseinbußen, mit hervorragenden Taktspezifikationen und mit geringer Stromaufnahme bei kleiner Baugröße dar. FS Bewegen Sie Großes mit uns! Für unseren Stammsitz in Crailsheim suchen wir zum nächstmöglichen Termin einen • Entwicklungsingenieur Elektrotechnik, Bereich Funkmodule (m/w/d), • Embedded Software Entwicklungsingenieur (m/w/d), • Technischer Mitarbeiter im Bereich Systementwicklung (m/w/d), • Studenten (m/w/d) für ein Praktikum / Praxissemester im Bereich Systementwicklung. Möchten auch Sie „drahtlos viel bewegen“? Dann bewerben Sie sich über das Online-Formular auf unserer Homepage oder schicken Sie Ihre Bewerbungsunterlagen inklusive Ihrer Gehaltsvorstellungen und Ihres frühestmöglichen Eintrittsdatums bitte ausschließlich per E-Mail an: bewerbung@radiomatic.com Kommen Sie zum Marktführer für drahtlose Maschinensteuerungen! HBC-radiomatic GmbH • Personalabteilung Haller Straße 45 – 53 • 74564 Crailsheim • Tel. 07951 393-0 www.hbc-radiomatic.com hf-praxis 4/2019 17

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