很多工程师在选型时钟源时都会问出这个问题“可编程晶振和有源晶振到底哪个好”首先我们需要先理清一个容易混淆的概念可编程晶振本质上也是“有源晶振”的一种。日常对话中大家说的“有源晶振”往往特指传统固定频率输出的石英晶体振荡器SPXO而“可编程晶振”则指可以通过编程灵活改变输出频率的晶体振荡器。一、从内部结构看本质差异1. 有源晶振SPXO架构固定频率有源晶振例如YSO110TRYSO230LR系列内部核心是一片AT切的石英晶片搭配振荡电路输出频率晶振直接工作在目标频率上基频或者通过选频放大得到的奇次泛音泛音晶体振荡器。对于低频如10MHz、25MHz等通常是基频振荡输出频率与晶片的厚度成反比晶片越薄输出频率越高对于上百MHz的高频可能采用泛音的方式实现。2. 可编程晶振Programmable Oscillator架构可编程晶振例如YSO690PRYSO212PU系列内部通常包含一个高稳定度的参考时钟比如基于MEMS谐振器或AT切石英晶体通过锁相环PLL将频率倍频到较高频率再经过一个包含小数分频的反馈回路和输出分频器生成用户需要的任意频率。频率的“可编程”就是通过改写分频比寄存器来实现的。这种架构天然提供了极大的频率灵活性但也引入了PLL的相位噪声、参考杂散和分频器抖动所以传统上大家会认为可编程晶振的“底噪”不如固定频率晶振干净。不过随着低噪声PLL设计和MEMS工艺的进步高性能可编程晶振的抖动指标已经能和不少固定频率有源晶振相媲美这一差距正在急剧缩小。二、有源晶振与可编程晶振应用场景选型指南有源晶振和可编程晶振哪个好具体还是要看客户应用上面哪个更适合电路设计与客户板子适配性更强主要看以下几点可供参考1、相位噪声与抖动对于有源晶振(例如YSO110TR)可以实现非常低的相噪和抖动CMOS输出的25M有源晶振RMSjitter12kHz5MHz可以做到150fs用于高速通信上面的差分有源晶振(例如YSO231LJ)156.25MHzRMSjitter12kHz20MHz甚至可以做到50fsRMS而可编程晶振受限于内部PLL的带内噪声和参考频率的倍频恶化相噪和jitter往往会比有源晶振差一点CMOS输出的25M可编程晶振RMS抖动在1ps左右但是随着可编程芯片的不断优化高频的差分晶振156.25MHzRMSjitter12kHz20MHz也可以做到80fs(例如YSO212PU)对绝大多数数字电路如FPGA、以太网、SERDES来说这个抖动水平完全满足要求。2、频率灵活性有源晶振品的输出频率在晶片厚度、电极镀银工艺、电极结构设计等制程参数在生产阶段预先定型不可更改。每一个新频率点都需要单独备料生产周期通常需要4周在没有备料的情况下急单非常被动。可编程晶振则可以用一片空白器件通过编程接口几秒钟就能烧录成目标频率现场即可完成。支持在1MHz数千MHz范围内任意频率输出部分还支持多种输出逻辑LVCMOS、LVDS、LVPECL等自由配置。对于原型验证、多频点产品平台、需要快速响应的中小批量订单非常友好3、可编程晶振和有源晶振到底哪个好主要还是看哪个产品与客户端应用更适配优选固定频率有源晶振的场景像一些射频信号源、微波通信、仪器仪表中的参考时钟对相位噪声有极致要求大批量单一标准频率的消费类产品。优选可编程晶振的场景就比如需要快速打样、备料频率在开发后期可能调整的项目。FPGA、SoC、以太网交换机、嵌入式处理器等需要多种频率但抖动要求不算极端的数字系统。一板多用、多型号共板设计通过软件配置不同时钟频率的平台。工业、车载等对交期缩短、单料号管理、长期稳定供货有强烈需求的场合。