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PCB設計の重要性
SiTime（サイタイム）のMEMS発振器を採用したお客様の中で、“PCB設計” をご担当されたお客様もいらっしゃるのではないでしょうか。
“発振器” も他の半導体デバイス同様、特性を活かすための適切な「デカップリングやバイパス」を行う必要があります。
一般的に、コンデンサーを近くに配置する方法があります。
これらのコンデンサーは、以下３つの重要なポイントをおさえるために、必要不可欠です。
1. デバイスに瞬間的な電流を供給する！
2. システム上のノイズを低減する！
3. 電源ノイズを GND に逃す！
MEMS発振器のPCB設計の手引き
デカップリングコンデンサー
発振器には、かなり大きい負荷が電源にかかります。
特に、高周波で信号の立ち上がりが急峻な場合には、電源から電流を速やかに供給することが難しいです。
十分な電流をデバイスへ供給するためには、デカップリングコンデンサーが必要になります。
SiTime製品の場合、シングル、差動に関わらず、発振器のVDDピンとGND間に0.1μF のセラミックデカップリングコンデンサーを使うことを推奨します。
下の図は、4ピンの発振器に0.6×0.3 サイズのデカップリングコンデンサーを付けた場合の、レイアウト例です。
※1 各パッケージ別に記載
※2 配線はソルダーレジストで保護してください。
※3 ピン１は採用する発振器によって、ファンクションが割り当てられる場合があるので注意
（イネーブルやスタンバイ、スペクトラム拡散のディセーブル、電源制御など）
バイパスコンデンサー
システムのノイズ抑制を目的とした際、SiTime のMEMS発振器では、0.1μF のデカップリングコンデンサーで十分なバイパス効果が期待できます。
追加のバイパスコンデンサーは不要です。なお、150MHz を超えるような高い周波数を出力する差動の発振器などでは、電源へのノイズを減らす
対策も有効です。例として、1nF あるいは 10nF のバイパスコンデンサーを追加すると効果がある場合があります。 困った際にはお試しください。
電源ノイズの低減
0.1μFのコンデンサー×1pcs を VDD-GND間に付けることでVDDにかかる電源ノイズをGNDへ逃すことが可能です。
SiTimeのMEMS発振器は、レギュレータを内蔵していますので、電源ノイズの影響を受けにくくなっています。
通信系のアプリケーションのような、ジッターが重要なシステムでは、注意が必要です。
電源ノイズの影響をさらに減らすため、RCかLC を使った電源ノイズフィルターを使用することも有効です。
MEMS発振器の推奨レイアウトについて
詳細はメーカーに定義されていますが、一般的な内容を含めて以下にそのポイントをまとめました。
・ VDD-GND 間のデカップリングコンデンサーは、できるだけVDDの近く（1～2mm）に配置！
・ 発振器は、できるだけクロック供給先の近くに配置！
・ クロック信号の配線は、短く！
・ クロック信号は、PCBのエッジ近くに配置しない！
・ 発振器の下のPCB 領域に、 VDD や他の高速信号の配線を配置しない！（GNDを配置することを強く推奨）
・ Viaを使ってクロック信号を配線しない！（インピーダンスが変化し、反射のリスクが高くなる）
・ クロック信号を、PCBのVDDやGNDレイヤーに配置しない！
・ クロック信号は、直角に曲げない！
・ 差動型のクロック信号を配線する場合は、ペアの長さが同じになるように！
最後に
いかがでしたでしょうか。
今回は、SiTimeのMEMS発振器のPCB設計の注意点やガイドラインをまとめました。
是非、設計時に迷われた際には、お気軽にお問い合わせください。