Pourquoi les périphériques réseau utilisent-ils 25 MHz et ses multiples comme fréquences ?

Pourquoi les périphériques réseau utilisent-ils 25 MHz et ses multiples comme fréquences ?

Dans les périphériques réseau tels que les cartes réseau, les commutateurs, les routeurs et les équipements Ethernet, la sélection de la fréquence de l'oscillateur à cristal est déterminée par les fonctions principales du périphérique, les exigences en matière de puce et les normes de protocole de communication. L'utilisation d'oscillateurs à quartz avec une fréquence de 25 MHz et ses multiples est principalement due à l'alignement étroit de ce système de fréquence avec les normes Ethernet, les protocoles de communication et les architectures de puces, ce qui permet une conception simplifiée, des coûts réduits et des performances améliorées. Une explication détaillée est fournie ci-dessous :

I. Pourquoi choisir 25 MHz comme fréquence de base ?

25 MHz n'est pas une valeur choisie arbitrairement. Il est largement utilisé car il entretient une relation multiple entière avec plusieurs fréquences centrales dans les communications réseau, facilitant la multiplication ou la division de fréquence.

1.1 Répond aux exigences de fréquence standard Ethernet

Fast Ethernet (100BASE-TX) : utilise une horloge de 25 MHz comme fréquence de transmission des données.

Gigabit Ethernet (1000BASE-T) : utilise une horloge de 125 MHz, soit 25 MHz × 5.

10GbE (10 Gigabit Ethernet) et supérieur : bien que la fréquence d'horloge principale soit plus élevée (par exemple, 156,25 MHz), elle peut généralement être obtenue en multipliant l'oscillateur à cristal de 25 MHz via une PLL.

Cela indique que 25 MHz, comme fréquence d'horloge de base, peut prendre en charge directement ou indirectement les fréquences de fonctionnement de PHY/MAC pour les vitesses Ethernet grand public.

II. Commodité de mise en œuvre technique

2.1 Multiplication de fréquence facile via PLL

Les puces réseau (telles que les puces PHY, MAC et de commutation) utilisent souvent des circuits PLL (Phase Locked Loop) en interne pour générer les fréquences d'horloge de fonctionnement requises.. 25MHz est une fréquence d'entrée modérée qui peut générer efficacement des fréquences communes à haute vitesse-, telles que :

25 MHz × 2=50MHz

25 MHz × 4=100MHz

25 MHz × 5=125MHz

25 MHz × 6.25=156.25MHz (pour 10GbE)

Étant donné que 25 MHz est une fréquence de base avec des multiples entiers faibles-à-calculer facilement, cela simplifie la conception de la PLL, permet un verrouillage plus rapide et garantit une sortie plus stable.

2.2 Compatible avec les exigences grand public en matière de puces

La plupart des fabricants de puces de périphériques réseau (tels que Broadcom, Realtek, Marvell, Intel, etc.) prennent explicitement en charge l'entrée d'oscillateur à cristal de 25 MHz dans les exigences d'horloge d'entrée de leurs puces PHY ou MAC, ou proposent des modes de fonctionnement pour une entrée de 25 MHz.

III. Avantages en matière de CEM, de conception de circuits et de coût

3.1 Meilleur contrôle EMI et intégrité élevée du signal

Par rapport aux oscillateurs à cristal avec des fréquences plus élevées (par exemple 50 MHz, 100 MHz, 125 MHz, 150 MHz et 200 MHz), 25 MHz offre des avantages significatifs en termes d'interférences électromagnétiques (EMI) :

Une fréquence fondamentale plus basse entraîne moins d'interférences harmoniques ;

Le routage des PCB est plus facile à respecter les spécifications de conception EMI ;

Exigences réduites en matière de boîtiers et d’intégrité de l’alimentation, facilitant ainsi l’intégration du système.

3.2 Oscillateurs à cristal matures, stables et rentables

Les oscillateurs à cristal de 25 MHz font partie des fréquences les plus utilisées dans l'industrie électronique, avec les avantages suivants :

De nombreux produits disponibles dans le commerce--et une grande variété de types ;

Faibles coûts de fabrication et prix d’achat abordables ;

Une chaîne d'approvisionnement mature avec des délais de livraison courts et une qualité stable.

Ceci est très attractif pour les fabricants d'appareils réseau engagés dans une production à grande échelle-.

IV. Exemple d'application en conception pratique

Prenons l'exemple d'un commutateur Gigabit Ethernet :

La puce de contrôle principale nécessite une fréquence de fonctionnement d'entrée de 125 MHz ;

Dans la conception, un oscillateur à cristal de 25 MHz peut être utilisé et la fréquence peut être multipliée à 125 MHz via la PLL intégrée-de la puce ;

Pendant ce temps, l'horloge de 25 MHz peut être distribuée à d'autres modules (tels que les modules PHY, MAC ou de synchronisation d'horloge) via une arborescence d'horloge ;

Cela permet d'obtenir une source d'horloge unifiée, de simplifier l'architecture d'horloge et de réduire la complexité et les coûts du système.

Résumé

Les raisons pour lesquelles les périphériques réseau utilisent 25 MHz et ses multiples comme fréquences d'oscillateur à cristal peuvent être résumées comme suit :

Les oscillateurs à cristal Hangjing sont largement utilisés dans les périphériques réseau (cartes réseau, commutateurs, routeurs, Ethernet). En plus des produits de qualité industrielle-, nous proposons également des oscillateurs à cristal à large -température et haute stabilité-(-55~+125 degrés) et pouvons fournir des applications d'oscillateurs à cristal et des solutions correspondantes. Si vous avez des besoins pertinents, n'hésitez pas à contacter le personnel commercial ou technique de Hangjing.