4-2019

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