Texas Instruments LMK5C33414A高性能网络同步器包括一个抖动清除器，专为满足严格的无线通信和基础设施应用要求而设计。网络同步器集成了三个DPLL，可提供无中断抖动和开关衰减，环路带宽可编程，无需外部环路滤波器。此功能最大限度地提高了设备的灵活性和易用性。每个DPLL相位将配对的APLL锁定到参考输入。

数据手册：*附件：Texas Instruments LMK5C33414A高性能网络同步器数据手册.pdf

APLL3采用TI专有的体声波 (BAW) 技术，具有超高性能PLL。无论抖动和DPLL基准输入频率特性如何，它都能产生最大RMS抖动为42fs典型值/60fs的491.52MHz输出时钟。APLL2和APLL1提供了第二或第三频率和/或同步域的选项。

基准验证电路监控DPLL参考时钟，并在检测到切换事件时在它们之间进行无中断切换。可启用零延迟模式 (ZDM) 和相位抵消功能，以控制输入到输出之间的相位关系。Texas Instruments LMK5C33414A可通过SPI或^I2C^接口实现全面可编程。板载EEPROM可用于定制系统启动时钟。该设备有出厂默认ROM配置文件作为备用选项。

特性

• 基于BAW VCO的超低抖动无线时钟
  • 491.52MHz时42fs典型值/60fs最大RMS抖动
  • 245.76MHz时47fs典型值/65fs最大RMS抖动
• 三个高性能数字锁相环 (DPLL) 和配对模拟锁相环 (APLL)
  • 1mHz至4kHz可编程DPLL环路带宽
  • < 1ppt DCO频率调整步长
• 四个差分或单端DPLL输入
  • 1Hz (1PPS) 至800MHz输入频率
  • 数字保持和无中断切换
• 14差分输出，可编程HSDS/LVPECL、LVDS和HSCL输出格式
  • 高达18个总频率输出，在OUT0_P/N、OUT1_P/N、GPIO1和GPIO2上配置6个LVCMOS频率输出，或者配置12个差分输出
  • 1Hz (1PPS) 至1250MHz输出频率，具有可编程摆幅和共模
  • 符合PCIe Gen 1至6标准
• ^I2C^ 、3线SPI或4线SPI接口
• -40 °C至+85 °C环境工作温度

典型简化框图

高性能网络同步器LMK5C33414A技术解析与应用

一、产品概述

LMK5C33414A是德州仪器(TI)推出的一款高性能网络同步器和抖动消除器，专为无线通信和基础设施应用设计。该器件采用64引脚VQFN封装(9mm×9mm)，工作温度范围为-40°C至85°C，具有以下突出特点：

• ‌超低抖动BAW VCO技术‌：在491.52MHz频率下典型RMS抖动仅为40fs(最大57fs)，在245.76MHz下为50fs(最大62fs)
• ‌多PLL架构‌：集成3个数字锁相环(DPLL)和3个模拟锁相环(APLL)，包括基于BAW(体声波)技术的超高性能APLL
• ‌灵活的输入输出配置‌：4个差分或单端DPLL输入，14个差分输出，支持多种输出格式
• ‌高精度同步‌：支持SyncE、IEEE-1588 PTP等同步协议，满足无线网络严格时序要求

二、关键特性与技术参数

1. 时钟性能指标

• ‌输出频率范围‌：1Hz(1PPS)至1250MHz
• ‌输出抖动性能‌：
  • 491.52MHz：40fs典型/57fs最大(12kHz-20MHz积分带宽)
  • 245.76MHz：50fs典型/62fs最大
  • 122.88MHz：55fs典型/86fs最大
• ‌相位噪声性能‌：在1MHz偏移处典型值为-155dBc/Hz

2. 输入特性

• ‌参考输入‌：4路差分/单端输入(IN0-IN3)，支持1Hz至800MHz输入频率
• ‌XO输入‌：支持10MHz至156.25MHz，可配置为LVCMOS或差分输入
• ‌输入监测‌：集成频率、丢失脉冲、短脉冲和相位有效监测功能

3. 输出特性

• ‌输出格式‌：可编程为HSDS、LVDS、AC-LVPECL、HCSL或LVCMOS(1.8V/2.65V)
• ‌输出驱动‌：14路差分输出，支持高达1250MHz频率
• ‌输出同步‌：支持输出分频器同步和零延迟模式(ZDM)

4. 功耗特性

• ‌典型功耗‌：850mA(全输出配置)
• ‌电源电压‌：3.135V至3.465V核心供电，3.135V至3.465V输出供电

三、架构与工作原理

1. 系统架构

LMK5C33414A采用创新的混合PLL架构：

• ‌3个DPLL‌：提供数字频率合成和时钟清洁功能
• ‌3个APLL‌：
  • APLL3：基于BAW VCO的超低抖动时钟生成(2457.6MHz)
  • APLL2：高性能LC VCO(5595MHz至5950MHz)
  • APLL1：常规LC VCO(4800MHz至5350MHz)

2. 工作模式

器件支持多种工作模式配置：

• ‌独立DPLL模式‌：每个DPLL可锁定到不同参考源
• ‌级联DPLL模式‌：DPLL3作为主同步源，其他DPLL级联
• ‌APLL独立模式‌：APLL直接锁定到XO输入，DPLL禁用

3. 关键功能模块

• ‌参考输入处理‌：支持自动/手动输入选择，具有无中断切换功能
• ‌时钟监测‌：集成输入有效性检测和PLL锁定监测
• ‌保持模式‌：在参考丢失时保持输出频率稳定
• ‌DCO模式‌：支持<1ppt频率调整步长，用于精密频率控制

四、典型应用设计

1. 无线基础设施

在5G无线系统中，LMK5C33414A可为以下模块提供超低抖动时钟：

• 有源天线系统(AAS)和大规模MIMO
• 宏基站远程射频单元(RRU)
• CPRI/eCPRI基带单元(BBU/CU/DU)
• 小蜂窝基站

2. 同步以太网与分组同步

器件完全符合：

• SyncE(G.8262)规范
• SONET/SDH(Stratum 3/3E, G.813)标准
• IEEE-1588 PTP二级时钟要求

3. 高速SerDes参考时钟

为112G/224G PAM4 SerDes提供抖动清洁和参考时钟生成，支持：

• 光学传输网络(OTN G.709)
• 宽带固定线路接入
• 工业测试测量应用

五、设计考虑事项

1. 电源设计

• 采用多电源域设计，核心与输出供电分离
• 每个电源引脚推荐10μF+100nF去耦电容组合
• 电源纹波需控制在50mVpp以内以保证性能

2. PCB布局

• 采用至少6层板设计，保证完整地平面
• 时钟信号走线阻抗控制(单端50Ω，差分100Ω)
• 敏感信号与其他动态信号隔离

3. 热设计

• 器件底部裸露焊盘必须良好焊接至PCB
• 推荐采用6×6过孔阵列连接至地平面
• 确保工作结温不超过125°C

六、配置与编程

1. 启动配置

• 支持从内部ROM或EEPROM加载配置
• 通过GPIO引脚选择启动模式和接口类型(I2C/SPI)
• 提供9种预配置ROM页面满足不同应用需求

2. 寄存器编程

• 通过I2C(100/400kHz)或SPI(20MHz)接口访问
• 使用TICS Pro软件简化配置过程
• 支持实时DCO频率调整和相位偏移控制