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理解 CMOS 时钟的初学者指南

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浏览：- 发布日期：2024-11-13 17:25:41【大中小】

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用于频率生成和定时的设备和产品有很多，并且 RF 行业的所有首字母缩略词和复杂术语，试图理解每种类型的 clock 或 oscillator 的作用可能会令人困惑。

在本文中，我们将帮助澄清围绕 CMOS clocks 的一些混淆。我们将介绍这些设备是什么、它们为什么重要，以及如何知道它们是否最适合您的应用。

时钟和振荡器之间的区别
有些人对 Clocks 和 Oscillators 之间的区别感到困惑的部分原因是这两个术语有时会错误地互换使用。振荡器由晶体组成，其上施加了电荷。这种电荷导致晶体以特定频率振动和振荡，在此过程中产生信号。
“时钟”一词更抽象一些。从最基本的意义上讲，clock 的目的是以某种方式调节进程或设备。clock 的工作是维护 cycles 和 instructions 的时序，以确保较大的系统正常运行并保持同步。具体应用示例包括从汽车中的时钟到通信设备中更先进的计时设备。
Crystal oscillator 可用于产生 Clock 信号，这可能是 Clocks 和 Oscillators 之间混淆的根源。从本质上讲， Oscillators 可以指输出 timing 信号的简单 Clocks 或用于精确 signal references 的更复杂的 module。时钟只是指前者。
换句话说，clock 是一种不使用任何形式的温度补偿（TCXO）或烤箱控制（OCXO）的振荡器。将时钟视为没有 “oven controlled” 或 “OC” 的 OCXO 的一种方式。
请记住： 时钟晶振只是 XO。

CMOS 时钟
一种类型的 clock 是互补金属氧化物半导体（CMOS） clock。clocks输出logic level timing reference，CMOS clocks输出CMOS logic。
CMOS clocks 用于帮助 timing devices 在许多不同的系统和产品中运行，就像一般 clocks 一样。他们扮演的角色有点类似于管弦乐队的指挥，确保电路中的一切都在正确的时间和正确的顺序发生。
使用 CMOS 技术的一些最简单的产品示例是数字时钟，例如手表或汽车、微波炉或家用烤箱中的时钟。但同样的技术也用于在更极端的环境中为更复杂的系统提供高级计时功能，包括：
1、军事应用
2、通信系统
3、航天器和卫星
4、任何可能受到强烈外部振动或 G 力威胁的地方

印刷电路板（PCB）上的走线几乎就像高速公路一样，将时钟信号带到需要去的地方。clock 信号的频率越高，就越容易受到相位噪声、失真和衰减的影响。将这种风险降至最低的最基本步骤之一是为您的 application 选择正确的 clock output type 。CMOS clocks 的输出特别适合于具有较短走线长度和较低频率 clock source 的电路，此处定义为低于 200 Mhz。CMOS 输出主要用于数字电路，而模拟电路通常更适合由正弦波输出提供服务。
CMOS 时钟的最大好处之一是低功耗。与其他解决方案相比，它们的实施成本也相对较低。CMOS clocks 还具有良好的抖动性能和通常较低的相位噪声。这些 clocks 有不同的变体，包括低电压（LVCMOS）和高速（HCMOS）设计。

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