在高速光通信系統(tǒng)中，時(shí)鐘信號(hào)的相位穩(wěn)定性與輸出結(jié)構(gòu)決定了整個(gè)鏈路的同步能力與數(shù)據(jù)可靠性。傳統(tǒng)的CMOS單端輸出振蕩器難以滿足SerDes、CDR、PAM4調(diào)制等對(duì)低抖動(dòng)與對(duì)稱輸出的要求。此背景下，集差分輸出、低相位抖動(dòng)與頻率可調(diào)能力于一體的VCXO振蕩器，成為光模塊、高速ADC/DAC、PHY層芯片等設(shè)備的關(guān)鍵時(shí)鐘源。

差分輸出VCXO的定義與優(yōu)勢(shì)

差分輸出VCXO是指支持LVPECL、LVDS或HCSL等差分信號(hào)接口的電壓控制晶體振蕩器（VCXO）。其輸出由一對(duì)互補(bǔ)信號(hào)組成，可顯著抑制共模噪聲、降低傳輸干擾，并實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)邊沿對(duì)稱性。相較傳統(tǒng)單端輸出，差分結(jié)構(gòu)在光通信應(yīng)用中可提供更高信號(hào)完整性與遠(yuǎn)距離穩(wěn)定性，特別適用于光纖傳輸鏈路中的CDR、Clock Tree分布與抖動(dòng)過(guò)濾。

低抖動(dòng)特性與工程價(jià)值

VCXO的最大優(yōu)勢(shì)在于頻率可調(diào)，且搭載高品質(zhì)晶體與優(yōu)化模擬電路可實(shí)現(xiàn)超低相位抖動(dòng)。現(xiàn)代差分VCXO通常支持0.15ps~0.6ps RMS抖動(dòng)（12kHz~20MHz帶寬），滿足QSFP+/SFP28/OSFP光模塊、10G/25G以太網(wǎng)與5G通信平臺(tái)對(duì)時(shí)鐘邊沿穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求。低抖動(dòng)時(shí)鐘可顯著提升SerDes鏈路中CDR的鎖定成功率、眼圖質(zhì)量與數(shù)據(jù)恢復(fù)精度，是高可靠鏈路設(shè)計(jì)的核心組成部分。

光通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵應(yīng)用

光通信模塊常部署于數(shù)據(jù)中心、基站前傳、中繼傳輸與邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，VCXO在其中擔(dān)任精準(zhǔn)的參考時(shí)鐘或抖動(dòng)清除輸入源。典型應(yīng)用包括：

• CDR鎖相：推薦頻率：156.25MHz、312.5MHz，用于PAM4調(diào)制鏈路中SerDes定時(shí)恢復(fù)；
• ADC/DAC同步：使用頻點(diǎn)如80MHz、100MHz、125MHz，用于模擬前端高速采樣模塊；
• FPGA光接口：頻率范圍廣：50MHz~220MHz，搭配Zynq Ultrascale+、Stratix 10用于XCVR時(shí)鐘；
• 光模塊參考時(shí)鐘：用于SFP+/SFP28/OSFP模塊中LP4控制器的時(shí)鐘輸入。

典型頻率與芯片平臺(tái)推薦

-Semtech GN25L95 / GN25L96：推薦頻率156.25MHz，輸出LVPECL；
-Analog Devices ADN2814：推薦頻率155.52MHz，用于SDH/SONET模塊的CDR；
-Intel E-Tile / Agilex系列：建議搭配312.5MHz、622.08MHz VCXO，輸出LVDS；
-Microchip PM8358 SerDes：配合100MHz VCXO輸入，可實(shí)現(xiàn)可靠CDR對(duì)鎖。

封裝與電源兼容性

主流差分VCXO支持多種標(biāo)準(zhǔn)封裝（2520、3225、5032、7050），可根據(jù)光模塊板卡空間選擇。電源支持1.8V、2.5V與3.3V，兼容多種邏輯平臺(tái)電平標(biāo)準(zhǔn)。部分產(chǎn)品具備三態(tài)控制、待機(jī)模式與溫補(bǔ)能力，適應(yīng)工業(yè)/通信/車(chē)規(guī)級(jí)平臺(tái)的溫度漂移控制。

總結(jié)

差分輸出VCXO作為現(xiàn)代光通信系統(tǒng)的核心時(shí)鐘源，融合了低抖動(dòng)、差分接口、高穩(wěn)定性與拉頻能力，在光模塊、ADC/DAC同步、FPGA高速平臺(tái)及通信PHY鏈路中扮演著不可替代的角色。其在高速串行通信時(shí)代下的重要性與日俱增，未來(lái)將與DSP、SerDes和AI邊緣網(wǎng)絡(luò)深度集成，共同構(gòu)建穩(wěn)定、高速、同步的下一代通信系統(tǒng)。