ZHCACN9 may 2023 LMK6C
BAW 谐振器技术
体声波 (BAW) 是一种微谐振器技术，能够将高精度和超低抖动时钟直接集成到包含其他电路的封装中。在 BAW 振荡器中，BAW 与以下各项集成：并置的精密温度传感器；超低抖动、低功耗分数输出分频器 (FOD)；单端 LVCMOS 和差分 LVPECL、LVDS 和 HCSL 输出驱动器，以及由多个低噪声低压降 (LDO) 稳压器组成的小型电源复位时钟管理系统。
图 1 展示了 BAW 谐振器技术的结构。该结构包括一层夹在金属膜和其他层之间的压电式薄膜，用于限制机械能。BAW 利用这种压电式传导技术产生振动。
网络接口卡中的 BAW 振荡器
一些 SmartNIC 同时实现了通用时钟和独立参考 PCIe 时钟架构。该卡通过 PCIe 连接器从主板接收时钟。此外，如果连接器的通用时钟不可用，则该卡需要 PCIe 时钟源。由于 ASIC 和 FPGA 通常需要多个 PCIe 时钟，因此可能需要 PCIe 缓冲器。LMK6H BAW 振荡器可用于网络接口卡 (NIC) 应用，为 PCIe 缓冲器和 MUX 以及以太网缓冲器计时，如图 2 所示。
每个 NIC 或 SmartNIC 都需要一个以太网振荡器，这可能需要精确的抖动性能。TI 当前的设计 LMK6H、LMK6P 和 LMK6D 在 156.25MHz (12k-20M) 时提供 125fs 的最大抖动。该以太网振荡器用作以太网缓冲器的时钟源。PCIe 中使用的 LP-HCSL 缓冲器满足以太网时钟扇出的要求，即 CDCDB 系列。
图 1 体声波 (BAW) 谐振器的基本结构
图 2 典型的 SmartNIC 时钟树BAW 振荡器的优势
与微机电系统 (MEMS) 和石英振荡器相比，BAW 振荡器的主要优势之一是出色的抖动性能。图 4 展示了 TI BAW 振荡器设计的抖动性能。
TI 的 BAW 振荡器系列支持 1.8V、2.5V 和 3.3V 电源电压，并采用 DLE (3.2mm × 2.5mm) 和 DLF (2.5mm × 2mm) 封装，可节省紧凑型电路板设计的空间。图 3 在左侧展示了两种 BAW 振荡器布局，并与典型晶体布局和具有 BAW 振荡器组合的晶体进行了对比。
BAW 振荡器可耐受高达 105°C 的温度，并且与同类晶体振荡器设计相比，其故障前平均时间 (MTBF) 高出 20 - 30 倍。图 5 显示，BAW 振荡器在其整个使用寿命期间都能保持 ±25ppm 的可靠频率稳定性，包括所有老化和环境因素。在整个温度范围内，BAW 振荡器具有 ±10ppm 的频率稳定性，明显优于当前基于石英的振荡器。
图 6 展示了 BAW 振荡器的振动灵敏度。BAW 振荡器的典型振动灵敏度为 1ppb/g，这明显优于石英振荡器设计的 5-10ppb/g 灵敏度。
图 3 BAW 振荡器和晶体的 PCB 封装比较
图 4 BAW 振荡器 156.25MHz 相位噪声性能（归一化杂散模式）
图 5 BAW 振荡器与石英 XO：温度范围内的频率稳定性
图 6 BAW 振荡器和石英的振动灵敏度比较