ネットワーク デバイスが 25MHz およびその倍数を周波数として使用するのはなぜですか?

ネットワーク デバイスが 25MHz およびその倍数を周波数として使用するのはなぜですか?

ネットワーク カード、スイッチ、ルーター、イーサネット機器などのネットワーク デバイスでは、水晶発振器の周波数の選択は、デバイスのコア機能、チップ要件、通信プロトコル規格によって決まります。 25MHz およびその倍数の周波数の水晶発振器が使用されるのは、主にこの周波数システムがイーサネット規格、通信プロトコル、チップ アーキテクチャと緊密に連携しているためで、これにより設計の簡素化、コストの削減、およびパフォーマンスの向上が可能になります。詳細な説明は次のとおりです。

I. ベース周波数として 25MHz を選択する理由は何ですか?

25MHz は任意に選択された値ではありません。ネットワーク通信において複数のコア周波数と整数倍の関係があり、周波数の逓倍や除算が容易になるため、広く使用されています。

1.1 イーサネットの標準周波数要件を満たしています

ファスト イーサネット (100BASE-TX): データ送信周波数として 25MHz クロックを使用します。

ギガビット イーサネット (1000BASE-T): 25MHz × 5 である 125MHz クロックを使用します。

10GbE (10 ギガビット イーサネット) 以上: メイン クロック周波数は高くなります (例: 156.25MHz) が、通常は PLL を介して 25MHz の水晶発振器を逓倍することで得られます。

これは、ベース クロック周波数として 25MHz が、主流のイーサネット速度の PHY/MAC の動作周波数を直接的または間接的にサポートできることを示しています。

II.技術的な実装の利便性

2.1 PLL による簡単な周波数逓倍

ネットワーク チップ（PHY、MAC、スイッチ チップなど）は、内部で PLL（位相ロック ループ）回路を使用して必要な動作クロック周波数を生成することがよくあります。. 25MHz は、次のような一般的な高速周波数を効率的に生成できる中程度の入力周波数です。-

25MHz × 2=50MHz

25MHz × 4=100MHz

25MHz × 5=125MHz

25MHz × 6.25=156.25MHz (10GbE の場合)

25MHz は低整数倍の計算が容易な基本周波数であるため、PLL 設計が簡素化され、より高速なロックが可能になり、より安定した出力が保証されます。

2.2 主流のチップ要件との互換性

ほとんどのネットワーク デバイス チップ メーカー (Broadcom、Realtek、Marvell、Intel など) は、PHY または MAC チップの入力クロック要件で 25MHz 水晶発振器入力を明示的にサポートしているか、25MHz 入力の動作モードを提供しています。

Ⅲ． EMC、回路設計、コスト面でのメリット

3.1 優れた EMI 制御と高い信号整合性

より高い周波数の水晶発振器 (50MHz、100MHz、125MHz、150MHz、200MHz など) と比較して、25MHz には電磁干渉 (EMI) の点で大きな利点があります。

基本周波数が低いほど、高調波干渉が少なくなります。

PCB 配線は EMI 設計仕様に準拠しやすくなります。

エンクロージャと電源の完全性に対する要件が低くなり、システム統合が容易になります。

3.2 成熟し、安定し、コスト効率の高い水晶発振器-

25MHz 水晶発振器は、エレクトロニクス業界で最も広く使用されている周波数の 1 つであり、次のような利点があります。

豊富な既製製品とさまざまな種類。{0}{1}

低い製造コストと手頃な調達価格。

短いリードタイムと安定した品質を備えた成熟したサプライチェーン。

これは、大規模な生産に携わるネットワーク デバイス メーカーにとって非常に魅力的です。-

IV.実際の設計での応用例

ギガビット イーサネット スイッチを例に挙げます。

メイン制御チップには 125MHz の入力動作周波数が必要です。

この設計では、25MHz の水晶発振器を使用でき、チップの内蔵 PLL を介して周波数を 125MHz に逓倍できます。-

一方、25MHz クロックは、クロック ツリーを通じて他のモジュール (PHY、MAC、クロック同期モジュールなど) に分配できます。

これにより、統一されたクロック ソースが実現され、クロック アーキテクチャが簡素化され、システムの複雑さとコストが削減されます。

まとめ

ネットワーク デバイスが 25MHz およびその倍数を水晶発振器周波数として使用する理由は、次のように要約できます。

Hangjing 水晶発振器は、ネットワーク デバイス (ネットワーク カード、スイッチ、ルーター、イーサネット) で広く使用されています。工業用-グレードの製品に加えて、当社は広温度-高安定性-水晶発振器（-55~+125度）も提供しており、水晶発振器のアプリケーションとマッチングソリューションを提供できます。関連するニーズがある場合は、Hangjing の営業担当者または技術担当者にお気軽にお問い合わせください。