【導(dǎo)讀】時(shí)鐘緩沖器就是常說(shuō)的Clock Buffer,通常是指基于非PLL的扇出型緩沖器,是一種將一路時(shí)鐘源信號(hào)通過(guò)頻率復(fù)制生成多路時(shí)鐘信號(hào)的器件,通常時(shí)鐘緩沖器還兼具有時(shí)鐘分配,格式轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換的功能。
時(shí)鐘緩沖器就是常說(shuō)的Clock Buffer,通常是指基于非PLL的扇出型緩沖器,是一種將一路時(shí)鐘源信號(hào)通過(guò)頻率復(fù)制生成多路時(shí)鐘信號(hào)的器件,通常時(shí)鐘緩沖器還兼具有時(shí)鐘分配,格式轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換的功能。
對(duì)于需要多路時(shí)鐘信號(hào)的電子系統(tǒng)來(lái)說(shuō),時(shí)鐘源加時(shí)鐘緩沖器的方案可以有效降低系統(tǒng)成本,簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì),為系統(tǒng)多個(gè)組件提供多路參考時(shí)鐘。時(shí)鐘緩沖器功能雖然簡(jiǎn)單,但使用中同樣有挑戰(zhàn)。下面從幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)看時(shí)鐘緩沖器對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的影響。
首先,如果多路時(shí)鐘輸出被分別用在通信的驅(qū)動(dòng)端和接收端做參考時(shí)鐘,那么輸出之間的skew就變得十分重要。這個(gè)值會(huì)減小數(shù)據(jù)建立保持時(shí)間的裕量,特別是對(duì)高速數(shù)據(jù)接口來(lái)說(shuō),整個(gè)時(shí)間窗口(T)變小,每一部分的預(yù)算都很有限,這是就需要關(guān)注緩沖器的這個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響。
外同步時(shí)鐘源建立保持時(shí)間
其次,時(shí)鐘源經(jīng)過(guò)緩沖器后,緩沖器本身的抖動(dòng)會(huì)增加到時(shí)鐘的內(nèi)在抖動(dòng)上,從而惡化整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的相位噪聲,這個(gè)參數(shù)定義為緩沖器的附加抖動(dòng)或者在指定頻帶范圍內(nèi)的附加相位噪聲。
時(shí)鐘緩沖器本身不產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),除非有輸入信號(hào),否則不能測(cè)量相位抖動(dòng)。為了定性分析緩沖器對(duì)于相位抖動(dòng)的影響,必須首先測(cè)量時(shí)鐘源的相位抖動(dòng),然后是時(shí)鐘源和緩沖器一起工作時(shí)的相位抖動(dòng),緩沖器的相位抖動(dòng)可以通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)。在計(jì)算相位抖動(dòng)時(shí)通常做的假設(shè)是時(shí)鐘源和緩沖器噪聲不相關(guān),而且由純粹的隨機(jī)抖動(dòng)組成。
附加抖動(dòng)計(jì)算方法
從以上公式可以推導(dǎo)出一個(gè)很有趣的現(xiàn)象,如果時(shí)鐘源的抖動(dòng)300fs,經(jīng)過(guò)附加抖動(dòng)為50fs的緩沖器后,理論上輸出的總抖動(dòng)為304fs,會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際惡化的程度并不高。如果時(shí)鐘源抖動(dòng)為50fs,經(jīng)過(guò)同樣的緩沖器后,輸出總抖動(dòng)為70.7fs,整體惡化了20多fs。由此可見(jiàn)當(dāng)時(shí)鐘源抖動(dòng)很小時(shí),緩沖器的附加抖動(dòng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的惡化程度就會(huì)非常顯著。
我們?cè)購(gòu)臏y(cè)量誤差的角度展開(kāi)一下,假如系統(tǒng)測(cè)量有±1fs的誤差,第一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)得的總抖動(dòng)是303fs-305fs的話(huà),計(jì)算得出的緩沖器附加抖動(dòng)是42.5fs-55fs,實(shí)際誤差-7.5fs到5fs。對(duì)于第二個(gè)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō),69.7fs-71.7fs的總抖動(dòng),計(jì)算得出的緩沖器附加抖動(dòng)是48.5fs-51.4fs,實(shí)際誤差只有-1.5fs到1.4fs。從這個(gè)角度看,測(cè)試系統(tǒng)盡量選擇抖動(dòng)小的時(shí)鐘源。
不同時(shí)鐘源抖動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)比
當(dāng)然附加抖動(dòng)性能還和輸入時(shí)鐘的信號(hào)轉(zhuǎn)換率(slew rate)強(qiáng)相關(guān),較低的slew rate通常導(dǎo)致較高的附加抖動(dòng)。同時(shí)不同的緩沖器,對(duì)于不同的slew rate時(shí)鐘源,其附加抖動(dòng)的性能差異也很大,大家可以參考有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)一步深入理解。
兩個(gè)不同時(shí)鐘緩沖器的附加相位抖動(dòng)對(duì)比輸入時(shí)鐘的信號(hào)轉(zhuǎn)換率slew-rate
時(shí)鐘緩沖器其它主要參數(shù)
● 可支持的輸入時(shí)鐘源的類(lèi)型:?jiǎn)味耍罘?,晶體輸入等
● 支持輸出的時(shí)鐘路數(shù):5路,10路等
● 支持輸出的時(shí)鐘信號(hào)類(lèi)型:LVPECL,LVDS,LVCMOS等
多年來(lái),大普通信持續(xù)保持研發(fā)高投入,繼1:10單端時(shí)鐘緩沖器INS6110之后,又新推出了一款1:10差分輸出緩沖器INS6310A,對(duì)標(biāo)市場(chǎng)主流應(yīng)用型號(hào),為無(wú)線(xiàn)基站BBU&RRU、有線(xiàn)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、服務(wù)器和高速以太網(wǎng)等眾多應(yīng)用場(chǎng)景提供更多選擇。
INS6110和INS6310A都是基于非PLL的扇出型緩沖器,時(shí)鐘輸出有兩個(gè)獨(dú)立的區(qū),每個(gè)區(qū)都具備獨(dú)立于內(nèi)核電壓的專(zhuān)用電源電壓引腳,可啟動(dòng)簡(jiǎn)單的電壓電平轉(zhuǎn)換。器件的通用輸入級(jí)可支持兩個(gè)差分或單端輸入和一路晶體輸入,低噪聲2:1輸入復(fù)用器支持無(wú)差錯(cuò)切換,可消除輸入時(shí)鐘切換期間無(wú)效脈沖傳輸?shù)狡骷敵龆说娘L(fēng)險(xiǎn)。INS6310A差分輸出可以按Bank分別配置為L(zhǎng)VDS,LVPECL或HCSL輸出格式。具體參數(shù)參考下表:
來(lái)源:大普通信
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