差分晶振在高速 FPGA 设计中具有非常重要的应用，尤其是在对时钟精度、抗干扰能力、信号完整性要求高的系统中，比如：

· 高速串行接口(PCIe、SFP+/QSFP、10G Ethernet、DDR4/DDR5)

· 多通道数据采集系

· 高速通信系统(SerDes)

· 精确同步系统(时间戳、ADC/DAC 驱动)

一、什么是差分晶振？

差分晶振(Differential Oscillator)是一种输出差分信号(如 LVDS、LVPECL、HCSL)的有源晶体振荡器，其输出两个互为反相的时钟信号(CLK+ 和 CLK−)。它不同于传统的单端晶振(如 CMOS 输出的 Oscillator)。

二、差分信号的优势：

三、差分晶振在高速 FPGA 上的应用

1. 作为高速接口参考时钟

PCIe、10G/25G Ethernet、SATA 等高速接口必须使用差分参考时钟；

通常使用 100 MHz 或 156.25 MHz 差分晶振(如 HCSL/LVDS 输出)；

FPGA 内部的 GTX/GTH/GTP 等高速收发器模块(Transceivers) 需要这些差分参考时钟。

典型连接：

差分晶振 → FPGA GTREFCLK0/1(高速收发器参考时钟引脚)

2. 时钟树的核心时钟源

多通道高速系统中，使用差分晶振驱动一个时钟分配芯片(如 SI5341/AD9528)，再输出多个同步时钟；

适用于多 ADC、DAC、FPGA 通信时钟对齐。

结构示意：

差分晶振 → 时钟管理芯片(如 PLL / Fanout Buffer)

↓

多个同步时钟 → FPGA/ADC/DAC

3. 驱动 FPGA 内部 PLL/MMCM

差分晶振可用于提供高品质时钟输入(如通过 IBUFDS 接口进入 FPGA)，再由内部 PLL/MMCM 输出系统各模块时钟；提升时钟质量，降低整体系统时钟抖动。

常见差分输出类型与 FPGA 兼容性

✔ 建议根据 FPGA 厂商推荐使用匹配的差分输出类型。

四、差分晶振选型建议

优先选择协议推荐频率：

PCIe：100 MHz；

SFP+/10G Ethernet：156.25 MHz；

25G/40G Ethernet：312.5 MHz；

JESD204B/C：250 MHz、312.5 MHz、625 MHz 等。

参考 FPGA 官方文档推荐时钟范围；

抖动指标要低：

RMS jitter < 0.5 ps(高速接口要求)；

特别重要于 PCIe、JESD204C、10G/25G Ethernet。

五、差分晶振在高速 FPGA 上的常用频率

✔ 具体型号建议联系杭晶销售或技术工程师 推荐使用匹配的差分输出类型。

六、总结

差分晶振在现代高速 FPGA 系统中几乎是标配，是确保系统高速通信与同步性能的关键器件。

如果你有具体的 FPGA 型号(如 Xilinx Zynq Ultrascale+、Intel Stratix 10)、差分晶振型号，或通信接口需求(如 PCIe Gen3/SFP+)，苏州杭晶可以帮你推荐最合适的时钟配置方案与原理图连接设计。