چرا دستگاه های شبکه از 25 مگاهرتز و چندگانه آن به عنوان فرکانس استفاده می کنند؟

چرا دستگاه های شبکه از 25 مگاهرتز و چندگانه آن به عنوان فرکانس استفاده می کنند؟

در دستگاه‌های شبکه مانند کارت‌های شبکه، سوئیچ‌ها، روترها و تجهیزات اترنت، انتخاب فرکانس نوسانگر کریستالی با توجه به عملکردهای اصلی دستگاه، الزامات تراشه و استانداردهای پروتکل ارتباطی تعیین می‌شود. استفاده از نوسانگرهای کریستالی با فرکانس 25 مگاهرتز و چند برابر آن عمدتاً به دلیل همسویی نزدیک این سیستم فرکانس با استانداردهای اترنت، پروتکل‌های ارتباطی و معماری تراشه است که طراحی ساده، کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد را ممکن می‌سازد. توضیح مفصل در زیر ارائه شده است:

I. چرا 25 مگاهرتز را به عنوان فرکانس پایه انتخاب کنید؟

25 مگاهرتز یک مقدار انتخابی دلخواه نیست. این به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد زیرا دارای یک رابطه چند عدد صحیح با چندین فرکانس اصلی در ارتباطات شبکه است که ضرب یا تقسیم فرکانس را تسهیل می کند.

1.1 مطابق با الزامات فرکانس استاندارد اترنت

اترنت سریع (100BASE-TX): از یک ساعت 25 مگاهرتز به عنوان فرکانس انتقال داده استفاده می کند.

گیگابیت اترنت (1000BASE-T): از یک ساعت 125 مگاهرتز استفاده می کند که 25 مگاهرتز × 5 است.

10 گیگابیت (اترنت 10 گیگابیتی) و بالاتر: اگرچه فرکانس کلاک اصلی بالاتر است (مثلاً 156.25 مگاهرتز)، معمولاً می توان آن را با ضرب نوسانگر کریستالی 25 مگاهرتز از طریق یک PLL بدست آورد.

این نشان می دهد که 25 مگاهرتز، به عنوان فرکانس ساعت پایه، می تواند به طور مستقیم یا غیر مستقیم از فرکانس های عملیاتی PHY/MAC برای سرعت های اصلی اترنت پشتیبانی کند.

II. سهولت پیاده سازی فنی

2.1 ضرب فرکانس آسان از طریق PLL

تراشه‌های شبکه (مانند تراشه‌های PHY، MAC و سوئیچ) اغلب از مدارهای PLL (حلقه قفل‌شده فاز) به صورت داخلی برای تولید فرکانس‌های ساعت کاری مورد نیاز استفاده می‌کنند.

25 مگاهرتز × 2=50 مگاهرتز

25 مگاهرتز × 4=100 مگاهرتز

25 مگاهرتز × 5=125 مگاهرتز

25 مگاهرتز × 6.25=156.25 مگاهرتز (برای 10 گیگابایت)

از آنجایی که 25 مگاهرتز یک فرکانس پایه است که به راحتی می‌توان مضرب‌های عدد صحیح پایین را محاسبه کرد، طراحی PLL را ساده‌تر می‌کند، قفل کردن سریع‌تر را امکان‌پذیر می‌کند و خروجی پایدارتری را تضمین می‌کند.

2.2 سازگار با نیازهای تراشه اصلی

اکثر سازندگان تراشه های دستگاه های شبکه (مانند Broadcom، Realtek، Marvell، Intel، و غیره) به طور صریح از ورودی نوسانگر کریستالی 25 مگاهرتز در الزامات ساعت ورودی تراشه های PHY یا MAC خود پشتیبانی می کنند یا حالت های عملیاتی را برای ورودی 25 مگاهرتز ارائه می دهند.

III. مزایا در EMC، طراحی مدار و هزینه

3.1 کنترل EMI بهتر و یکپارچگی سیگنال بالا

در مقایسه با نوسان سازهای کریستالی با فرکانس های بالاتر (به عنوان مثال، 50 مگاهرتز، 100 مگاهرتز، 125 مگاهرتز، 150 مگاهرتز، و 200 مگاهرتز)، 25 مگاهرتز مزایای قابل توجهی از نظر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) ارائه می دهد:

فرکانس پایه کمتر منجر به تداخل هارمونیک کمتر می شود.

مسیریابی PCB برای مطابقت با مشخصات طراحی EMI آسان تر است.

الزامات کمتر برای محفظه ها و یکپارچگی قدرت، تسهیل یکپارچه سازی سیستم.

3.2 نوسان سازهای بلوری بالغ، پایدار و مقرون به صرفه{1}

نوسانگرهای کریستالی 25 مگاهرتز یکی از پرکاربردترین فرکانس‌ها در صنعت الکترونیک هستند که دارای مزایای زیر می‌باشند:

محصولات موجود--در قفسه فراوان و انواع مختلف.

هزینه های تولید پایین و قیمت های خرید مقرون به صرفه؛

یک زنجیره تامین بالغ با زمان کوتاه و کیفیت پایدار.

این برای سازندگان دستگاه‌های شبکه‌ای که در تولید-در مقیاس بزرگ فعالیت دارند بسیار جذاب است.

IV. مثال کاربردی در طراحی عملی

یک سوئیچ اترنت گیگابیتی را به عنوان مثال در نظر بگیرید:

تراشه کنترل اصلی به فرکانس کاری ورودی 125 مگاهرتز نیاز دارد.

در طراحی، می توان از یک نوسان ساز کریستالی 25 مگاهرتز استفاده کرد و فرکانس را می توان از طریق تراشه-در PLL داخلی به 125 مگاهرتز ضرب کرد.

در همین حال، ساعت 25 مگاهرتز را می توان به ماژول های دیگر (مانند PHY، MAC، یا ماژول های هماهنگ سازی ساعت) از طریق درخت ساعت توزیع کرد.

این به یک منبع ساعت یکپارچه دست می یابد، معماری ساعت را ساده می کند و پیچیدگی و هزینه های سیستم را کاهش می دهد.

خلاصه

دلایل استفاده دستگاه های شبکه از 25 مگاهرتز و مضرب های آن به عنوان فرکانس نوسان ساز کریستالی را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

نوسان سازهای کریستالی Hangjing به طور گسترده در دستگاه های شبکه (کارت های شبکه، سوئیچ ها، روترها، اترنت) استفاده می شود. علاوه بر محصولات صنعتی-، ما همچنین نوسان‌گرهای کریستالی با درجه حرارت بالا- گسترده (۵۵-~{5}} درجه) را ارائه می‌کنیم و می‌توانیم کاربرد نوسان‌گر کریستالی و راه‌حل‌های تطبیق را ارائه دهیم. اگر نیازهای مرتبطی دارید، لطفاً با فروش یا پرسنل فنی Hangjing تماس بگیرید.