LMK05318 带BAW的超低抖动单通道网络同步器时钟技术手册

该LMK05318是一款高性能网络同步器时钟器件，可提供抖动清除、时钟生成、高级时钟监控和卓越的无中断开关性能，以满足通信基础设施和工业应用的严格时序要求。该器件的超低抖动和高电源噪声抑制 （PSNR） 可降低高速串行链路中的误码率 （BER）。

该器件可以使用 TI 专有的体声波 （BAW） VCO 技术生成具有 50 fs RMS 抖动的输出时钟，与 XO 和基准输入的抖动和频率无关。
*附件：lmk05318.pdf

DPLL支持用于抖动和漂移衰减的可编程环路带宽，而两个APLL支持小数频率转换，以实现灵活的时钟生成。DPLL支持的同步选项包括带相位消除的无中断开关、数字保持和频率步长小于0.001 ppb（十亿分之一）的DCO模式，用于精确时钟控制（IEEE 1588 PTP从机）。DPLL可以锁相到1-PPS（每秒脉冲）基准输入，并在一个输出上支持可选的零延迟模式，以实现具有可编程失调的确定性输入到输出相位对齐。先进的基准输入监控模块可确保稳健的时钟故障检测，并有助于在发生基准电压源丢失 （LOR） 时最大限度地减少输出时钟干扰。

该器件可以使用常用的低频 TCXO 或 OCXO 来设置符合同步标准的自由运行或保持输出频率稳定性。否则，当自由运行或保持频率稳定性和漂移不重要时，器件可以使用标准 XO。该器件可通过 I 进行完全编程^2^C 或 SPI 接口，并支持通过内部 EEPROM 或 ROM 上电时自定义频率配置。EEPROM 在工厂预编程，如果需要，可以在系统内编程。

特性

• 一个数字锁相环 （DPLL），具有：
  • 无中断开关：±50ps 相位瞬变
  • 带 Fastlock 的可编程环路带宽
  • 使用低成本 TCXO/OCXO 实现符合标准的同步和保持
• 两个模拟锁相环 （APLL），具有行业领先的抖动性能：
  • 312.5 MHz时的50 fs RMS抖动（APLL1）
  • 155.52 MHz时的125fs RMS抖动（APLL2）
• 两个参考时钟输入
  • 基于优先级的输入选择
  • 失去参考的数字滞留
• 8个时钟输出，带可编程驱动器
  • 多达六种不同的输出频率
  • AC-LVDS、AC-CML、AC-LVPECL、HCSL和1.8V LVCMOS输出格式
• EEPROM / ROM，用于上电时自定义时钟
• 灵活的配置选项
  • 输入和输出 1 Hz （1 PPS） 至 800 MHz
  • XO/TCXO/OCXO 输入：10 至 100 MHz
  • DCO 模式：< 0.001 ppb/步，用于精确时钟控制（IEEE 1588 PTP 从机）
  • 高级时钟监控和状态
  • 我^2^C 或 SPI 接口
• PSNR：–83 dBc（3.3V电源时噪声为50 mVpp）
• 3.3V电源，1.8V、2.5V或3.3V输出
• 工业温度范围：–40°C 至 +85°C

参数

方框图

‌1. 概述‌
LMK05318是德州仪器（TI）推出的高性能网络同步时钟器件，专为通信基础设施和工业应用设计，提供超低抖动时钟生成、高级时钟监控和无缝切换性能。其核心特性包括：

• ‌双域频率架构‌：支持两个独立的频率域（APLL1和APLL2），分别基于BAW VCO和LC VCO技术。
• ‌超低抖动‌：APLL1典型抖动为50 fs RMS（312.5 MHz），APLL2为125 fs RMS（155.52 MHz）。
• ‌多参考输入‌：支持两个优先级可编程的参考时钟输入（PRIREF/SECREF），具备数字保持（holdover）和DCO模式（IEEE 1588 PTP从时钟支持）。

‌2. 关键特性‌

• ‌ 数字锁相环（DPLL） ‌：支持±50 ps相位瞬态的无缝切换、可编程环路带宽和快速锁定。
• ‌ 模拟锁相环（APLL） ‌：
  • APLL1：基于BAW VCO，独立于外部XO抖动的50 fs RMS性能。
  • APLL2：支持级联或独立模式，生成无关时钟频率。
• ‌输出灵活性‌：8个可编程时钟输出，支持AC-LVDS/CML/LVPECL、HCSL和1.8V LVCMOS格式，最高800 MHz频率。
• ‌监控与诊断‌：集成输入时钟监控（幅度、频率、丢失脉冲等）、PLL锁定检测和状态中断功能。

‌3. 应用场景‌

• ‌通信设备‌：SyncE（G.8262）、SONET/SDH（Stratum 3/3E）、IEEE 1588 PTP从时钟、光传输网络（G.709）。
• ‌高速数据链路‌：56G/112G PAM-4 PHY、ASIC/FPGA/SoC参考时钟。
• ‌无线基础设施‌：基站（BTS）、无线回传。

‌4. 技术细节‌

• ‌电源管理‌：3.3V核心供电，1.8V/2.5V/3.3V输出供电选项，集成LDO提升PSNR（-83 dBc）。
• ‌接口与控制‌：支持I2C/SPI编程，内置EEPROM/ROM存储配置，支持自定义启动频率。
• ‌热性能‌：工业温度范围（-40°C至+85°C），10层PCB设计下θJA为9.1°C/W。

‌5. 设计支持‌

• ‌配置工具‌：TICS Pro软件生成寄存器设置和频率规划。
• ‌参考设计‌：提供布局指南、电源去耦建议和热优化方案。

‌6. 文档结构‌
数据手册包含以下章节：

• 特性与规格（电气参数、绝对最大额定值）
• 功能框图与引脚定义
• 详细描述（PLL架构、输入/输出配置）
• 应用指南（典型电路、电源推荐）
• 机械封装信息（48引脚VQFN封装尺寸）。

‌总结‌：LMK05318通过集成DPLL和双APLL架构，为高速网络和时序关键应用提供高精度、低抖动的时钟解决方案，同时支持灵活的配置和监控功能。