‌LMK5B12212网络同步器与BAW VCO技术总结

该LMK5B12212是一款高性能网络同步器和抖动清除器，旨在满足基于以太网的网络应用的严格要求，时序精度<为5ns（D类）。

该网络同步器集成了 DPLL，可提供无中断开关和抖动衰减，具有可编程环路带宽 （LBW），无需外部环路滤波器，从而最大限度地提高灵活性和易用性。DPLL相位将集成APLL锁定到提供的基准输入。

APLL1 采用 TI 专有的体声波 （BAW） 技术（称为 BAW APLL）的超高性能 PLL，可生成 312.5MHz 输出时钟，典型值为 42fs/最大 RMS 抖动为 60fs，而不受 DPLL 参考输入频率和抖动特性的影响。APLL2 提供第二个频率域和/或同步域。
*附件：lmk5b12212.pdf

基准电压源验证电路监控DPLL基准时钟，并在检测到切换事件时在输入之间执行无中断切换。可以启用零延迟模式 （ZDM） 和相位消除，以控制从输入到输出的相位关系。

该器件可通过I2C或SPI完全编程。集成的EEPROM可用于自定义系统启动时钟。该器件还具有出厂默认的ROM配置文件作为后备选项。

特性

• 基于超低抖动 BAW VCO 的以太网时钟
  • 625MHz时为13fs典型RMS抖动，采用4MHz一阶高通滤波器（HPF）
  • 312.5MHz时为24fs典型RMS抖动，4MHz一阶HPF
  • 312.5MHz时典型值为42fs/最大RMS抖动为60fs
  • 156.25MHz时47fs（典型值）/65fs（最大RMS抖动）
• 1 个高性能数字锁相环 （DPLL），带 2 个模拟锁相环 （APLL）
  • 可编程 DPLL 环路滤波器带宽范围为 1mHz 至 4kHz
  • < 1ppt DCO调频步长
• 2 个差分或单端 DPLL 输入
  • 1Hz （1PPS） 至 800MHz 输入频率
  • 数字保持和无中断开关
• 12 个差分输出，具有可编程 HSDS、AC-LVPECL、LVDS 和 HSCL 格式
  • 当配置在 OUT0_P/N、OUT1_P/N、GPIO1 和 GPIO2 上配置 6 个 LVCMOS 频率输出时，总频率输出高达 16 个，在 OUT2_P/N 至 OUT11_P/N 上配置 10 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 或 3 线/4 线 SPI

参数

‌1. 产品概述‌
LMK5B12212是德州仪器（TI）推出的高性能网络同步器和抖动清除器，专为以太网应用设计，支持1个数字锁相环（DPLL）、2个模拟锁相环（APLL）、2路输入和12路输出。其核心特性包括：

• ‌超低抖动BAW VCO‌：在625MHz下典型RMS抖动仅13fs（4MHz高通滤波），适用于高速网络时钟同步。
• ‌多格式输出‌：支持HSDS、LVDS、AC-LVPECL、HCSL及LVCMOS（1.8V/2.65V）等多种输出格式，最高输出频率达1250MHz。
• ‌灵活配置‌：可通过I2C或SPI接口编程，集成EEPROM支持自定义启动配置。

‌2. 关键特性‌

• ‌时钟性能‌：
  • 312.5MHz输出时典型抖动24fs，156.25MHz时为47fs（最大值65fs）。
  • 支持PCIe Gen1至Gen6兼容时钟，满足数据中心和工业应用需求。
• ‌同步功能‌：
  • 支持SyncE（G.8262）、SONET/SDH（Stratum 3/3E）及IEEE-1588 PTP二级时钟。
  • 提供无中断切换（Hitless Switching）和数字保持（Holdover）模式，确保时钟稳定性。

‌3. 应用场景‌

• ‌有线网络‌：核心路由器、边缘交换机、WLAN设备及光传输网络（OTN）。
• ‌数据中心‌：100G-800G交换机、智能网卡（NIC）及SerDes参考时钟生成。
• ‌工业领域‌：测试测量设备、医疗成像系统。

‌4. 技术亮点‌

• ‌BAW技术‌：集成体声波谐振器（BAW），显著降低VCO相位噪声，减少对外部XO抖动的依赖。
• ‌ 零延迟模式（ZDM） ‌：支持输入到输出的确定性相位对齐，适用于1PPS同步。
• ‌电源管理‌：内置LDO稳压器，优化电源噪声抑制（PSNR），简化供电设计。

‌5. 封装与配置‌

• ‌封装‌：64引脚VQFN（9mm×9mm），带裸露焊盘以增强散热。
• ‌启动选项‌：支持ROM预配置或EEPROM自定义，可通过GPIO引脚选择启动模式。

‌6. 设计支持‌

• 提供TICS Pro软件工具，用于频率规划、寄存器配置及相位噪声优化。
• 详细数据手册包含引脚定义、电气特性及典型应用电路（如参考设计图）。

‌总结‌：LMK5B12212通过BAW VCO技术和多PLL架构，为高速网络和时序关键型应用提供了高精度、低抖动的时钟解决方案，兼具灵活性与易用性。